9 Minutės
Amerikiečių startuolis teigia, kad dirbtinis intelektas (DI) aptiko paslėptą geoterminę sistemą Nevadoje, kuri galėtų generuoti pakankamai šilumos jėgainei maitinti. Šis atradimas pabrėžia vis stiprėjančią nuomonę, kad Vakarų JAV po paviršiumi slypi daug neišnaudotų, aukštos temperatūros rezervuarų, o nauji paieškos įrankiai gali reikšmingai pakeisti tradicinį šių išteklių identifikavimo procesą. Straipsnyje aptariame DI vaidmenį geoterminės energetikos paieškose, Nevados geologinį kontekstą, esamas technologines alternatyvas (EGS ir „blind" telkiniai), taip pat techninius ir aplinkosauginius iššūkius, kuriuos reikia įveikti prieš pradedant komercinę gamybą.
Kaip DI žemėlapiuoja šilumą ten, kur paviršiuje nieko nematyti
Kalifornijoje įsikūręs startuolis Zanskar naudoja mašininį mokymąsi (machine learning) ir pažangius statistinius modelius, kad analizuotų milžiniškus geologinius duomenų rinkinius bei identifikuotų tikėtinas „paslėptas" geotermines sistemas. Tokios sistemos, dažnai vadinamos „blind" arba žioplinėmis, yra giliau plutoje ir neturi akivaizdžių paviršiaus požymių — karštų šaltinių ar garų ventiliacijos. Įmonės įkūrėjai Karlas Hoylandas ir Joelas Edwardsas sako, kad jų modeliai nuosekliai parodė karštas zonas ten, kur geoterminės pramonės akys anksčiau beveik nežiūrėjo. „Kai pradėjome veiklą, buvo teigiama, kad geotermija yra mirusi", — prisimena Hoylandas. „Dabar geresni duomenys ir algoritmai leidžia sistemingai surasti tokius taškus ir sumažinti žvalgybos riziką."
Paslėptų telkinių identifikavimas yra sudėtingas, nes jie palieka labai mažai paviršinių ženklų. Istoriškai tokius telkinius dažnai atrasdavo atsitiktinai — kasant žemę žemės ūkio reikmėms, atliekant mineralų paiešką ar naftos ir dujų žvalgybą. Zanskar požiūris apima skirtingų geofizinių ir geocheminių matavimų sujungimą: tektoninių lūžių ir plyšių modeliavimą, elektrinio laidumo (magnetotellūrinės arba MT) linijų ir kitas elektrofiziologines apžvalgas, gravitacijos anomalijų duomenis, seisminius tyrimus, geomagnetinius rodiklius ir vietinės geochemijos įrašus. Šie sluoksniai yra sujungiami į tikimybinę žemėlapio vaizdavimą, kuris parodo, kur crustoje tikėtina rasti šilumą ir skysčių kaupimąsi.
Modeliai ne tik nustato galimas šilumos „karštąsias zonas", bet ir įvertina neapibrėžtumą, prioritetizuoja taškus pagal panaudojamumo tikimybę bei siūlo geriausius vietų derinius tolimesniems geofiziniams matavimams ir gręžimui. Tokiu būdu DI veikia kaip sprendimų priėmimo įrankis — jis nekonkuruoja su tradiciniu geologiniu vertinimu, o papildo jį, suteikdamas prioriteto sąrašus bei integruotas rizikos prognozes. Tai leidžia operatoriams efektyviau paskirstyti ribotus žvalgymo biudžetus ir sutrumpinti atrankos ciklą nuo daugelio metų iki mėnesių ar kelių metų.
Kodėl Nevada — ir koks to svarbumas
Vakarų JAV yra viena palankiausių teritorijų geoterminėms elektrinėms dėl stiprios tektoninės veiklos, plonesnės žemės plutos ir padidėjusios geoterminės gradiento koncentracijos. Toks geologinis kontekstas reiškia, kad karštas uolienas ir giluminius akviferus būtų lengviau pasiekti nei daugelyje kitų regionų. Didžiausias išvystytas geoterminis laukas pasaulyje yra Kalifornijoje — jis pastatytas ant šaltinių, kuriuos žmonės naudojo tūkstantmečius, o pirmoji jėgainė ten pradėjo veikti dar 1920-aisiais. Vis dėlto didžioji dalis aukštos temperatūros išteklių lieka po žeme, neidentifikuoti ir neišbandyti komercinei gamybai.
Zanskar teigia, kad Nevados atradimas rodo, jog jų modeliai gali aptikti rezervuarus, kurie teoriškai yra pakankamai karšti ir produktyvūs, kad galėtų tiekti šilumą jėgainei. Vis dėlto įmonė pabrėžia, jog reikia gilesnių patikrinimų — ypač gręžinių, skirtų tiesioginiams išteklių parametrų matavimams: rezervuaro temperatūrai, pralaidumui (permeability) bei srautų greičiams. Tik atlikus šešiasdešimtės iki gilesnių gręžinių bandymų ir atlikus gerai suplanuotus traukos bei injekcijos testus galima patikimai įvertinti komercinį gyvybingumą. „Šis radinys siunčia rinkai signalą, kad vietovė potencialiai gali generuoti energiją ateityje", — komentuoja Edwardsas.
Praktinis pritaikymas reiškia, kad atrasta vieta dar turi praeiti kelis etapus: nuo platesnių geofizinių matavimų iki pilotinių gręžinių, injekcinių testų, geochemijos analizės, ir galiausiai — projekto finansavimo bei įrengimo. Kiekvienas žingsnis sumažina neapibrėžtumą, bet kartu reikalauja laiko ir investicijų. Jei rezultatai bus teigiami, tokie telkiniai gali padėti diversifikuoti regiono atsinaujinančių energijos šaltinių portfelį ir sumažinti priklausomybę nuo importuojamų degalų bei kintamų saulės ir vėjo generatorių gamybos.
Nauji įrankiai, senos įvertinimo metodikos — ir didesnis potencialas
Susidomėjimas neišnaudotais geoterminiais ištekliais nėra naujas reiškinys. 1970-ųjų naftos krizės metu JAV federalinė vyriausybė finansavo žemėlapių sudarymo programas Nevadoje ir kitose teritorijose, siekdama sistemingai ieškoti paslėptų sistemų. Šios iniciatyvos sukaupė vertingą duomenų bazę — magnetinius, gravitacinius, seisminius ir elektros laidumo matavimus — tačiau vėliau dalis finansavimo buvo nukreipta į kitas energijos technologijas, tokias kaip saulės, vėjo bei branduolinė energetika. Dėl šių pokyčių ir infrastruktūros ribotumų geotermija daugelyje vertinimų dabar sudaro mažiau nei 1 % JAV elektros energijos gamybos.
2008 m. vyriausybinis įvertinimas nurodė, kad neišaiškinti geoterminiai telkiniai galėtų suteikti apie 30 gigavatų galios — pakankamai daugiau nei 25 milijonams namų. Tačiau kai kurie ekspertai, tarp jų Jamesas Folds, kuris dalyvavo terminių požymių katalogavime ir detekcijos metodų kūrime, mano, kad šie skaičiai gali būti konservatyvūs. Su moderniais duomenų apdorojimo įrankiais, giluminiais gręžiniais ir patobulintomis detekcijos technologijomis Jungtinės Valstijos galėtų pasiekti dešimtis, o gal net šimtus gigavatų iš paslėptų rezervuarų.
Šiuolaikiniai metodai sujungia statistinę geologiją, geofiziką, didžiųjų duomenų analizę ir mašininį mokymąsi tam, kad pagerintų resursų įverčių tikslumą. Probabilistiniai išteklių modeliai leidžia vertinti ne tik „vidutinį" scenarijų, bet ir aukos bei žemiausios tikimybės scenarijus, o tai padeda investuotojams ir politikos formuotojams geriau paskirstyti finansavimą ir paramą. Be to, pažangios geofizikos technologijos, tokios kaip aukštos raiškos magnetotellūriniai (MT) tyrimai, 3D seisinė tomografija ir integruotas geocheminis žemėlapiavimas, žymiai pagerina paslėptų telkinių matomumą po kelių kilometrų storio plutose.
.avif)
EGS ir "blind" sistemos: dvi geoterminės plėtros kryptys
Daug šiandienos dėmesio nukreipta į inžinerines geotermines sistemas (EGS), kuriose tyčia sukuriamos trūkinio zonos karštose uolienose (procesas, kurį tam tikra prasme galima palyginti su hidrauliniu fraktūravimu), tam kad būtų suformuotas šilumos mainų tinklas ten, kur natūralios drenuotės nėra. Įmonės, tokios kaip Fervo, jau pradėjo komercinius pilotinius projektus — pavyzdžiui, viena EGS jėgainė pradėjo tiekti energiją „Google" duomenų centrui Nevadoje 2023 m. EGS leidžia sumažinti priklausomybę nuo natūrinių rezervuarų ir išplėsti geotermijos galimybes regionuose, kur natūralūs akviferai nėra tinkami arba jų nėra.
EGS technologijos turi privalumų ir trūkumų. Privalumai: jie potencialiai atveria didžiules naujas teritorijas geoterminėms projektams, gali būti projektuojami pagal poreikį ir derinami su energijos poreikio centrais. Trūkumai: papildomas inžinerinis sudėtingumas, didesnis vandens poreikis, galimybė sukelti mikrozemes drebėjimus ir didesnės kapitalo sąnaudos pradinei fazei. Priešingai, identifikuoti ir tiesiogiai išnaudoti „blind" sistemas gali būti paprasčiau jeigu egzistuoja aukštos temperatūros akviferas: tokiu atveju operatoriai gali gręžti ir prijungti jėgainę be to, kad pirmiausia reikėtų kurti griežtinio tinklo sistemą. Abu keliai — EGS ir natūralūs rezervuarai — greičiausiai turės savo vietą geoterminių pajėgumų didinime.
Strategiškai, daugelyje šalių bus derinami abu požiūriai: EGS padės atverti naujas geografines zonas, o išnaudojant „blind" telkinius bus galima išvengti papildomų inžinerinių kaštų ten, kur natūralūs rezervuarai jau egzistuoja. Be to, pažangus žemėlapiavimas ir DI padeda parinkti optimalius EGS taškus, kur inžinerinės intervencijos yra ekonomiškai pateisinamos ir rizika valdoma.
Praktiniai sunkumai ir tolesni žingsniai
- Tikrinimas: gręžimas išlieka esminis. Tik giluminiai gręžinių bandymai gali patvirtinti temperatūrą, pralaidumą ir srautą — pagrindinius faktorius, lemiančius, kiek elektros energijos objektas gali generuoti. Reikalingi tiek diagnostiniai gręžiniai, tiek pilotiniai gamybos gręžiniai, kartu atliekant pusiau komercinius testus, vertinant mineralinę sudėtį ir problemines chemines reakcijas, kurios gali paveikti ilgaamžiškumą.
- Aplinkosaugos kompromisai: EGS reikalauja vandens ir gali sukelti mikroseizmicitą; tradicinė geotermija pasižymi mažesniu paviršiaus pėdsaku, tačiau priklauso nuo palankios natūralios geologijos. Be to, yra klausimų susijusių su šilumos panaudojimu, mineralų išgarinimu bei geochemine tarša, kurią reikia tinkamai valdyti leidimų ir stebėsenos būsenoje.
- Kaina ir inžinerija: šilumos išgavimas didesniuose gyliuose ir aukštesnėse temperatūrose reikalauja pažangesnių gręžimo technologijų, atsparių medžiagų, optimizuotų šilumokaičių ir ekonomiškai tvarių sprendimų, kurie galėtų konkuruoti su kitomis mažai anglies dioksido išskiriančiomis galimybėmis. Kapitalo kaštai, finansinės rizikos valdymas ir tiekimo grandinių paruošimas yra esminiai aspektai komerciniam sėkmei.
Šiuo metu Zanskar pranešimas apie Nevados radinį veikia kaip įrodymas, kad DI gali sėkmingai palaikyti geoterminių išteklių paiešką: algoritmai gali siaurinti tyrimų zonas, prioritetizuoti gręžinių taikymus ir taip sumažinti ilgalaikę loterijos pobūdžio riziką, kuri ilgą laiką slėgė geoterminės plėtros sektorių. Kaip gerėja gręžimo įrankiai, auga duomenų mokslo metodų brandumas, o integruoti geofizikos sprendimai tampa prieinamesni, po mūsų kojomis esanti paslėpta šiluma gali tapti reikšminga švaresnės energijos mišinio dalimi.
Siekiant, kad paslėpti rezervuarai realiai pradėtų tiekti energiją, reikalingas kelių disciplinų bendradarbiavimas: geologų ir geofizikų, DI specialistų, gręžimo inžinierių, investuotojų ir reguliavimo institucijų. Sėkmingo projekto vystymas turi apimti nuo išsamios pradinių duomenų analizės iki pilotinių bandymų, visuomenės įtraukimo, aplinkosaugos vertinimų ir ilgalaikės stebėsenos strategijų. Jei šie elementai bus derinami, geoterminė energija gali išnaudoti ne tik žinomus šaltinius, bet ir daugianariatį paslėptą potencialą, kuris iki šiol buvo pernelyg brangus arba per rizikingas komerciniam naudojimui.
Šaltinis: smarti
Palikite komentarą