Američtí vědci přišli s geotermální "baterií" ukládájící CO2

Využití geotermální energie, ukládání CO2 a skladování energie z obnovitelných zdrojů. To vše a na jednom místě umožňuje teoretická koncepce navržená americkými vědci, kteří po sedmi letech výzkumu zveřejnili svou práci v časopise Mechnical Engineering Magazine.

V dnešní době emisních povolenek, dotací obnovitelných zdrojů a dramatického boje proti globálnímu oteplování především v energetickém sektoru se může jednat o nalezení svatého grálu energetiky. Inovativní přístup kombinující již známé technologie umožňuje ukládat nadbytečnou energii z intermitentních zdrojů, zachytávat CO2 z klasických elektráren na fosilní paliva, a navíc ke svému fungování využívat geotermální energii.

Baterie uvnitř země

Koncept využívá kombinaci dvou technologií – Multi-Fluid Geo-Energy Systems a technologie CO2 Plume Geothermal (Multi-Fluid/CPG). Systém je založen na dvou okruzích – vnitřním a vnějším. Princip fungování podzemní baterie je založen na vtláčení CO2 do podzemního rezervoáru tvořeného nepropustnou horninou v hloubce 3-5 km, v této hloubce se teplota pohybuje okolo 120 °C až 200 °C. CO2 je do rezervoáru vtláčen kontinuálně, tlak u dna rezervoáru je o 1 MPa vyšší než tlak okolního prostředí. Ve vnitřním okruhu se udržuje tlak 7 – 10 MPa, což je tlak, za kterého je CO2 v superkritickém stavu, má tedy hustotu podobnou kapalinám a viskozitu podobnou plynům. Vnitřní okruh se využívá pro kontinuální výrobu elektřiny a k vytlačování vody ve vnějším okruhu.

Ve vnějším okruhu je pracovní médium voda. Vnější okruh zajišťuje ukládání tepelné energie tím, že je do podzemního rezervoáru horká voda čerpána v případě, kdy teplo není potřeba k výrobě elektřiny, tedy při nadbytku elektřiny v síti. V případě nedostatku elektřiny v síti je pak spuštěna výroba energie i z vnějšího okruhu. Princip fungování systému zachycuje následující schéma.

Velkokapacitní úložiště

Systém s průměrem vnitřního okruhu 4 km a vnějšího okruhu s průměrem 9 km může podle modelu amerických vědců dosahovat výkonu okolo 450 MWe. V modelu bylo počítáno s ukládáním energie, kde teplonosným médiem vnějšího okruhu byla slaná voda, která byla čerpána do rezervoáru o teplotě 300 °C a na povrch byla čerpána voda o teplotách 280 °až 290 °C, tedy přibližně s možností využití 90 % uložené tepelné energie k výrobě elektřiny.

Takovýto systém může být napojen například na jadernou elektrárnu tak, že v noci dochází k nabíjení – tedy tepelná energie vyrobená elektrárnou je uskladněna do vnějšího prstence a během dne je tato energie opět využita k výrobě elektřiny. Koncepce tohoto systému umožňuje jeho provoz jako špičkové elektrárny stejně jako kontinuální provoz pro pokrytí základního zatížení.

Pokud jde o ukládání CO2, 125 m vysoký rezervoár by mohl uložit celkem 120 milion tun CO2. Každý rok mohou být do rezervoáru vtlačeny 4 miliony tun CO2, což odpovídá množství jaké ročně vyprodukuje uhelná elektrárna o výkonu 600 MWe.

Další výzkum technologie Multi-Fluid/CPG bude zaměřen na ekonomickou stránku produkce elektřiny a na možnosti uplatnění takovéhoto systému pro regulaci sítě.

Zdroj úvodní fotografie: http://www.renewableenergyworld.com/