26 ژانویه 2023 -توسط لوئیس یوکسولیان، دانشگاه ایلینوی در اوربانا-شامپین -یک شماتیک مفهومی از نوع سیستم ذخیره سازی انرژی زمین گرمایی پیشرفته که در این مطالعه نشان داده شده است. اعتبار: توگچه باسر و انرژی های تجدیدپذیر
محققان دانشگاه I llinois Urbana-Champaign با موفقیت ذخیره گرمای زمین گرمایی کارآمد را نشان دادند در حالی که به طور همزمان یک چاه نفت و گاز متروکه را تغییر کاربری دادند.
یک مطالعه جدید به رهبری استاد مهندسی عمران و محیط زیست توگچه باسر، اولین بررسی میدانی یک سیستم ذخیره انرژی زمین گرمایی در حوضه ایلینویز است – یک ساختار زمین‌شناسی که در اعماق زیر سطح قرار دارد.
این یافته ها در مجله انرژی های تجدیدپذیر منتشر شده است.
باسر گفت حوضه ایلینویز حوضه ای با دمای پایین است، به این معنی که به طور طبیعی انرژی زمین گرمایی برای تولید برق تولید نمی کند. با این حال، سازندهای زیرسطحی عمیق‌تر دارای خواص حرارتی و هیدرولیکی مورد نیاز برای ایجاد یک مخزن زمین گرمایی مصنوعی هستند.
وی گفت: «بسیاری از همان ویژگی‌هایی که تشکیل سنگ‌های زیرسطحی را برای استخراج نفت و گاز ایده‌آل می‌کند، آن را برای ذخیره‌سازی زمین گرمایی نیز ایده‌آل می‌کند. و از آنجایی که سایت آزمایشی ما یک چاه گازی سابق است، در حال حاضر بیشتر زیرساخت های مورد نیاز را در اختیار دارد.
باسر گفت که این حوضه شامل واحدهای سنگی اسفنج مانند با فضای منافذ باز و مواد معدنی با رسانایی حرارتی بهینه است که بین لایه‌های عایق قرار گرفته‌اند – که فضا و عایق مورد نیاز برای ایجاد یک مخزن حرارتی مصنوعی را فراهم می‌کند که بتواند مایعات را به اندازه کافی گرم نگه دارد تا برق تولید کند.
این تیم با استفاده از داده‌های مشاهدات میدانی قبلی و مطالعات مدل‌سازی عددی اولیه، تزریق مایع از پیش گرم شده را به ماسه سنگ Cypress، یک واحد سنگ متخلخل که تقریباً 900 متر زیر سطح در محل آزمایش قرار دارد، انتخاب کردند.
برای آزمایش ظرفیت ذخیره‌سازی گرما در سایت، محققان آب گرم شده تا 50 درجه سانتی‌گراد را به مدت سه روز در آوریل 2021 به چاه تزریق کردند. پس از خاموش کردن چاه، تیم تغییرات فشار، شرایط حرارتی و هیدرولیک را به مدت پنج روز بررسی کرد.
باسر گفت: «نتایج میدانی ما، همراه با مدل‌سازی عددی بیشتر، نشان می‌دهد که این فرآیند می‌تواند بازده ذخیره‌سازی حرارتی 82 درصد را حفظ کند.
این مطالعه همچنین میانگین هزینه خالص کلی تولید برق را 0.138 دلار به ازای هر کیلووات ساعت گزارش می دهد که سیستم پیشنهادی را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه و سودآور می کند.
باسر گفت: «یافته‌های ما نشان می‌دهد که حوضه ایلینوی می‌تواند وسیله‌ای مؤثر برای ذخیره انرژی گرمای اضافی از منابع صنعتی و در نهایت منابع پایدارتر مانند باد و خورشید باشد.» “مخزن زیرزمینی اساساً به عنوان یک باتری بزرگ زیرزمینی عمل می کند و در عین حال چاه های نفت و گاز متروکه را تغییر کاربری می دهد. این یک وضعیت برد-برد است.”
محققان سازمان زمین شناسی ایالت ایلینویز و شرکت Projeo نیز در این تحقیق مشارکت داشتند.
