Energie-Lebensader: Sowjetische Technologie, um unterirdische Wärme anzuzapfen – genug für „Millionen von Jahren“ | Wissenschaft | Nachrichten

Quaise Energy, ein Spinout-Unternehmen des Massachusetts Institute of Technology (MIT), arbeitet daran, die Forschung des Plasmaforschungsingenieurs Dr. Paul Woskov zu kommerzialisieren. Sie planen, eine Erfindung aus der Sowjetzeit namens Gyrotron zu verwenden, um Gestein zu verdampfen und die tiefsten Löcher der Welt zu bilden, aus denen kolossale Mengen geothermischer Energie gewonnen werden können, indem kaltes Wasser in die Erde gepumpt und in Dampf umgewandelt wird. Gyrotrons, die normalerweise zum Erhitzen von Material in Kernfusionsexperimenten verwendet werden, erzeugen hochfrequente und intensive elektromagnetische Wellen durch Resonanz von Elektronen in einem starken Magnetfeld.

Dr. Woskov – der als unabhängiger Berater von Quaise fungiert – sagte, dass Gyrotrons „in der allgemeinen Wissenschaftsgemeinschaft nicht gut bekannt gemacht wurden.

„Aber diejenigen von uns in der Fusionsforschung haben verstanden, dass es sich um sehr starke Strahlquellen handelt.“

Sie seien, so bemerkte er, „wie Laser, aber in einem anderen Frequenzbereich.

„Ich dachte, warum nicht diese Hochleistungsstrahlen statt in ein Fusionsplasma direkt in den Felsen leiten und das Loch verdampfen lassen?“

Während das Interesse an erneuerbaren Energiequellen in den letzten Jahrzehnten stark gestiegen ist, wurde die Geothermie weitgehend außen vor gelassen.

Der Grund dafür ist, dass die Implementierung von geothermischen Anlagen typischerweise auf jene Regionen beschränkt ist, in denen natürliche Wärmequellen in geringen Tiefen von bis zu 400 Fuß unter der Erdoberfläche vorkommen – innerhalb der praktischen Reichweite herkömmlicher Bohrtechnologie.

Während physische Bohrer in tieferen Tiefen Probleme haben, glaubt Dr. Woskov, dass die Emissionen eines Gyrotrons stattdessen verwendet werden könnten, um ein Loch in die Tiefe zu verdampfen.

Derzeit ist es Dr. Woskov nur gelungen, kleine Löcher in seinem Labor zu erzeugen – aber das Team hofft, später in diesem Jahr dank des Zugangs zu einem leistungsstärkeren Gyrotron einen zehnmal tieferen Weg schaffen zu können.

Dann können sie versuchen, ihre Zieltiefe um einen weiteren Faktor zehn zu erhöhen. An diesem Punkt müssen sie beweisen, dass sie den Gesteinsdampf in einer solchen Tiefe erfolgreich ausspülen können – eine Leistung, sagte das Team, die das US-Ministerium von Energie interessiert.

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Fortschritte, sagte Dr. Woskov, „werden schnell geschehen, sobald wir die unmittelbaren technischen Probleme der Übertragung eines sauberen Strahls und dessen Betrieb mit hoher Energiedichte ohne Zusammenbruch gelöst haben.

„Es wird schnell gehen, weil die zugrunde liegende Technologie, Gyrotrons, im Handel erhältlich ist.

Sie könnten bei einem Unternehmen eine Bestellung aufgeben und sofort ein System liefern lassen – zugegeben, diese Strahlquellen wurden noch nie rund um die Uhr verwendet, aber sie sind für einen langen Betrieb ausgelegt.

„Ich denke, in fünf oder sechs Jahren werden wir eine Anlage in Betrieb haben, wenn wir diese technischen Probleme lösen. Ich bin sehr optimistisch.“

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Die Gründer von Quaise – Carlos Araque und Matt Houde – haben sich das ehrgeizige Ziel gesetzt, bis zum Jahr 2026 mit der Gewinnung thermischer Energie aus einer Pilotbohrung zu beginnen.

Die Ingenieure haben ein stillgelegtes Kohlekraftwerk im Bundesstaat New York im Visier, um mit Versuchen ihres Energy-Harvesting-Konzepts zu beginnen.

Die Anlage hat den Vorteil, dass sie bereits über eine intakte Kraftwerksturbine und mit dem Netz verbundene Übertragungsleitungen verfügt, die sie nutzen können.

Das Pilotbohrloch, erklärte das Team, sollte die umgebenden Gesteinstemperaturen von etwa 932 ° F erreichen – vergleichbar mit den Temperaturen, die von mit fossilen Brennstoffen befeuerten Kraftwerken verwendet werden.

Und wenn das Unternehmen dieses eine Kraftwerk dazu bringen kann, als Geothermieanlage zu arbeiten, sagte Quaise, könnte das Verfahren auf die Mehrheit der Kohle- und Gaskraftwerke angewendet werden.

Herr Houde sagte: „Wenn wir bis auf 20 Kilometer bohren können [12.4 miles]können wir an mehr als 90 Prozent der Standorte auf der ganzen Welt auf diese superheißen Temperaturen zugreifen.

Quaise ist fest davon überzeugt, dass die schnelle Transformation der Energiesysteme der Welt entscheidend sein wird, um die als Folge der globalen Erwärmung vorhergesagten Worst-Case-Szenarien zu vermeiden.

Herr Houde sagte: „In den letzten zehn Jahren gab es enorme Fortschritte bei den erneuerbaren Energien.

„Aber das Gesamtbild heute ist, dass wir nicht annähernd schnell genug vorankommen, um die Meilensteine ​​zu erreichen, die wir brauchen, um die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels zu begrenzen.“

Tiefe Geothermie, schloss er, „ist eine Energieressource, die überall skalieren kann und die Fähigkeit hat, eine große Belegschaft in der Energiebranche zu erschließen, um ihre Fähigkeiten für eine völlig kohlenstofffreie Energiequelle umzuwandeln.“