伊利諾大學厄巴納-香檳分校University of Illinois Urbana-Champaign)的研究人員成功地展示,當重新利用一個廢棄的油氣井時,也有效率地儲存了地熱能。

適宜地點

由土木及環境工程學的圖切·巴瑟爾教授(Tugce Baser)所領導的新研究,是第一個對伊利諾州盆地(Illinois Basin)-一個地底深處的地質結構-內的地熱能源儲存系統所做的實地調查。

巴瑟爾教授說伊利諾州盆地是一個低溫盆地,意味著它不會自然地產生地熱能源,來產生電力。然而,在地底深處的結構具有熱力與水力的性質,這些是要打造一個人工地熱貯存槽所需的。

巴瑟爾教授說:「許多讓地底岩石構造適合抽取石油與天然氣的,也同樣讓它們適合儲存地熱能源。而因為我們的測試地點的前身是個天然氣井,已經有大部分所需的基礎設施位於原處了。」

巴瑟爾教授說盆地包含了像是海綿般的岩石單元,具有開孔空間;以及被夾在絕緣層間的礦物質,具有最佳導熱係數,這提供了打造一個人工熱庫所需要的空間與絕緣,能夠讓流體維持足夠的熱度來產生電力。

進行實驗

藉由使用先前原野調查的數據、以及初始數值模型研究的數據,研究團隊選擇注射先熱過的流體到賽普勒斯砂石(Cypress Sandstone)中。它是一個多孔的岩石單元,位於測試點地表下約 900 公尺處。

為了測試該處的熱貯存容量,研究人員在 2021 年 4 月,花了 3 天注射了加熱至攝氏 50 度的水到井中。接著,在把井關閉後,研究團隊花了 5 天監控了壓力、熱力狀態、以及水力。

實驗結果

巴瑟爾教授說:「在結合進一步的數值模型後,我們的原野調查結果發現,這個過程可以維持熱貯存效率達 82%。」

研究也進一步報導了整體淨發電成本的平均為每千瓦-小時 0.138 美元,讓這個擬議的系統在經濟上可行且有利可圖。

巴瑟爾教授說:「我們的研究結果顯示,伊利諾州盆地可以是個有效的方法,來貯存來自工業上多餘的熱能,甚至最終貯存來自更永續來源的能量,像是風力與太陽能。地底下的貯存槽本質上扮演一個大型地下電池,同時重新利用了廢棄的油氣井。這是一個雙贏的情況。」

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參考資料:

  1. Yoksoulian, L., (2023, January 26). Geothermal ‘battery’ repurposes abandoned oil and gas well in Illinois, researchers report. Tech Xplore
  2. Jello, J. et al., (2022, August 18). Advanced geothermal energy storage systems by repurposing existing oil and gas wells: A full-scale experimental and numerical investigation. Renewable Energy. DOI: 10.1016/j.renene.2022.07.145
  3. 圖片來源:https://techxplore.com/news/2023-01-geothermal-battery-repurposes-abandoned-oil.html(圖:Tugce Baser and Renewable Energy)
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