Nieuwe studies tonen aan dat een bedrijf dat is opgericht door MIT-wetenschappers alles in zich heeft om alle thermische energiecentrales ter wereld om te zetten in onbeperkte geothermische energie.
Een recent onderzoek, gepubliceerd in het tijdschrift Nature , bevestigt de levensvatbaarheid van de energiebron die ons kan bevrijden van onze afhankelijkheid van olie, hernieuwbare energie en kernenergie, zonder te hoeven vertrouwen op de droom van kernfusie die altijd op het punt staat maar nooit komt: geothermische energie met superkritische stoom, verkregen dankzij diep boren en het gebruik van gesteente met temperaturen boven 375 graden Celsius.
Deze technologie – ontwikkeld door het Amerikaanse bedrijf Quaise, opgericht door MIT-wetenschappers – maakt het mogelijk om tot 10 kilometer diep te boren om de onbeperkte warmte van onze planeet overal ter wereld te gebruiken, zonder vervuiling en tegen minimale kosten.
Het idee is om oude kolen- en gascentrales om te bouwen, hun turbines te hergebruiken en de superkritische stoom die op deze diepten wordt verkregen te gebruiken om 24 uur per dag energie op te wekken, iets wat onmogelijk is met conventionele geothermische energie, die al gratis energie levert aan landen als IJsland. Zoals Carlos Araque, CEO van Quaise, zegt: “geothermische energie kan veel sneller en effectiever de hoeveelheid energie leveren die onze beschaving nodig heeft dan kernfusie, die nog lang geen levensvatbare realiteit is”.
De weg wordt breder
Volgens rapporten van organisaties als het Internationaal Energieagentschap heeft geothermische energie het potentieel om een belangrijke speler te worden in de energietransitie. De huidige geothermische centrales werken echter bij aanzienlijk lagere temperaturen dan die welke Quaise voorstelt, tussen 100 en 250 graden Celsius, en ze werken alleen op zeer specifieke locaties. Het verschil zit hem in de mogelijkheid om toegang te krijgen tot superhete rotsen, die zich tussen twee en twaalf kilometer onder het aardoppervlak bevinden.
Nu wordt de weg naar geothermische energie steeds breder, dankzij nieuwe studies van werktuigbouwkundig ingenieur Daniel W. Dichter van Quaise Energy. Dichter. “We hebben een goed begrip van hoe we geothermische energiecentrales moeten ontwerpen in het conventionele temperatuurdomein, maar we hebben niet veel ervaring met geothermische brontemperaturen hoger dan dat,” zei Dichter. “Deze onderzoeken passen conventionele geothermische ontwerpprincipes toe op een hoger temperatuurbereik vanaf 300 graden Celsius.”
Eerste beelden van de Quaise proefgeothermische energiecentrale (Met dank aan Quaise)
In geothermische centrales absorbeert heet gesteente warmte uit water en wordt het naar de oppervlakte gepompt om het om te zetten in elektriciteit. Superkritisch water, een stoomachtige fase boven 375 °C, kan 5-10 keer meer energie transporteren dan heet water, maar Dichters conclusie is dat het niet nodig is om het water helemaal tot aan de oppervlakte op die temperatuur te houden: “ Superkritiek is niet nodig voor maximale efficiëntie,” zegt hij. Het zou slechts 300°C hoeven te bereiken, net als in conventionele thermische energiecentrales, die zeer goedkope, kant-en-klare turbines gebruiken en al geïnstalleerd zijn.
De echte energierevolutie
De technologie van Quaise is gebaseerd op het gebruik van gyrotrons, apparaten die microgolfbundels genereren waarmee het hardste gesteente kan smelten. Dit proces, ontwikkeld door Paul Woskov aan het MIT, maakt het mogelijk om overal ter wereld toegang te krijgen tot de diepte van intense hitte, niet alleen in vulkanische gebieden.
Deze nieuwe onderzoeken vormen een aanvulling op het onderzoek dat een paar maanden geleden door een team onder leiding van Marie Violay, directeur van het Experimental Rock Mechanics Laboratory aan de EPFL, werd gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Dat onderzoek toonde aan dat gesteenten die worden blootgesteld aan extreme hitte breuken kunnen ontwikkelen, waardoor hun permeabiliteit toeneemt. Door deze breuken kan water circuleren en worden omgezet in superkritische stoom, een fase met vijf tot tien keer de energiedragende capaciteit van de huidige commerciële geothermische systemen. “Dit werk toont aan dat rotsen onder deze omstandigheden kunnen breken, maar je moet snel druk uitoefenen om dit te bereiken,” zei Violay destijds.
Deze superkritische stoom is cruciaal voor de economische levensvatbaarheid van het project van Quaise, omdat hierdoor aanzienlijk meer energie per put kan worden getransporteerd. Zoals Geoffrey Garrison, vice president operations van Quaise Energy, uitlegt, “deze factoren zouden deze geothermische bron veel winstgevender kunnen maken”. In combinatie met de ontdekking dat de eindtemperatuur van de resulterende stoom naadloos aansluit op de huidige thermische infrastructuur, maakt dit voor Quaise de weg vrij om de heilige graal op het gebied van energie te bereiken.
Maar nu blijft het moeilijkste deel over: het opzetten van het boorsysteem dat deze revolutie voor de mensheid mogelijk zal maken. Het is een veel gemakkelijkere uitdaging dan kernfusie, maar wel een uitdaging die moet worden aangetoond. Het is niet lang meer wachten om te zien of ze het waarmaken: Quaise is van plan om binnenkort een proeffabriek operationeel te hebben en verwacht dat de eerste commerciële fabriek in 2028 operationeel kan zijn. Als dit lukt, zouden we een wereldwijde omschakeling van traditionele thermische energiecentrales kunnen zien, waardoor onze afhankelijkheid van olie en intermitterende energiebronnen zoals zon en wind voorgoed verdwijnt en we een constante en betrouwbare energiebron hebben die letterlijk meegaat totdat de aarde door de zon wordt opgeslokt.
