"걷는" 앵커와 플라즈마 드릴로 저렴하고 깊은 지열 발전 가능

지구 표면 아래의 강렬한 열은 지구상 어느 곳에서나 연중무휴 24시간 이용 가능한 사실상 고갈되지 않는 믿을 수 있는 청정 에너지원을 나타냅니다. 이를 증기로 끌어 올려 발전기 터빈을 가동하거나 지역 난방 시스템에 직접 배관할 수 있습니다.

우리가 도달할 수 있다면 말이죠. 지구에서 가장 쉽게 접근할 수 있는 지열 에너지는 표면에 가장 가까운 곳에 위치합니다. 일반적으로 화산 근처의 지질학적으로 불안정한 지역과 지진 ​​활동이 많은 지역은 지구 표면의 약 3%에 불과합니다. 그렇지 않으면, 수 마일에 걸쳐 초경질 암석을 뚫지 않고서는 그 열기에 도달할 수 없습니다.

매우 깊은 드릴링과 관련된 온도와 압력은 최고 품질의 드릴 비트도 짧은 시간 안에 파괴하는 경향이 있습니다. 비트를 변경한다는 것은 드릴 헤드를 지하 수 마일에서 다시 끌어 올려 새 것을 장착한 다음 다시 시작하기 전에 구멍 아래로 바로 가져와야 함을 의미합니다. 이 프로세스는 많은 시간을 낭비하며 이러한 종류의 장비를 고용할 때 시간은 돈입니다.

결과적으로 지열 에너지는 실제로 아이슬란드, 엘살바도르, 뉴질랜드 및 더 얕은 깊이에서 사용할 수 있는 기타 지역의 전력망에 크게 기여합니다. 전 세계적으로 지열은 1억 6,670만 GWh의 글로벌 에너지 공급에 연간 100GWh 미만을 기여합니다.

슬로바키아 회사인 GA Drilling은 이전에 Geothermal Anywhere로 알려졌는데, 이는 지열을 필요한 곳 ​​어디에서나 훨씬 저렴하고 빠르고 쉽게 접근할 수 있도록 한다는 회사의 목표를 완벽하게 요약한 것입니다.

GA는 기존 시추 인프라 및 장비와 함께 작동하는 두 가지 핵심 기술을 개발했습니다. 첫 번째는 Anchorbit이라고 불리는 보행 앵커 시스템입니다.

Anchorbit 시스템은 드릴 비트 뒤에 두 개의 칼라 섹션을 배치하며, 각 섹션에는 보어 샤프트를 밀어서 잡을 수 있는 확장 가능한 피스톤이 있습니다. 위쪽 칼라가 보어를 잡으면 아래쪽 칼라가 드릴 비트에 더 가깝게 아래로 확장된 다음 그립 피스톤이 튀어 나와 위쪽 칼라가 놓이게 한 다음 아래로 미끄러져 내려갑니다. 이 비디오에는 프로세스가 설명되어 있습니다.

이러한 앵커 칼라는 드릴 비트를 안정시켜 수 마일의 케이블 끝에서 회전 드릴 장비를 작동할 때 발생하는 진동을 방지합니다. 또한 비트에 추가적인 무게를 가할 수 있습니다. GA는 Anchorbit 시스템이 단단한 암석을 통과하는 속도를 두 배로 늘릴 뿐만 아니라 기존 드릴 비트의 수명도 두 배로 늘려 작업자가 비용이 많이 드는 비트 교체 횟수를 줄이면서 더 오랫동안 더 빠르게 드릴할 수 있을 것으로 기대한다고 말합니다.

Anchorbit은 처음 6km(3.7마일)의 시추 작업을 가속화할 예정이지만 GA의 지열 목표 깊이는 지하 10km(6.2마일)에 가깝습니다. 이 수준에 도달하기 위해 회사의 두 번째 핵심 기술인 플라즈마비트(Plasmabit)가 나올 것입니다.

Plasmabit 시스템을 표준 드릴링 장비에 다시 연결할 수 있습니다. 하지만 이번에는 펄스 플라즈마 시추 시스템으로 회전하는 전기 아크 토치를 이용해 6,000°C(10,800°F)의 이온화된 가스로 암석을 폭파시켜 암석을 깨뜨리고 약화시키는 동시에 고압수로 기계적으로 폭파시키는 시스템입니다. 암석 조각을 제거하고 파이프 위로 다시 표면으로 보냅니다. 이는 기본적으로 Petra 및 Earthgrid와 같은 회사가 표면에 더 가깝게 수행하는 일종의 플라즈마 토치 터널링의 장거리 버전입니다.

비접촉 드릴 비트이기 때문에 기본적으로 비트를 끌어 올려 교체할 필요가 없습니다. GA는 단단한 화강암을 통해 10km 지점까지 상대적으로 쉽게 진행할 수 있으며 일반 장비보다 훨씬 더 깊고 저렴하게 진행되며 보어를 소작할 수 있다고 말합니다. 그 깊이에서는 대부분의 지역에서 350°C(662°F) 이상의 온도를 예상할 수 있어 보어가 지열 발전소와 관련이 있게 됩니다.

그보다 훨씬 더 깊이 들어가려면 훨씬 더 이국적인 기술이 필요합니다. MIT 스핀오프인 Quaise는 원래 핵융합 실험에서 플라즈마를 과열시키기 위해 개발된 자이로트론을 사용하여 그 깊이의 두 배까지 드릴을 시도하고 있습니다. Quaise는 깊이 20km(12.4마일)에 도달하면 온도가 500°C(932°F)가 넘을 것이라고 말합니다. 이는 물이 초임계 유체가 되는 지점을 훨씬 넘어서며, 초임계 가열된 물을 사용하는 발전소는 이를 가능하게 해야 합니다. 주어진 부피에서 최대 10배의 에너지를 추출합니다.