「歩く」アンカーとプラズマドリルが安価な深層地熱発電を約束

地表下の強烈な熱は、地球上のどこからでも 24 時間 365 日利用できる、事実上無尽蔵の信頼できるクリーン エネルギー源です。エネルギーを蒸気として汲み上げて発電機のタービンを稼働させることも、地域暖房システムに直接配管することもできます。

それができればね。 地球で最も簡単に利用できる地熱エネルギーは、地表に最も近い場所にあります。通常は、火山や地震活動が活発な近くの地質学的に不安定な地域で、その面積は地球表面のわずか約 3% にすぎません。 そうでなければ、何マイルも何マイルにもわたる超硬い岩を掘削しなければ、その熱に到達することはできません。

超深穴掘削に伴う温度と圧力により、たとえ最高品質のドリルビットであってもすぐに破壊される傾向があります。 ビットを交換するということは、ドリルヘッドを何マイルも地下から引き上げ、新しいものを装着し、再びドリルヘッドを穴に戻さなければならないことを意味します。 このプロセスは多くの時間を無駄にし、この種の装置を使用する場合は時は金なりです。

その結果、地熱エネルギーが実際に送電網に大きく貢献しているのは、アイスランド、エルサルバドル、ニュージーランド、その他の浅い深さで利用できる地域だけです。 世界的に見ると、1 億 6,670 万 GWh の世界エネルギー供給のうち、地熱による年間寄与は 100 GWh 未満です。

スロバキアの会社 GA Drilling は、以前は Geothermal Anywhere として知られていました。これは、地熱をより安価に、より速く、必要な場所で簡単に利用できるようにするという同社の目標を完璧に表現しています。

GA は、既存の掘削インフラおよび機器と連携する 2 つの主要なテクノロジーを開発しました。 1 つ目は、Anchorbit と呼ばれるウォーキング アンカー システムです。

アンカービット システムは、ドリル ビットの後ろに 2 つのカラー セクションを配置し、それぞれに拡張可能なピストンが付いており、ボア シャフトを押し出して掴むことができます。 上部のカラーがボアを掴むと、下部のカラーが下方に伸びてドリルビットに近づき、グリップピストンが飛び出て上部のカラーが解放され、下に滑り込んでドリルビットに近づきます。 このプロセスは次のビデオで説明されています。

これらのアンカー カラーはドリル ビットを安定させ、何マイルにもわたるケーブルの末端で回転ドリル装置を操作するときに発生する種類の振動を防ぎます。 また、ビットに余分な重量を加えることができます。 GA社は、Anchorbitシステムにより、硬い岩石への貫通速度が2倍になるだけでなく、既存のドリルビットの寿命も2倍になり、オペレータはコストのかかるビット交換を少なくして、より速く、より長く掘削できるようになると期待していると述べている。

アンカービットは最初の6数キロメートル（3.7マイル）の掘削を加速するが、GAの地熱の目標深さは地下10キロメートル（6.2マイル）程度だ。 このレベルに到達するために、同社の第二のキーテクノロジーであるプラズマビットが登場することになる。

Plasmabit システムは、標準の掘削リグに再び接続できます。 しかし、今回はパルスプラズマ掘削システムで、回転電気アークトーチを使用して6,000℃（10,800°F）のイオン化ガスで岩石を爆破して岩石に亀裂を入れて弱体化させ、さらに高圧水で爆破して機械的に破壊する。岩の破片を取り除き、パイプを通って地表まで送り返します。 これは基本的に、ペトラやアースグリッドなどの企業が地表近くで行っているプラ​​ズマトーチトンネリングの長距離バージョンだ。

非接触ドリルビットなので、基本的にビットを引き上げて交換する必要はありません。 GA によれば、硬い花崗岩を 10 km 地点まで比較的容易に進み、通常のリグよりも大幅に深く、安価に進み、途中で穴が焼灼されるという。 その深さでは、ほとんどの地域で 350 °C (662 °F) を超える温度が予想されるため、この坑井は地熱発電所として適しています。

それよりもさらに深く掘り下げたい場合は、さらに珍しいテクノロジーが必要になります。 MITのスピンオフであるQuaiseは、もともと核融合実験でプラズマを過熱するために開発されたジャイロトロンを使用して、その2倍の深さまで掘削しようとしている。 クイズ氏によれば、深さ20km（12.4マイル）に到達すると、温度は500℃（932°F）を超え、水が超臨界流体になる温度をはるかに超えており、超臨界加熱された水を使用する発電所は、所定の体積から最大 10 倍のエネルギーを抽出します。