La perforazione a microonde sembra fantascienza, ma lo è anche la perforazione fino alla roccia più calda

Quando è stato chiesto di descrivere Quaise Energy, il direttore finanziario Kevin Bonebrake ha detto: "Nel modo più semplice, produrremo vapore".

Il loro obiettivo è produrre vapore sufficientemente caldo da alimentare un generatore elettrico costruito per funzionare con combustibili fossili. Hanno intenzione di farlo iniettando acqua per 10-20 km fino a un punto in cui la temperatura della roccia è compresa tra 400 e 500°C.

La motivazione per perforare pozzi nella roccia estremamente dura del seminterrato è quella di rendere accessibile l’energia elettrica geotermica producendo vapore che potrebbe essere utilizzato per ripotenziare gli impianti più vecchi collegati alle reti elettriche che servono i principali mercati.

In passato, l’energia geotermica è stata poco utilizzata perché sono pochi i posti al mondo che dispongono della giusta combinazione di roccia calda, acqua e permeabilità necessaria per fornire vapore di alta qualità.

La roccia calda e secca è comunemente disponibile, ma la produzione del vapore supercritico necessario richiede perforazioni a profondità comprese tra 10 e 20 km, a seconda del gradiente di temperatura in quella parte degli Stati Uniti. A quella profondità, il perforatore si troverà di fronte a rocce come granito e basalto. La roccia è in grado sia di produrre vapore surriscaldato che di distruggere i microchip e le guarnizioni necessarie per la perforazione direzionale.

Quaise prevede di praticare fori ultraprofondi generando microonde ad alta potenza nel sito di perforazione. Le microonde verranno trasmesse nel pozzo per creare un buco sciogliendo e vaporizzando la roccia del seminterrato. L'unica attrezzatura per il fondo pozzo è un lungo tubo per guidare le onde verso il loro bersaglio.

È una di quelle idee in cui la prima reazione della maggior parte delle persone è "sembra fantascienza", che parla sia del problema che della soluzione proposta.

"Bisogna pensare in modo diverso per affrontare questo tipo di temperatura", ha affermato Henry Phan, vicepresidente dell'ingegneria presso Quaise, il cui compito è trasformare questa invenzione in realtà ingegneristica.

Le elevate barriere alla perforazione di pozzi profondi da 10 a 20 km (da 33.000 a 66.000 piedi) fanno sorgere la domanda: non esiste un'alternativa?

Un’opzione più semplice, veloce ed economica sarebbe quella di utilizzare metodi di perforazione collaudati per raggiungere livelli non così profondi dove il vapore prodotto non è così caldo. Phan lo descrisse come "vapore più freddo, con pressione più bassa e più umido".

Questo tipo di energia geotermica può essere utile per scopi come fornire calore per la desalinizzazione o energia per i sistemi di raffreddamento centrali, secondo un’analisi degli sforzi dell’Oman per sfruttare l’energia delle zone di acqua calda sotto i giacimenti petroliferi. Queste zone non erano abbastanza calde per generare energia elettrica.

Si parla di utilizzare vapore proveniente da zone meno profonde, ma l'analisi di Quaise ha concluso che il grande investimento richiesto per costruire centrali elettriche in grado di utilizzare quel vapore per la generazione elettrica renderebbe la produzione antieconomicamente costosa.

Quaise sostiene che trovare un modo per perforare pozzi estremi vale i costi e i rischi tecnici che derivano dalle nuove tecnologie e dalla perforazione in formazioni poco conosciute perché farebbe risparmiare sui costi di costruzione di una centrale elettrica. Il suo obiettivo è quello di rifornire i vecchi impianti alimentati a combustibili fossili i cui proprietari sarebbero desiderosi di convertirsi al vapore geotermico a causa dei costi sconcertanti legati al rispetto delle normative ambientali.

Sulla base dell’analisi dei costi di Quaise, il costo di vita per kWh delle centrali elettriche convertite che funzionano con il vapore geotermico sarebbe competitivo con il costo del carbone e del gas e una frazione del costo del vapore geotermico a temperatura più bassa.

Ciò presuppone che possano sviluppare un metodo per perforare in modo affidabile un pozzo di grande diametro (circa 8,5 pollici) fino a quel punto per un prezzo che non sia un affare killer.

Per rendere questo una realtà, intendono utilizzare un mix di metodi di perforazione convenzionali e a microonde. Utilizzerebbero la perforazione a rotazione, che è più veloce ed economica, finché la combinazione di calore estremo, roccia dura e lunghi tempi di intervento non la renderanno un’opzione costosa.

"Perforeremo il più profondamente possibile utilizzando il modo più economico ed economico per farlo", ha detto Phan. Anche se recenti test hanno dimostrato che è possibile perforare più velocemente e più a lungo utilizzando una punta PDC nel granito, "ad un certo punto gli aspetti economici (della perforazione rotativa) non funzionano e allora li sostituiremo", ha affermato.