Studio di caso
Il potenziale di energia superhot rock in Oceania
E se esistesse una fonte di energia rinnovabile onnipresente e sempre attiva, in grado di sostituire la produzione di energia da combustibili fossili e di soddisfare gran parte del futuro fabbisogno energetico mondiale? E se questa fonte energetica potesse fornire energia stabile senza problemi di variabilità? E se avesse un basso impatto sul territorio e fosse disponibile in tutto il mondo, riducendo la necessità di importare energia?
Questa fonte di energia è possibile. Si chiama energia superhot rock.
La potenza dell'energia geotermica delle rocce superhot
energia superhot rock è una fonte energetica emergente che sfrutterà enormi riserve di energia rinnovabile pompando l'acqua in profondità in rocce sotterranee calde, dove si riscalda naturalmente per poi tornare in superficie sotto forma di vapore. Il vapore potrebbe essere utilizzato per produrre elettricità senza emissioni di carbonio, idrogeno pulito e altri prodotti ad alta intensità energetica.
I sistemi geotermici tradizionali oggi in funzione funzionano solo nelle regioni in cui l'acqua calda è naturalmente presente vicino alla superficie terrestre. Al contrario, i sistemi energia superhot rock raggiungerebbero una profondità maggiore nella terra e non richiederebbero fonti d'acqua sotterranee, rendendoli praticabili in tutto il mondo. Con investimenti adeguati per superare gli ostacoli tecnologici, energia superhot rock potrebbe raggiungere una scala commerciale. Se si riuscisse a raggiungere questo obiettivo, energia superhot rock potrebbe fornire energia pulita su scala costante, senza il rischio di importazione e l'impronta di utilizzo del territorio di altre fonti energetiche.
Figura 1: Animazione di un sistema energia superhot rock
energia superhot rockl'enorme potenziale dell'Oceania
La prima modellazione del genere, realizzata da Clean Air Task Force e dall'Università di Twente nei Paesi Bassi, ha stimato il potenziale di energia superhot rock in tutto il mondo. Questa modellazione rappresenta stime preliminari del potenziale di roccia superhot, piuttosto che risorse confermate. Tuttavia, suggerisce che l'Oceania è ben dotata di risorse di roccia superhot, come illustrato nella nostra mappa globale.i
CATFIl modello di energia superhot rock individua un potenziale su circa il 15% della superficie dell'Oceania - pari a oltre 480 mila chilometri quadrati - a profondità inferiori a 12,5 km. Con un'attenzione concertata alla ricerca sulla perforazione profonda e all'innovazione tecnologica, l'Oceania dovrebbe essere in grado di accedere alle rocce superhot quasi ovunque.
Solo l'1% della risorsa di roccia supercalda dell'Oceania ha il potenziale di fornire 1,1 terawatt di capacità energetica, che potrebbe generare quasi 9.000 terawattora (TWh) di elettricità. Sebbene questi numeri siano solo preliminari, la loro portata è enorme. Per fornire una prospettiva, la città di Sydney ha consumato 3,4 TWh nell'anno fiscale 2018-19, quindi la capacità della risorsa energia superhot rock dell'Oceania potrebbe teoricamente soddisfare la domanda annuale di elettricità di oltre 2.500 città equivalenti a Sydney.
Domanda di energia in Oceania
Si prevede che la domanda di energia in Oceania aumenterà nei prossimi decenni a causa della crescita della popolazione, dell'aumento del consumo energetico pro-capite e dell'elettrificazione di ulteriori settori dell'economia. I Paesi dell'Oceania dovranno inoltre adottare tecnologie ad alta intensità energetica per adattarsi all'aumento delle temperature e alla siccità prolungata, allontanando il proprio settore energetico dai combustibili fossili.
Se sfruttato appieno, il potenziale di risorse di roccia supercalda dell'Oceania potrebbe contribuire a soddisfare la domanda energetica della regione e potrebbe persino produrre elettricità aggiuntiva da esportare sotto forma di prodotti ad alto consumo di energia elettrica o di combustibili a zero emissioni di carbonio.
Figura 2: Il potenziale di capacità totale di energia superhot rock se pienamente sviluppato nei paesi con calore disponibile in Oceania
Vantaggi per l'ambiente e la salute
L'insieme dei Contributi Nazionali Determinati (NDC ) previsti dall'Accordo di Parigi per tutti i Paesi e le regioni dell'Oceania che dispongono di risorse significative di energia superhot rock ii mira a ridurre le emissioni di oltre 267 megatonnellate di CO2eq all'anno entro il 2030. Inoltre, numerosi Paesi della regione hanno adottato obiettivi a zero emissioni di carbonio o di neutralità climatica.iii La dotazione di energia superhot rock dell'Oceania potrebbe sostituire le fonti energetiche di origine fossile e le relative emissioni di carbonio. Anche se è improbabile che energia superhot rock raggiunga la scala commerciale in tempo per sostenere gli obiettivi climatici del 2030, ha il potenziale per consentire lo sviluppo di energia a basse emissioni di carbonio nel tempo. energia superhot rock offrirebbe anche benefici per la qualità dell'aria e la salute, riducendo gli ossidi di azoto, il biossido di zolfo, il particolato e altri inquinanti tossici associati alla combustione dei combustibili fossili. Inoltre, l'eccesso di energia superhot rock potrebbe aiutare l'Oceania a produrre combustibili a zero emissioni di carbonio per la decarbonizzazione dei settori industriali e dei trasporti.
Sfruttare le competenze del sottosuolo
L'Oceania dispone di solide competenze e infrastrutture nel sottosuolo e le compagnie petrolifere e del gas della regione sono ben disposte a promuovere le rocce superhot sia sul territorio nazionale che all'estero. Esse possiedono una profonda competenza in molte delle aree tecniche necessarie per implementare rapidamente il sito energia superhot rock e una flotta di risorse internazionali, come impianti di perforazione e partner contrattuali, che potrebbero farlo su scala globale. Molti degli elettricisti, meccanici, geoscienziati e altri che attualmente lavorano nel settore del petrolio e del gas della regione potrebbero trovare un impiego simile nell'industria delle rocce superhot, consentendo un percorso occupazionale a zero emissioni di carbonio. Nel frattempo, un programma intensivo di trivellazione e sviluppo delle risorse da parte di consorzi ben finanziati che includano operatori del settore petrolifero e del gas in tutto il Paese potrebbe fornire le conoscenze e l'innovazione necessarie per sviluppare e commercializzare rapidamente energia superhot rock.
Consentire una rete affidabile ed efficiente
energia superhot rock è disponibile 24 ore su 24, con la pioggia o con il sole. Un sistema elettrico privo di questo tipo di energia stabile richiede la costruzione di una capacità di generazione e trasmissione in eccesso per garantire che sia sempre sufficiente a soddisfare la domanda. Ad esempio, un recente studio condotto in California ha rilevato che un sistema energetico che includa energia pulita e costante richiederebbe un terzo della nuova trasmissione rispetto a un sistema privo di queste risorse. Infine, il profilo di produzione 24 ore su 24, 7 giorni su 7, di energia superhot rock consente di utilizzare meglio l'infrastruttura di rete esistente, funzionando in modo affidabile e costante, riducendo la dipendenza dallo spostamento della domanda e dalla costosa generazione di riserva.
Uso efficiente del territorio
energia superhot rock è prevista una risorsa estremamente densa di energia, quindi il suo fabbisogno di terreno sarà eccezionalmente basso. Si stima che la produzione di 1 GW di energia superhot rock richieda circa 12 km2 di terreno, rispetto a circa 160 km2 di terreno per il gas naturale, 180 km2 per il solare, 520 km2 per l'eolico offshore e 14.000 km2 per la biomassa.iv
Quanto costerà?
Secondo una modellazione preliminare, l'elettricità prodotta dalle risorse mature di energia superhot rock potrebbe essere competitiva con le fonti di energia convenzionali, con un prezzo potenzialmente inferiore a 25-40 dollari (USD) per MWh in media mondiale.v I costi iniziali saranno più elevati per i progetti di prima generazione, ma è probabile che diminuiscano progressivamente, così come sono diminuiti i costi dei progetti non convenzionali di gas di scisto, solare ed eolico dopo la commercializzazione.
Figura 3: Un grafico illustrativo mostra come l'elettricità prodotta dalla roccia superhot dovrebbe essere competitiva per gli impianti Nth-of-a-kind (NOAK) sulla base del costo livellato stimato dell'elettricità dopo la piena commercializzazione.
Con i giusti finanziamenti e il sostegno politico, energia superhot rock potrebbe svilupparsi al massimo delle sue potenzialità, creando energia rinnovabile in abbondanza in tutto il mondo.
Per saperne di più sulle innovazioni politiche e tecnologiche necessarie per realizzare il potenziale rivoluzionario di energia superhot rock, visitate il nostro sito web. Per saperne di più sui risultati della ricerca sulla mappatura del calore di CATF, visitate il nostro sito web. Per richieste di informazioni, contattare [email protected].
Note finali
i. Metodologia in arrivo
ii. Australia, Nuova Caledonia, Nuova Zelanda, Papua Nuova Guinea e Vanuatu
iii. Australia, Francia (di cui fa parte la Nuova Caledonia), Nuova Zelanda e Papua Nuova Guinea.
iv. Stime di utilizzo del suolo per energia superhot rock da LucidCatalyst e Hotrock Research Organization. (2023). A Preliminary Techno-Economic Model of energia superhot rock. https://www.catf.us/resource/preliminary-techno-economic-model-superhot-rock-energy/. Stime sull'uso del suolo per tutte le altre fonti energetiche da Lovering, Jessica, Swain, Marian, Blomqvist, Linus, & Hernandez, Rebecca R. (2022). "Land-use intensity of electricity production and tomorrow's energy landscape". PLoS ONE 17(7): e0270155. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0270155
v. Gli scenari di costo sono stati sviluppati utilizzando il modello tecnoeconomico SHR di CATF(Herter, 2023). È importante capire che il rischio o la restrizione idrica non sono stati considerati. Inoltre, il rapporto LCOE ipotizza innovazioni ingegneristiche nella perforazione profonda, nella creazione del giacimento, nella costruzione dei pozzi e negli strumenti di perforazione necessari per consentire lo sviluppo commerciale di un progetto geotermico in roccia superhot. Queste stime dei costi non rappresentano i costi probabili per gliimpiantidi roccia superhot di prima generazione. Piuttosto, il rapporto stima i costi per il nonoimpianto del genere. Inoltre, il rapporto considera le condotte operative e le conoscenze presenti negli Stati Uniti. I numeri non sono stati aggiustati per tener conto delle distorsioni regionali dei costi.
Lo stato futuro delle rocce superhot:
I passi fondamentali per il successo
Investimenti pubblici e privati
Per aiutare energia superhot rock a raggiungere il suo pieno potenziale sono necessari investimenti sia pubblici che privati. Saranno necessarie le risorse dei governi, dell'industria geotermica, delle istituzioni accademiche, dell'industria del petrolio e del gas e delle aziende tecnologiche.
Investimenti governativi
I primi investimenti governativi possono accelerare il processo di commercializzazione fornendo incentivi per le campagne di perforazione, finanziando la ricerca e lo sviluppo nelle fasi iniziali per "de-rischiare" le rocce superhot nel settore pubblico e privato, finanziando progetti pilota e rafforzando la cooperazione tra progetti internazionali.
Regime normativo
Sono necessarie nuove politiche per garantire che lo sviluppo di energia superhot rock sia sicuro ed efficiente. Sono inoltre necessari quadri istituzionali per fornire le risorse necessarie allo sviluppo e alla scalabilità a livello globale.
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