Milžiniškas potencialas. Kas slepiasi po Žemės paviršiumi

Apie geoterminę energiją ir Lietuvos žemės paviršiaus unikalumą kalba Kauno technologijos universiteto Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto (KTU MGMF) prof., geoenergetikos mokslinių tyrimų ir inovacijų laboratorijos „Geoenergy Lab“ mokslo grupės vadovas Mayur Pal.

Laboratorijos, įsikūrusios KTU tarpdisciplininiame eksperimentinių ir prototipavimo laboratorijų centre „M-Lab“, vadovas sako, kad šiandien Lietuva turi didžiulį neišnaudotą potencialą, kuris glūdi po Žemės paviršiumi.

Lietuvos gelmėse – vandenilio klodai

KTU profesorius teigia, kad „Geoenergy Lab“, esančios laboratorijų centre „M-Lab“, mokslo grupės tikslas – plėtoti tyrimų ir inovacijų metodus, kuriais siekiama užtikrinti tvarumą žemės gelmių srityje, kartu tiriant geoenergetikos potencialą.

M. Pal aiškina, kad geoenergetinis potencialas – tai žemės gelmėse sukaupta energija: „Islandijoje šį reiškinį galima pamatyti geizeriuose, iš kurių veržiasi karšto vandens garai. Tailande galima maudytis karšto vandens ežeruose.

Žemės paviršiuje yra sukaupta daug energijos, kurią reikia tinkamai ir tvariai panaudoti. Taip pat mūsų pirminiai tyrimai parodė vandenilio potencialą Lietuvos žemės gelmėse“, – dalijasi jis.

Pasak KTU mokslininko, tai yra dinamiška tyrimų grupė, siekianti tobulinti sprendimus įvairiose srityse, įskaitant angliavandenilių gavybos optimizavimą, duomenų gavybą siekiant įžvalgų apie žemės gelmes, geoterminę energiją, anglies dioksido surinkimą ir saugojimą, taip pat vandenilio gamybos ir saugojimo technologijas.

„Mūsų daugiadisciplininė ekspertų komanda siekia atskleisti neišnaudotą potencialą, slypintį po Žemės paviršiumi. Nuo naftos gavybos metodų optimizavimo iki geoterminės energijos panaudojimo ir novatoriškų anglies dioksido neutralizavimo technologijų. Mes pirmaujame kuriant švaresnę ir efektyvesnę energetiką“, – sako M. Pal.

Modeliuojamos žemės gelmės

KTU profesorius aiškina, kad šiuo metu didžioji dalis laboratorijos veiklų skirta modeliavimui ir simuliavimui. Pasak jo, tyrimų grupė kuria žemės gelmių modelius naudojant didelio našumo kompiuterius, kad galėtų modeliuoti žemės gelmių reiškinių srautus.

Pavyzdžiui, jie sukūrė geologinius anglies dioksido (CO2) kaupimo ir sekvestravimo modelius. Taip pat geologinius modelius geoterminės energijos potencialui Lietuvoje įvertinti bei kuria vandenilio saugojimo modelius.

„Be to, dirbtinio intelekto (DI) pagalba, tyrėjų grupė sukūrė 3D realizuotas žemės gelmių savybes ir pažangius skaitinius jų modeliavimo metodus“, – sako M. Pal.

Tyrimų grupė plėtoja gebėjimus atlikti vidinį reaktyviosios pernašos modeliavimą, susijusį su nuotėkio rizikos vertinimu saugant CO2 ir vandenilį. Šiuo metu kartu su savo tyrimų partneriais jie atlieka laboratorinius tyrimus, kurie apima uolienų mėginių kompiuterinę tomografiją ir šerdies užliejimo bandymus.

„Siekiame plėtoti šiuos bandymus, kad galėtume imituoti požeminio tekėjimo sąlygas naudojant šerdies užliejimo įrankius. Tačiau laboratorinės įrangos įsigijimui reikia didelio finansavimo, ne mažesnio kaip 0,5 mln. eurų“, – teigia KTU mokslininkas.

M. Pal dalijasi, kad padedant jų mokslinių tyrimų partneriams – Teksaso A&M universitetui ir Indijos IIT Roorkee institutui, jie gavo duomenis apie CO2 injekcijas į uolienas, įskaitant didelės skiriamosios gebos uolienų kompiuterinę tomografiją, kuri naudojama 3D uolienų modeliui sudaryti. Taip pat CO2 saugojimo uolienose vertinimą bei duomenis prieš ir po CO2 įpurškimo į uolienas.

„Vėliau, pasitelkiant DI metodus ir priemones, šie duomenys naudojami matematiniam modeliui sukurti, kad būtų galima įvertinti Lietuvos uolienų CO2 kaupimo galimybes. Tą patį planuojame padaryti ir su vandenilio saugojimo analize“, – aiškina jis.

Vandenilis kaip naujos kartos kuras

KTU profesorius teigia, kad energijos vartojimo efektyvumo (EVE) srityje tyrimų grupė dirba keliomis temomis. Viena jų – esamos infrastruktūros, ypač susijusios su angliavandenilius išgaunančiomis įmonėmis Lietuvoje, EVE didinimas.

„Turime spręsti šių įmonių EVE poreikius. Tokių įmonių elektros energijos sąnaudos yra didelės dėl vietoje veikiančių injekcijų sistemų. Šias sistemas būtų galima padaryti efektyvesnes naudojant tam tikras priemones ir technologijas, kurias mes tiriame ir kurios tikrai gali padėti sutaupyti energijos.

Be to, angliavandenilių gamintojai Lietuvoje generuoja daug karšto vandens, kuriam šiuo metu iššvaistoma daug energijos. Šis karštas vanduo yra pumpuojamas atgal į žemės gelmes, iš jo neišgaunant energijos“, – aiškina M. Pal.

Jis įžvelgia didžiulį potencialą ištirti ir pasiūlyti inovatyvius sprendimus, kaip panaudoti šią geoterminę energiją. KTU mokslininkai atlieka geoterminės energijos tyrimus, skirtus geoterminės energijos gavybai iš Devono ir Kambro telkinių, esančių žemės gelmėse.

„Taip pat domimės vandeniliu kaip naujos kartos kuru ir nagrinėjame vandenilio saugojimo požeminiuose rezervuaruose aspektus, panašiai kaip visoje Europoje yra saugomos dujos“, – kalba M. Pal.

KTU profesorius pastebi, kad jis nėra pirmas, atkreipęs dėmesį į neišnaudotą Žemės paviršiaus potencialą. Pasak jo, kalbant apie Europą, italai pirmieji pradėjo plėtoti geoterminę energiją kaip energijos šaltinį.

Jis tęsia, kad Islandijoje visas centralizuotas šildymas tiekiamas naudojant geoterminę energiją, o tokios įmonės kaip „Carbfix“ naudoja geoterminės energijos technologiją kaupti CO2.

Galiausiai, Danijoje įsikūrusi įmonė „Innargi“ kuria panašius centralizuoto šildymo modelius. Pasak M. Pal, ši technologija sėkmingai taikoma daugelyje kitų šalių.

Jis teigia, kad JAV ir Norvegijoje jau daugelį metų CO2 saugomas Žemės paviršiuje esančioje saugykloje. Norvegijoje buvo parengtas Šiaurės pašvaistės projektas – puikus šios technologijos pavyzdys.

„Panašūs CO2 injekcijų projektai buvo vykdomi ir Lietuvoje, tačiau niekas apie tai nekalba. 1990–2000 m. buvo atlikta daug geoterminių tyrimų, pastatyta ir iki 2017 m. veikė geoterminės energijos jėgainė, tačiau dėl kelių teisinių ir finansinių problemų ji buvo uždaryta“, – sako KTU profesorius.

JAV įmonės skyrė beveik 3 mln. eurų

KTU profesorius sako, kad jo vadovaujama laboratorija yra unikali, nes ji turi moderniausius modeliavimo ir simuliavimo įrankius, kurie, jo žiniomis, yra prieinami tik pramonėje, ir jų nėra jokioje kitoje Lietuvos institucijoje.

M. Pal teigimu, jie kreipėsi į dvi įmones – „Rock Flow Dynamics“ ir „Schlumberger“, įsikūrusias Hiustone, JAV, kad jos padėtų įsigyti programinę įrangą, reikalingą geoenergijos reiškiniui modeliuoti. Pasak jo, kai kurios programinės įrangos yra labai brangios ir nepasiekiamos, kad būtų galima įsigyti licencijuotą versiją universitete.

„Susipažinę su mūsų tyrimų kryptimis ir temomis, įmonės sutiko paremti mūsų tyrimų grupę. „Rock Flow Dynamics“ padovanojo 350 tūkst. JAV dolerių vertės programinę įrangą, o „Schlumberger“ sutiko skirti 2,8 mln. eurų. Tai paskatino mus judėti į priekį, nes be šių įrankių būtų labai sunku atlikti simuliavimu pagrįstą modeliavimą. Ši programinė įranga labai padeda požeminio srauto modeliavimo ir vizualizavimo galimybėms“, – aiškina KTU mokslininkas.

Jis teigia, kad jų tyrimų grupei labai svarbus tvarumas ir ekologiškumas – į tai orientuotas ir mokslinis darbas, susijęs su geoterminės energijos naudojimu Lietuvoje.

„Lietuva turi geoterminę anomaliją, dėl kurios jos žemės gelmės yra unikalios, o jų temperatūra vakarinėje Lietuvos dalyje yra labai aukšta. Jei ši energija bus tinkamai panaudota, ji galės išspręsti su energetiniu saugumu Lietuvoje susijusius klausimus mažiausiomis sąnaudomis.

Taip pat yra potencialo angliavandenilių pramonę paversti geoterminės energijos gamyba, įtraukus tinkamus suinteresuotus asmenis ir investuotojus, o mes savo tyrimais bandome parodyti šį kelią“, – sako M. Pal.

„Nors tyrimų temos, kurias nagrinėjame, yra itin aktualios Šiaurės šalyse, per pastaruosius kelerius metus nemačiau, kad kuri nors kita tyrimų grupė KTU ar net kitose Lietuvos mokslinių tyrimų institucijose dirbtų panašiomis temomis. Spėju, kad tuo mes esame unikalūs bent jau Lietuvoje“, – pastebi KTU profesorius.