Cientistas pesquisadores noruegueses estão contribuindo para o desenvolvimento do poço geotérmico mais quente do mundo em uma área não vulcânica. O objetivo é explorar o suprimento inesgotável de calor do interior da Terra, e isso exige equipamentos que possam suportar as condições mais extremas.

Uma equipe de pesquisa internacional concluiu recentemente um projeto da UE de três anos chamado DESCRAMBLE (Drilling in dEep, Supercrítico, AMbients of continentaL Europe). Juntos, a equipe do projeto perfurou um poço de teste em um campo geotérmico na Toscana, na Itália. A empresa italiana Enel Green Power, um produtor global de energia verde, está liderando o projeto, com SINTEF como seu parceiro de pesquisa. Juntos, eles estão tentando controlar as forças naturais encontradas três quilômetros mais perto do núcleo da Terra.

O poço é o poço geotérmico mais quente do mundo em uma área não vulcânica. Como o calor terrestre é encontrado próximo à superfície na Itália, o país é rico em áreas adequadas para perfuração geotérmica - com temperaturas escaldantes que chegam a 500-600 graus Celsius, resultando em água supercrítica que os pesquisadores esperam descobrir. E eles têm boas razões. Se eles conseguirem explorar a energia desta água, eles podem perfurar poços geotérmicos dez vezes mais eficazes do que os atualmente em operação. Isso tem o potencial de reduzir custos drasticamente e preparar o caminho para um futuro fantástico de energia baseado em recursos puramente naturais. Contudo, em sua fase supercrítica, o líquido é corrosivo e ataca qualquer equipamento de perfuração que o encontre.

Bomba de energia supercrítica

"Enfrentamos muitos desafios grandes, mas percorremos um longo caminho, "diz Magnus Hjelstuen, Gerente de Pesquisa da SINTEF Harsh Environment Instrumentation.

O equipamento de medição que a SINTEF desenvolveu como parte deste projeto é uma chamada "ferramenta de perfilagem wireline" que pode medir temperaturas e pressões de fundo de poço. Essas medições são cruciais na busca pela água supercrítica extremamente rica em energia. Os dados de temperatura e pressão indicam quando a broca entrou em uma zona contendo tal água, e as propriedades geotérmicas do poço (tanto a temperatura máxima quanto as mudanças de temperatura causadas pela perfuração) nos dirão quanta energia o poço pode produzir.

Uma vez que os cabos elétricos não funcionam em temperaturas acima de 350 ° C, O equipamento de medição da SINTEF é alimentado por bateria. A temperatura é registrada no fundo do poço e é lida quando o dispositivo retorna à superfície.

Em sua fase supercrítica, o líquido é corrosivo e ataca qualquer equipamento de perfuração que o encontre.

Esta não é uma tarefa simples. A dois ou três quilômetros no interior da Terra, a temperatura e a pressão aumentam enormemente. Algo muito especial acontece quando a temperatura atinge 374 graus e a pressão é 218 vezes a pressão do ar na superfície. Encontramos o que chamamos de água supercrítica. Esta água está em um estado físico que progride de líquido para gasoso - e daí para uma fase supercrítica, em que não é nenhum.

É esta forma especial de água, ainda não descoberto, que os pesquisadores estão procurando. Para alcançar as condições que o tornam supercrítico, a água deve ter uma temperatura de pelo menos 374 ° C, sob pressão de 200 bar.

“Uma coluna de água em temperatura ambiente deve ser levada a uma profundidade de 2,2 quilômetros abaixo da superfície para atingir uma pressão de 220 bar, "Hjelstuen explica.

Mas quando a temperatura da água sobe, sua densidade cai. Isso significa que devemos ir ainda mais fundo para passar de 220 bar e atingir condições supercríticas. Se a água estiver contaminada com gases e minerais, que é sempre o caso em um poço geotérmico, a temperatura deve ser ainda mais alta para que a água se torne supercrítica.

Equipamento extremo

SINTEF usa eletrônicos e sensores com capacidades extremas. Alguns dos componentes são de uso comum, enquanto outros ainda estão no estágio de protótipo. O desafio para os pesquisadores noruegueses foi combinar os sensores e eletrônicos, e, em seguida, desenvolver software de computador que permita que os componentes funcionem juntos.

"Nosso desafio tem sido encontrar uma combinação de componentes existentes que possam ter um desempenho ideal dentro de nossas limitações em termos de comprimento de instrumento, peso e diâmetro - principalmente em vista do ambiente que o equipamento encontrará no poço, "diz Hjelstuen.

O instrumento tem 2,6 metros de comprimento e pesa 50 quilos, mas tem um diâmetro de apenas 76 milímetros.

"Por exemplo, usamos um microcontrolador que funciona em temperaturas de até 300 ° C. Isso está disponível apenas como um protótipo inicial (amostra de engenharia). Temos trabalhado em estreita colaboração com o fabricante para que funcione da forma que desejamos, " ele adiciona.

Pressão e temperatura intensas

Atualmente, a temperatura limite para eletrônicos é de cerca de 250 ° C, e isso significa que a gama de componentes disponíveis é muito restrita. O número de baterias adequadas também não é grande. Por exemplo, as baterias mais robustas do mercado funcionam a temperaturas de apenas 70 a 200 ° C e explodiriam se submetidas a uma temperatura de 215 graus. Portanto, fabricar equipamentos de medição pode ser um processo desafiador.

"Desde que começamos a perfurar em condições normais de superfície, a temperatura em um dia de inverno pode ser tão baixa quanto 0 ° C para começar, subindo para mais de 400 ° C no fundo de um poço. Lidar com essas flutuações exige enormes exigências do equipamento. Criamos uma espécie de "garrafa térmica reversa" em que a temperatura interna é mantida abaixo de 210 graus para reduzir o desgaste do equipamento, "diz Hjelstuen.

Os sensores são testados e testados antes de serem enviados para o campo.

"Em cada estágio, uma quantidade enorme de testes deve ser realizada de uma forma que simule o mais próximo possível o ambiente que nossos instrumentos encontrarão no poço. Entre outras coisas, usamos um forno em Raufoss para testar a tecnologia em temperaturas de até 450 ° C.

Potencial enorme

No processo de aproveitamento da energia na água supercrítica, os pesquisadores fizeram bom uso da experiência da indústria petrolífera norueguesa na perfuração de poços de petróleo profundos. A exploração do calor geotérmico tem muito em comum com a recuperação do petróleo. Os tecnólogos do petróleo estão, portanto, incluídos na equipe. Contudo, Considerando que, por muitas décadas, conseguimos explorar o potencial encontrado nos recursos petrolíferos, ninguém ainda conseguiu aproveitar a água supercrítica.

“Se conseguirmos explorar o calor geotérmico, teremos o suficiente para abastecer toda a população do planeta com energia por muitas gerações. Existem usinas nucleares onde a água que atende às condições supercríticas é alimentada por turbinas, portanto, sabemos que podemos ter sucesso em explorar a energia dessa água, uma vez que tenhamos conseguido extraí-la. "

Na descida mais profunda do projeto na Terra, a equipe de pesquisa realizou medições a uma profundidade de 2.810 metros. Aqui a temperatura atingiu 443,6 ° C.