Геотермальные ресурсы охватывают широкий спектр источников тепла с Земли, в том числе не только более легко разработанные, в настоящее время экономические гидротермальные ресурсы, но и более глубинную тепловую энергию Земли, которая присутствует везде. Хотя обычные гидротермальные ресурсы эффективно используются как для производства электричества, так и для неэлектрического применения в Соединенных Штатах, они несколько ограничены своей локализацией и предельной передаче электроэнергии. Помимо этих традиционных ресурсов используются ресурсы геотермальной системы (EGS) с огромным потенциалом для возобновления первичной энергии с использованием технологии добычи тепла, которая предназначена для извлечения и использования накопленной тепловой энергии Земли. Между этими двумя крайностями находятся другие нетрадиционные геотермальные ресурсы, такие как попутные термальные воды и термальные воды больших давлений. Методы EGS были протестированы в нескольких местах по всему Миру и неуклонно улучшаются. Поскольку ресурсы EGS обладают огромным потенциалом в долгосрочной перспективе, то мы сосредоточили наши усилия на оценке их потребности для EGS и других нетрадиционных геотермальных ресурсов для обеспечения 100 000 МВт электрогенерирующей мощности базовой нагрузки к 2050 году.

Несколько упрощенно геотермальный ресурс можно рассматривать как континуум в нескольких измерениях. Тип геотермального ресурса будет зависеть от его отношения температура-глубина (то есть геотермического градиента), проницаемости и пористости горной породы коллектора и степени насыщения. Высококачественные гидротермальные ресурсы обеспечиваются большими средними термическими градиентами, высокую проницаемость горных пород и пористость, достаточным объёмом и соответствующим возобновлением флюидов, - все ресурсы EGS не имеют, по крайней мере, одного из них. Например, водовмещающие породы могут быть достаточно горячими, но не обеспечены количеством воды достаточным для извлечения тепла из-за низкой проницаемости/связности и недостаточного объема водовмещаюего комплекса и/или отсутствия природных термальных вод.

В анализе были учтены три основных компонента.

(i) Ресурсы. Картирование величины и распределения ресурса EGS США.

(ii) Технология. Определение требований к извлечению и использованию энергии из резервуаров EGS, включая бурение, реконструкцию водовмещающего комплекса (резервуара) и его возбуждение, а также преобразование тепловой энергии в электричество.

(iii) Экономика. Оценка затрат на электрическую энергию, поставляемую EGS, в национальном масштабе с использованием недавно разработанных методов извлечения тепла Земли, а также нивелирование затрат на электроэнергию (LEC) и графиков снабжения в виде функции инвестированных средств в НИОКР и эксплуатацию в эволюции энергетических рынков США.

Цель этой оценки состояла в том, чтобы обеспечить стоимостьгеотермальной энергии как основного поставщика энергии в Соединенных Штатах. Для проведения исследования, начавшегося в сентябре 2005 года, была сформирована оценочная группа из 18 членов с большим опытом и знаниями. Исследование было структурировано для решения двух критических вопросов, стоящих перед будущими EGS.

(i) Может ли EGS оказать существенное влияние на национальное энергоснабжение?

(ii) Сколько инвестиций в НИОКР необходимо для реализации этого воздействия?

Хотя ранее были оценки технологий и экономики EGS, ни один из них не был полностью исчерпан - от подробного анализа величины и распределения геотермального ресурса до анализа развивающихся рынков энергии для EGS. Наша оценка оценивает состояние технологии EGS, детализирует извлеченные уроки и определяет приоритетность потребностей в НИОКР для EGS. Наша группа смогла проанализировать технический вклад и прогресс, охватывающий более 30 лет полевых испытаний в США, Европе, Австралии и Японии, а также несколько ранних экономических и ресурсных оценок. Несмотря на значительный прогресс в разработке и демонстрации определенных компонентов технологии EGS, необходима дальнейшая работа по установлению жизнеспособности использования EGS для коммерческого производства электроэнергии, когенерации и прямого теплоснабжения.

Одним из средств иллюстрации потенциала любой альтернативной энергетической технологии является предсказание того, как будет развиваться характер предложений энергетических затрат по сравнению с потенциалом энергообеспечения в результате перехода к обучению и снижению капитальных затрат. Эти положительные экономические данные отражают как улучшение НИОКР для отдельных технологических компонентов, так и более низкие риски и неопределенности в инвестициях для развертывания EGS, повторяя этот процесс в нескольких местах. Кроме того, учитывая, что тип ресурсов EGS широко варьируется в Соединенных Штатах, анализ предложений также указывает на постепенный переход от освоениея ресурсов с более высоким до более низкого уровня.

Группа специалистов определила порог воздействия технологии EGS как способную обеспечить 100 000 МВт дополнительной экономической конкурентоспособности электрической мощности к 2050 году для США. Хотя мы признаем, что эта конкретная цель не является частью нынешней программы Министерства энергетики (DOE), 10% доля энергии EGS к 2050 году (основано на сегодняшнем генерировании) является разумной целью, чтобы стать крупным игроком в качестве внутреннего поставщика энергии. Наша оценка напрямую связана с технико-экономической осуществимостью достижения EGS этой цели, подчеркивая количественные требования, как науки, так и техники в освоении недр Земли. Основная цель исследования заключалась в разработке предложений для EGS и выработке обоснования, которое указывает, какие технологии и улучшение обучения потребуются для снижения рисков и снижения затрат до того момента, когда EGS может оказать существенное влияние на энергоснабжение США. Мы рассчитали, что затраты на дополнительные исследования и разработки, необходимые для демонстрации технологии в коммерческом масштабе, достаточно низкие, а потенциальные выгоды в области энергетической безопасности достаточно высокие, чтобы оправдать дальнейшие федеральные и частные инвестиции в EGS.

Влияние усовершенствованных геотермальных систем на энергоснабжение США в XXI веке