Ombrukte oljebrønner: En ny frontlinje innen grønn energilagring

Den globale gjennomsnittlige overflatetemperaturen er allerede omtrent 1,2 °C over før‑industrielle nivåer, og forårsaker ekstreme værhendelser som utgjør en risiko for mennesker, dyr og infrastruktur.

Energisektoren er en av de viktigste driverne for forurensning og global oppvarming, med forbrenning av fossilt brensel som hovedkilde til klimagassutslipp (GHG) og luftforurensning. Dette har ført til energiovergangsbevegelsen, som er et skifte fra fossilt brensel til fornybare energikilder, som vind og sol.

Overgangen til fornybar energi akselererer i et sterkt tempo med mål om å skape et nullkarbon energisystem innen 2050.

Oppsvinget i fornybar energi – men med en hake

Fornybar kraftkapasitet opplevde en enorm økning i 2024, og nådde 4 448 gigawatt (GW), ifølge International Renewable Energy Agency (IRENA).

Tillegget på 585 GW i fjor utgjør faktisk 92,5 % av den totale kapasitetsutvidelsen og en rekordhastighet (15,1 %) i årlig vekst.

«Den kontinuerlige veksten av fornybar energi vi ser hvert år er bevis på at fornybar energi er økonomisk levedyktig og lett implementerbar. Hvert år bryter de sine egne ekspansjonsrekorder, men vi står også overfor de samme utfordringene med store regionale ulikheter og den tikende klokken ettersom 2030‑fristen nærmer seg.»

– IRENA-direktørgeneralfra Francesco La Camera

Blant fornybare energityper hadde solenergi den høyeste kapasitetsutvidelsen på 32,2 %, og nådde 1 865 GW. I dette økte solcellepaneler med 451,9 GW i fjor, hvor Kina alene la til 278 GW til den totale utvidelsen, etterfulgt av India med 24,5 GW.

Solenergi ble etterfulgt av vindenergi, som vokste med 11,1 %, selv om utvidelsen litt avtok til en kapasitet på 1 133 GW. Denne utvidelsen ble dominert av Kina og USA.

Vannkraftkapasiteten, ekskludert pumpekraftverk, steg til 1 283 GW, igjen drevet av Kina. Bioenergi økte også med 4,6 GW kapasitet, med både Kina og Frankrike som la til 1,3 GW hver. New Zealand ledet utvidelsen av geotermisk energi, som økte med 0,4 GW totalt.

Selv om fornybare energikilder gir en lovende vei for å fremme energiovergangen, er grønn energi som vind og sol intermitterende av natur. Dette krever bedre måter å lagre energi for senere bruk.

Som en løsning har forskere ved Penn State foreslått å ombruke uttømte olje- og gassbrønner for geotermisk-assistert komprimert luft-energilagring (GA-CAES), som potensielt kan øke effektiviteten til energilagringssystemer med 9,5 %.

«Problemet er at noen ganger når vi trenger energi, er det ingen sol eller ingen vind. Det er en stor barriere mot videre utvidelse av mesteparten av den fornybare energien som er tilgjengelig for oss. Derfor er det veldig viktig å ha noe lagringskapasitet for å støtte nettet.»

Storskalig og langvarig energilagringsløsning

Energilagring er nøkkelen til et stabilt, pålitelig og bærekraftig energisystem. Ved å fange den produserte energien for senere bruk, muliggjør den integrering av intermitterende fornybare kilder, forbedrer nettstabiliteten og maksimerer utnyttelsen av vind- og solkraft. Den reduserer også avhengigheten av fossilt brensel, og dermed reduserer klimagassutslippene.

Dette er ikke alt. Energial lagring fremmer energiresiliens under ekstreme værhendelser og støtter elektrifiseringen av transportsektoren. Den er også essensiell for å utvide energitilgang i avsidesliggende områder og skape økonomiske muligheter.

Dermed er energilagring kritisk for å oppnå en bærekraftig og ren energifremtid. Nå finnes det ulike måter å lagre energi på, hvor komprimert luft-energilagring (CAES) er en av dem.

CAES, som navnet antyder, er en teknologi som komprimerer luft og lagrer den. Den fungerer slik at når etterspørselen etter elektrisitet er lav, brukes overskuddsenergi til å komprimere luft som deretter lagres i tanker eller under bakken. Når etterspørselen er høy, slippes den komprimerte luften ut for å drive en turbin og generere elektrisitet.

Teknologien har blitt grundig undersøkt og har vært kommersielt tilgjengelig i mer enn et halvt århundre nå, takket være evnen til å lagre betydelige mengder energi over lange perioder.

I tillegg til å tilby storskalig og langvarig lagring, kan CAES-systemer enkelt skaleres for å møte ulike energilagringsbehov. Den bruker også ren og lett tilgjengelig luft, noe som gjør den til en grønn energilagringsteknologi. Som et resultat tiltrekker CAES økende interesse fra investorer, verktøyleverandører og myndigheter.

Selvfølgelig finnes det ulemper som lavere rundreiseeffektivitet, langsommere responstid og høye kapitalkostnader. Som et resultat fokuserer forskning på dette området på å forbedre effektiviteten og kostnadseffektiviteten til CAES-systemer.

Den nyeste forskningen, støttet av USAs energidepartement, fokuserer på å øke den økonomiske effektiviteten til CAES.

En ny tilnærming til grønn energilagring

Storskalige energilagringsmetoder som CAES har tiltrukket mye oppmerksomhet for bedre å balansere energitilførsel og -etterspørsel.

I løpet av de siste tiårene har CAES-teknologier modnet betydelig, og flere CAES-anlegg har blitt bygget. For eksempel Bethel Energy Center-prosjektene (324 MW) og McIntosh CAES-anlegget (110 MW) i USA.

De fleste eksisterende CAES-anlegg er imidlertid diabatiske, bemerker den nye studien, publisert i Journal of Energy Storage.

Dette betyr at de mister varme under komprimering og har ingen gjenbruksalternativ. Dessuten fører bruk av fossilt brensel for å utvide luft til ekstra klimagassutslipp og reduserer systemeffektiviteten.

Mens A-CAES (adiabatisk komprimert luft-energilagring) løser dette problemet ved å lagre varmen som genereres under komprimering og gjenbruke den før ekspansjon, finnes det kun et begrenset antall slike pilotanlegg på grunn av høyere startinvestering og behovet for høytrykksbeholdere med stor volummkapasitet for svært effektiv luftlagring.

Dermed undersøkte forskningen levedyktigheten av å innlemme forlatte olje- og gassbrønner (AOGWs) i CAES-utvikling ved hjelp av konseptuelle, matematiske og numeriske modeller for å løse problemet.

Ifølge Environmental Protection Agency (EPA) finnes det anslagsvis 3,9 millioner slike uttømte brønner, noe som gir en enorm mulighet.

Det økende antallet foreldreløse brønner mangler vanligvis tilstrekkelig vedlikehold og overvåking og utgjør en høy risiko for klimagasslekkasje, forurensning av underjordisk vann og jordforurensning.

For å takle dette problemet har den amerikanske regjeringen gjort flere tiltak, inkludert $560 millioner tildelt 24 stater for å plugge, forsegle og gjenvinne disse brønnene. Infrastrukturinvestering- og arbeidsloven (IIJA) avsatte også $4,75 milliarder til å sanere og overvåke disse brønnene over hele landet.

Imidlertid, til tross for innsatsen, forblir disse AOGWs en stor utfordring for myndighetene. Å gjenbruke disse foreldreløse brønnene som eiendeler for fornybar energi og integrere dem i energiovergangen gir en solid løsning på dette problemet.

Etter alt dette gir disse underjordiske rommene flere unike fordeler, som stabilitet og naturlig isolasjon, som gjør dem ideelle for ulike energilagringsteknologier. Å ombruke dem revitaliserer forlatte områder, reduserer karbonavtrykket fra energiproduksjon, og kan til og med integreres med andre energisystemer.

Forskningen foreslår å bruke disse forlatte brønnene som rimelige CAES-beholdere ved å forsegle og konvertere strukturen deres. Den foreslår også å bruke underjordisk geotermisk varme til å ytterligere varme den lagrede luften og øke trykket.

Forskningen ble utført som en del av Penn States Repurposing Center for Energy Transition (ReCET), som har som mål å ombruke eksisterende fossile energiinfrastruktur for energiovergangsapplikasjoner, spesielt i eldre energisamfunn.

En vinn-vinn-løsning for alle interessenter

Med oppstartskostnadene som begrenser kommersiell utvikling av CAES-anlegg, foreslo forskerne et geotermisk-assistert komprimert luft-energilagringssystem ved bruk av forlatte olje- og gassbrønner, som de fant kunne forbedre effektiviteten med 9,5 %.

Dette betyr at en større mengde energi lagret i dem kan gjenvinnes og omdannes til elektrisitet.

«Denne forbedringen i effektivitet kan være en spillveksler for å rettferdiggjøre økonomien i prosjekter for komprimert luft-energilagring. I tillegg kunne vi betydelig unngå de innledende kostnadene ved å bruke eksisterende olje- og gassbrønner som ikke lenger er i produksjon. Dette kunne være en vinn-vinn-situasjon.»

– Taleghani

Gjenbruk av disse brønnene, som har mistet sin økonomiske levedyktighet for olje- eller gassproduksjon, vil gjøre det mulig for operatører å få tilgang til geotermisk varme i varme bergformasjoner under bakken. Dette vil eliminere de tunge oppstartskostnadene ved å bore nye brønner, potensielt øke deres fortjeneste, og gjøre teknologien mer attraktiv.

Ifølge forskningen forbedrer ombruk av de eksisterende fasilitetene den økonomiske levedyktigheten, og bruk av geotermisk energi fra det omkringliggende reservoaret øker ytterligere systemeffektiviteten.

En annen fordel med å bruke disse oppvarmede brønnene er at de potensielt kan lagre mer energi fordi når temperaturen øker, øker trykket i komprimert luft. Teamet brukte numeriske modellsimuleringer for å finne at plassering av CAES-systemer i disse foreldreløse brønnene betydelig øker luftens temperatur i systemene. Ifølge Taleghani:

«Uten å utnytte den geotermiske oppsettet, kunne du ikke få nok oppmuntrende tall.»

Videre, «å bore nye brønner kan kanskje ikke rettferdiggjøre økonomien i denne typen lagring. Men ved å kombinere disse to faktorene, og ved å gå frem og tilbake gjennom modellering og simulering, fant vi at dette kunne være en svært god løsning,» la Taleghani til.

I tillegg til å hjelpe CAES med å spille en nøkkelrolle i den rene energiovergangen ved å løse problemet med den intermitterende naturen til fornybare kilder, kan gjenbruk av foreldreløse olje- og gassbrønner også bidra til å dempe de miljømessige påvirkningene fra uttømte brønner.

Ombruk kan også gi nye arbeidsmuligheter i regioner med rik energibransjetradisjon. Pennsylvania er et godt eksempel, med anslagsvis 300 000 slike forlatte brønner.

Skade på disse brønnene eller feilaktig plugging kan lekke metan inn i atmosfæren og grunnvannet. Så er forskernes ombrukforslag «i bunn og grunn å slå to fluer med ett smekk».

«Først forsegler vi disse brønnene. Det stopper eventuelle potensielle lekkasjer. Og så, hvis vi ombruker disse brønnene for energilagring, bruker vi fortsatt infrastrukturen som finnes i disse lokalsamfunnene. Det kan potensielt opprettholde sysselsettingen i området og la lokalsamfunnene være en del av energifremtiden.»

– Taleghani

Når det gjelder den virkelige anvendelsen av tilnærmingen som kan gi en kostnadseffektiv og bærekraftig metode for å lagre fornybar energi ved å utnytte eksisterende infrastruktur, kan implementeringen begynne innen de neste 5 til 7 år, avhengig av videre forskning og regulatoriske godkjenninger.

Innovativt selskap

NextEra Energy, Inc.

Et ledende selskap innen ren energi, NextEra Energy (NEE ), har hovedkontor i Florida og investerer i fornybar energiproduksjon og avanserte energilagringsløsninger, inkludert CAES-teknologier.

NextEra Energy eier Florida Power & Light Company (FPL), USAs største elektriske kraftleverandør. FPL leverer ren, rimelig og pålitelig elektrisitet til omtrent 12 millioner mennesker i Florida. Forrige måned leverte FPL en fireårsforespørsel til Florida Public Service Commission (PSC) om å fastsette nye priser når den nåværende basisprisavtalen utløper i år.

I henhold til forslaget, vil den vanlige 1 000‑kWh-regningen for en boligkunde fra 2026 til 2029 være omtrent 20 % lavere enn den var for to tiår siden når justert for inflasjon. Samtidig vil regningene for små- og mellomstore bedrifter øke med en gjennomsnittlig årlig rate på 1 % til 5 %.

Next Energies virksomhet for ren energi — NextEra Energy Resources — er den største produsenten av fornybar energi fra sol og vind, sammen med batterilagring. Selskapet genererer også ren elektrisitet fra sine kommersielle kjernekraftverk. Det finnes totalt syv slike enheter spredt over New Hampshire, Wisconsin og Florida.

Når det gjelder selskapets økonomi, har Next Energy, med en markedsverdi på $143,4 milliarder, rapportert nettoinntekt på GAAP-basis på $1,203 milliarder, $0,58 per aksje, for fjerde kvartal 2024 og $0,53 per aksje på justert basis.

For hele året 2024 var nettoinntekten på GAAP-basis $6,946 milliarder, eller $3,37 per aksje, og justerte resultater var $7,063 milliarder, eller $3,43 per aksje, noe som var en økning på mer enn 8 % fra året før.

«NextEra Energy hadde et utmerket år med gjennomføring i 2024», sa administrerende direktør John Ketchum, da han bemerket at selskapet genererte mer elektrisitet samt investerte mer i energiinfrastruktur enn noe annet selskap i USA.

I 2024 satte selskapet i drift omtrent 8,7 gigawatt med nye fornybare og lagringsprosjekter. CEO Ketchum uttalte:

«Med erfaring i alle deler av energiverdikjeden. NextEra Energy er godt posisjonert til å utnytte mulighetssettet som ligger foran og den økte kraftetterspørselen som skjer nå i USA.»

Per skrivende stund handles NEE-aksjer til $69,73, ned 2,73 % år‑til‑dato. Utbytteavkastningen som betales av selskapet er ganske attraktiv, på 3,25 %.

Tidligere i år kunngjorde selskapet sine planer om å utvide sin naturgass- og kjernekraftproduksjon for å møte den økende etterspørselen etter elektrisitet. AI-boomen har vært den største drivkraften bak den betydelige økningen i USAs strømforbruk, i tillegg til den økende elektrifiseringen av økonomien. Dette har skapt etterspørsel etter nye gasskraftverk og gjenopplivet interessen for kjernekraft.

For å møte denne etterspørselen har NextEra Energy inngått partnerskap med GE Vernova (GEV ) (NYSE: GEV) med en markedsverdi på $87,65 milliarder. Ifølge GE Vernova foretrekker datasentre gass fremfor vind og sol, med gass-turbinbestillinger som mer enn doblet til 20 gigawatt i fjor og forventes å bli enda sterkere i år, fordi de trenger kraft døgnet rundt.

Med hjelp fra gass-turbinprodusenten vil selskapet imøtekomme datasentrenes strømbehov.

«Ideen ville være å gå etter og målrette store lastkunder og gjøre det på en integrert måte hvor vi kan kombinere gassdrevet produksjon med fornybar energi og batterilagring.»

– Ketchum sa sent i januar

NexEra har også begynt prosessen med å starte opp sitt kjernekraftverk i Iowa, Duane Arnold Energy Center, som ble stengt i 2019. For dette har de sendt inn en forespørsel til USAs nukleære reguleringskommisjon om en lisensendring og har som mål å få det i drift innen slutten av 2028.

Sist sommer finansierte NextEra Energy Foundation også et AI-drevet senter på $1 million fra Florida Atlantic Universitys College of Engineering and Computer Science. Prosjektet har skjermer over hele veggen, som gjenskaper FPLs smarte nett for alvorlige værhendelser.

I april delte Ketchum også potensialet for at markedet for fornybar energi og energilagring kan tredoble i størrelse i løpet av de neste syv årene sammenlignet med de foregående syv, drevet av økende etterspørsel fra bygging av datasentre.

Utviklere av datasentre ønsker lavkostnadsenergi, et bidrag til avkarbonisering, og riktig beliggenhet for rask markedstilgang. I tillegg elektrifiseres også chipproduksjon og olje- og gassindustrien, noe som fører til «betydelig elektrisk etterspørsel».

Siste nytt om Next Era Energy, Inc.

Konklusjon

Reisen mot netto‑nullutslipp involverer fornybar energi som en kritisk komponent som kan bidra til å redusere fossilt brensel ved å tilby rene energikilder. Den rene og grønne energirevolusjonen trenger imidlertid lovende storskalige energilagringsløsninger.

Mens komprimert luft-energilagring (CAES) tilbyr løsningen, har den sine egne problemer med lav effektivitet og høye kostnader. Men den nyeste forskningen tilbyr en innovativ tilnærming for å redusere startinvesteringen betydelig og øke effektiviteten.

Ombruk av forlatte olje- og gassbrønner for energilagringsapplikasjoner og integrering av geotermisk energi i systemet øker ytterligere effektiviteten og reduserer i tillegg miljøpåvirkningene.

Dette nye oppsettet representerer et betydelig fremskritt innen bærekraftige energiløsninger, og tilbyr en vei mot renere og mer lønnsomme CAES-systemer samt en mer robust og miljøvennlig energifremtid!

Klikk her for en liste over de beste fornybare energiaktiene.