Ombyggda oljeborrningar: En ny frontlinje för grön energilagring

Den globala genomsnittliga yttemperaturen är redan cirka 1,2 °C över förindustriella nivåer, vilket orsakar extrema väderhändelser som utgör en risk för människor, djur och infrastruktur.

Energisektorn är en av de största drivkrafterna bakom föroreningar och global uppvärmning, där förbränning av fossila bränslen är en primär källa till växthusgasutsläpp (GHG) och luftföroreningar. Detta har lett till energitransitionsrörelsen, som innebär ett skifte från fossila bränslen till förnybara energikällor, såsom vind och sol.

Övergången till förnybar energi accelererar i stark takt med målet att skapa ett koldioxidfritt energisystem till 2050. 

Framväxten av förnybar energi – men med en hake

Kapaciteten för förnybar el såg en enorm ökning 2024 och nådde 4 448 gigawatt (GW), enligt International Renewable Energy Agency (IRENA). 

Tillökningen på 585 GW förra året motsvarar faktiskt 92,5 % av den totala kapacitetsutökningen och en rekordtakt (15,1 %) i årlig tillväxt.

“Den kontinuerliga tillväxten av förnybara energikällor som vi bevittnar varje år är ett bevis på att förnybara energikällor är ekonomiskt hållbara och lätt implementerbara. Varje år slår de sina egna expansionsrekord, men vi står också inför samma utmaningar med stora regionala skillnader och den tickande klockan då 2030‑deadline närmar sig.” 

– IRENA:s generaldirektör Francesco La Camera

Bland de förnybara energityperna såg solenergi den största kapacitetsökningen på 32,2 %, och nådde 1 865 GW. Solcellspaneler ökade med 451,9 GW förra året, där Kina ensam bidrog med 278 GW till den totala expansionen, följt av Indien med 24,5 GW.

Solenergi följdes av vindenergi, som växte med 11,1 %, även om expansionen minskade något och nådde en kapacitet på 1 133 GW. Denna expansion dominerades av Kina och USA.

Vattenkraftskapaciteten, exklusive pumpkraftverk, steg till 1 283 GW, återigen drivet av Kina. Bioenergi ökade också med 4,6 GW kapacitet, där både Kina och Frankrike bidrog med 1,3 GW vardera. Nya Zeeland ledde expansionen av geotermisk energi, som ökade med 0,4 GW totalt.

Även om förnybara energikällor erbjuder ett lovande sätt att driva energitransitionen, är grön energi som vind och sol intermittent till sin natur. Detta kräver bättre metoder för att lagra energi för senare användning.

Som en lösning har forskare vid Penn State föreslagit att återanvända uttömda olje- och gasbrunnar för geotermiskt assisterad komprimerad luftlagring (GA-CAES), vilket potentiellt kan öka effektiviteten i energilagringssystem med 9,5 %.

“Problemet är att ibland när vi behöver energi finns det ingen sol eller ingen vind. Det är ett stort hinder för vidare expansion av den största delen av förnybar energi som är tillgänglig för oss. Därför är det mycket viktigt att ha någon lagringskapacitet för att stödja nätet.”

Storskalig och långvarig energilagringslösning

Energilagring är nyckeln till ett stabilt, pålitligt och hållbart energisystem. Genom att fånga den producerade energin för senare användning möjliggör den integration av intermittenta förnybara källor, förbättrar nätstabiliteten och maximerar utnyttjandet av vind- och solkraft. Den minskar dessutom beroendet av fossila bränslen, vilket i sin tur minskar växthusgasutsläppen.

Det är inte allt. Energialagring främjar energiresiliens under extrema väderhändelser och stödjer transportsektorns elektrifiering. Den är också avgörande för att utöka energitillgången i avlägsna områden och skapa ekonomiska möjligheter. 

Alltså är energilagring kritisk för att uppnå en hållbar och ren energiframtid. Det finns nu olika sätt att lagra energi, där komprimerad luftlagring (CAES) är ett av dem.

CAES, som namnet antyder, är en teknik som komprimerar luft och lagrar den. Så fungerar den: när elbehovet är lågt används överskottsenergi för att komprimera luft som sedan lagras i tankar eller under jord. När elbehovet är högt släpps den komprimerade luften för att driva en turbin och generera elektricitet. 

Tekniken har undersökts på allvar och varit kommersiellt tillgänglig i mer än ett halvt sekel, tack vare dess förmåga att lagra betydande mängder energi under långa perioder.

Förutom att erbjuda storskalig och långvarig lagring kan CAES-system enkelt skalas för att möta olika energilagringsbehov. Dessutom använder den ren och lättillgänglig luft, vilket gör den till en grön energilagrningsteknik. Som ett resultat lockar CAES allt större intresse från investerare, elbolag och regeringar.

Naturligtvis finns det nackdelar i form av lägre rundresereffektivitet, långsammare svarstid och höga kapitalkostnader. Därför fokuserar forskningen inom detta område på att förbättra effektiviteten och kostnadseffektiviteten hos CAES-system. 

Den senaste forskningen, stödd av USA:s energidepartement, fokuserar på att öka den ekonomiska effektiviteten hos CAES.

Ett nytt tillvägagångssätt för grön energilagring

Storskaliga energilagringsmetoder som CAES har fått mycket uppmärksamhet för att bättre balansera energitillförsel och efterfrågan.

Under de senaste decennierna har CAES-teknologier mognat avsevärt och flera CAES-anläggningar har byggts. Till exempel Bethel Energy Center-projekten (324 MW) och Mclntosh CAES-anläggningen (110 MW) i USA.

De flesta befintliga CAES-anläggningar är dock diabatiska, noterade den nya studien, publicerad i Journal of Energy Storage.

Det betyder att de förlorar värme under kompressionen och saknar återanvändningsmöjlighet. Dessutom orsakar användning av fossila bränslen för att expandera luft ytterligare växthusgasutsläpp och minskar systemets effektivitet.

Medan A-CAES (adiabatisk komprimerad luftlagring) löser detta problem genom att lagra den värme som genereras under kompression och återanvända den före expansion, finns det bara ett begränsat antal sådana pilotanläggningar på grund av högre initiala investeringar och behovet av högtrycksbehållare med stor volymkapacitet för mycket effektiv luftlagring.

Så undersökte forskningen möjligheten att integrera övergivna olje- och gasbrunnar (AOGW) i CAES-utvecklingen med hjälp av konceptuella, matematiska och numeriska modeller för att lösa problemet.

Enligt Environmental Protection Agency (EPA) finns det uppskattningsvis 3,9 miljoner sådana uttömda brunnar, vilket ger en enorm möjlighet. 

Det ökande antalet övergivna brunnar saknar vanligtvis lämpligt underhåll och övervakning och innebär en hög risk för växthusgasläckage, förorening av grundvatten och jordförorening.

För att lösa detta problem har den amerikanska regeringen gjort flera insatser, inklusive 560 miljoner dollar som tilldelats 24 delstater för att täppa till, kapsla och återvinna dessa brunnar. Infrastrukturinvestering- och jobbslagen (IIJA) avsatte också 4,75 miljarder dollar för att sanera och övervaka dessa brunnar nationellt.

Trots insatserna kvarstår dessa AOGW som en stor utmaning för regeringen. Återanvändning av dessa övergivna brunnar som tillgångar för förnybar energi och deras integration i energitransitionen erbjuder en solid lösning på detta problem.

Efter allt erbjuder dessa underjordiska utrymmen flera unika fördelar, såsom stabilitet och naturlig isolering, vilket gör dem idealiska för olika energilagrningstekniker. Att återanvända dem revitaliserar övergivna platser, minskar koldioxidavtrycket från energiproduktion och kan till och med integreras med andra energisystem.

Forskningen föreslår att använda dessa övergivna brunnar som billiga CAES-behållare genom att täta och omvandla deras struktur. Den föreslår också att använda underjordisk geotermisk värme för att ytterligare värma den lagrade luften och öka dess tryck.

Forskningen genomfördes som en del av Penn States Repurposing Center for Energy Transition (ReCET), som syftar till att återanvända befintlig fossil energiinfrastruktur för energitransitionsapplikationer, särskilt i äldre energisamhällen.

En win-win-lösning för alla intressenter

Med startkostnader som begränsar den kommersiella utvecklingen av CAES-anläggningar föreslog forskarna ett geotermiskt assisterat komprimerat luftlagringssystem med hjälp av övergivna olje- och gasbrunnar, vilket de fann kan förbättra effektiviteten med 9,5 %.

Det betyder att en större mängd energi som lagras i dem kan återvinnas och omvandlas till elektricitet.

“Denna förbättring av effektiviteten kan bli en spelväxlare för att motivera ekonomin i projekt för komprimerad luftlagring. Dessutom kan vi avsevärt undvika de initiala kostnaderna genom att använda befintliga olje- och gasbrunnar som inte längre är i produktion. Detta kan vara en win-win-situation.”

– Taleghani

Återanvändning av dessa brunnar, som har förlorat sin ekonomiska lönsamhet för olje- eller gasproduktion, skulle möjliggöra för operatörer att utnyttja geotermisk värme i varma bergformationer under jord. Detta eliminerar de tunga initiala kostnaderna för att borra nya brunnar, kan potentiellt öka deras vinster och göra tekniken mer attraktiv.

Enligt forskningen förbättrar återanvändning av de befintliga anläggningarna den ekonomiska lönsamheten, och användning av geotermisk energi från den omgivande reservoaren ökar ytterligare systemets effektivitet.

En annan fördel med att använda dessa uppvärmda brunnar är att de potentiellt kan lagra mer energi eftersom trycket på den komprimerade luften ökar när temperaturen stiger. Teamet använde numeriska modelleringssimuleringar för att finna att placering av CAES-system i dessa övergivna brunnar avsevärt ökar luftens temperatur i systemen. Enligt Taleghani:

“Utan att utnyttja den geotermiska uppsättningen skulle man inte kunna få tillräckligt uppmuntrande siffror.”

Dessutom, “att borra nya brunnar kanske inte motiverar ekonomin för denna typ av lagring. Men genom att kombinera dessa två faktorer och genom att gå fram och tillbaka i modellering och simulering fann vi att detta kan vara en mycket bra lösning,” tillade Taleghani.

Förutom att hjälpa CAES att spela en nyckelroll i den rena energitransitionen genom att hantera problemet med den intermittenta naturen hos förnybara källor, kan återanvändning av övergivna olje- och gasbrunnar också bidra till att mildra de miljömässiga effekterna av uttömda brunnar.

Återanvändning kan dessutom skapa nya sysselsättningsmöjligheter i regioner med starka energibranschtraditioner. Pennsylvania är ett bra exempel, med uppskattningsvis 300 000 sådana övergivna brunnar.

Skador på dessa brunnar eller felaktig tätning kan leda till metanutsläpp i atmosfären och grundvattnet. Så forskarnas återanvändningsförslag är “i grund och botten en två-i-ett-lösning.”

“Först tätar vi dessa brunnar. Det stoppar eventuella läckor. Och om vi återanvänder dessa brunnar för energilagring använder vi fortfarande den infrastruktur som finns i dessa samhällen. Det kan potentiellt upprätthålla sysselsättningen i området och låta samhällena vara en del av energiframtiden.”

– Taleghani

När det gäller den praktiska tillämpningen av detta tillvägagångssätt, som kan erbjuda en kostnadseffektiv och hållbar metod för att lagra förnybar energi genom att utnyttja befintlig infrastruktur, kan implementeringen börja inom de kommande 5 till 7 åren, beroende på ytterligare forskning och regulatoriska godkännanden.

Innovativt företag

NextEra Energy, Inc.

Ett ledande företag inom ren energi, NextEra Energy (NEE ), har huvudkontor i Florida och investerar i förnybar energiproduktion och avancerade energilagringslösningar, inklusive CAES-teknologier. 

NextEra Energy äger Florida Power & Light Company (FPL), Amerikas största elnätsbolag. FPL levererar ren, prisvärd och pålitlig el till cirka 12 miljoner människor i Florida. Förra månaden lämnade FPL in en fyrårsansökan till Florida Public Service Commission (PSC) för att fastställa nya priser när deras nuvarande grundavtalspris löper ut i år. 

Enligt förslaget, från 2026 till 2029, skulle den vanliga 1 000 kWh-fakturan för en hushållskund vara cirka 20 % lägre än den var för två decennier sedan, justerat för inflation. Samtidigt skulle räkningarna för små och medelstora företagskunder öka med en genomsnittlig årlig takt på 1 % till 5 %.

Next Enerys verksamhet för ren energi — NextEra Energy Resources — är den största producenten av förnybar energi från sol och vind, tillsammans med batterilagring. Företaget genererar också ren el från sina kommersiella kärnkraftverk. Det finns totalt sju sådana enheter spridda över New Hampshire, Wisconsin och Florida.

När det gäller företagets ekonomi, har Next Energy, med ett börsvärde på 143,4 miljarder dollar, rapporterat ett nettoresultat enligt GAAP på 1,203 miljarder dollar, 0,58 dollar per aktie, för fjärde kvartalet 2024 och 0,53 dollar per aktie på justerad basis.

För hela år 2024 var nettoresultatet enligt GAAP 6,946 miljarder dollar, eller 3,37 dollar per aktie, och justerade vinster var 7,063 miljarder dollar, eller 3,43 dollar per aktie, vilket var en ökning med mer än 8 % jämfört med föregående år.

“NextEra Energy hade ett utmärkt år med genomförande 2024,” sade VD John Ketchum, som noterade att de genererade mer el samt investerade mer i energiinfrastruktur än något annat företag i USA.

År 2024 satte företaget i drift cirka 8,7 gigawatt nya förnybara och lagringsprojekt. VD Ketchum uttalade:

“Med erfarenhet i varje del av energikedjan är NextEra Energy väl positionerat för att dra nytta av de möjligheter som ligger framför och den ökade efterfrågan på kraft som sker nu i USA.”

Vid skrivande stund handlas NEE-aktierna till 69,73 dollar, ner 2,73 % år till datum. Utdelningsavkastningen som företaget betalar är ganska attraktiv, dock 3,25 %.

Tidigare i år meddelade företaget sina planer på att expandera sin naturgas- och kärnenergiproduktion för att möta den ökande efterfrågan på el. AI-boomen har varit den största drivkraften bakom den betydande ökningen av den amerikanska elförbrukningen, utöver den ökande elektrifieringen av ekonomin. Detta har skapat en efterfrågan på nya gaskraftverk och återuppväckt intresset för kärnkraft.

För att tillgodose denna efterfrågan har NextEra Energy inlett ett partnerskap med GE Vernova (GEV ) (NYSE: GEV) med ett börsvärde på 87,65 miljarder dollar. Enligt GE Vernova föredrar datacenter gas framför vind och sol, med gas turbintbeställningar som mer än fördubblades till 20 gigawatt förra året och förväntas vara ännu starkare i år, eftersom de behöver kraft dygnet runt.

Med hjälp av gas turbintillverkaren kommer företaget att tillgodose datacentrens energibehov.

“Idén är att gå efter och rikta in sig på kunder med stor belastning och göra det på ett integrerat sätt där vi kan kombinera gasdriven elproduktion med förnybar energi och batterilagring.”

– Ketchum sade i slutet av januari

NexEra har också påbörjat återstarten av sitt kärnkraftverk i Iowa, Duane Arnold Energy Center, som stängdes ner 2019. För detta har de lämnat in en begäran till US Nuclear Regulatory Commission om en licensändring och siktar på att ha det i drift igen senast i slutet av 2028.

Förra sommaren finansierade NextEra Energy Foundation också ett AI-drivet center på 1 miljon dollar från Florida Atlantic University’s College of Engineering and Computer Science. Projektet har vägg-till-vägg-skärmar som replikerar FPL:s smarta nät för extrema väderhändelser.

I april delade Ketchum också potentialen för förnybar energi och energilagringsmarknaden att tredubbla i storlek under de kommande sju åren jämfört med de föregående sju, drivet av den ökande efterfrågan från byggandet av datacenter.

Datacenterutvecklare vill ha lågkostnadsenergi, ett bidrag till avkarbonisering och rätt plats för snabb marknadsintroduktion. Dessutom elektrifieras chipstillverkning och olje- och gasindustrin, vilket leder till “betydande elbehov.”

Senaste om Next Era Energy, Inc.

Slutsats

Resan mot nettonollutsläpp innebär att förnybar energi är en kritisk komponent som kan hjälpa till att minska fossila bränslen genom att tillhandahålla rena energikällor. Den rena och gröna energirevolutionen kräver dock lovande storskaliga energilagringslösningar.

Även om komprimerad luftlagring (CAES) erbjuder en lösning har den egna problem med låg effektivitet och höga kostnader. Men den senaste forskningen presenterar ett innovativt tillvägagångssätt för att avsevärt minska den initiala investeringen och öka effektiviteten.

Återanvändning av övergivna olje- och gasbrunnar för energilagringsapplikationer och integration av geotermisk energi i systemet ökar ytterligare effektiviteten och minskar dessutom de miljömässiga effekterna.

Denna nya lösning representerar ett betydande framsteg inom hållbara energilösningar, och erbjuder en väg mot renare och mer lönsamma CAES-system samt en mer motståndskraftig och miljövänlig energiframtid!

Klicka här för en lista över de bästa förnybara energiernas aktier.