Еще в 2015 году мировые лидеры поставили цель сократить выбросы загрязняющих веществ и работать над достижением нулевого баланса выбросов в будущем.
Этот колоссальный по своему масштабу и значению для человечества переход влияет на систему, являющуюся неотъемлемой частью повседневной жизни во всем мире: энергетику. Международное энергетическое агентство (МЭА) прогнозирует, что к 2024 году инвестиции в «зеленые» источники энергии и инфраструктуру почти вдвое превысят капиталовложения в ископаемое топливо. Однако в рамках этого перехода мы часто упускаем из виду критически важный по своей сложности элемент — геологическую среду.
Даже несмотря на наше стремление к нулевому уровню выбросов, мы все еще зависим от ископаемого топлива. По словам Джереми О’Брайена (Jeremy O’Brien), директора подразделения Seequent по энергетике, до сих пор неизученным остается сложное взаимодействие геополитических аспектов, инфраструктуры и земных недр возрастом 4,5 миллиарда лет, которые покрывают 80 % наших энергетических потребностей.
Будь то оценка условий на морском дне для фундаментов ветровых турбин или бурение глубоких скважин для использования геотермальной энергии, добычи нефти и газа либо хранения веществ, выбрасываемых в окружающую среду в результате нашей деятельности, — ключ к достижению нулевого баланса выбросов находится именно под землей.
И здесь вам на помощь приходит Seequent. Мы специализируемся на программном обеспечении для изучения недр в глобальном масштабе, и наши передовые инструменты позволяют энергетическим компаниям по всему миру осуществлять переходный процесс: от моделирования потоков горячих жидкостей через горные породы с целью повышения продуктивности выработки геотермальной энергии до минерализации углекислого газа и оценки условий геологической среды для возведения ветровых электростанций на шельфе. Как поясняет О’Брайен: «Цель в том, чтобы помочь нашим клиентам извлечь максимальную пользу из своих данных и обрести уверенность при принятии рискованных и потенциально дорогостоящих решений».
Больше, чем просто новые электроны
Важнейшим компонентом энергетического перехода является электрификация — процесс замены технологий, использующих ископаемое топливо, решениями на основе электричества. Учитывая важную роль в энергетическом переходе таких непостоянных источников, как энергия солнца и ветра, решения по хранению энергии имеют жизненное значение для поддержки этих источников с переменным характером выработки электроэнергии. Электроэнергетическая инфраструктура планеты опирается на понятие «базисной электрической нагрузки», которое означает объем непрерывно круглосуточно поставляемой электроэнергии, поддерживающей стабильность наших энергосетей и обеспечивающей электроснабжение всех нуждающихся потребителей. Геотермальная энергетика, которая черпает мощности в подземных бассейнах с горячей жидкостью, играет решающую роль, круглосуточно поставляя чистую возобновляемую энергию.
Seequent поддерживает более 60 % установленных в мире геотермальных мощностей по выработке электроэнергии. Понимание этих подземных залежей, даже глубиной в несколько километров, имеет жизненно важное значение для принятия обоснованных решений в условиях высокого риска и высокой рентабельности.
В компании Ormat, мировом лидере в области геотермальной энергетики, столкнулись с проблемой изучения источников топлива, находящихся на глубине нескольких километров под поверхностью и ежедневно обеспечивающих работу электростанций компании. Технологическая поддержка капиталоемких видов деятельности — будь то бурение скважин или оптимизация производства — чрезвычайно важна, независимо от того, на каком континенте и в какой стране реализуются соответствующие проекты. Программное обеспечение Seequent позволяет преобразовывать сложные данные о ресурсах в концептуальные трехмерные модели, упрощая процесс принятия критически важных решений. Саймон Уэббисон (Simon Webbison), вице-президент Ormat по разведке и управлению ресурсами, говорит: «Программное обеспечение Leapfrog Energy задает стандарт в отрасли и имеет решающее значение для ведения нашего бизнеса».
Хотя геотермальная энергия уже получила признание в качестве альтернативы углю и газу, ее преимущества на этапах передачи и отпуска энергии потребителям становятся все очевиднее. Помимо производства электрической энергии, геотермальные установки применяются в промышленных технологиях, добыче полезных ископаемых, туризме и отопительных системах. Более широкое понимание всех этих аспектов приходит только сейчас, хотя данный источник энергии не относится к новинкам.
Геотермальная энергетика существует уже давно — первая геотермальная электростанция изобретена в 1904 году итальянским князем Пьеро Джинори Конти (Piero Ginori Conti) в Тоскане, Италия. На протяжении свыше четырех десятилетий геотермальные системы обеспечивают теплом более 250 000 домов в Париже; источником энергии являются водоносные горизонты, залегающие на глубине до двух километров под городом.
Исследователь геотермальной энергии Жорис Попино (Joris Popineau) создал цифровую модель части парижской геотермальной сети с помощью решения для трехмерного моделирования Leapfrog Energy от Seequent, позволяющего лучше понимать этот важнейший возобновляемый источник энергии и осуществлять его мониторинг.
«Мы хотим сделать геотермальную энергию простой для понимания, но то, что мы, по сути, добываем — это неосязаемый продукт, то есть тепло, которое не всегда легко показать», — говорит Попино. «Leapfrog Energy — отличный инструмент визуализации, прекрасно связывающий все наши данные таким образом, что вы можете легко донести их до других людей, даже не являющихся экспертами в этой области».
Дальше на восток, в Мюнхене, местная коммунальная компания SWM планирует к 2040 году декарбонизировать систему отопления, используя в основном геотермальное тепло из местных глубоких водоносных горизонтов.
«Самая большая ценность геотермального отопления заключается в том, что оно заменяет использование электричества или ископаемого топлива для удовлетворения основной нагрузки», — говорит О’Брайен. «Около 40 % всей энергии, потребляемой в Европе, идет на отопление и охлаждение, так что если бы вы смогли получить половину этих 40 %, пробурив несколько скважин в земле, это принесло бы огромные преимущества».
Согласно оценке Rystad Energy, в период с 2022 по 2030 год Европа инвестирует 7,4 млрд долларов США в технологии геотермального отопления. Этот всплеск капиталовложений отражает, как меняется ситуация по мере того, как геотермальная энергетика приобретает все большую популярность.
Представление геотермальных скважин и типов осадочных пород коллектора под районом Южного Парижа.
Смелые ожидания по поводу морской ветроэнергетики
Глобальные ожидания относительно возможностей морской ветроэнергетики весьма амбициозны, поскольку мы стремимся достичь целей в области чистой энергии к 2030 году. На 28-й Конференции ООН по изменению климата COP28 мировые лидеры взяли на себя обязательство утроить мощности возобновляемой энергетики в течение следующего десятилетия, следуя рекомендациям флагманского доклада Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA) «Перспективы международных усилий по энергетическому переходу к 2023 году». Среди возобновляемых источников энергии морская ветроэнергетика играет важнейшую роль в ускорении перехода к альтернативным источникам энергии и достижении этой грандиозной тройной цели. Согласно представленному докладу, для достижения целей по борьбе с изменением климата к 2030 году миру необходимо построить на шельфах ветроэлектростанции суммарной мощностью около 500 гигаватт (ГВт).
Давление, оказываемое на строительных подрядчиков и операторов морских ветровых электростанций в связи с необходимостью быстро ввести их в эксплуатацию, подчеркивает важность моделирования геологической среды и характеристик площадок для размещения ветрогенераторов. Используя все имеющиеся в нашем распоряжении данные, мы можем уменьшить неопределенность геологических условий, чтобы оптимизировать размещение турбин и проекты фундаментов. Комплексная модель геологической среды, например, создаваемая при помощи программного обеспечения Seequent, дает рабочим группам возможность объединять наборы данных из разных областей — геологии, геофизики и геотехники — с целью оценки рисков и неопределенности, устранения разрозненности данных, сокращения сроков завершения проектов и предотвращения немалых затрат сверх смет в рамках проектов.
Ведущая европейская энергетическая компания Vattenfall специализируется на планировании, строительстве и эксплуатации шельфовых ветровых электростанций. Цель этой компании в том, чтобы проектировать ветровые электростанции с максимальным сроком службы и минимальными эксплуатационными затратами.
Возьмем, к примеру, морскую ветроэлектростанцию Norfolk Boreas в Великобритании, спроектированную Vattenfall. Основной задачей проекта было понять и спрогнозировать уровень морского дна на протяжении всего срока службы ветровой электростанции. Эти знания имеют решающее значение для безопасного и эффективного монтажа и обслуживания фундаментов с фиксированным основанием, а также проектирования несущих конструкций.
В Vattenfall обратились к разработанному Seequent инструменту геофизического моделирования Oasis montaj ввиду его точности, эффективной обработки данных и удобного интерфейса. Кроме того, в Oasis montaj автоматизирован экспорт результатов моделирования, что значительно экономит время на этапе проектирования, снижает стоимость фундамента и сокращает выбросы CO2.
История в цифрах:
5 млн евро
Экономия на стоимости фундамента = 5 млн евро (экономия стали для металлоконструкций)
30 минут
Экономия времени выборочной проверки модели = сокращение с 6 часов до 30 минут
До 5000 тонн
Сокращение выбросов CO2 = на 2000–5000 тонн меньше за счет более легких фундаментов
Оставаться на плаву
Однако возобновляемая генерация энергии — это лишь часть головоломки. Недавние отчеты МЭА и BP указывают на то, что мы по-прежнему будем зависеть от ископаемого топлива даже после 2050 года, хотя и не в столь значительной степени. Например, природный газ является важнейшим промежуточным топливом в переходный период, и нам необходимо будет хранить вредные вещества, выбрасываемые в окружающую среду, чтобы реализовать наши цели по достижению нулевого баланса выбросов.
Для нефтегазовых компаний понимание критически важных областей производства энергии имеет первостепенное значение для перехода на новые источники. Критически важно снизить риски, связанные с деятельностью, требующей больших капитальных затрат, такой как сейсморазведка, разведочное и оценочное бурение. Технология Seequent, оттачиваемая на протяжении вот уже более 30 лет, помогает идентифицировать ключевые структуры и области интереса. Такие методы, как гравиметрия и магнитометрия, дают столь необходимую информацию при принятии решений по поводу целесообразности инвестирования в проекты. Seequent оказывает поддержку шести из десяти крупнейшим мировым производителям энергии, выявляя новые запасы для снабжения потребителей в мире, находящемся в состояния энергетического перехода.
По словам О’Брайена, аналогичным образом проверка площадок для хранения CO2 требует интеграции нескольких источников данных, что может быть не вполне привычно для традиционных рабочих процессов, применяемых в нефтегазовой отрасли. «Для оценки доступного объема в существующих бассейнах или минерализованных водоносных горизонтах необходимы гибкие рабочие процессы и инструменты.»
Поддерживая темп
По мере того, как мы приближаемся к нулевому уровню выбросов, значимость данных о недрах возрастает до критического уровня. Извлечение максимальной пользы из данных при помощи технологий и обмен полученными результатами анализа будут играть определяющую роль в формировании более чистого с точки зрения экологии будущего.
Будь то оптимизация традиционных источников энергии, геотермальной энергии, улавливания и хранения углерода или морской ветроэнергетики — энергетический переход начинается в недрах.