Gasuhydraattien T&K-ohjelma
Energiaministeriön fossiilisten energialähteiden kaasuhydraattien T&K-ohjelman tehtävänä on kehittää kaupallisesti käyttökelpoista teknologiaa ja menetelmiä kaasuhydraattien löytämiseksi, arvioimiseksi ja tuottamiseksi, mikä johtaa kaasuhydraattien potentiaalin kasvattamiseen luotettavaksi tulevaksi energialähteeksi tekemällä yhteistyötä teollisuuden, akateemisen maailman, kansainvälisten tutkimusorganisaatioiden ja muiden U.S.A.:n maiden kanssa.
Kaasuhydraatit koostuvat maakaasumolekyyleistä (maakaasun pääainesosa metaani), jotka on suljettu kiinteään vesimolekyylien ristikkoon. Kun yksi kuutiometri kaasuhydraattia tuodaan maan pinnalle, se vapauttaa 164 kuutiometriä maakaasua. Kaasuhydraattiesiintymiä on kaikkialla siellä, missä metaania esiintyy veden läsnä ollessa korkeassa paineessa ja suhteellisen alhaisissa lämpötiloissa, kuten ikiroudan alla tai matalissa sedimenteissä syvänmeren mannerlaidoilla. Hydraattia muodostava metaani voi olla sekä biogeenistä eli sedimenttien biologisen toiminnan synnyttämää että termogeenistä eli syvemmällä maan sisällä tapahtuvien geologisten prosessien synnyttämää. Aikoinaan harvinaisiksi oletettujen kaasuhydraattien uskotaan nykyään esiintyvän valtavia määriä ja sisältävän 250 000-700 000 biljoonaa kuutiometriä metaania, ja muodostuman paksuus voi olla useita satoja metrejä.
Hydraateista saatavan metaanin tuotannon arviointiin liittyviin alkuvaiheen haasteisiin kuului laadukkaiden varastojen olemassaolon ja esiintymisen vahvistaminen, kyky osoittaa tällaisten esiintymien luotettava paikantaminen ja tuotannon mahdollistavien tekniikoiden/teknologioiden kehittäminen. Näihin haasteisiin pyritään vastaamaan DOE:n ja kansainvälisesti tuettujen tutkimustoimien avulla. Haasteita on edelleen olemassa, jotta ymmärrettäisiin täysin kaasun tuotantomahdollisuudet ja niiden vaikutukset.
Gasuhydraatteja koskevan T&K-ohjelman tavoitteena on edistää kaasuhydraattien tieteellistä ymmärtämistä varhaisen vaiheen tutkimuksella ja arvioida Yhdysvaltojen mahdollisesti valtavien luonnossa esiintyvien kaasuhydraattivarantojen esiintymistä, luonnetta ja käyttäytymistä.
Ohjelma pyrkii myös vahvistamaan potentiaalisesti hyödynnettävissä olevien resurssien laajuuden ja luonteen monitahoisten poraus- ja kairanporausohjelmien avulla, jotka on toteutettava. Ohjelmassa kehitetään viime kädessä teknologioita, joita tarvitaan metaanin turvalliseen ja tehokkaaseen löytämiseen, karakterisointiin ja talteenottoon hydraateista kenttäkokeiden, numeerisen simuloinnin ja laboratoriokokeiden avulla.
Kaasuhydraattivarastojen kaupallista elinkelpoisuutta ei vielä tiedetä, vaan se riippuu tulevaisuuden taloudellisista olosuhteista. Ohjelman tavoitteena on edistää teknologian ja menetelmien kehittämistä maakaasuhydraattien kehittämisen kokonaiskustannusten alentamiseksi. Tähän mennessä on tehty rajoitettu määrä lyhyitä tuotantokokeita. Sen vuoksi tarvitaan sarja valvottuja tieteellisiä kenttäkokeita ja sen jälkeen pitkäkestoisia tuotantokokeita, jotta voidaan kvantifioida nopeudet ja määrät, joilla metaania voidaan ottaa talteen, ja arvioida mahdolliset ympäristövaikutukset.
Yhdysvaltojen energiaministeriön metaanihydraattiohjelman tavoitteena on kehittää välineitä ja tekniikoita, jotka mahdollistavat ympäristöystävällisen ja turvallisen metaanintuotannon arktisesta alueesta ja kotimaisista avomerellä sijaitsevista hydraateista. Ohjelmaan kuuluu T&K:
- Tuotannon toteutettavuus: Metaanihydraatteja esiintyy suuria määriä ikiroudan alla ja merellä. DOE:n T&K-ohjelmassa keskitytään määrittämään maakaasun tuotannon mahdollisuuksia ja ympäristövaikutuksia hydraateista.
- Tutkimus ja mallinnus: DOE tutkii innovatiivisia tapoja ennustaa maanalaisen metaanihydraatin sijaintia ja pitoisuutta ennen porausta. DOE tekee myös tutkimuksia, joilla pyritään ymmärtämään kaasuhydraatteja sisältävien kerrostumien fysikaalisia ominaisuuksia ja mallintamaan tätä ymmärrystä säiliön mittakaavassa tulevan käyttäytymisen ja tuotannon ennustamiseksi.
- Kansainvälinen yhteistyö: Kansainvälinen yhteistyö on edelleen tärkeä osa ohjelmaa, koska kaasuhydraatit edustavat tutkimushaasteita ja resurssipotentiaalia, jotka ovat tärkeitä maailmanlaajuisessa mittakaavassa.
Pikalinkit
- Tietolehtinen kaasuhydraateista
- Metaanihydraattien vuosiraportit kongressille
- 2018 Alaskan pohjoisrinteen kaasuhydraattivarantopotentiaalin arviointi
- 2017 Meksikonlahden poraus- ja kairasydänmittausretkikunnan tutkimusmatkailu
- KATSELU: Fueling the Future: The Search for Methane Hydrate
- Quadrennial Technology Review 2015: Gas Hydrates Research & Development
- The 2012 Ignik Sikumi Gas Hydrate Field Trial
- WATCH: The Ignik Sikumi, Fire in the Ice, Methane Hydrates Research Field Trial Video
- 2011/2012 Ignik Sikumi Dataset
- FE/NETL Methane Hydrate Reference Shelf
- Methane Hydrate Advisory Committee