Cindy Taff stand Anfang 2022 in der flachen Weite von Starr County, Texas, als sie es spürte. „Es ließ buchstäblich den Boden vibrieren“, sagte sie gegenüber Tech. „Das war ein ‚Aha‘-Moment für mich.“
Ihr Startup, Sage Geosystemstestete Geräte zur Wärmegewinnung aus der Tiefe der Erde. Das Team hatte Wasser in den Brunnen gepumpt und ließ es nun wieder ab. Das Ergebnis war eine Quelle, nicht aus Öl, sondern aus heißem, sauberem Wasser, das Erdgas als zuverlässige Energiequelle auf der ganzen Welt ersetzen könnte.
Die Menschen nutzen schon seit langem die Wärme tief in der Erde, und Sage Geosystems tut das auch. Das Unternehmen schlägt aber auch vor, Tausende von Fuß lange Brunnen als Batterien zu verwenden, in denen Wasser unter Druck gespeichert wird, um später Strom zu erzeugen. Das Unternehmen testet das Konzept seit über einem Jahr in Starr County. Sage Geosystems gab am Dienstag bekannt, dass es derzeit seine erste Anlage im kommerziellen Maßstab außerhalb von San Antonio baut.
Das neue Projekt wird den größten Teil eines 10 Acres großen Grundstücks neben einem Kohlekraftwerk einnehmen, das der San Miguel Electric Cooperative Inc. (bekannt als SMECI) gehört. Dort plant Sage, Brunnen zu bohren, um Strom aus einer kleinen Solaranlage zu speichern und damit ein kleines Rechenzentrum kontinuierlich mit Strom zu versorgen, sagte Taff und nannte es „ein Musterhaus für ein großes Rechenzentrum“.
Das „geodruckgesteuerte Geothermiesystem“, wie das Unternehmen es nennt, soll drei Megawatt Strom produzieren, genug für den Verbrauch von mehr als 600 Haushalten, und zwar zu einem Preis von etwa 10 Cent pro Kilowattstunde.
Sage werde Mitte September mit den Bohrungen beginnen, sagte Taff, und die Anlage im Dezember in Betrieb nehmen.
Taff und ihre Kollegen landeten nach einer langen Karriere in der Öl- und Gasbranche bei Sage. Taff, die CEO des Unternehmens, war jahrzehntelang bei Shell tätig, zuletzt als Vizepräsidentin für Onshore-Bohrungen. Andere hatten ähnlich lange Amtszeiten bei Shell, Exxon und anderswo hinter sich.
„Wir wollten in den Bereich der erneuerbaren Energien einsteigen“, sagte Taff, aber der Übergang war nicht eindeutig. Erneuerbare Energien werden von Wind- und Solarenergie dominiert und überschneiden sich kaum mit ihren Kompetenzen, zu denen auch das Wissen über die Tiefen der Erde und das Bohren nach unten gehört, um Zugang zu ihnen zu erhalten. „Aber als wir über alles nachdachten, was mit Geologie zu tun hat – also Energiespeicherung oder Geothermie –, passte das hervorragend.“
Wie viele andere Geothermie-Startups begann Sage Geosystems mit dem Plan, die Stromkosten zu senken. Die Wasserversorgung des Bodens ist einer der größten Kostenfaktoren, mit denen Geothermie-Entwickler konfrontiert sind. Ja, man könnte warten, bis das Wasser durch das Rohr und in das gebrochene Gestein um es herum sickert, aber das würde eine Weile dauern. Stattdessen wird das Wasser unter Druck eingespritzt, und das kostet Energie.
Als das Unternehmen mit der Arbeit an seiner Testbohrung begann, erkannten Taff und ihre Kollegen, dass sie einen Teil dieser Energie zurückgewinnen könnten, indem sie das unter Druck stehende Wasser durch eine Turbine leiten.
„Im Grunde bläht man den Riss auf und speichert das Wasser unter Druck“, sagte Taff. „Wenn man es dann braucht, öffnet man im Grunde ein Ventil an der Oberfläche, und der Riss will sich schließen und das Wasser wird wieder freigesetzt.“
Hier beginnen einige der Ähnlichkeiten zwischen Geothermie und Öl und Gas zu verblassen. Beim Fracking einer Öl- oder Gasquelle injizieren Unternehmen Wasser und ein Gitter (bekannt als Stützmittel), um das Gestein aufzubrechen und offen zu halten, damit der fossile Brennstoff zurück in die Quelle fließen kann. Ein Großteil des beim Bohren verwendeten Wassers geht verloren, und häufig tritt neben Öl und Gas auch salzhaltiges Wasser aus. Fracking erfordert also nicht nur viel Wasser, es produziert auch jede Menge Abwasser.
Sage hingegen versucht, seine Wasserverluste zu minimieren. Der größte Teil entsteht an der Oberfläche, wenn Wasser aus dem Speicherteich verdunstet. Etwas mehr bleibt übrig, wenn Wasser aus diesem Teich in den Brunnen gepumpt wird. Taff sagte, dass das Gestein, das den Brunnen umgibt, mit der Zeit gesättigt wird und eine Barriere bildet, die die Verluste verlangsamt. Als der Testbrunnen zum ersten Mal geöffnet wurde, verlor er bei jedem Injektions- und Rückgewinnungszyklus etwa 2 % durch Lecks und Verdunstung. Etwas mehr als einen Monat später ging pro Zyklus nur noch etwa 1 % verloren.
Sobald Sage seine Technologie mit der ersten Bohrung unter Beweis gestellt hat, könne das Unternehmen laut Taff bis zu zehn weitere Bohrungen hinzufügen, um die Kapazität des Standorts auf 50 MW zu erhöhen. SMECI, die Energiegenossenschaft, der das Grundstück gehört, plant, ihr Kohlekraftwerk am Standort im Jahr 2026 zu schließen und durch Solarmodule zu ersetzen. Um die Art von konstanter Energie zu liefern, die ein Kohlekraftwerk bietet, erwägt das Versorgungsunternehmen, diese Module mit einer Art Energiespeicher zu kombinieren. Insgesamt erwartet das Unternehmen, mindestens 70 % des für die Wassereinspritzung verwendeten Stroms zurückzugewinnen.
„Sie wollen in der ersten Reihe dabei sein, wenn es um das geht, was wir tun“, sagte Taff. „Auch wenn es um Energiespeicherung und nicht um Geothermie geht, können wir damit etwa 80 % unserer Technologie unter Beweis stellen.“
Über SMECI hinaus arbeitet Sage mit großen Technologieunternehmen zusammen, um Geothermie- und Energiespeicherprojekte für ihre Rechenzentren zu entwickeln. Obwohl netzdimensionierte Batterien viel Aufmerksamkeit erregt haben, sind sie etwas zu teuer, um ein solarbetriebenes Rechenzentrum über Nacht zu betreiben.
„Wir versuchen nicht, mit Lithium-Ionen-Batterien für eine Laufzeit von zwei bis drei Stunden zu konkurrieren, weil sie uns preislich unterlegen sind. Aber wenn es darum geht, Lithium-Ionen-Batterien zu stapeln, können wir sie preislich unterbieten“, sagte Taff.