Венгерские исследователи предложили использовать выведенные из эксплуатации нефтяные и газовые скважины для хранения тепловой энергии. Такие заброшенные скважины представляют собой источник утечек метана, обладающего парниковым эффектом, превышающим воздействие углекислого газа в 25–34 раза. При этом их ликвидация сопряжена с большими затратами, тогда как переоборудование в подземные тепловые хранилища оказывается экономически выгодным.
Принцип работы технологии подземного хранения тепла при температуре не ниже 90 °C, известной как HT-ATES (High-Temperature Aquifer Thermal Energy Storage), основан на том, что летом избыточное тепло закачивается в водоносный горизонт, а зимой — извлекается и используется, в первую очередь, для нужд отопления. Чтобы изучить эффективность применения этой технологии в венгерских условиях, ученые исследовали Бекешскую впадину — один из самых глубоких и детально изученных участков Паннонского бассейна, расположенный на юго-востоке страны. Этот регион характеризуется плотной сетью старых скважин, ранее использовавшихся для добычи нефти и газа. Продуктивные пласты залегают здесь на глубинах порядка 2000–2500 метров, а высокая температура (от 70 до 120 °C) достигается за счет аномально высокого геотермального градиента. Местные песчаники обладают высокой пористостью (до 25%) и проницаемостью (до 2000 миллидарси), что делает их особенно подходящими для заказчки и возврата тепла.
Для оценки работы системы было проведено гидрогеологическое моделирование, позволяющее воссоздать движение подземных вод, и моделирование теплового переноса, отражающее распространение и накопление тепла в породе. В симуляции участвовали две скважины, расположенные на расстоянии более 500 метров друг от друга во избежание теплового прорыва. В процессе моделировалось изменение температуры в непосредственной близости от скважин с анализом эффективности системы на каждом этапе годового цикла. Далее, на основе полученных данных, был обучен алгоритм машинного обучения, способный предсказывать тепловую эффективность других скважин, в том числе за пределами исходной модели. Результаты симуляций и прогнозов визуализировались в виде температурных карт, графиков сезонного нагрева и охлаждения, а также карты прогнозируемого прироста эффективности по всем исследованным скважинам региона.
Сама технология ATES уже доказала свою эффективность — в мире действует около 2800 подобных систем, преимущественно в Нидерландах, где они обеспечивают суммарную подачу тепла порядка 2,5 ТВт·ч в год. В Венгрии же имеются тысячи выработанных скважин, расположенных в геологически подходящих слоях. Ученые подсчитали, что внедрение хотя бы 100 систем HT-ATES, каждая из которых способна аккумулировать от 8 до 12 ГВт·ч тепла в год, позволит ежегодно накапливать от 800 до 1200 ГВт·ч энергии. Этого достаточно, чтобы покрыть зимние потребности в отоплении 100–150 тысяч домохозяйств, одновременно снижая выбросы парниковых газов и уменьшая затраты на утилизацию старых скважин.
