Science For Clean Energy (S4CE) – Nauka dla Czystej Energii (http://science4cleanenergy.eu/), to projekt naukowy, który był realizowany w ramach programu Horyzont 2020 od września 2017r. do grudnia 2020. Zaangażował 24 europejskie instytucje i organizacje, tworzące multidyscyplinarne konsorcjum wiodących światowych ośrodków naukowych, w tym Instytut Geofizyki PAN, laboratoriów badawczych, reprezentantów przemysłu oraz sektora prywatnego. Osobą odpowiedzialną za prowadzenie i realizację projektu po stronie Instytutu Geofizyki był Pan Prof. Stanisław Lasocki z Zakładu Sejsmologii. Budżet projektu wyniósł 10 mln EUR.
Podjęte przez konsorcjum badania mieszczą się w szerokim kontekście obecnego trendu i kierunku w podejściu do wykorzystywania zasobów Ziemi, a w szczególności z faktu, że inżynieria podziemnych operacji geoenergetycznych jest niezbędna dla zrównoważonego rozwoju. Sekwestracja dwutlenku węgla oraz produkcja energii geotermalnej postrzegane są jako niezbędne działania technologiczne dające możliwość zmniejszenia udziału paliw kopalnych w energetyce oraz redukcję zawartości gazów cieplarnianych w ziemskiej atmosferze. Również, zanim energia ze źródeł odnawialnych nie będzie w całości zaspakajać potrzeb standardu życia, powinno się poświęcić uwagę technologiom wydobycia ropy i gazu.
Wymienione jak i wszelkie inne operacje podpowierzchniowe niosą nieodłącznie ryzyko środowiskowe. Identyfikacja możliwych zagrożeń, ilościowa ich analiza, określenie procedur dotyczących najlepszych praktyk, wdrożenie strategii łagodzących oraz, w razie potrzeby, metod naprawy szkód są niezbędne do odpowiedzialnej realizacji takich operacji. Zagadnienia te podjął projekt S4CE. W jego ramach opracowano modele i oprogramowanie służące do przewidywania, kontroli i racjonalnego zmniejszenia wspomnianego ryzyka środowiskowego. Opracowywane zostały nowe instrumenty i metody wykrywania wycieków płynów i gazu z odwiertów, nowe znaczniki umożliwiające śledzenie migracji płynów oraz identyfikację ich źródeł, a także nowe techniki instrumentalne oceny integralności cementowych obudów odwiertów. W ramach projektu modelowano i analizowano emisje mikrosejsmiczne nieodłącznie towarzyszące operacjom podziemnym oraz oceniano związane z tą emisją zagrożenie sejsmiczne. Praktyczne aspekty wyników badań sprawdzane były na trzech poligonach testowych, na których prowadzone są przemysłowo badane działania technologiczne: CarbFix w Islandii – podziemna sekwestracja dwutlenku węgla i produkcja energii geotermalnej, United Downs Deep Geothermal Power Project w Kornwalii w Wielkiej Brytanii – głębokie otwory geotermalne i St. Gallen w Szwajcarii – odwiert gazowo-wodny. Z poligonów pochodziły również, między innymi, dane pomiarowe oraz dane technologiczne do badań w ramach projektu.
Jednym z istotnych celów projektu S4CE było również szerzenie rzetelnej wiedzy na temat rzeczywistych zagrożeń związanych z wybranymi procesami oraz wspomaganie różnych organów decyzyjnych w podejmowaniu jak najbardziej racjonalnych decyzji w oparciu o twarde dane i najnowszą wiedzę. Projekt S4CE miał za zadanie opracować techniki, plany pracy i procedury jako przykłady najlepszych praktyk, które mogą w niedalekiej przyszłości stać się stałym elementem przemysłowego pakietu usług MRV (Monitoring, Reporting and Verification). Ambicją projektu S4CE było również udoskonalenie obecnego podejścia LCA (Life Cycle Assessment) poprzez zapewnienie systematycznej metody kompilacji danych uzyskiwanych podczas monitorowania badanych operacji podziemnych. Po raz pierwszy podejście to połączyło informacje z wielu czujników. W ramach projektu opracowano gotowe do wdrożenia przemysłowego oprogramowanie służące do oceny wszystkich wskaźników oddziaływania na środowisko operacji geoenergetycznych: produkcji energii geotermalnej, konwencjonalnej i niekonwencjonalnej eksploatacji ropy i gazu, oraz składowania podziemnego CO2.
Wykonawcy projektu S4CE prowadzili dialog ze wszystkimi interesariuszami związanymi z powyżej opisanymi procesami. Najlepsze praktyki będą również współdzielone z krajami Ameryki Północnej w ramach współpracy Unii Europejskiej z tymi krajami.
Kierowana przez Pana Prof. Stanisława Lasockiego grupa z Zakładu Sejsmologii została zaproszona do udziału w projekcie S4CE z dwóch powodów. Po pierwsze, z budżetem drugim po instytucji koordynującej, Zespół z IGF PAN odegrał wcześniej wiodącą rolę przy realizacji konsorcyjnego projektu H2020 Shale Gas Exploration and Exploation Induced Risks (SHEER), jednego z czterech projektów finansowanych przez Komisje Europejską w latach 2015-2018, zorientowanych na badanie wpływu eksploatacji gazu z łupków na środowisko. Projekt Science for Clean Energy (S4CE) kontynuował w szerszym zakresie badania podjęte we wspomnianych czterech projektach. Po drugie i ważniejsze, Zespół Sejsmologów z Instytutu Geofizyki PAN jest w światowej czołówce zespołów badających zjawiska sejsmiczne wywoływane działalnością technologiczną, czyli sejsmiczność antropogeniczną. Wyrazem wysokiej pozycji jest między innymi fakt, że IGF PAN kieruje europejskim konsorcjum 13 instytucji naukowych i przemysłowych, integrującym infrastruktury służące badaniom sejsmiczności antropogenicznej i związanych z nią zagrożeń. Konsorcjum nazwane Thematic Core Service Anthropogenic Hazard (TCS AH, www.epos-ip.org/tcs/anthropogenic-hazards ) jest jedną z dziedzinowych składowych programu European Plate Observing System (EPOS, www.epos-ip.org ) – największego europejskiego programu infrastrukturalnego w dziedzinie nauk o Ziemi. TCS AH, poprzez platformę cyfrową do wirtualnych eksperymentów IS-EPOS (https://tcs.ah-epos.eu/) połączoną z międzynarodowymi repozytoriami danych, udziela, zgodnie z Fairness Principle[1], otwartego dostępu do dużych zbiorów danych zawierających dane geofizyczne i związane z nimi dane na temat aktywności technologicznej, oraz do wbudowanych aplikacji komputerowych służących przetwarzaniu, analizie i wizualizacji danych. Nowatorskie funkcje pracy grupowej platformy IS-EPOS umożliwiają zespołowe i interdyscyplinarne badania naukowe, przybliżają osiągnięcia naukowe społeczeństwu, służą rozpowszechnianie wiedzy i kształtowaniu polityki opartej na twardych danych oraz tworzą nowoczesne środowisko do kształcenia w zakresie zagrożeń antropogenicznych związanych z eksploatacją zasobów geologicznych. Koncepcja i prototyp platformy został opracowany przez zespół z IGF PAN wspomagany informatycznie przez Akademickie Centrum Komputerowe CYFRONET AGH.
W ramach projektu S4CE Zespół z IGF PAN podjął się realizacji dwóch zadań. W zakresie badań naukowych rozwiązywał zagadnienia migracji fluidów w górotworze aktywnym sejsmicznie wskutek prowadzonych w nim pracom technologicznym. Uzyskano przełomowe wyniki dotyczące szczegółów fizyki pękania skał w górotworze, w który wykonywane są ciśnieniowe iniekcje fluidów oraz dotyczące zależności potencjału tworzenia takich kanałów migracyjnych od tempa zatłaczania fluidów. Opracowano ponadto metodę szczegółowej trójwymiarowej tomografii sejsmicznej, wykorzystującą rejestracje zjawisk sejsmicznych generowanych pracami technologicznymi i tzw. wirtualne sejsmometry. Prace Zespołu są publikowane w wiodących czasopismach naukowych.
Drugie zadanie należy do grupy nowoczesnych metod upowszechniania wyników i budowania społeczności wokół zagadnień podjętych w projekcie S4CE. Otworzono dla wykonawców projektu wydzieloną przestrzeń we wspomnianej wyżej platformie IS-EPOS. Przestrzeń ta służyła do wymiany danych, wyników częściowych i końcowych oraz do innych działań kolaboracyjnych konsorcjum projektu. Prócz tego konsorcjum miało możliwość skorzystania z wdrożonych na platformie, dedykowanych aplikacji komputerowych. Ważną dodatkową korzyścią z wejścia IGF PAN z platformą IS-EPOS do projektu było to, że po zakończeniu projektu wszystkie zintegrowane na platformie zasoby projektu zostały otwarte dla naukowców jak i innych zainteresowanych grup.
Udział w
projekcie pozwolił również na wzajemne naukowe poznanie się z innymi, czasami
tematycznie odległymi grupami badawczymi.
[1] Zasady FAIR stały się kryteriami odniesienia dla promowania i oceny otwartości danych naukowych oraz dla poprawy możliwości wyszukiwania, dostępności, interoperacyjności i możliwości ponownego wykorzystania zestawów danych. Odnosi się to również do infrastruktur badawczych (RI) w stałej dziedzinie ziemskiej, których celem jest zapewnienie dostępu do danych sejsmologicznych, zniekształceń gruntu wynikających z obserwacji naziemnych i satelitarnych, map geologicznych i eksperymentów laboratoryjnych.
[1] Zasady FAIR stały się kryteriami odniesienia dla promowania i oceny otwartości danych naukowych oraz dla poprawy możliwości wyszukiwania, dostępności, interoperacyjności i możliwości ponownego wykorzystania zestawów danych. Odnosi się to również do infrastruktur badawczych (RI) w stałej dziedzinie ziemskiej, których celem jest zapewnienie dostępu do danych sejsmologicznych, zniekształceń gruntu wynikających z obserwacji naziemnych i satelitarnych, map geologicznych i eksperymentów laboratoryjnych.