Использование энергии всего одного процента сверхгорячих горных пород могло бы обеспечить более чем восьмикратное превышение нынешней мировой выработки электроэнергии.
Глубоко под поверхностью Земли скрывается колоссальный источник энергии, который, по мнению ученых, может помочь обеспечить низкоуглеродное будущее.
РЕКЛАМА
РЕКЛАМА
Все больше исследователей и энергетических компаний спешат освоить «сверхгорячую» геотермальную энергию – очень старый, но одновременно новый вид генерации, способный обеспечивать постоянную, безуглеродную электроэнергию практически в любой точке планеты.
В начале этого года Международное энергетическое агентство (МЭА) выделило сверхгорячую геотермию в своем докладе State of Energy Innovation (источник на английском языке), охарактеризовав ее как перспективный источник «чистой, гарантированной мощности», способный поддержать переход от ископаемого топлива.
Теперь один из самых пристально отслеживаемых проектов отрасли стартует в американском штате Орегон, где стартап Quaise Energy заявляет, что намерен к 2030 году построить, как он утверждает, первую в мире сверхгорячую геотермальную электростанцию.
Что такое сверхгорячая геотермальная энергия?
Геотермальная энергия использует тепло земных недр для выработки электроэнергии или отопления.
Роль геотермии как источника энергии и тепла вовсе не нова.
В Исландии геотермальную воду используют для обогрева домов уже почти сто лет. Сегодня около 30 процентов электроэнергии страны производится за счет геотермальных источников.
Согласно данным МЭА (источник на английском языке), традиционные геотермальные станции опираются на естественные подземные резервуары горячей воды или пара, которые, как правило, сосредоточены в вулканически активных районах или вдоль границ тектонических плит Земли.
Технология сверхгорячей геотермии предполагает бурение на гораздо большую глубину.
Она нацеливается на породы с температурой свыше 300 °C, где вода переходит в сверхкритическое состояние и может переносить значительно больше энергии, чем в обычных геотермальных системах.
По оценкам базирующейся в США некоммерческой организации Clean Air Task Force (источник на английском языке), использование лишь одного процента этих ресурсов могло бы дать более чем восьмикратный объем нынешней мировой выработки электроэнергии.
Почему это так сложно?
Главная проблема до сих пор заключалась в том, чтобы пробурить скважины достаточно глубоко, до зон с такими экстремальными температурами.
Согласно данным различных энергетических агентств (источник на английском языке), традиционные буровые системы, многие из которых заимствованы из нефтегазовой отрасли, сталкиваются с серьезными трудностями в условиях экстремальных температур и давлений на глубине нескольких километров. По мере увеличения глубины резко растет и стоимость бурения.
Поэтому ученые все активнее ищут альтернативные технологии бурения.
Quaise Energy планирует использовать традиционное бурение для верхних участков скважин в Орегоне, а затем переходить на технологию миллиметровых волн (источник на английском языке), разработанную в Массачусетском технологическом институте, где стартап возник на базе научных проектов.
Эта система применяет высокочастотные электромагнитные волны, похожие на микроволновое излучение, чтобы плавить и испарять горную породу вместо того, чтобы механически ее прорезать.
Если технология окажется успешной, она позволит бурить скважины к гораздо более глубоким геотермальным ресурсам, чем это возможно сегодня.
В таком случае воду будут закачивать под землю, где она будет нагреваться от окружающей породы и возвращаться на поверхность в виде пара для выработки электроэнергии, после чего ее вновь будут закачивать в систему.
По оценкам Quaise, такая система сможет обеспечивать 50 мегаватт стабильной возобновляемой мощности – этого достаточно, чтобы снабжать электричеством десятки тысяч домохозяйств. Компания рассчитывает вскоре после запуска расширить проект до 200 мегаватт, что могло бы стать переломным моментом для мира, который пытается одновременно сокращать выбросы и удовлетворять растущий спрос на энергию.
Почему это важно?
В отличие от солнечной и ветровой генерации, геотермальные станции могут работать непрерывно, независимо от погодных условий. Однако стремительное удешевление систем накопления энергии помогает возобновляемым источникам обеспечивать круглосуточное электроснабжение по ценам, сопоставимым с ископаемым топливом, говорится в новом докладе Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA).
Сторонники технологии также подчеркивают, что геотермальным объектам требуется гораздо меньшая площадь, чем крупным солнечным или ветровым паркам.
Неудивительно, что интерес к сверхгорячей геотермии во всем мире стремительно растет.
В Исландии исследователи недавно получили 10 миллионов евро (источник на английском языке) от ЕС на развитие подобных проектов. В прошлом году Новая Зеландия (источник на английском языке) также заключила соглашение о сотрудничестве с Исландией по развитию геотермальных технологий в рамках своих долгосрочных планов по обеспечению энергетической безопасности.
Эксперты считают, что со временем такие мощности смогут выйти за пределы вулканически активных зон. По данным МЭА, прогресс в области сверхглубокого бурения сделает эту технологию жизнеспособной в гораздо большей части Европы, Азии и Северной Америки.
Несмотря на обнадеживающие перспективы, до того момента, когда эта технология радикально изменит энергосистемы по всему миру, еще очень далеко.
Коммерческих сверхгорячих геотермальных станций пока не существует, и ученым предстоит доказать, что буровое оборудование, подземные породы и энергетическая инфраструктура способны выдерживать экстремальные условия в течение длительного времени.
Не исключены и экологические риски.
По словам исследователей, геотермальное бурение может провоцировать небольшие землетрясения – явление, известное как индуцированная сейсмичность. Большинство таких толчков слишком слабы, чтобы их почувствовали люди, но некоторые способны причинить серьезный ущерб.
В 2017 году вблизи геотермального объекта в южнокорейском городе Похан произошло землетрясение магнитудой 5,4, вызвавшее значительные разрушения. Его связали с индуцированной сейсмичностью после закачки в недра высоконапорной жидкости на этой площадке.
Тем не менее, отмечают сторонники технологии, ее потенциал слишком велик, чтобы его игнорировать.
По данным Clean Air Task Force, примерно два процента геотермальной энергии, сосредоточенной на глубине от трех до десяти километров под поверхностью Земли, эквивалентны объему, который мог бы покрыть нынешний спрос на энергию в США примерно в 2 000 раз.