Надгарячі геотермальні джерела можуть стати джерелом енергії для пост-вуглецевого світу

06 травня 2025 р. 01:57

06 травня 2025 р. 01:57

Глибока геотермальна енергія, що видобувається з надр Землі на глибині до 12 км, може стати потужним рішенням для подолання глобальної енергетичної кризи завдяки новим технологіям буріння.

Потенціал та значення геотермальної енергії

Геотермальне тепло, що постійно регенерується в мантії Землі, є потужним безвуглецевим джерелом енергії. За оцінками Міжнародного агентства з відновлюваної енергетики, технічний потенціал геотермальної енергії щонайменше вдесятеро перевищує світовий попит на електроенергію . Ця енергія доступна цілодобово, на відміну від непостійних сонячних та вітрових джерел.

Вітрова та сонячна енергетика, попри швидкий розвиток, заміщують лише невелику частку енергії з викопного палива. Тим часом світовий попит на енергію продовжує зростати. Геотермальна енергія може заповнити цю прогалину без викидів вуглецю чи радіоактивних відходів.

Технічні виклики надглибокого буріння

Буріння на значні глибини створює унікальні інженерні проблеми. Кожен кілометр додає приблизно 25-30 МПа тиску та 25-30°C тепла. Як зазначають експерти, “неглибоко залягаючі породи поводяться як крихке скло; глибші шари течуть, як помадка, стискаючи свердловини” .

Традиційні бурові установки значно сповільнюються на глибині понад 10 км. Температура може сягати 500°C, що руйнує електроніку та обладнання. Звичайна свердловинна телеметрія, розрахована на 175°C, виходить з ладу задовго до досягнення цільових температур.

Інноваційні технологічні рішення

Техаська компанія Quaise Energy розробляє революційний метод буріння з використанням мікрохвиль. Замість механічних доліт, тридюймовий металевий хвилевід передає до мегавата мікрохвильової енергії. Це миттєво випаровує навіть найтвердіші породи. Оскільки немає механічного контакту, долота не зношуються.

Компанія Fervo Energy адаптує технології сланцевого газу для геотермальної енергетики. Вони бурять горизонтальні свердловини на глибині 2,5 км і створюють мережу гідророзривів. Циркуляція відбувається природним чином без насосів завдяки термосифонному ефекту – холодна вода густіша за гарячу.

Переваги надкритичної води

При температурі понад 373°C і тиску вище 220 бар вода переходить у надкритичний стан. Така вода несе набагато більше енергії, ніж звичайна пара. Лабораторні дослідження показують, що це може збільшити продуктивність геотермальної станції в десятки разів.

При температурі 500°C кожен кілограм рідини переносить майже вдвічі більше ентальпії, ніж пара при 200°C. Це зменшує необхідну швидкість потоку та енергію для перекачування. Такі установки можуть забезпечувати потужність ядерного масштабу з відносно невеликого родовища.

Економічні та екологічні аспекти

Глибинні геотермальні станції мають компактні розміри та мінімальний вплив на довкілля. Вони працюють за замкненим циклом, викидаючи лише водяну пару. Розробники стверджують, що з удосконаленням технологій буріння, вартість геотермальної енергії може стати нижчою за вугільну та ядерну.

Порівняно з ядерними станціями, геотермальні мають значні переваги. “Прихильники ядерної енергетики зазначають, що гігаватні реактори пропонують неперевершену щільність потужності, проте нові споруди стикаються з десятиліттями ліцензування,” – вказують дослідники. Геотермальні установки не створюють довгоживучих радіоактивних відходів.

Виклики та рішення

Індукована сейсмічність залишається проблемним питанням. Регуляторні органи вимагають мікросейсмічного моніторингу та систем, які припиняють закачування води при перевищенні порогових значень сейсмічної активності. Споживання води також викликає занепокоєння, особливо у посушливих регіонах.

Замкнені системи або цикли на основі CO? можуть значно зменшити споживання води. Деякі компанії також досліджують можливість видобутку цінних мінералів з геотермальних розсолів. Це створює додаткові джерела доходу і покращує економіку проектів.

Глобальні перспективи

Традиційно геотермальна енергетика розвивалася лише у вулканічно активних регіонах – Ісландії, Новій Зеландії, Каліфорнії. Нові технології можуть зробити її доступною практично в будь-якій точці світу. Консалтингова компанія McKinsey прогнозує, що лише США можуть встановити 90 ГВт геотермальних потужностей до 2050 року.

Компанія Quaise планує розпочати комерційну діяльність до кінця цього десятиліття. Fervo очікує запуску свого заводу в Юті у 2026 році і вже підписала контракти з Google та PacifiCorp. Великі корпорації, включаючи Enel Green Power, Chevron та Mitsubishi, підтримують подібні проекти в Європі та Азії.

Успіх цих технологій може перетворити глибоку геотермальну енергію на універсальне чисте джерело енергії базового навантаження, доступне по всьому світу.

cikavosti.com

Шоу-Бізнес