Материалы портала «Научная Россия»

Тепло, хранимое Землей

Энергию, скрытую в недрах нашей планеты, ученые предлагают добывать при помощи технологии геотермального разрыва.

Тепло, скрытое в недрах Земли, способно обеспечить человечество неисчерпаемым источником энергии. Однако вторжение в глубины планеты не только дорого, но и опасно: есть риск спровоцировать землетрясения. И все же ученые создали технологию, способную дать мощный толчок новому направлению в энергетике.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В недрах Земли скрыты огромные запасы тепла. Согласно исследованиям, тепловые резервуары в глубине нашей планеты содержат столько геотермальной энергии, что всего один процент ее в тысячу раз превысил бы сегодняшнее годовое потребление энергии США на все обозримое будущее. Чтобы добраться до тепла, «зарытого» столь глубоко, ученые предлагают опираться на так называемый метод гидравлического разрыва пласта — это технология, которую давно применяют  для извлечения природного газа. Для использования этого метода для новой, более сложной задачи, американские инженеры работают над созданием новой технологии ― расширенными геотермальными системами. Суть ее в следующем: в горячих горных породах бурят скважины и закачивают в них холодную воду. В результате в этих породах возникают микротрещины, по которым горячая вода или пар поднимаются на поверхность. Чтобы поддерживать трещины открытыми, применяют специальные расклинивающие вещества, (проппант или кислоту) разъедающие стенки трещины. Метод использования таких скважин называют гидрошерингом.

По оценке специалистов, таким способом из подземных резервуаров тепла можно получить, по крайней мере, 500 гигаватт электроэнергии — это в 1,5 раза больше, чем сегодня вырабатывают все электростанции США работающие на угле. Такой колоссальный потенциал заставил министерство энергетики США инвестировать в создание первой в стране геотермальной системы на базе гидрошеринга $5,4 млн. И в апреле электростанция компании «Ormat Technologies» в местечке Дезерт Пик (Desert Peak) близ Рино(Reno), штат Невада, начала вырабатывать электроэнергию. Подобные электростанции, использующие геотермальную энергию сухих пород, уже действуют в Европе и в Австралии. 

«Мы видим в геотермальной энергии сухих пород (ГЭСП) огромные перспективы, — с энтузиазмом отмечает Дуглас Холлет (Douglas Hollett), ветеран нефтедобывающей индустрии, в настоящее время возглавляющий управление геотермальных технологий министерства энергетики США. — Ключевая проблема — научиться делать это разумно, надежным способом». 

Причина, ставящая под сомнение «разумность и надежность» гидрошеринга, проста: деньги. Помимо долговременных многомиллионных затрат на строительство электростанций у скважин, есть риск потратить средства на бурение пустой скважины — такой, в которой пар не образуется. Пробурите много пустых скважин и станете банкротом прежде, чем успеете сгенерировать и продать хотя бы один ватт электроэнергии.

Если бы удалось снизить стоимость технологии, геотермальная энергия могла бы сыграть заметную роль в энергетике в целом. С мыслью об этом министерство энергетики США не утрачивает интереса к геотермальным ресурсам. А поскольку не исключено, что эти методы окажутся полезными и при добыче нефти и газа, то часть расходов по совершенствованию технологии, возможно, поможет оплатить нефтяная и газовая индустрия. Как сказал Холлет: «Мы знаем, что это близко связано с тем, что делаем мы».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 В ближайший планах развития геотермальных технологий США ― запуск проект «Орегон», предусматривающий получение «зеленой» энергии. Идея проекта почти полностью повторяет идею геотермального разрыва пластов, с той лишь разницей, что разрыв уже существует: это вулкан. 

 В Центральном Орегоне в этом году в один из спящих вулканов будет закачано 108 миллионов литров воды. Это поможет точнее оценить возможности новой технологии по производству чистой электроэнергии. По мнению инженеров и ученых, в случае успеха это послужит мощным толчком для активизации развития «зеленого» энергетического сектора США.

Специалисты, работающие над этим проектом, рассчитывают, что на поверхность вода будет поступать уже горячей, и что скорость этого процесса будет достаточно высокой, чтобы получить новый источник дешевой и чистой энергии, не зависящей от ветра или солнца.

 Пока что основное препятствие для широкого распространения технологии – страх перед землетрясениями. Некоторые ученые считают, что гидрошеринг приведет к растрескиванию породы глубоко под землей, что может стать причиной мощных землетрясений. Есть и другие проблемы. Например, непросто создать водоем достаточных размеров, чтобы могла работать коммерческая электростанция.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все это объясняет невысокие темпы продвижения технологии. Сейчас две небольшие «зеленые» электростанции работают в Германии и Франции. В Швейцарии такая же электростанция была закрыта в связи с опасениями подземных толчков. В Австралии использование геотермальной энергии заморожено по причине возникновения проблем с бурением.

 Эрни Майер, сейсмолог из лаборатории Лоуренса Беркли, заявил, что в ближайшем будущем появится международный протокол, жестко регламентирующий работу конструкторов геотермальных систем. В частности, документ запретит подобное строительство вблизи населенных пунктов. Мистер Майер призывает инженеров доносить до населения правдивую информацию, ничего не скрывая, чтобы жители знали, что именно происходит возле их жилищ. И все же, по утверждению Майера, вероятность сколько-нибудь значимого землетрясения в зоне «Орегона» очень низка, поскольку проект разрабатывается в сейсмически пассивной зоне и расположен на значительном удалении от мест обитания людей. К тому же, по мнению ученого, толстый слой вулканического пепла в состоянии ослабить любые подземные толчки.

 Министерство энергетики обещает, что будет внимательно наблюдать за ходом работ, и если будут происходить даже незначительные толчки, работы будут заморожены. Энергетики также следят за проектами, которые осваиваются в геотермальных полях, расположенных в Неваде, Калифорнии и Айдахо.

 По мнению геологов, вулкан Newberry был в древние времена одним из самых высоких пиков Каскадных гор ― его высота достигала трех километров, а диаметр ― 32 километров. Однако вершина вулкана разрушилась до ледникового периода. Сегодня от вулкана остался небольшой кратер и два озера, а также четыреста конусов высотой 120 метров.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 В 80-х годах было проведено бурение нескольких разведочных скважин, в результате чего были обнаружены очень горячие камни, залегающие недалеко от поверхности, хотя вулкан не извергался на протяжении 1300 лет. Инженеры AltaRock за три недели попробуют заполнить водой экспериментальную скважину глубиной 3,23 километра. Ожидаемая скорость прокачки ― 3 кубометра в минуту, общий объем ― 90 тысяч кубометров. За процессом будут следить сейсмодатчики, которые помогут создать подробную карту залегания пластов. Ученые и инженеры полагают, что трещины возникнут ниже поверхности на глубинах порядка 1,8–3,4 километра. Диаметр «виртуального резервуара» составит один километр. Если все пройдет, как планируется, примерный ресурс таких электростанций составит 10 лет.

 Безусловно, легче всего геотермальную энергию искать возле действующих вулканов, однако использование геотермальной энергии возможно практически везде. И это только одна из причин удобства такой технологии. Другая, не менее значимая: подобная энергия не зависит от солнца или ветра – она вечная. Или почти вечная.

геотермальная энергия геотермальный разрыв гидрошеринг зеленая энергия недра земли теплоэнергия чистая энергия энергия земли

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий