Перспектива получения практически неограниченной чистой энергии от геотермальных источников стала значительно реальнее. Исследователи из Лаборатории экспериментальной механики горных пород EPFL (LEMR) продемонстрировали, что полупластичные породы на супербольших глубинах могут быть разрушены для пропуска воды.
Бесконечная энергия
Геотермальная энергия, наряду с ядерной (в виде деления или синтеза) и другими передовыми технологиями, имеет потенциал сделать энергетические кризисы пережитком прошлого. Используя тепло из недр Земли, теоретически можно добывать достаточно энергии, чтобы удовлетворить потребности человечества на миллионы лет, решив одну из главных задач в борьбе с изменением климата.
Однако вся эта энергия находится на огромных глубинах, и её добыча обходится невероятно дорого. В результате, геотермальная энергия на сегодняшний день остается нишевым ресурсом, доступным лишь в отдельных вулканических регионах, где тепло находится ближе к поверхности.
Тем не менее, практически в любой точке планеты можно было бы строить невероятно мощные геотермальные электростанции, если бы только удалось пробурить достаточно глубокую скважину. На больших глубинах вода может нагреваться до температуры свыше 400 °C, что позволяет ей перейти в суперкритическое состояние, при котором вода ведет себя одновременно как жидкость и газ. Эта фаза обладает высокой энергией и может обеспечить работу геотермальных электростанций, производящих в десять раз больше энергии, чем традиционные энергоустановки.
Главная проблема заключается в том, что бурение до таких глубин, превышающих рекордные 12 км Кольской сверхглубокой скважины, находится за пределами современных инженерных возможностей. Тем не менее, некоторые перспективные проекты могут помочь решить эту задачу в ближайшее время.
Если удастся освоить такие глубины, можно будет строить геотермальные станции практически где угодно, например, на бывших угольных электростанциях, используя их существующую инфраструктуру. Однако одна из ключевых задач — обеспечить максимальный контакт воды с породой, а один из наиболее эффективных методов — это фрекинг, или разрыв пласта, аналогичный тому, что используется в добыче нефти и газа.
Разрушение породы на огромной глубине
Долгое время считалось, что на больших глубинах, где породы становятся мягкими и пластичными, невозможно создать трещины для циркуляции воды. Однако команда EPFL под руководством Габриэля Мейера с помощью лабораторных экспериментов показала, что даже в таких условиях возможно образование трещин.
Мейер и его коллеги воспроизвели условия, аналогичные тем, что встречаются на глубине около 10 км, и выяснили, что порода, хотя и становится пластичной, всё же может трескаться, позволяя воде проникать. Это исследование открывает новые возможности для создания геотермальных станций на супербольших глубинах.
Компании, такие как Quaise Energy, уже разрабатывают новые технологии, которые позволят бурить на таких глубинах с помощью ускорителей частиц, что позволит сделать геотермальные установки более доступными и эффективными.
Если эти проекты увенчаются успехом, человечество получит практически неограниченный источник чистой энергии, способный решить проблему энергетического дефицита.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
