Геотермальные станции смогут получить новые технологии и обеспечить энергией человечество
Компания из Массачусетского технологического института пытается дать новое дыхание обычным геотермальным станциям. Новые технологии, используемые в термоядерных установках, позволяют бурить самые глубокие отверстия в Земле.
Команда Массачусетского технологического института под руководством инженера-исследователя Центра плазменной науки и синтеза МТИ Пола Воскова планирует использовать рентгеновские лучи для плавления твердых горных пород, чтобы бурить сверхглубокие скважины.
Чем глубже скважина, тем горячее становится порода, что позволяет использовать дармовую энергию для нагрева теплоносителя, приводящего в движением генераторы электростанций.
Новая концепция инженера МТИ позволит перепрофилировать угольные и газовые электростанции, создав на их террритории глубокие геотермальные скважины, в качестве источников тепла. “Грязные” электростанции, работающие на ископаемом топливе, могут таким образом правратиться в “чистые”- безуглеродные источники энергии для человечества.
Последние 14 лет, исследователь разрабатывал метод, который может вернуть заброшенную угольную электростанцию в рабочее состояние, но уже без выбросов углекислого газа.
Его метод пытается коммерциализировать компания Quaise Energy из США. Она полагает, что новая технология может работать почти на каждой угольной и газовой электростанции на нашей планете.
В конечном счете, компания намерена серьезно заявить о себе, испарив столько породы, чтобы пробурить самые глубокие в мире скважины и получить с их помощью геотермальную энергию в масштабе, достаточном для удовлетворения потребностей человека в энергии на миллионы лет.
Эти планы неразрывно связаны с энергией, лежащей у нас под ногами. Геотермальная энергия — это по сути, тепло внутри Земли: энергия, выделенная во время формирования нашей планеты, а также во время радиоактивного распада минералов, при котором выделяется тепло, которое сохраняется в горных породах и жидкостях в ядре Земли.
Поскольку это тепло постоянно генерируется в коре нашей планеты, то его можно считать возобновляемым источником энергии. Однако, несмотря на то, что технологии возобновляемых источников энергии в последние десятилетия получили большой импульс развития, геотермальная энергетика осталась на уровне 50-летней давности.
Фактически, геотермальные установки существуют только в регионах, где физические условия позволяют извлекать энергию на относительно небольших глубинах — до 120 метров под поверхностью Земли.
В пресс-релизе Массачусетского технологического института говорится, что обычное бурение становится невозможным за пределами определенной глубины, потому что порода становится более твердой, и горячей, что влечет резкий износ механического бурового долота и большие расходы. Поэтому необходимо новое решение.
Этим новым решением может стать устройство, излучающее микроволны, называемое гиротроном. Буровые системы Quaise спроектировары совместно с этим устройством, которое десятилетиями использовалось в исследованиях для нагрева материала в экспериментах по ядерному синтезу. Хотя компания еще не устранила все связанные с этим инженерные препятствия, она поставила перед собой амбициозную цель — использовать энергию пилотной скважины к 2026 году.
Использование гиротронных лучей для испарения камня
Идея использовать гиротронные лучи для испарения горных пород пришла в голову Воскову после того, как они много лет использовали их в экспериментах по ядерному синтезу. Он провел испытания, в ходе которых смог взорвать небольшие скальные образования с помощью компакного гиротрона из Центра плазменной науки и синтеза Массачусетского технологического института.
Компания Quaise, которая получила финансирование от Министерства энергетики, планирует провести более широкие испытания идеи Воскова, используя более крупный гиротрон.
Буровая платформа Quaise с использованием гиротрона испаряет породу в скважине, обеспечивая доступ к глубокому геотермальному теплу без необходимости в сложном скважинном оборудовании.
До конца года, команда Quaise планирует пробурить скважину глубиной в десять раз превышающую первую скважину с помощью более крупной машины. Последующая скважина, с использованием гиротрона, будет в десять раз глубже предыдущей. Она уже названа скважиной “100:1”.
В конечном счете, компания надеется начать испарять породу в ходе полевых испытаний в конце следующего года и получать энергию из пилотных геотермальных скважин с температурой горных пород до 500 градусов по Цельсию к 2026 году. Затем компания намерена начать повторное использование генерирущих мощностей старых электростанций на угле и природном газе.
«Это произойдет сразу, как только мы решим насущные инженерные проблемы передачи энергии излучения гиротрона и обеспечения его работы с высокой плотностью энергии без потерь», — заявляет автор идеи, который работает советником в компании Quaise. «Это будет быстро, потому что базовая технология гиротронов коммерчески доступна. Проблема состоит в долговременном использовании этих источников излучения, которые никогда не эксплуатировались 24 часа в сутки 7 дней в неделю, но они спроектированы чтобы работать в течение длительного периода времени. Через пять или шесть лет, я думаю, у нас будет работающаю станция, если мы решим эти инженерные проблемы. Я очень оптимистичен».
Авторы убеждены, что глубинная геотермальная энергия — это как раз тот чистый возобновляемый энергетический ресурс, который можно масштабировать где угодно и который позволяет задействовать рабочую силу, высвобожденную при закрытии традиционных углеродных электростанций в энергетической отрасли,