Достижения в области бурения и подземной инженерии открывают доступ к постоянному, экологически чистому источнику энергии глубоко под Землей.
Изображения Loop от Getty Images
Если вы когда-нибудь были у горячих источников, гейзеров или вулканов, вы видели будущее энергетики. Недра Земли горячие — по—настоящему горячие — и это тепло иногда вырывается на поверхность. Если инженеры выкопают скважины в этих геологически активных местах, а затем проведут воду по скале, они смогут использовать эту геотермальную энергию. В то время как солнечная энергия и ветер требуют солнечного света и порывов ветра для производства электроэнергии, сама Земля обеспечивает этот постоянный источник топлива, который обеспечивает мощную поддержку энергосистемы.
В новом отчете энергетического аналитического центра Ember подчеркивается потенциал геотермальной энергии, согласно которому теоретически она может заменить 42% электроэнергии, вырабатываемой в Европейском союзе из угля и природного газа, при тех же затратах. Новые технологии могут помочь Европе идти в ногу с Соединенными Штатами и Канадой, открывая новые регионы и используя эти богатые источники экологически чистой энергии, говорится в докладе. “Мы не можем с уверенностью сказать, что все это будет использовано, но этого достаточно, чтобы заинтересовать политиков и инвесторов даже в Европе и за пределами традиционных горячих точек”, — сказала Татьяна Миндекова, политический консультант Ember и ведущий автор отчета.
Об этих горячих точках. Исторически геотермальная энергия использовалась только в геологически активных местах. То есть, если Земля не нагревается вблизи поверхности, вам придется копать глубже, чтобы получить энергию. И чем глубже вы копаете, тем выше затраты и тем труднее окупить эти инвестиции. Кроме того, горная порода на этих участках должна быть проницаемой: установка закачивает жидкость, которая проходит через зазоры и нагревается, а затем возвращается на поверхность для питания турбины.
Но технологии нового поколения открывают новые горизонты для освоения. Инженеры бурят все глубже, что позволяет им получать доступ к постоянному теплу, исходящему от расплавленного ядра планеты. И они создают собственную проницаемость, разрушая породу на глубине, чтобы у воды было пространство для нагрева. “С помощью этих новых технологий мы действительно можем расширить сферу применения геотермальной энергии с экономической точки зрения”, — сказала Миндекова.
Grist благодарит своих спонсоров. Станьте одним из них.
Это не означает, что эти методы, известные как усовершенствованная геотермальная энергия, дешевы или просты. По мере углубления буровых работ оборудование на поверхности должно увеличиваться, чтобы выдерживать нагрузку. Речь идет о глубинах в несколько миль. “Каждый раз, когда вы углубляетесь, это становится сложнее”, — сказал Уэйн Безнер Керр, который руководит программой Earth Source Heat в Корнеллском университете, но не участвовал в подготовке отчета. “Это становится дороже, это становится сложнее”.
Как ни странно, инструменты и технологии, разработанные нефтегазовой промышленностью, оказали здесь огромную помощь, открыв пути в геотермальной системе. Это увеличивает площадь поверхности, по которой вода может перемещаться и нагреваться. “Это немного иронично, — сказала Миндекова, — и я чувствую, что это также, возможно, одна из причин, почему мы не так много говорим о [геотермальной энергии] в Европе”.
Читайте далее:
Секрет обезуглероживания зданий может быть прямо у вас под ногами, Мэтт Саймон
Это не значит, что геотермальная энергия теперь может быть экономически выгодна везде. Одним из важных факторов является геотермический градиент — то, как быстро повышается температура по мере углубления: в одном месте температура породы может достигать желаемой на глубине двух миль под поверхностью, а в другом — всего на глубине одной мили. Стоимость и сложность бурения снижаются, если вблизи поверхности температура выше. Геология также имеет значение: вода может теряться при закачке под землю, что становится проблемой, если вы проводите бурение в местности, где нет доступа к большому количеству поверхностных вод, которые необходимо восполнять. Некоторые типы горных пород также обогащают воду большим количеством минералов, что может негативно сказаться на работе наземного оборудования.
Тем не менее, как и в случае с любой технологией, эффективность будет повышаться, а расходы снижаться по мере того, как будет вводиться в эксплуатацию все больше геотермальных источников. “По мере того, как мы будем расширять внедрение передовых геотермальных технологий в Европе, мы увидим, что это приведет к снижению затрат на применение инноваций во многих других местах мира”, — сказал Дэвид Виктор, содиректор Инициативы по глубокой декарбонизации в Калифорнийском университете в Сан-Диего, который не был задействован в отчете.
Grist благодарит своих спонсоров. Станьте одним из них.
На самом деле, нам не нужно углубляться в изучение недр, чтобы получать значительные энергетические выгоды от Земли. В ЕС среднестатистическое домохозяйство расходует более трех четвертей своей энергии на отопление дома и воды. Новый геотермальный проект мог бы обеспечить выработку электроэнергии для удовлетворения этого спроса или, в качестве альтернативы, более мелководный проект мог бы обеспечить более непосредственное отопление и охлаждение этих домов.
Это известно как сетевая геотермальная энергия: коммунальное предприятие бурит скважины глубиной около 600 или 700 футов и направляет воду по трубам через землю, которая поддерживает довольно постоянную температуру на этой глубине в течение всего года. Эта нагретая вода поступает в отдельные дома, где зимой сверхэффективные тепловые насосы извлекают тепло из жидкости и закачивают охлажденную воду обратно под землю для повторного нагрева. Затем, летом, тепловые насосы забирают тепло из воздуха в помещении и добавляют его к воде, которая снова закачивается под землю. Это нагревает подземную породу, поэтому она готова обеспечить тепло, когда вернется зима.
Аналогичным образом, геотермальная энергия может дополнять энергию ветра и солнца, превращая землю в гигантскую батарею. Когда дует ветер и светит солнце, предприятие использует эту энергию для нагрева воды и закачивания ее под землю. Затем, когда эти возобновляемые источники энергии становятся недоступны, горячая вода подается обратно, разряжая подземную батарею.
Таким образом, будущее геотермальной энергии не за горами. И, как ни странно, именно достижения нефтегазовой отрасли будут способствовать развитию технологий — как в ЕС, так и за его пределами. “Мы пытаемся подчеркнуть, — сказала Миндекова, — что это также возможность для людей, работающих в этих секторах, просто передать знания, навыки и найти будущую работу в этом новом секторе”.