Надра сплячого вулкану як цінне джерело енергії, геотермальна енергія, теоретичні відомості

Команда американських фахівців оголосила про свій намір приборкати один з найпотужніших енергетичних джерел, подарованих нам природою. Таким джерелом є геотермальна енергія, отримання якої планується здійснювати вельми незвичайним способом - закачуванням води вглиб сплячого вулкану, розташованого в центральній частині американського штату Орегон.

Надра сплячого вулкану як цінне джерело енергії, геотермальна енергія, теоретичні відомості

Ініціатори експерименту сподіваються, що пар, що отримується в результаті закачування води в розпечені надра вулкана, можна буде ефективно використовувати для отримання чистої і дешевої енергії незалежно від поточних погодних умов і без ризику створення локального землетрусу.

Незважаючи на супутні з проведенням експерименту побоювання, проектом вчених зацікавилися багато компаній. На початковий етап реалізації проекту вже було виділено понад сорока трьох мільйонів доларів. Найбільші інвестиції в фонд проекту надійшли від Міністерства Енергетики Сполучених Штатів Америки (двадцять один мільйон і п'ятсот тисяч доларів), а також від компанії Google (шість мільйонів триста тисяч доларів). Масштабна реальна перевірка концепції, розробленої вченими, повинна пройти в самий найближчий час на схилах вулкана Newberry (Ньюбері), розташованого всього в тридцяти кілометрах на південь від міста Бенда в штаті Орегон.

Небачений обсяг теплової енергії, прихований в розпечених надрах земної кори, використовується людьми для отримання електричної енергії ось уже більше одного століття: гарячу воду або пар, що виходять на поверхню, направляють в спеціальні турбіни, які обертають генератор і тим самим виробляють електричну енергію. Основна проблема геотермальної енергетики полягає в жорсткій залежності від дотримання великої кількості умов, тобто отримання енергії можливо лише в окремих районах планети і число таких місць, не зайнятих виробництвом енергії, стрімко знижується з кожним роком. Наступним кроком у розвитку геотермальної енергетики могло б бути використання гарячих порід, проте вони не мають тріщин і води, необхідної для створення пари.

Основною метою, яка стояла перед групою вчених при розробці проекту «Удосконалення геотермальної Систем», був ефективний збір тепла розжарених порід і перетворення геотермальної енергетики в одну з основних «зелених» галузей енергетики. Планується з використанням бура створювати в гарячих породах глибокі колодязі, в які потім буде здійснена подача води, в результаті чого, завдяки процесу гідрорасщепленія (hydroshearing), в породі утворюється велика кількість дрібних тріщин. Холодна вода закачуватиметься насосами в підземний резервуар, і вилучатись у вигляді пари. Слід зазначити, що у деяких вчених виникають побоювання, що подібні маніпуляції глибоко під землею можуть стати причиною ініціації локального землетрусу.

До цього моменту технологія розвивалася дуже повільно - сьогодні існує лише дві подібні електростанції в усьому світі - одна в Німеччині і одна у Франції. Існувала і третя електростанція в місті Базель, Швейцарія, однак вона була закрита через загрозу землетрусів. Спроба реалізації даної концепції геотермальних станцій була зроблена і в Австралії, проте закінчилася провалом через значні проблеми з бурінням. Крім того, згідно з нещодавно підписаною міжнародного протоколу, всі розробники, що займаються такого роду діяльністю, зобов'язані проводити випробування своїх технологій на значній відстані від населених пунктів і оповіщати населення в окрузі про проведення випробувань.

Останнє виверження вулкана Ньюбері спостерігалося понад тисячу триста років тому, до настання останнього заледеніння, проте згідно з результатами досліджень, проведених в вісімдесятих роках двадцятого століття, гірські породи все ще зберігають високу температуру. Планується протягом двадцяти одного дня заливати в експериментальний колодязь, пробурених до трьох кілометрів, задівать воду зі швидкістю понад три з половиною тисячі літрів кожну хвилину. Таким чином, за весь період закачування води в надрах вулкана виявиться понад ста мільйонів літрів води.

Поступаючи в розпечену породу, холодна вода заповнює вільний простір і розширює його за рахунок утворення тріщин. Згодом буде здійснена закачування спеціального полімерного складу, який закупорить утворилися тріщини в стінках пробуреного колодязя, завдяки чому вода зможе безперешкодно стікати на велику глибину. На початковому етапі пластик дозволяє регулювати поширення води, однак згодом він швидко розчиниться без утворення токсичних сполук. Датчики сейсмічної активності дозволяють створити високоточні карти утворення нових тріщин, які за розрахунками вчених створять об'ємний резервуар на глибині від 1.8 до 3.4 кілометрів від земної поверхні. Діаметр резервуара повинен перевищувати один кілометр.

Якщо проект буде реалізований успішно і технологія створення геотермальних електростанцій подібного типу буде доведена до завершення, геотермальна енергетика має всі шанси стати основним видом енергії на планеті, залишивши позаду вітряну і сонячну енергетику, що володіють низькою ефективністю і залежністю від погодних умов.

Схожі статті