Компания Quaise Energy стремится доказать, что глубокое геотермальное бурение может обеспечить более чем достаточно чистой энергии для удовлетворения мировых потребностей по мере отказа от ископаемого топлива. Мэтт Худэ, соучредитель Quaise Energy, рассказал о его потенциале на мероприятии TEDX Boston «Планетарное управление» на прошлой неделе.
Целью мероприятия в Бостоне, которое проводилось одновременно с COP27 в Египте, было «выделить практические идеи для достижения устойчивых отношений человеческой деятельности с природными системами планеты», согласно веб-сайту TEDX Boston.
Потенциал глубокой геотермальной энергии
Худэ, выступавший на TEDX Boston, объяснил, почему глубокая геотермальная энергия обладает таким большим потенциалом:
Общее содержание энергии тепла, запасенного под землей, превышает наш годовой спрос на энергию как планеты в миллиард раз. Так что использование даже доли этого — более чем достаточно для удовлетворения наших энергетических потребностей в обозримом будущем.
Но мы пока не можем бурить достаточно глубоко, чтобы получить эту энергию. Худэ продолжил:
Если мы сможем достичь глубины 10 миль, мы сможем найти экономически выгодные температуры везде. А если мы пойдем еще глубже, мы сможем достичь температур, при которых вода [подающаяся на объект] становится сверхкритической, [парообразное состояние, которое обеспечит] скачкообразное улучшение выработки электроэнергии на скважину и, таким образом, удешевит стоимость энергии.
Самая глубокая пробуренная на сегодняшний день скважина, Кольская сверхглубокая скважина в России, имеет глубину 7,6 мили. Ее бурение заняло 20 лет, потому что обычное оборудование, такое как механические буровые долота, выходит из строя на таких глубинах.
«И правда в том, что нам понадобятся сотни, если не тысячи Кольских скважин, если мы хотим масштабировать геотермальную энергетику до необходимой мощности», — сказал Худэ. Далее он утверждал, что Quaise:
разрабатывает технологию для бурения горных пород с помощью микроволн, чтобы потенциально бурить самые глубокие скважины на Земле. И нет, я не краду сюжетный ход из «Звездного пути». Эта технология реальна и была доказана в лаборатории [MIT].
Возможность глубокой геотермальной энергии
Худэ объяснил преимущества глубокой геотермальной энергии в целом. К ним относится круглосуточная доступность, которая «может помочь сбалансировать непостоянные потоки ветра и [солнца]». Геотермальные электростанции также не потребуют много земли. Худэ проиллюстрировал это художественным изображением будущей буровой установки рядом с грузовыми контейнерами (см. основное фото).
Худэ также сказал, что глубокая геотермальная энергия — это «идеальный источник энергии для использования самой большой рабочей силы в мире — нефтегазовой промышленности». Эта отрасль насчитывает «11 миллионов рабочих мест только в США, и набор навыков, который точно необходим для быстрого масштабирования геотермальной энергетики».
Бурение с помощью микроволн
Quaise работает над заменой обычных буровых долот на миллиметровые волны — родственников обычных микроволн, которыми мы разогреваем остатки пищи. Эти миллиметровые волны буквально расплавляют, а затем испаряют породу, создавая все более глубокие скважины.
Ученые разработали общую методику в MIT за последние 15 лет и доказали, что миллиметровые волны действительно могут бурить отверстия в базальте. Гиротрон, машина, производящая энергию миллиметровых волн, используется около 70 лет в исследованиях термоядерного синтеза.
В методе Quaise также используются традиционные технологии бурения, разработанные нефтегазовой промышленностью. Компания будет использовать их для бурения через поверхностные слои — для чего они были оптимизированы — до коренной породы — которую миллиметровые волны легко пробивают.
Худэ объяснил, что миллиметровые волны «идеально подходят для твердых, горячих, кристаллических пород глубоко внизу, с которыми испытывает трудности обычное бурение». Они не так эффективны в более мягких породах ближе к поверхности, но «это те же формации, в которых отлично справляется обычное бурение». Вот почему Quaise применяет гибридный подход к решению проблемы.
Проблемы остаются
Существует еще несколько проблем, которые Quaise должна решить для масштабирования своей технологии, включая лучшее понимание свойств горных пород на больших глубинах. Кроме того, сказал Худэ, «нам необходимо усовершенствовать цепочку поставок гиротронов» и волноводов, которые переносят их энергию в скважину. Это оборудование в настоящее время оптимизировано для специализированных разовых проектов в области термоядерных исследований. Для применений в глубокой геотермальной энергетике оно должно производиться в больших количествах и быть прочным и надежным в полевых условиях.
Существуют также инженерные проблемы, которые необходимо решить. Худэ сказал:
Главный из них — как обеспечить полное удаление золы [образующейся в процессе] и транспортировать эту золу вверх по стволу скважины на большие расстояния?
Прогресс на сегодняшний день
В лаборатории MIT инженеры пробурили отверстие в базальте с соотношением сторон 1:1 — глубиной 2 дюйма и диаметром 2 дюйма. Quaise, опираясь на результаты MIT, увеличила плотность мощности микроволнового луча и глубину скважины в 10 раз, добившись соотношения сторон 10:1. В настоящее время компания строит первые прототипы миллиметроволновых буровых установок, пригодных для полевого применения.
Худэ сказал:
Наш текущий план — пробурить первые скважины в полевых условиях в ближайшие несколько лет. И пока мы продолжаем развивать технологию для бурения на большую глубину, мы также будем исследовать наши первые коммерческие геотермальные проекты на меньших глубинах.
Изображение: Hector Vargas/Quaise Energy
UnderstandSolar — это бесплатный сервис, который связывает вас с лучшими установщиками солнечных батарей в вашем регионе для получения индивидуальных расчетов. Tesla теперь предлагает сопоставление цен, поэтому важно сравнивать лучшие предложения. Нажмите здесь, чтобы узнать больше и получить расчеты. — *реклама.
Лучший комментарий от Bobb Ansig
Понравилось 5 людям
В этих статьях часто не обсуждается, что для этого нужна площадь теплообмена, а также разница температур. Точно так же, как кастрюля с водой на горячей плите, вода не нагревается мгновенно, когда кастрюля касается плиты. Это занимает время, часто довольно много времени, хотя пламя гораздо выше точки кипения воды. И это с несколькими литрами воды. Геотермальная энергия потребует миллионы литров воды в день, и нам придется как-то обеспечить сотни или тысячи квадратных метров площади контакта между водой и горячими породами. Сделать это на глубине 10 миль непросто.
Кроме того, скальная порода — довольно хороший изолятор. Порода может быть очень горячей в тот момент, когда вы начинаете циркулировать воду. Но по мере нагревания воды она охлаждает поверхности, с которыми контактирует, и тепло должно передаваться на значительное расстояние через твердую породу, чтобы заменить энергию, которая теряется. В стационарных условиях эксплуатации поддерживаемая температура может быть значительно ниже, чем измеренная в статическом состоянии.
Посмотреть все комментарии