Использование геотермальной энергии: новый эксперимент

В Центральном Орегоне в этом году в один из спящих вулканов будет закачано 108 миллионов л воды, чтобы оценить возможности новой технологии по производству «зеленой» электроэнергии. По мнению инженеров и ученых, в случае успеха это послужит мощным толчком для активизации развития «зеленого» энергетического сектора США.

Специалисты, работающие над этим проектом, рассчитывают, что на поверхность вода будет поступать уже горячей, и что скорость этого процесса будет достаточно высокой, чтобы получить новый источник дешевой и чистой энергии, не зависящей от ветра или солнца.

Правительство США вместе с корпорацией Google и другими инвесторами решило продолжить эксперименты, направленные на использование геотермальной энергии, несмотря на значительное падение интереса к этой тематике в силу множества причин. Стоимость проекта, названного «Орегон», составила 43 миллиона долларов. Осуществляют проект компании Davenport Newberry Holdings и AltaRock Energy.

«Мы знаем, что внутри вулкана тепло, – комментирует Сьюзен Питти, глава AltaRock. – Главная проблема заключается в необходимости прокачивать объем воды, достаточный для того, чтобы проект оказался экономически выгодным».

Тепло земных недр используется для получения электроэнергии около ста лет. До сих пор для этих целей использовалась горячая вода или пар у самой поверхности, с их помощью приводились в действие турбины, которые и генерировали электрический ток. Но на сегодня большая часть таких источников исчерпано. Поэтому новым толчком в данном направлении, по мнению ученых, могут быть горячие породы с микротрещинами.

Для этого американские инженеры работают над созданием новой технологией, названной расширенные геотермальные системы.

Ее суть состоит в бурении в горячих горных породах специальных скважин, в которые закачивается холодная вода. В результате в этих породах возникают микротрещины, по которым горячая вода или пар поднимаются на поверхность. Этот процесс называют «гидрошерингом».

Гидрошеринг напоминает гидравлический разрыв пласта, который используют для увеличения приемистости нефтяных и газовых скважин, а также для формации природного газа из сланцевых пластов. Технология гидроразрыва пласта состоит из закачки в скважину жидкости разрыва с давлением, которое превышает давление разрыва сланцевого пласта. Чтобы трещина поддерживалась открытой, применяют специальный расклинивающий агент — проппант или кислоту, разъедающую стенки трещины.

Пока что основное препятствие для широкого распространения технологии – страх перед землетрясениями. Некоторые ученые считают, что гидрошеринг приведет к растрескиванию породы глубоко под землей, что может стать причиной мощных землетрясений. Правда, геотермальные системы имеют и другие проблемы. Например, сложности в создании водоема достаточных размеров, чтобы могла работать коммерческая электростанция.

Прогресс в этой области имеется, и все же темпы продвижения технологии недостаточные. Сейчас две небольшие «зеленые» электростанции работают в Германии и Франции. В Швейцарии такая же электростанция была закрыта в связи с опасениями подземных толчков. В Австралии использование геотермальной энергии заморожено по причине возникновения проблем с бурением.

Эрни Майер, сейсмолог из лаборатории Лоуренса Беркли, заявил, что в ближайшем будущем появится международный протокол, жестко регламентирующий конструкторов подобных геотермальных систем. В частности, документ запретит подобное строительство вблизи населенных пунктов. Мистер Майер призывает инженеров доносить до населения правдивую информацию, ничего не скрывая, чтобы жители знали, что именно происходит возле их жилищ.

AltaRock намерена продемонстрировать свою новую технологию, разработанную для создания крупных искусственных водохранилищ. В ее основе - использование пластических полимеров. Основное достоинство этой технологии - она хорошо себя зарекомендовала в действующих биотермальных полях. Инженеры компании Newberry хотят доказать, что она проявит себя и в других областях РГС.

Американское министерство энергетики инвестировало в этот проект 21.5 миллион долларов. Корпорация Google выделила на «зеленые» цели 6.3 миллиона долларов. «Для освоения проекта необходимо 64 миллиона долларов», – утверждает Майер.

По его словам, вероятность сколько-нибудь значимого землетрясения в зоне проекта очень низка, поскольку «Орегон» находится в сейсмически пассивной зоне и расположен на значительном удалении от мест обитания людей. По его мнению, толстый слой вулканического пепла в состоянии ослабить любые подземные толчки.

Министерство энергетики обещает, что будет внимательно наблюдать за ходом работ, и если будут происходить даже незначительные толчки, работы будут заморожены. Энергетики также следят за РГС-проектами, которые осваиваются в геотермальных полях, расположенных в Неваде, Калифорнии и Айдахо.

По мнению геологов, вулкан Newberry был в древние времена одним из самых высоких пиков Каскадных гор – его высота достигала трех километров, а диаметр - 32 километров. Однако вершина вулкана разрушилась до ледникового периода. Сегодня от вулкана остался небольшой кратер и два озера, а также четыреста конусов высотой 120 метров.

В 80-х годах было проведено бурение нескольких разведочных скважин, в результате чего были обнаружены очень горячие камни, залегающие недалеко от поверхности, хотя вулкан не извергался на протяжении 1300 лет.

Инженеры AltaRock за три недели попробуют заполнить водой экспериментальную скважину глубиной 3.23 километра. Ожидаемая скорость прокачки - 3 кубометра в минуту, общий объем - 90 тысяч кубометров. За процессом будут следить сейсмодатчики, которые помогут создать подробную карту залегания пластов. Ученые и инженеры полагают, что трещины возникнут ниже поверхности на глубинах порядка 1.8–3.4 километра. Диаметр «виртуального резервуара» составит один километр.

Если все пройдет, как планируется, примерный ресурс таких электростанций составит 10 лет.

Безусловно, легче всего геотермальную энергию искать возле действующих вулканов, однако использование геотермальной энергии возможно практически везде. И это только одна из причин удобства такой технологии. Другая, не менее значимая: подобная энергия не зависит от солнца или ветра – она вечная. Или почти вечная.