Quaise Energy хочет перепрофилировать угольные и газовые электростанции в геотермальные

Дочернее предприятие Массачусетского технологического института (MIT) Quaise Energy работает над созданием сверхглубоких геотермальных скважин. В случае успеха этой экспериментальной работы мировой энергетический рынок могут ожидать крутые перемены уже в ближайшие несколько лет.

Геотермальная энергия — это энергия, получаемая из природного тепла Земли. Достичь этого тепла можно с помощью скважин, а термальные регионы, где горячие слои земной коры находятся относительно неглубоко, имеются во многих частях мира.

В отличие от ветровых и солнечных электростанций геотермальные ТЭС не зависят от погодных условий и могут устойчиво работать в любое время суток. Особенно близко к поверхности Земли геотермальные источники находятся в зонах высокой вулканической активности.

Именно такие природные условия позволили, например, Исландии и Новой Зеландии достаточно быстро перейти в разряд стран с устойчивой, почти полностью «зелёной» энергетикой.

Однако для широкого использования геотермальной энергетики мощности и производительности современных буровых установок недостаточно. Существующие геотермальные электростанции имеют скважины до 120 метров. Учёные MIT посчитали, что для строительства геотермальных скважин на 90% поверхности планеты требуется бурение глубиной до 20 километров. На такой глубине современные буровые механизмы не работают или очень быстро, по понятным причинам, приходят в негодность.

В 2008 году, после того как Энергетическая инициатива Массачусетского технологического института (MITEI) опубликовала запрос предложений по новым технологиям геотермального бурения, на эту проблему обратил внимание Пол Восков, инженер-исследователь Центра плазменной науки и термоядерного синтеза Массачусетского технологического института. В то время Восков работал над совершенствованием гиротронов —  электровакуумных СВЧ-генераторов, одним из главных применений которых является нагрев плазмы в установках термоядерного синтеза с магнитным удержанием плазмы. Восков и многие другие исследователи десятилетиями использовали гиротроны для нагрева материала в экспериментах по ядерному синтезу, но после опубликования запроса MITEI именно Пол Восков задумался о новом применении этих устройств.

Получив некоторое финансирование от MITEI, он начал проводить испытания по использованию гиротронов для испарения горных пород. В небольших скальных образованиях Восков проделывал отверстия миллиметровыми волнами из небольшого гиротрона в Центре плазменной науки и термоядерного синтеза Массачусетского технологического института.

Примерно в 2018 году эксперименты Воскова привлекли внимание Карлоса Арака, который в то время был техническим директором инвестиционного фонда MIT The Engine и имел большой опыт работы в нефтегазовой отрасли. В том же году Арак и Мэтт Хоуд, которые работали с геотермальной компанией AltaRock Energy, основали Quaise. Вскоре Министерство энергетики предоставило Quaise грант на расширение экспериментов Воскова с использованием более крупного гиротрона.

С помощью более крупной машины команда надеется проделать скважины в 10 раз длиннее, чем отверстия лабораторных экспериментов Воскова. Планируется, что это будет сделано к концу текущего года. После этого команда планирует при помощи гиротрона сделать скважину в 10 раз больше предыдущей — то, что Хоуд назвал скважиной 100 к 1.

Ожидается, что испытания на скважине 100 к 1 будут завершены в следующем году. Quaise также надеется начать испарять горные породы в ходе полевых испытаний в конце следующего года.

Работа Quaise с Министерством энергетики направлена на решение наиболее важных оставшихся инженерных задач, таких как удаление материала и определение наилучшей обсадной колонны, обеспечивающей устойчивость скважины. Для решения проблемы устойчивости скважины Хоуд считает, что необходимо дополнительное компьютерное моделирование, и рассчитывает завершить это моделирование к концу 2024 года.

Возможным кандидатом для строительства первой геотермальной ТЭС со сверхглубокой скважиной может стать заброшенная угольная электростанция в северной части штата Нью-Йорк. Предварительное обследование ТЭС показало, что силовая турбина станции все еще цела, а линии электропередач все еще подведены к сети. Фактически, Quaise Energy, компания, коммерциализирующая работу Воскова, считает, что если она сможет модернизировать одну электростанцию, то тот же процесс будет работать на всех угольных и газовых электростанциях в мире.

Компания планирует пробурить множество горных пород, чтобы построить самые глубокие в мире скважины и собирать геотермальную энергию в масштабах, которые могли бы удовлетворить потребности человечества в энергии на миллионы лет. И хотя ещё не решены все связанные с этим инженерные задачи, основатели Quaise поставили перед собой цель начать сбор энергии из пилотной скважины к 2026 году.

Разработанное буровое оборудование совместимо с существующим мировым парком буровых установок, что позволит компании задействовать квалифицированную рабочую силу из нефтегазовой отрасли.

По словам разработчиков, эта технология может заменить от 95 до 100 процентов используемого сейчас угля и углеводородов за счет разработки геотермального поля и производства пара из земли при той же температуре, при которой сжигается ископаемое топливо для эффективной работы турбины.

На снимке: Пол Восков демонстрирует образцы в своей лаборатории в 2016 году.

Источник