В Земята е неизчерпаемата чиста енергия
Перспективата за практически неограничена чиста геотермална енергия сега е значително по-ярка.
Лабораторията за експериментална скална механика (LEMR) на EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne – Федерален Политехнически Университет в Лозана) показа, че полупластмасовата, лепкава скала на свръхкритична дълбочина все още може да бъде раздробена, за да пропуска вода.
Заедно с ядрената енергия под формата на делене или синтез и един или два други авангардни източника, геотермалната енергия има истинската переспектива да направи концепцията за общия недостиг на енергия толкова остаряла, колкото и тревогите за саблезъбите тигри днес. Чрез използване на огромната топлина от вътрешността на Земята, теоретично е възможно да се извлече достатъчно чиста енергия, за да се задоволят всички енергийни нужди на човечеството за милиони години напред, решавайки най-голямото предизвикателство на изменението на климата повече или по-малко за една нощ.
Проблемът е, че цялата тази прекрасна енергия е затворена на километри под земната кора и разходите за достигането й са астрономически. В резултат на това днешната геотермална енергия е нишов източник, който е достъпен само в няколко разпръснати вулканични региона, където топлината е много по-близо до повърхността, обикновено далеч от мястото, където е необходима енергията.
Но почти навсякъде по планетата има много по-мощен суперкритичен геотермален ресурс, който чака да бъде използван, ако можете просто да пробиете достатъчно дълбоко, за да стигнете до наистина горещите скали, открити далеч под повърхността. Все още говорим само за част от разстоянието през земната кора, но там долу е достатъчно горещо, за да загрее водата до температури над 400 °C (752 °F).
При тези температури водата става „свръхкритична“ и започва да се държи като нещо по средата между течност и газ, тече лесно като газ, но запазва плътността на течност. Тази фаза може да се използва за извличане на много енергия. От практическа гледна точка, ако можете да достигнете вода до свръхкритични температури, тя може да управлява геотермална електроцентрала с 10 пъти по-голяма мощност от конвенционална, използваща вода с по-ниска температура.
Лошата новина е, че сондирането до такава дълбочина, винаги над световния рекорд от 12 км дълбочина на Колския сондаж, в момента е извън най-новото инженерство, въпреки че има някои многообещаващи проекти, които биха могли да решат този проблем в сравнително кратък период.
Добрата новина е, че ако успеем да овладеем сондажите толкова дълбоко, ще можем да изградим геотермални централи почти навсякъде на планетата – например на изоставените площадки на въглищни електроцентрали, които са затворени. Те вече имат връзки към мрежата и много оборудване за парни турбини, защо да не превърнат климатичните вредители в помощници?
Има много проблеми, които тепърва трябва да бъдат решени и един от тях е, че геотермалната енергия изисква максимален контакт между скалните повърхности и течността, която те нагряват, и един от най-добрите начини за значително увеличаване на тази контактна площ е скалата да се счупи в процес, изключително подобен до този, който се използва при фракинг на нефт и газ. Fervo Energy уместно демонстрира каква разлика може да направи този подход за една геотермална централа.
Но тъй като никой никога не е сондирал толкова надолу, науката не е в състояние да каже дали скалата там долу може да се пропука и да пропуска вода. Наблюдения, направени близо до марката от 10 километра, показват, че скалата започва да се държи много различно от начина, по който действа по-близо до повърхността.
Вместо да бъде твърда и крехък, тя става мека, пластична и лепкава, което предполага, че може да не е възможно да се счупи скалата и да се пусне вода през нея при суперкритични температури.
Поне това е била картината, когато екип на EPFL, ръководен от Габриел Майер, е направил някои лабораторни тестове, използвайки нов базиран на газ триаксиален апарат, синхротронни 3D изображения с висока разделителна способност и моделиране с крайни елементи.
„Когато се доближите до 10-километровата марка, скалата вече не се счупва, а вместо това се деформира равномерно, като мек карамел, и нейното поведение става сложно“, казва Майер. „Деформацията възниква на нивото на кристалните структури. Исках да разбера дали водата може да циркулира в скала, която е преминала в тази необичайна пластична форма.“
Това, което Майер и неговият екип направили, било да възпроизведат налягането и условията, открити в земната кора, за да наблюдават как се променя по време на така наречения преход от крехкост към пластичност (BDT). Тези лабораторни тестове са особено важни, защото е почти невъзможно да се направят подобни наблюдения в реалния свят. Вместо това, тестовият стенд пресъздаде условията на температурата и налягането в скалната проба, която била сканирана със синхротрон, за да създаде 3D изображения, които били въведени в компютърна симулация.
Те откриват, че камъкът действа по-малко като замазка, отколкото като Silly Putty – популярната играчка, която действа едновременно като течност и твърдо вещество. Ако боравите със Silly Putty, можете лесно да го оформите в каквато форма пожелаете и ако го поставите, той ще тече много бавно като течност. Но умното е, че можете да вземете тази мека, течаща замазка и ако я ударите с чук, тя се пръсва като стъкло.
Според новото проучване на EPFL, скалата, покриваща суперкритичната зона, действа по подобен начин. Въпреки че е пластичен, той може да бъде счупен, така че водата да може да тече през него. Това означава, че с някаква сложна технология за дълбок фракинг може да е възможно да се изградят някои много сериозни геотермални централи.
„Геолозите дълго смятаха, че точката на преход от крехкост към пластичност е долната граница за циркулацията на водата в земната кора“, казва Майер. „Но ние показахме, че водата може да циркулира и в пластичната скала. Това е многообещаващо откритие, което отваря нови пътища за изследване в нашата област.“
Работата е особено подходяща за компании като Quaise Energy – стартираща компания от Източното крайбрежие, която работи, за да демонстрира, че рекордните свръхдълбоки геотермални сондажи могат да бъдат потопени с помощта на технология за ускорител на частици, разработена за областта на термоядрената енергия, вместо свредла, които просто не стигат толкова надолу, след като температурата се покачи.
Компании като Fervo и Sage Geosystems доказват, че фракинг подходът към геотермалната енергия може да извлече много повече енергия от традиционните методи – това изследване доказва, че концепцията може да направи същото и за ултрадълбоки суперкритични геотермални проекти.
Както беше посочено по-рано, ако тези компании успеят и могат да пуснат този вид електроцентрали на пазара в мащаб, текущите енергийни нужди на човечеството просто престават да бъдат проблем. Чиста, адаптивна към мрежата, 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата, практически неограничена енергия… Налична на национално ниво във всяка държава по света.
Има много причини за оптимизъм тук на теория и въпреки, че много безпрецедентни проблеми остават за решаване, се надяваме, че скоро ще има още напредък, за който да докладваме.
Изследването е публикувано в Nature Communications.
Източник: NewAtlas
