Компания Fervo Energy, основанная стэнфордскими учёными и инженерами нефтегазового дела, представила геотермальную электростанцию повышенной эффективности. Исследователи рассчитывают, что разработанная ими технология позволит ускорить эволюцию геотермальной энергетики, как некогда фрекинг повысил эффективность работы нефтяных и газовых месторождений.

Под нашими ногами хранится практически неисчерпаемый источник энергии в форме горячей горной породы. Раскалённые внутренности нашей планеты могут генерировать чистую энергию 24/7, а не с перерывами, как это происходит в солнечной или ветряной энергетике. Для этого необходимо доставить воду на глубину, где она разогреется при контакте с горячими камнями, а затем собрать водяной пар, который приведёт в действие паровые турбины. В настоящее время главным недостатком данного подхода является тот факт, что из-за значительной глубины залегания разгорячённых пород далеко не везде создание геотермальной инфраструктуры будет экономически целесообразным. Наиболее приспособленными для этого являются лишь некоторые регионы вроде Исландии или Новой Зеландии, однако и там не всегда возможно расположить станции таким образом, чтобы избежать потерь при передаче энергии в сеть. И наконец, даже в условно идеальных локациях до 40% геотермальных структур попросту не срабатывают из-за сложности планирования и реализации инфраструктуры.

Инженеры из компании Fervo Energy предлагают заимствовать для геотермальной энергетики механики и технологии из нефтегазового дела, радикально улучшая доступ к ресурсу в различных уголках планеты. Типичная геотермальная станция обычно располагается в зонах с высокими горизонтами горячих пород значительной пористости или трещиноватости: от них в одной точке в землю уходит вертикальная скважина для нагнетания воды, а в другой располагается пароприёмная скважина. Вся эта конструкция создаётся с надеждой на то, что закачиваемая в разогретые породы вода пройдёт весь путь между скважинами. В действительности же такой поход не всегда позволяет создать достаточно мощный напор пара, чтобы запустить турбины. Разработанная Fervo Energy технология позволит исключить из этого процесса элемент непредсказуемости. Более того, её не обязательно использовать в горизонтах раздробленных пород.

Техника горизонтального бурения на глубине более 2 км позволяет нагнетать в разогретые породы воды, разбивая их изнутри, создавая искусственные зоны высокой проницаемости. Таким образом увеличивается гарантированная площадь контакта воды с горячей породой, а пролегающая параллельно рабочая скважина позволяет «собирать» пар по всей площади контакта, исключая необходимость «угадывания» того, как вода будет двигаться на глубине тысяч метров. Такой подход делает сооружение геотермальной электростанции экономически целесообразным в гораздо большем количестве локаций – в теории практически в любой точке Земли. Самое главное: разработки Fervo Energy не ограничиваются теорией. В частности, первая полномасштабная коммерческая геотермальная станция Project Red уже работает в Неваде.

Project Red включает в себя три вертикальных скважины, пробуренные на глубине до 2347 метров, где две из них делают поворот под прямым углом и простираются ещё на 900 метров горизонтально. Третья скважина служит точкой мониторинга состояния горизонтальных каналов, пересекаясь с ними на глубине. Станция уже прошла тестирование на протяжении 30 дней, по итогам которого Fervo Energy удалось подать на турбины достаточный объём и давление пара (63 л/с), разогретого до 191 °C. Мощность геотермальной электростанции Project Red составила 3,5 МВт, и к концу 2023 года компания рассчитывает подключить её к локальной электросети для обеспечения энергией жилой и общественной инфраструктуры. В рамках следующего проекта, совместного с Google, Fervo планирует вдвое повысить производительность технологии. Увы, в настоящий момент стоимость работ по бурению слишком велика для повсеместной интеграции данного подхода, потому исследователи рассчитывают оптимизировать процесс, чтобы сделать его более доступным и экономически целесообразным.

Источник фото: Fervo Energy