В пустинята Невада блести необичаен вид електроцентрала, която използва енергия не от слънцето или вятъра, а от самата Земя. Известна като Project Red, тя изпомпва вода на хиляди фута в земята, надолу, където скалите са достатъчно горещи, за да опекат месо. Денонощно инсталацията засмуква нагрятата вода обратно към генераторите. От миналия ноември тази безвъглеродна енергия, пренасяна от Земята, тече към местна мрежа в щата.
Геотермалната енергия, въпреки че непрекъснато се излъчва от супер горещото ядро на Земята, отдавна е сравнително нишов източник на електроенергия, до голяма степен ограничен до вулканични региони като Исландия, където бликат горещи извори. Но геотермалните ентусиасти мечтаят да получат енергия от Земята на места без такива специфични геоложки условия. Такъв е обектът на Project Red в Невада, разработен от енергийния стартъп Fervo Energy.
Такива геотермални системи от следващо поколение се разработват от десетилетия, но те се оказаха скъпи и технологично трудни и понякога дори предизвикваха земетресения. Някои експерти се надяват, че сега може най-накрая да сигнализират за повратна точка, като използват техники, които са усъвършенствани в добива на нефт и газ, за да подобрят надеждността и ефективността на разходите.
Изглежда, че с достатъчно време и пари, геотермалната енергия (която в момента генерира по-малко от 1% от световното електричество и 0,4% от електроенергията в Съединените щати) може да се превърне в основен източник на енергия. Някои твърдят, че това може да бъде ценен инструмент за преход на енергийната система от изкопаеми горива, тъй като може да осигури непрекъснато резервно копие на периодични енергийни източници като слънчева и вятърна. „За мен това е най-обещаващият нов източник на енергия от дълго време насам“, казва енергийният инженер Роланд Хорн от Станфордския университет.
Трудно начало
Геотермалната енергия работи най-добре с две неща – топлина и скала, която е достатъчно пропусклива, за да пренася вода. На места, където разтопената скала цвърчи близо до повърхността, водата ще проникне през пореста вулканична скала, ще се затопли и ще избухне нагоре като гореща вода, пара или и двете.
Ако водата или парата са достатъчно горещи (в идеалния случай поне около 300 градуса по Фаренхайт) те могат да бъдат извлечени от земята и използвани за захранване на генератори за електричество. В Кения почти 50% от произведената електроенергия идва от геотермална енергия. Исландия получава 25% от електроенергията си от този източник, докато Нова Зеландия получава 18%, а щатът Калифорния – 6%.
„Някои природни геотермални ресурси все още са неизползвани, като например тези в западните Съединени щати“, посочва геологът Ан Робъртсън-Тейт, президент на GeothermEx, консултантско подразделение за геотермална енергия в компанията за петролни услуги SLB.
Но като цяло ние изчерпваме естествените, висококачествени геотермални ресурси, което кара експертите да обмислят начини за извличане на геотермална енергия от райони, където енергията е много по-труднодостъпна.
Извличането на тази топлина изисква дълбоко пробиване и създаване на пукнатини в тези невулканични, плътни скали, за да може водата да тече през тях. От 1970 г. инженерите разработват „усъвършенствани геотермални системи“ (EGS), които правят точно това, като прилагат методи, подобни на хидравличното разбиване – или фракинг – използвано за изсмукване на нефт и газ от дълбоки скали.
Десетки такива EGS инсталации са построени в Съединените щати, Европа, Австралия и Япония. Повечето от тях са експериментални и финансирани от правителството, като са със смесен успех. Известно е, че един завод за EGS в Южна Корея беше внезапно затворен през 2017 г., след като вероятно е причинил земетресение с магнитуд 5,5 по Рихтер. Фракингът от всякакъв вид може да увеличи натиска върху близките тектонични разломи.
Някои усилия обаче се превърнаха в жизнеспособни електроцентрали, включително няколко немски и френски системи, построени между 1987 и 2012 г. в долината на река Рейн.
Там инженерите са използвали съществуващите пукнатини в скалата. Но като цяло просто досега не е имало достатъчно интерес EGS да се развие в по-надеждна и доходоносна технология.
Нов импулс
Съществуват решения както за проблемите на безопасността, така и за технологичните предизвикателства. Всъщност има стабилни протоколи за избягване на земетресения, като например да не се извършват сондажи в близост до активни разломи. Дългосрочният мониторинг на работещите EGS инсталации във Франция и Германия документира само леки трусове, изграждайки доверие в безопасността на технологията. Важно е, че методологията за сондиране и фракинг се е подобрила със скокове и граници, благодарение на бума в добива на нефт и газ от шистови скали, който започна през 2010 г.
„Оттогава сме свидетели на подновен интерес към EGS като концепция, тъй като техниките, които са централни за EGS, бяха усъвършенствани и значително намалени в разходите през това време“, казва Уилсън Рикс, изследовател на енергийни системи в Принстънския университет.
През 2015 г., например, Министерството на енергетиката на САЩ стартира изследователски сайт в Юта, посветен на напредъка на EGS технологиите. Няколко нови северноамерикански стартиращи компании, включително Sage Geosystems и E2E Energy Solutions, разработват нови EGS системи съответно в Тексас и Канада. Най-напредналият е Fervo Energy, който е приложил няколко техники от шистовата индустрия в своя завод в Невада, който сега доставя локална мрежа, включваща центрове за съхранение на данни, собственост на Google. (Google си партнира с Fervo за разработването на завода.)
Все пак такива системи ще трябва да бъдат значително увеличени, за да бъдат търговски жизнеспособни. Въпреки че Project Red претендира за по-голям капацитет от всяка друга EGS електроцентрала (3,5 мегавата – достатъчно за захранване на повече от 2500 домове) той все още е сравнително малък. Aтомна или въглищна централа може лесно да има мощност от 1000 мегавата, докато големите слънчеви или традиционни геотермални централи често произвеждат няколкостотин мегавата.
„Това, от което сферата на EGS се нуждае точно сега, е финансирането за изграждане и тестване на повече такива системи, за да вдъхне доверието на инвеститорите. Всичко това трябва да бъде много добре доказано, до точката, в която възприеманият риск е нисък“, посочва Рикс.
Повратна точка за геотермалната енергия?
Доклад от 2019 г. изчислява, че с напредъка в EGS геотермалната енергия може да представлява около 60 гигавата (60 000 мегавата) инсталиран капацитет в Съединените щати до 2050 г., генерирайки 8,5% от електроенергията в страната – повече от 20-кратно увеличение спрямо днес. Дори увеличение от няколко процента може да подпомогне глобалния енергиен преход, който има за цел да стигне до нулеви нетни въглеродни емисии до 2050 г.
Други геотермални технологии също могат да помогнат. Някои компании проучват осъществимостта на геотермална енергия от „супер гореща скала“ — по същество нов, екстремен вариант на EGS, който включва пробиване още по-дълбоко в земната кора до дълбочина, където водата достига „свръхкритично“ състояние, подобно на пара, което ѝ позволява да носи много повече енергия от пара или течност. В южна Германия енергийната компания Eavor изгражда първата в света геотермална система със „затворен цикъл“. След като тръбите насочат водата в дълбоката скала, системата се разпръсква в мрежа от успоредни сондажи, без водата изобщо да прониква в скалата.
Геотермалните соли, извличани от Земята, са богати на литий и други критични минерали , които могат да се използват за изграждане на зелени технологии като слънчеви панели и батерии за електромобили. Има нарастващ натиск за използване на директна геотермална топлина за затопляне на сгради – или чрез плитки термопомпи за жилищни сгради, или чрез по-големи системи, проектирани за цели квартали – като Париж и Мюнхен вече имат подобни. Някои петролни и газови компании, осъзнавайки, че идва промяна, се интересуват все повече от изграждането на геотермални системи от различни видове.
