Петротермальна енергетика: 7 зігріваючих фактів

Планета Земля, глибше своєї поверхні, гаряча, причому, чим глибше, тим температура вища. На глибині близько 12 кілометрів температура може досягати 200 і більше градусів. Як йдуть справи ще нижче, ми поки не знаємо - туди ще ніхто з градусником не пірнав.

1. Ні, це не геотермальна енергетика, їх не треба плутати. Геотермальна заснована на тому, що в потрібному нам місці близько до поверхні підходять нагріті земним теплом води, енергію яких можна використовувати в корисних цілях. Петротермальна використовує для наших потреб тепло самих гірських порід, які можуть і не містити помітної кількості води.

Геотермальна станція Рейк'явіка.

2. Звідки береться тепло? За сьогоднішніми уявленнями, головну роль у нагріванні земних надр зіграла їх гравітаційна диференціація. Важкі елементи, на кшталт заліза, за довгий, близько мільярдів років, час «потонули», а до поверхні «спливли» кремній, водень, кисень та інші. Це супроводжувалося значним виділенням тепла, яке не закінчилося і по цю пору. На частку гравітаційної диференціації припадає приблизно 90% тепла земних надр. Решта - результат розпаду радіоактивних елементів.

3. Збільшення температури з глибиною характеризується геотермічним градієнтом - величиною приросту температури на сотню метрів або кілометр. Його величина різна в різних районах Землі, але, в першому наближенні, мова тут йде про перші градуси на сотню метрів.

4. Таким чином, якщо пробурити свердловину п'ятикілометрової глибини, то температура гірських порід на її забої буде перевищувати сто або більше градусів Цельсія.

5. Якщо пробурити не одну свердловину, а дві, то через одну можна буде закачувати холодну воду, а через іншу - викачувати гарячу. У міру підйому з глибин, вона закипить і перетвориться на пар, який можна буде направити в турбіну. Якщо навіть температура води для цього недостатня, нею можна вскип'ятити якийсь проміжний реагент, на кшталт фреону.

6. А як забезпечити перетікання води з однієї свердловини в іншу? Це завдання вирішується гідророзривом пласта - технологією, випробуваною безліч разів при видобутку нафти і газу. У свердловину закачується рідина (найчастіше - на водяній основі, але можливі варіанти), під тиском, що істотно перевершує пластове. Ця рідина розриває пласт, поширюючи в сторони від нього тріщини різного розміру. Щоб потім вони не схлопнулися в рідину додаються мікрогранули (найпростіший варіант - пісок) які забиваються в тріщини.

7. Зараз у світі працюють 22 петротермальні станції, більшість - у Європі. З них 14 виробляють електроенергію, решта працюють на обігрів. Головною проблемою технології є постійний контакт з гарячою і, зазвичай, мінералізованою водою. Це означає, що тріщини в гірських породах треба оновлювати, свердловини - прочищати, а обладнання - ремонтувати.