О чём пишут научно-популярные журналы мира
Кипяток из-под земли
По данным геофизиков, ядро нашей планеты имеет температуру порядка 6000 градусов Цельсия. Недра Земли разогреваются за счёт радиоактивного распада, а часть тепла сохранилась ещё от столкновений обломков, из которых около пяти миллиардов лет назад сложилась планета. В верхних трёх километрах земной коры содержится столько тепла, что человечеству хватило бы на тысячи лет. Геотермальная энергия имеет важное преимущество перед другими «чистыми» источниками: она доступна постоянно, в отличие от ветровой или солнечной. Первая геотермальная электростанция построена в итальянской провинции Тоскана ещё в 1904 году. Здесь с античной древности известна «Долина дьявола», где из-под земли выбиваются горячие сернистые источники. Считается, что этот ландшафт вдохновил Данте на описание ада в «Божественной комедии». Сейчас общая мощность геотермальной станции составляет более 800 мегаватт.
Но станция в Тоскане использует только редкую игру природы — пробивающийся на поверхность подземный пар (хотя уже в 30-х годах прошлого века здесь пробурены дополнительные скважины, увеличившие поступление горячего пара). Уже давно инженеры предлагают закачивать воду в достаточно глубокие скважины, достигающие горячих подземных пород, и получать пар для вращения паровых турбин. Можно применить фрекинг, как это делают при добыче нефти и газа, то есть пробурить скважину и нагнетать в неё воду под большим давлением, отчего вокруг скважины возникнут многочисленные трещины. Выход пара увеличится. По прикидкам, только в США эти методы могли бы дать в 130 тысяч раз больше энергии, чем страна использует за год. Но тут возникают свои проблемы. Теплопроводность горных пород обычно невелика, и, когда вокруг скважины они охладятся, пар перестанет поступать. Другая опасность: глубокие скважины, куда нагнетают для нагревания воду, могут вызвать землетрясение. Так уже случалось в Базеле (Швейцария) в 2006 году (землетрясение 3,4 балла без существенных последствий) и в Южной Корее в 2017-м (5,5 балла, причём убытки составили около 200 млн долларов). Обе эти попытки использовать подземное тепло прекращены.
Особенно удачное место для использования подземного тепла — Исландия. Этот остров расположен на стыке двух тектонических плит, где близко к поверхности подходит магма. Поэтому здесь много горячих источников. Сейчас 90% парового отопления исландских населённых пунктов основано на подземном тепле, и оно даёт 30% электроэнергии страны. За 176 суток пробурили глубокую скважину на мысе Рейкьянес (юго-восток Исландии), в январе 2017 года она достигла отметки 4659 метров. Температура горных пород на дне скважины составила 565 градусов Цельсия, давление 34 мегапаскаля (около 335 атмосфер). При таких условиях закачанная вглубь вода переходит в сверхкритическое состояние — это не жидкость и не пар, а нечто среднее, с высокой химической активностью, растворяющей почти все материалы. Наверх, освободившись от давления подземных пластов, доходит перегретый пар, способный вращать турбины и давать энергию в 10 раз бóльшую, чем обычная геотермальная скважина. Но укротить эту мощь будет нелегко. Подобные проекты, основанные на энергии сверхкритического состояния воды, ведутся также в Италии и на западе США. Но в большинстве стран Европы, чтобы добраться до температур и давлений, дающих сверхкритическое состояние, пришлось бы бурить скважину глубиной более 15 км, а при нынешнем состоянии техники это невозможно.
Но пока, во всяком случае, геотермальные проекты натыкаются на финансовый барьер: упала стоимость солнечных и ветровых электростанций, подешевел природный газ.
