|
Секрет неограниченной энергии у нас под ногами
|
|
|
|
Температура в железно-никелевом ядре Земли составляет 9392 градуса по Фаренгейту, что примерно в пять раз горячее, чем температура лавы, извергаемой вулканами. Тепло рассеивается наружу через слои нашей планеты, достигая самого внешнего слоя - земной коры. Тепло Земли образуется в результате распада радиоактивных элементов, и их тепло сочетается с огромным количеством тепла, оставшегося от бурного формирования нашей планеты. Наше ядро не остынет еще миллиарды лет.
|
|
|
|
Использование этого тепла путем бурения скважин глубоко в земной коре позволило бы получить практически безграничную энергию. По словам Пола Воскова, старшего инженера-исследователя термоядерного синтеза Массачусетского технологического института, на самом деле, потребности всего мира в энергии могли бы удовлетворяться более 20 миллионов лет, если бы мы могли использовать всего 0,1 процента геотермальных ресурсов, залегающих в нескольких милях под нашими ногами. В февральской новостной статье Массачусетского технологического института он рассказал о новом методе преодоления проблем, связанных с доступом к геотермальной энергии. Этот метод направляет интенсивные энергетические лучи на плотные, глубоко залегающие породы, разрушая и даже испаряя их, чтобы мы могли добраться до полезных материалов.
|
|
|
|
В отличие от других возобновляемых источников энергии, таких как солнце и ветер, геотермальная энергия может непрерывно поставлять энергию, которая не зависит от правильных условий существования. Тем не менее, трудно пробурить скважину глубиной более 400 футов, не повредив само сверло, поэтому сегодня геотермальная энергия составляет всего 0,3 процента от мировых источников энергии.
|
|
|
|
|
|
|
Несмотря на неоднократные попытки, люди безуспешно пытались проникнуть в мантию Земли. Ближе всего мы подошли к ней в 1989 году, когда пробурили Кольскую сверхглубокую скважину. Российская команда, стремившаяся пройти сквозь земную кору и достичь мантии, сумела пробурить скважину глубиной 40 318 футов, или около 7,6 миль, недалеко от норвежской границы. Однако в этот момент температура была около 356 градусов по Фаренгейту, что оказалось выше, чем ожидала команда, и было слишком жарко для работы бура. Сейчас скважина заброшена и засыпана. Поскольку мантия находится на глубине 1800 миль под Землей, в конце концов, “сверхглубокая” скважина едва коснулась поверхности — после почти двух десятилетий бурения.
|
|
|
|
Очевидно, что требовался новый метод, чтобы облегчить проход буровых установок через плотные “фундаментные породы”, магматические и метаморфические породы, которые составляют древнейшие участки земной коры и залегают под самыми верхними слоями осадочных пород, которые мы видим повсюду вокруг нас.
|
|
|
|
Исследователи экспериментируют с лазерным бурением с 1990-х годов, когда военные в ходе экспериментов успешно пробивали горную породу в десять-100 раз быстрее, чем при обычном бурении. В 2022 году робототехнический стартап Petra из Сан-Франциско разработал робота-бурильщика под названием “Swifty”, который направлял энергетические лучи на фундаментную породу, расплавляя и испаряя ее в процессе, называемом скалыванием. Как только твердая порода поддавалась, буровая головка могла легко проходить сквозь слои. Однако он все еще был недостаточно мощным, чтобы проникнуть в более глубокие слои земной коры. Оказывается, секрет бурения скважин для получения геотермальной энергии заключается в использовании волшебства ядерного синтеза — процесса, при котором атомы соединяются под воздействием невероятного тепла с выделением ядерной энергии.
|
|
|
|
В термоядерном реакторе, таком как токамак, атомы могут соединяться только при невообразимо высокой температуре, порядка десятков миллионов градусов, или даже более 100 миллионов градусов по Фаренгейту в случае ITER. Многие термоядерные реакторы используют гиротроны для создания необходимого тепла. Гиротроны генерируют электромагнитные волны в миллиметровой части спектра, которая находится между более длинными микроволнами и более короткими волнами видимого света. В 1970-х годах исследователи начали использовать гиротроны для генерации миллиметровых волн для нагрева плазмы в термоядерных генераторах. Сами гиротроны испускают излучение, когда пучок электронов ускоряется в сильном магнитном поле. Сегодня они могут излучать непрерывные лучи миллиметрового диапазона мощностью более мегаватта, что примерно в 10-12 раз эффективнее для испарения породы, чем при использовании лазерного луча. Это хорошая новость для будущего геотермального бурения.
|
|
|
|
В 2018 году Центр плазменных исследований и термоядерного синтеза Массачусетского технологического института запустил подразделение гибридных технологий для сверхглубокой геотермальной энергетики Quaise Energy. Компания объединила традиционные буровые установки с гиротроном, работающим на миллиметровых волнах, и продемонстрировала, что гиротрон может обеспечить необходимую мощность для разрушения горных пород фундамента. Во время этого процесса газообразный аргон продувает и охлаждает буровой канал и выбрасывает посторонние частицы породы обратно на поверхность скважины, что делает операцию более эффективной. В ходе недавних полевых испытаний дрель Quaise Energy проделала небольшое, но значимое отверстие, что доказывает, что ее технология, вероятно, будет работать для более крупных и глубоких отверстий в будущем, сообщили в компании.
|
|
|
|
Теперь Quaise Energy планирует пробурить пробные скважины глубиной до 12,4 миль, используя гиротрон мощностью 1 мегаватт, который должен пробурить породу всего за 100 дней. На этих глубинах температура, вероятно, будет составлять около 932 градусов по Фаренгейту, что достаточно жарко, чтобы стать практичным источником геотермальной энергии. Восков, который является консультантом компании, надеется, что успешное испытание глубоководного бурения станет многообещающим началом для полной замены наших текущих потребностей в ископаемом топливе. Он предполагает, что существующие турбины электростанций будут вечно работать на геотермальной энергии вместо угля и газа. Это могло бы стать началом безуглеродного и богатого энергией будущего для человечества.
|
|
|
|
Источник
|
