Технология Fusion скоро будет разблокирована

Всем известно, что ядро ​​Земли горячее, но, возможно, его масштабы все еще способны удивить. По оценкам, температура в железном центре ядра составляет около 5200 °C (9392 °F) и создается за счет тепла от распада радиоактивных элементов в сочетании с теплом, которое все еще остается с самого образования планеты – событие катастрофического насилия, когда кружащееся облако газа и пыли сжалось в шар под действием собственной гравитации.

Там, где есть доступ к теплу, можно получить и геотермальную энергию. По словам Пола Воскова, старшего инженера по исследованиям в области термоядерного синтеза в Массачусетском технологическом институте, под поверхностью Земли так много тепла, что использование всего 0,1 процента этого тепла может обеспечить энергетические потребности всего мира на протяжении более 20 миллионов лет.

Проблема в доступе. Там, где подземные источники тепла естественным образом встречаются близко к поверхности, легко доступны и достаточно близки к соответствующей энергосистеме для экономически жизнеспособной передачи, геотермальная энергия становится редким примером абсолютно надежного, круглосуточного производства экологически чистой энергии. Солнце перестает светить, ветер перестает дуть, но камень всегда горячий. Конечно, такие условия встречаются довольно редко, и в результате геотермальная энергия в настоящее время обеспечивает лишь около 0,3 процента мирового потребления энергии.

Если бы мы могли бурить достаточно глубоко, мы могли бы разместить геотермальные электростанции где угодно. Но это сложнее, чем кажется. Толщина земной коры варьируется от 5 до 75 км (3–47 миль), причем самые тонкие ее части обычно находятся далеко в глубоком океане.

Самая глубокая скважина, которую когда-либо удалось пробурить человечеству, — это Кольская сверхглубокая скважина. Этот российский проект недалеко от норвежской границы стартовал в 1970 году с целью пробить земную кору вплоть до мантии, и одна из его скважин достигла вертикальной глубины 12 289 м (40 318 футов) в 1989 году, прежде чем команда решила, что это неосуществимо. пойти еще глубже, и у него закончились деньги.

На этой глубине члены кольской группы ожидали, что температура будет где-то около 100 °C (212 °F), но на самом деле они обнаружили, что она была ближе к 180 °C (356 °F). Порода оказалась менее плотной и более пористой, чем ожидалось, и эти факторы в сочетании с повышенной температурой создали кошмарные условия бурения. Кольский объект пришел в полное запустение, и этот «вход в ад», вершина (или, возможно, надир) человеческих достижений, теперь представляет собой безымянную, заваренную дыру.

Германия потратила сумму, эквивалентную более четверти миллиарда евро, на свою собственную версию в конце 80-х годов, но Немецкая континентальная программа глубокого бурения, или скважина KTB, достигла только глубины 9 101 метр (29 859 футов), прежде чем была прекращена. Опять же, температура поднялась намного раньше, чем ожидалось, и команда КТБ также была удивлена, обнаружив, что порода на этой глубине не была твердой, а в скважину хлынуло большое количество жидкости и газа, что еще больше усложнило работу.

Эти температуры были достаточно высокими, чтобы помешать процессу бурения, но недостаточно высокими, чтобы сделать из них хороший бизнес в области геотермальной энергии. Таким образом, хотя эти и другие проекты стали бесценными научными ресурсами, необходимы новые технологии, чтобы раскрыть геотермальный потенциал под нашими ногами.

Там, где условия становятся слишком сложными для работы физических буровых долот, исследователи проверяют возможности направленных энергетических лучей нагревать, плавить, разрушать и даже испарять породу фундамента в процессе, называемом отколом, еще до того, как буровая головка коснется ее. Вы можете увидеть эффект раскалывания на твердой породе на GIF-изображении ниже от бурильного робота Петры «Swifty», хотя Петра не раскрывает, что именно используется для создания этого тепла.

Военные эксперименты в конце 90-х годов показали многообещающие результаты, свидетельствующие о том, что лазерное бурение может проходить через горные породы в 10-100 раз быстрее, чем обычное бурение, и можно поспорить, что это представляло большой интерес для нефтегазовых компаний.

Процесс бурения с использованием прямой энергии, как написал президент Impact Technologies Кеннет Оглсби в отчете Массачусетского технологического института за 2014 год для Программы геотермальных технологий Министерства энергетики США, обеспечит ряд огромных преимуществ: «1) отсутствие механических систем в стволе скважины, которые могли бы изнашиваться или ломаться, 2) нет ограничений по температуре, 3) одинаковая легкость проникновения в любую твердость породы и 4) возможность замены необходимости обсадной колонны/цементирования прочным стекловидным хвостовиком».