Люди зможуть черпати необмежену енергію з надр Землі: вчені довели це експериментально

Поряд з ядерною енергією у формі тиску або синтезу та іншими передовими джерелами, геотермальна енергія має реальні перспективи розв'язати проблему дефіциту енергії. І тепер, схоже, вчені в Лабораторії експериментальної механіки гірських порід EPFL (LEMR) показали, що добути енергію з надр планети цілком реально, пише New Atlas.

Використовуючи величезне тепло надр планети, теоретично можна витягти достатньо чистої енергії, щоб задовольнити потреби людства в енергії на мільйони років вперед. При цьому проблему зміни клімату, що нависла над світом, також буде вирішено.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Основна проблема цього методу полягає в тому, що безмежна енергія замкнена на глибині багатьох кілометрів під поверхнею Землі, а витрати на її отримання будуть неймовірними. З огляду на всі ці фактори, геотермальна енергія сьогодні доступна лише в декількох вулканічних регіонах, розкиданих по всьому світу, як правило, далеко від того місця, де вона так необхідна.

Водночас науковці зазначають, що майже скрізь на планеті є набагато потужніший надкритичний геотермальний ресурс, який чекає свого часу. Простими словами, якби людям вдалося пробурити свердловину досить глибоко, щоб дістатися до справді гарячих порід, у нас буде доступ до майже необмеженої геотермальної енергії.

Зазначимо, що йдеться все ще про невелику частину відстані через земну кору, але там досить спекотно, щоб нагріти воду до температур понад 400 °C. За таких температур вода стане "надкритичною" і почне поводитися як щось між рідиною і газом: тече так само легко, як і газ, але зберігає щільність рідини. Вчені вважають, що цю фазу можна використовувати для вилучення великої кількості енергії.

Погана новина в тому, що буріння на такі глибини, як правило, за межами світового рекорду в 12 кілометрів. На жаль, передові інженерні розробки все ще не здатні досягти необхідної глибини в надрах планети. Втім. Кілька перспективних проєктів все ж є. Хороша новина: якщо нам вдасться освоїти буріння на таких глибинах, ми зможемо встановлювати геотермальні станції практично в будь-якій точці планети.

Дослідники визнають, що є безліч інших факторів, з якими також доведеться розібратися. Наприклад, геотермальна енергія вимагає максимального контакту між поверхнями гірських порід і рідиною, що нагрівається ними. Найкращий спосіб розв'язання цієї проблеми — роздрібнення гірської породи в процесі, схожому на той, що використовується під час гідророзриву пласта в нафтовій і газовій промисловості.

Fervo Energy наочно продемонструвала, наскільки цей підхід може змінити геотермальну установку. Але оскільки ніхто ніколи не бурив так глибоко, наука не може сказати, чи може гірська порода там тріснути й пропустити воду. Спостереження, проведені поблизу позначки 10 км, показали, що гірська порода починає поводитися зовсім не так, як вона поводиться ближче до поверхні. Вона перестає бути твердою і крихкою і стає м'якою, пластичною і липкою — в результаті вчені припустили, що роздроблення гірської породи може просто виявитися неможливим.

Але тепер група вчених з EPFL під керівництвом Габріеля Мейєра провела кілька лабораторних випробувань з використанням нового тривісного апарату на основі газу, синхротронних 3D-зображень високої роздільної здатності та звісно елементного моделювання.

Команда відтворила тиск і умови в земній корі, щоб спостерігати за тим, як вона змінюється під час так званого крихко-пластичного переходу. У результаті випробувальний стенд відтворив умови температури та тиску в зразку породи, який сканувався за допомогою синхротрона для створення тривимірних зображень, завантажених у комп'ютерне моделювання.

Результати вказують на те, що порода не поводиться як м'яка карамель, а скоріше нагадує популярну іграшку, яка поводиться як рідина і тверде тіло. Простими словами, їй легко надати потрібну форму, але якщо її поставити, вона повільно потече як рідина. Втім, найцікавіше, якщо взяти це тіло, схоже на рідину і тверде тіло, воно розлетиться на шматки, ніби скло.

Згідно з новим дослідженням EPFL, порода, що покриває надкритичну зону, поводиться схожим чином. Хоча вона пластична, її можна розламати, щоб через неї могла текти вода. Це відкриття дає надію на те, що видобуток геотермальної енергії з надр Землі все ж таки можливий.

Раніше Фокус писав про те, що вчені знайшли Святий Грааль геотермальної енергії.