Люди смогут черпать неограниченную энергию из недр Земли: ученые доказали это экспериментально

Наряду с ядерной энергией в форме давления или синтеза и другими передовыми источниками, геотермальная энергия имеет реальные перспективы решить проблему дефицита энергии. И теперь, похоже, ученые в Лаборатории экспериментальной механики горных пород EPFL (LEMR) показали, что добыть энергию из недр планеты вполне реально, пишет New Atlas.

Используя огромное тепло недр планеты, теоретически можно извлечь достаточно чистой энергии, чтобы удовлетворить потребности человечества в энергии на миллионы лет вперед. При этом проблема изменения климата, нависшая над миром, также будет решена.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Основная проблема этого метода заключается в том, что безграничная энергия заперта на глубине многих километров под поверхностью Земли, а затраты на ее получение будут невероятными. Учитывая все эти факторы, геотермальная энергия сегодня доступна лишь в нескольких вулканических регионах, разбросанных по всему миру, как правило, далеко от того места, где она так необходима.

В то же время ученые отмечают, что почти везде на планете есть гораздо более мощный сверхкритический геотермальный ресурс, ожидающий своего часа. Простыми словами, если бы людям удалось пробурить скважину достаточно глубоко, чтобы добраться до действительно горячи пород, у нас будет доступ к почти неограниченной геотермальной энергии.

Отметим, что речь все еще идет о небольшой части расстояния через земную кору, но там достаточно жарко, чтобы нагреть воду до температур свыше 400 °C. При таких температурах вода станет "сверхкритической" и начнет вести себя как нечто между жидкостью и газом: течет также легко, как и газ, но сохраняет плотность жидкости. Ученые считают, что эту фазу можно использовать для извлечения большого количества энергии.

Плохая новость в том, что бурение на такие глубины, как правило, за пределами мирового рекорда в 12 километров. Увы, передовые инженерные разработки все еще не способны достичь необходимой глубины в недрах планеты. Впрочем. Несколько многообещающих проектов все же есть. Хорошая новость: если нам удастся освоить бурение на таких глубинах, мы сможем бы устанавливать геотермальные станции практически в любой точке планеты.

Исследователи признают, что есть множество других факторов, с которыми также придется разобраться. Например, геотермальная энергия требует максимального контакта между поверхностями горных пород и нагреваемой ими жидкостью. Лучший способ решения этой проблемы — раздробление горной породы в процессе, похожем на тот, который используется при гидроразрыве пласта нефтяной и газовой промышленности

Fervo Energy наглядно продемонстрировала, насколько этот подход может изменить геотермальную установку. Но поскольку никто никогда не бурил так глубоко, наука не может сказать, может ли горная порода там треснуть и пропустить воду. Наблюдения, проведенные вблизи отметки 10 км, показали, что горная порода начинает вести себя совсем не так, как она ведет себя ближе к поверхности. Она перестает быть твердой и хрупкой и становится мягкой, пластичной и липкой — в результате ученые предположили, что раздробление горной породы может попросту оказаться невозможным.

Но теперь группа ученых из EPFL под руководством Габриэля Мейера провела несколько лабораторных испытаний с использованием нового трехосного аппарата на основе газа, синхротронных 3D-изображений высокого разрешения и конечно элементного моделирования.

Команда воспроизвела давление и условия в земной коре, чтобы наблюдать за тем, как она меняется во время так называемого хрупко-пластичного перехода. В результате испытательный стенд воссоздал условия температуры и давления в образце породы, который сканировался с помощью синхротрона для создания трехмерных изображений, загруженных в компьютерное моделирование.

Результаты указывают на то, что порода не ведет себя как мягкая карамель, а скорее напоминает популярную игрушку, которая ведет себя как жидкость и твердое тело. Простыми словами, ей легко придать нужную форму, но если ее поставить, она медленно потечет как жидкость. Впрочем, самое любопытное, если взять это тело, похожее на жидкость и твердое тело, оно разлетится на куски, будто стекло.

Согласно новому исследованию EPFL, порода, покрывающая сверхкритическую зону, ведет себя похожим образом. Хотя она пластична, ее можно разломать, чтобы через нее могла течь вода. Это открытие дает надежду на то, что извлечение геотермальной энергии из недр Земли все же возможно.