Иллюстрация с pixabay.com
Геотермальные источники представляются сравнительно недорогим способом получить тепло и электричество на постоянной основе без шуму, пыли и копоти. Всё, как мы любим. Причём получение тепла из скважин — это уже рутина, но с выработкой энергии всё не так просто. В Исландии к 1980 году была построена первая в мире геотермальная электростанция, турбины которой вращал пар с температурой до 160 °C. Затем были построены ещё несколько объектов, и каждый из них постепенно прирастал новыми скважинами и новыми агрегатами. Для достижения новых высот требовалась ещё более горячая жидкость, что повысило бы как эффективность, так и мощность установок.
Подобные сверхкритические условия легко достижимы на глубине вблизи вулканов. Особенно, если довести скважины максимально близко к магматическим камерам, которые под вулканами располагаются на глубине от 1 до 10 км. Там вполне можно обнаружить перегретую жидкость под нужным давлением. Самое главное, чтобы кислотность жидкости была минимальной, иначе она быстро выведет из строя трубы в скважине и в системе подвода теплоносителя к турбине. Поэтому приходится бурить много разведочных скважин и, прежде всего, обращать внимание на кислотность жидкостей на глубине.
Наиболее разведанным геотермальным месторождением в мире стала область в Исландии вблизи вулкана Крафла. Именно там было решено реализовать второй высокотемпературный проект геотермальной электростанции в стране. После нескольких лет разведки поверхности и двух пробуренных в 1974 году разведочных скважин глубиной 1200 м парламент Исландии весной 1975 года принял решение построить электростанцию Крафла мощностью 2 × 30 МВтэ для удовлетворения спроса на энергию в Северной Исландии.
Летом 1975 года были пробурены три эксплуатационные скважины, одна из которых достигла глубины 2000 м. Во время извлечения из скважины оснастки для бурения начался подземный выброс, в результате которого давление на устье скважины превысило допустимое для установленного оборудования. Так продолжалось несколько месяцев, пока скважина не обрушилась. Но хуже всего было то, что эта деятельность, похоже, спровоцировала извержение Крафлы. «Эпизоды» начались в декабре 1975 года и продолжались 9 лет. В общей сложности было 21 событие, 9 из которых сопровождались извержением.
С 1984 года вулкан Крафла затих. В конце концов, в 1985 году турбина № 1 достигла полной мощности в 30 МВт электрической энергии. В 1996 году было принято решение установить вторую турбину мощностью 30 МВт. Эксплуатационное бурение было успешно завершено в 1999 году. Подготовка к дальнейшему расширению также началась в 1999 году, а с 2006 по 2009 год в этом районе было пробурено 8 разведочных скважин в дополнение к скважине по проекту IDDP, о которой дальше и пойдёт речь.
Это была присказка, а теперь к сути — к чему всё идёт или, по крайней мере, намеревается прийти. Задачу подобраться максимально близко к магматическому карману будет решать проект IDDP (Исландский проект глубокого бурения). Ожидается, что на целевой глубине 4500 м будет доступна жидкость в сверхкритическом состоянии: с температурой выше 374 °C и давлением более 22 МПа. Работы по первому бурению проводились в 2008-2009 годах, но неудачно, хотя был получен крайне ценный опыт проведения работ и не только.
В процессе бурения первой сверхглубокой скважины проводившая работы компания на глубине 2096 м неожиданно пробилась в магматический карман, что стало сюрпризом даже для геологов, постоянно дежуривших на месте проведения работ. Ни о каком продолжении бурения речи быть не могло. Учёным посчастливилось первыми буквально пощупать магматическое тело в естественной среде обитания и, к счастью, без последствий. Попадание скважины в камеру с магмой не привело к извержению, что стало доказательством управляемых процессов прямого доступа к магме.
Как заявили в организации Krafla Magma Testband (KMT), которая курирует проект, следующая попытка пробурить скважину как можно ближе к магматической камере будет предпринята в 2026 году. С учётом уже выявленных трудностей с бурением в условиях высоких температур предстоит создать более надёжные инструменты и измерительное оборудование. Учёные будут искать жидкость в сверхкритическом состоянии вблизи камеры с магмой, чтобы изучить вопрос обуздания энергии вулкана в мирных целях.
Как может выглядеть площадка по выработке электричества с помощью недр вулкана по мнению Krafla Magma Testband
Геотермальные технологии на сверхбольших глубинах начнут испытываться на третьем этапе — в 2028 году после изучения всего предыдущего опыта. Это будет третье по счёту бурение к залежам магмы на склонах Крафлы. Не исключено, что именно эта скважина со временем будет превращать энергию магмы в электричество.
Мой канал в Телеграмме с ежедневными свежими короткими новостями науки, ИИ и технологий.
