Американский энергетический стартап Quaise Energy выделил грант в размере 750 тысяч долларов Орегонскому государственному университету для проведения фундаментальных исследований в области освоения сверхгорячих горных пород. Эти инвестиции, направленные через фонд университета, позволят ученым воссоздать в лабораторных условиях экстремальную среду, существующую на глубине нескольких километров под землей. По словам генерального директора и соучредителя Quaise Energy Карлоса Араке, именно эти ресурсы способны обеспечить планету практически неограниченным объемом чистой энергии, если человечество найдет способ эффективно их использовать.
Согласно последним оценкам аналитического центра Clean Air Task Force, потенциал сверхгорячих пород колоссален: освоение всего одного процента мировых ресурсов такого типа позволило бы генерировать около 63 тераватт стабильной безуглеродной энергии. Этот показатель более чем в восемь раз превышает текущий объем производства электричества во всем мире. В отличие от традиционной солнечной или ветровой генерации, геотермальная энергия не зависит от времени суток или погодных условий, что делает ее перспективным кандидатом на роль базовой мощности для национальных энергосистем. Тем не менее, глубокое залегание этих ресурсов – от трех до двадцати километров – делает их крайне сложными для изучения непосредственно на месте залегания.
Ключевым элементом будущих технологий является использование воды в сверхкритическом состоянии. При достижении температуры около 374 градусов Цельсия и экстремального давления вода переходит в особую плотную фазу, напоминающую пар, но обладающую физическими свойствами жидкости. Такая субстанция способна переносить в пять раз больше энергии по сравнению с обычным горячим теплоносителем. Это делает сверхкритическую воду исключительно эффективным рабочим телом для привода наземных турбин, однако работа с ней требует глубокого понимания геохимических процессов в недрах.
Для решения этих задач в Колледже наук о Земле, океане и атмосфере Орегонского государственного университета была создана лаборатория экспериментальной глубокой геотермальной энергии под названием EDGE. Под руководством доцента Брайана Таттича исследователи разработали уникальный проточный реактор. Установка спроектирована таким образом, чтобы выдерживать температуру до 500 градусов Цельсия и давление до 500 атмосфер, что в пятьсот раз превышает показатели на поверхности Земли. Оборудование позволяет пропускать жидкость через образцы различных горных пород, имитируя условия реальных подземных резервуаров и фиксируя изменения системы в режиме реального времени.
Научная работа в лаборатории ведется по трем основным направлениям. Первое касается химического поведения пород при экстремальном нагреве. Ученые пытаются выяснить, как различные минералы реагируют на постоянный поток горячего флюида. Существует риск того, что такие минералы, как кварц или кремнезем, начнут кристаллизоваться в микротрещинах, через которые должна циркулировать вода. Подобное засорение может со временем блокировать поток теплоносителя, делая эксплуатацию скважины невозможной. Моделирование различных сценариев в лаборатории поможет заранее разработать методы мониторинга и предотвращения таких процессов.
Второе направление связано с особенностями технологии бурения, которую развивает Quaise Energy. Компания, созданная на базе Массачусетского технологического института, использует методы, результатом которых становится образование остекленевшей облицовки на стенках скважины. Эта стекловидная корка потенциально может защищать шахту от обрушения под воздействием колоссального давления. Исследователи намерены изучить, как этот материал ведет себя в долгосрочной перспективе. Третье направление посвящено тестированию вспомогательных материалов, таких как пропант – специальный песок, используемый для удержания трещин в открытом состоянии. Многие стандартные составы, применяемые сегодня в нефтегазовой отрасли, могут потерять свои свойства при температуре выше 400 градусов.
Представители Quaise Energy отмечают, что текущие исследования имеют решающее значение для снижения финансовых рисков отрасли. Сверхгорячая геотермальная энергетика работает в режимах, где традиционные физические модели часто оказываются неточными. Только контролируемые лабораторные эксперименты могут дать надежные данные о поведении флюидов и их взаимодействии с породой. В 2025 году компания уже достигла важной вехи, пробурив экспериментальную скважину глубиной 118 метров в гранитном карьере в штате Техас. В планах на 2026 год стоит задача увеличить этот показатель в восемь раз, достигнув глубины в один километр. Полученные в Орегоне научные данные должны подготовить технологическую базу для промышленного освоения глубоких недр.
