Woda zamienia się w Supermana
Klasyczne elektrownie geotermalne wykorzystują naturalne złoża gorącej wody i pary. Tutaj stosuje się zupełnie inne podejście, ponieważ inżynierowie samodzielnie wtłaczają wodę w gorące, suche skały, stosując techniki zapożyczone z przemysłu naftowego. Kluczowym momentem jest osiągnięcie temperatury powyżej 374 stopni Celsjusza, gdy woda pod ogromnym ciśnieniem przechodzi w stan nadkrytyczny. Sriram Vasantharajan, szef Mazama Energy, opisuje to zjawisko następująco:
Płynna woda to Clark Kent, gdy schodzi w dół. Potem zostaje podgrzana, a gdy wraca na powierzchnię, jest Supermanem.
W stanie nadkrytycznym woda zachowuje się jak hybryda cieczy i gazu: magazynuje ciepło jak ciecz, lecz przemieszcza się z łatwością gazu. Dzięki temu pojedynczy odwiert w supergorącej skale może wygenerować od pięciu do dziesięciu razy więcej energii niż tradycyjne instalacje pracujące w temperaturach około 200 stopni. Plany firmy zakładają stopniowe zwiększanie mocy. W 2026 roku instalacja ma dostarczać pierwsze 15 megawatów, co wystarczy do zasilenia kilku tysięcy domów. Docelowo ambicje sięgają 200 megawatów, co odpowiada zapotrzebowaniu niewielkiego miasta lub dużego centrum danych.
Czytaj też: Naukowcy złamali kod energetycznej wody. Uwięziona staje się potężnym źródłem energii
Obecny udział geotermii w amerykańskim miksie energetycznym to zaledwie 0,4 procent. Vinod Khosla, inwestor zaangażowany w projekt, jest przekonany, że trzeba rozwiązać problem tych wysokich temperatur, aby wzrosła popularność tego źródła energii. Jeśli technologia się sprawdzi, perspektywy są imponujące. Międzynarodowa Agencja Energetyczna szacuje, że do 2050 roku geotermia mogłaby dostarczać 8 procent światowej energii elektrycznej. Amerykański Departament Energii jest jeszcze bardziej optymistyczny, zakładając 16-procentowy udział w krajowym miksie.
Gdy wiertła są na granicy przetrwania
Realizacja tak ambitnego projektu napotyka poważne wyzwania techniczne. Standardowy sprzęt wiertniczy po prostu nie wytrzymuje ekstremalnych temperatur przekraczających 400 stopni. Elektronika zawodzi, a mechanizmy ulegają zniszczeniu. Rozwiązaniem okazało się chłodzenie wiertnicy strumieniem ciekłego dwutlenku węgla. Ta innowacyjna metoda pozwoliła na przewiercenie się na głębokość ponad 3 kilometrów i osiągnięcie na początku 2025 roku temperatury 331 stopni Celsjusza. Kolejnym celem jest przekroczenie granicy 400 stopni. Potencjał jest ogromny, ponieważ analizy sugerują, jakoby około 20 procent powierzchni lądowej Stanów Zjednoczonych, czyli obszar większy niż Francja i Hiszpania razem wzięte, nadawał się do wykorzystania energii z supergorącej skały.
Wstrzykiwanie wody pod wysokim ciśnieniem w głąb ziemi nie jest pozbawione ryzyka. Historia zna przypadki, gdy eksperymenty geotermalne wywoływały trzęsienia ziemi. Na przykład w Szwajcarii w 2006 roku zamknięto projekt po wstrząsie o magnitudzie 3,4, a w Korei Południowej w 2018 roku elektrownia geotermalna spowodowała drugie najsilniejsze trzęsienie w nowożytnej historii kraju. Na terenie Newberry czujniki zarejestrowały pięć wstrząsów w ciągu ostatnich sześciu miesięcy, z najsilniejszym osiągającym magnitudę 2,5 w lipcu tego roku. To wstrząsy odczuwalne, choć zazwyczaj nie powodujące poważnych szkód. Naukowcy zapewniają, że ryzyko można kontrolować przez stały monitoring i odpowiednie techniki inżynieryjne.
Co dalej z supergorącą skałą?
Jeśli Mazama Energy dotrzyma terminów i rzeczywiście uruchomi produkcję w przyszłym roku, będzie to pierwszy komercyjny projekt wykorzystujący supergorącą skałę. Sukces mógłby uruchomić efekt domina, wszak kolejne firmy i kraje zaczęłyby inwestować w tę technologię. Geotermia oferuje coś, czego brakuje większości odnawialnych źródeł energii, czyli stabilność. W przeciwieństwie do słońca czy wiatru, nie zależy od pogody ani pory dnia. To czysta energia dostępna 24 godziny na dobę, siedem dni w tygodniu.
Wybór lokalizacji na aktywnym wulkanie Newberry – jednym z największych i najbardziej niebezpiecznych wulkanów w Stanach Zjednoczonych – budzi oczywiste obawy. Jednak potencjał energetyczny tego miejsca jest tak ogromny, że może w przyszłości dostarczać nawet 5 gigawatów mocy. To równowartość dwóch trzecich średniej produkcji całego stanu Oregon. Przejście wody w stan nadkrytyczny to zjawisko dobrze znane fizykom, choć dopiero teraz zaczyna być wykorzystywane na skalę przemysłową. To właśnie ta transformacja sprawia, że woda zyskuje niezwykłe właściwości, stając się niemal idealnym nośnikiem energii cieplnej.