Skorupa ziemska potencjalnie zawiera ogromne, niewykorzystane źródło energii geotermalnej: supergorące skały. Badania przeprowadzone przez naukowców z Ecole Polytechnique Fédéral de Lausanne (EPFL) wykazały, że mogą one tworzyć połączone ze sobą pęknięcia. Są one kluczowe, ponieważ woda przepływając przez nie może osiągać tzw. stan nadkrytyczny. Jest on osiągany, gdy płyn przekroczy swoje krytyczne ciśnienie i temperaturę – w przypadku wody są to wartości ok. 374oC i 22,1 MPa (megapaskali).
Czytaj też: Energia geotermalna z najwyższej półki. Szalona koncepcja doczekała się realizacji
Głęboko pod powierzchnią ziemi znajduje się tzw. rezerwuar nadkrytyczny, w którym woda występuje właśnie w tym stanie. Okazuje się, że może to być obszar, który oferuje znacznie więcej energii niż zwykłe odwierty geotermalne, co opisano w czasopiśmie Nature Communications.
Supergorące skały skrywają ogromne pokłady energii
Na dużych głębokościach, skały są nagrzewane przez ciepło pochodzące z wnętrza Ziemi, które jest wynikiem procesów takich jak rozpad pierwiastków promieniotwórczych czy wcześniejsze formowanie się Ziemi. Ciepło to przekazywane jest do wód podziemnych, które mogą osiągać bardzo wysokie temperatury. Te gorące wody, często w postaci pary, mogą być wykorzystywane do napędzania turbin w elektrowniach geotermalnych lub bezpośrednio do ogrzewania budynków.
Czytaj też: Najgłębszy odwiert geotermalny na świecie stanie w Polsce. Pod Tatrami widać już wieżę
Ale nowe źródło geotermii może zrewolucjonizować całą branżę energetyczną. Supergorące skały zawierające wodę w stanie nadkrytycznym mogą łatwiej się odkształcać, co potencjalnie ułatwia wydobycie ukrytej w nich energii. Do tej pory naukowcy nie byli zgodni, czy da się tego dokonać – ze względu na wysokie ciśnienie i temperaturę. Jednak obecne badania prowadzone przez EPFL potwierdzają, że w tego typu skałach mogą tworzyć się pęknięcia, nawet w pobliżu mezosfery. Sugeruje to, że wykorzystanie supergorących zasobów geotermalnych może być możliwe.
Prof. Marie Violay z EPFL mówi:
Wykazaliśmy, że mezosfera nie jest granicą cyrkulacji płynów w skorupie ziemskiej, co jest obiecujące dla eksploatacji głębokich złóż geotermalnych. Dostępnych jest bardzo niewiele danych in situ, a te są jednymi z pierwszych wyników eksperymentalnych, które rzucają światło na tak ekstremalne warunki.
Symulacje wykazały, że systemy supergorących skał mogą wytwarzać 5-10 razy więcej energii niż obecnie projektowane systemy geotermalne. Ta wydajność mogłaby być utrzymywana przez nawet dwie dekady. Quaise Energy opracowuje innowacyjne techniki wiercenia, aby dotrzeć do tych ekstremalnych głębokości. Ich celem jest wykorzystanie ogromnej energii zgromadzonej w jądrze Ziemi.
Prof. Marie Violay dodaje:
Najlepszą częścią tych badań było opracowanie unikalnej maszyny eksperymentalnej zdolnej do odtworzenia warunków ciśnienia, temperatury i odkształceń głębokich nadkrytycznych złóż w pobliżu mezosfery. Ponadto, byliśmy w stanie połączyć te wyniki eksperymentalne z obrazami rentgenowskimi in situ uzyskanymi w ESRF, oferującymi kompleksowy obraz zachodzących procesów.
Energia geotermalna oparta na supergorących skałach mogłaby zapewnić znaczną część światowego zapotrzebowania na energię, zmniejszając nasze uzależnienie od paliw kopalnych i zwalczając zmiany klimatyczne. To kolejne, cenne źródło energii, które dosłownie znajduje się tuż pod naszymi stopami.