Чтобы остановить самосозданный апокалипсис, который представляет собой изменение климата, нам нужно прекратить наполнять атмосферу углекислым газом — что гораздо легче сказать, чем сделать. Часть проблемы заключается в том, что наши источники энергии с низким уровнем выбросов углерода еще не готовы полностью заменить ископаемое топливо. Солнечная и ветровая энергии недостаточно надежны, ядерная и гидроэлектрическая энергии слишком дороги, а геотермальная энергия слишком дорога и неудобна в применении. Но администрация Байдена только что объявила о своей цели существенно снизить стоимость геотермальной энергии (возможно, самого экологически гармоничного источника энергии), тем самым революционизируя энергосети по всему миру. Но почему геотермальная энергия? Как она может конкурировать с другими источниками энергии? И действительно ли это что-то изменит?
Во-первых, что такое геотермальная энергия? Простыми словами, геотермальная энергия использует тепло земного ядра для создания энергии с очень низким уровнем выбросов углерода. Вы начинаете с бурения скважины, пока не достигнете температур, достаточно высоких для превращения воды в пар. Затем вы подключаете турбину к скважине и заливаете в нее воду. Увеличение давления, вызванное превращением воды в пар, выталкивает пар из турбины на огромной скорости, вращая ее и генерируя электричество.
Так почему же геотермальная энергия так полезна для окружающей среды? Дело в том, что она выбрасывает всего 38 г углекислого газа на кВтч произведенной энергии. Это связано с выбросами углекислого газа при строительстве геотермальной электростанции и с выбросами вулканических газов, просачивающихся в пар и выделяющихся наружу. Это шестая по величине форма энергии с низким содержанием углерода, значительно ниже, чем уголь (1000 г на кВтч) и природный газ (185 г на кВтч). Но она выбрасывает больше, чем солнечная энергия (20 г на кВтч) и ядерная энергия (только 4 г на кВтч).
В отличие от солнечной энергии, геотермальная энергия всегда доступна и может легко удовлетворить спрос без необходимости в углеродоемких батареях в качестве резервного источника энергии. Это почему мы пока не можем на 100% полагаться на ветровую и солнечную энергию, так как это может оставить нашу энергетическую сеть без электричества. Более того, геотермальная энергия очень компактна. В некоторых случаях она даже компактнее, чем ядерная, газовая или угольная электростанции, что означает, что они не вызывают потери среды обитания. Но в отличие от ядерной энергии, геотермальной энергии не нужно топливо, что означает отсутствие экологически вредных интенсивных добычи, переработки или транспортировки и отсутствие отходов. Эти станции даже перерабатывают свою воду. По сути, это означает, что полностью работать на геотермальной энергии возможно, и в качестве бонуса, у нее одно из наименьших экологических воздействий среди всех источников энергии.
И это не значит, что у нас не хватает геотермальных ресурсов. В США есть огромные 5 ТВт потенциальной геотермальной энергии, которой достаточно для питания всех энергосетей в мире! Так почему же США использует только 3,7 МВт геотермальной энергии, что составляет около 0,074% от их общего потенциала?
Ну, по двум причинам. Расположение и стоимость.
Когда геотермальное тепло находится близко к поверхности на глубине около 3,2 км (как у гейзеров), оно очень конкурентоспособно по цене — около 45 долларов за МВтч и выше. Для сравнения, средняя цена на природный газ составляет 173,50 доллара за МВтч, ядерная энергия — 167,50 доллара за МВтч, ветровая энергия — 38 долларов за МВтч, а солнечная энергия — только 35,50 доллара за МВт*ч. Именно поэтому такие страны, как Исландия, могут почти полностью работать на геотермальной энергии, не испытывая огромных энергетических цен, которые могли бы затормозить их экономику.
Но подавляющее большинство потенциальной геотермальной энергии в мире (и в США) находится гораздо глубже, на глубине около 8 км, и для доступа к этому требуются очень глубокие скважины. Очень сложно и дорого строить и обслуживать конструкции, способные выдерживать давление геотермальной энергии. Настолько, что глубокая геотермальная энергия в настоящее время коммерчески невыгодна с затратами около 350 долларов за МВт*ч.
Это проблема, потому что районы в США, которые могут разместить мелководную геотермальную энергию, находятся далеко от районов значительного энергопотребления. Но потери, которые возникают при транспортировке этой энергии (из-за сопротивления в передающих кабелях) на сотни миль туда, где она нужна, фактически увеличивают цену, снова делая ее коммерчески невыгодной.
Вот почему США еще не использовали этот невероятный источник энергии. Это просто непрактично и слишком дорого.
Вот почему Министерство энергетики (DoE) недавно объявило о своей цели сделать геотермальную энергию стоимостью 45 долларов за МВт*ч, что на 90% дешевле текущих затрат, к 2035 году. Но как?
DoE планирует потратить буквально сотни миллионов долларов на исследования и разработки в области геотермальной энергии, а также позволить нефтяной промышленности делиться достигнутыми успехами. Но зачем им нужна нефтяная промышленность?
Мы можем предположить, что они говорят здесь о глубокой геотермальной энергии, поскольку мелководные заводы уже достигли этой цели. Но, как мы знаем, основная стоимость этих глубоких геотермальных заводов — это очень длинные скважины. Газово-нефтяные промышленности исчерпывают месторождения мелких отложений и вынуждены копать все глубже и глубже для доступа к черному золоту, которое они ищут, поэтому у них есть технология, которая могла бы сделать глубокую геотермальную энергию коммерчески жизнеспособной.
Фактически, одна из компаний, которая, вероятно, получит поддержку от DoE, это Quaise, которая разрабатывает технологию, которую нефтяные компании хотели бы иметь уже давно: сверление миллиметровыми волнами.
Сверление миллиметровыми волнами использует невероятно мощное излучение миллиметровой длины волны для буквального испарения камня и легкого сверления на многие километры вглубь до места, где находится глубокая геотермальная энергия. Quaise действительно думает, что они могут просверлить достаточно глубоко, чтобы разблокировать геотермальную энергию почти в любом месте на Земле (если это не на горе), учитывая, что они могут просверлить до 12 миль в глубину. Таким образом, они планируют сверлить рядом с существующими угольными и газовыми электростанциями, а затем переключить станцию с использования ископаемого топлива на геотермальную энергию. Таким образом, они могут повторно использовать турбины и энергетическую инфраструктуру, делая геотермальную энергию еще дешевле.
(Чтобы прочитать больше, нажмите здесь).
Но может ли такая технология действительно сделать глубокую геотермальную энергию дешевле? Ну, Quaise считает, что они могут снизить стоимость этих глубоких геотермальных заводов до 10–30 долларов за МВт*ч. Так что, по крайней мере, это кажется правдоподобным.
Наконец, действительно ли это что-то изменит?
США в настоящее время выбрасывают 1,55 миллиарда тонн углекислого газа ежегодно от производства энергии. Это огромные 2,9% от мировых выбросов. Если геотермальная энергия станет такой дешевой и будет доступна по всей стране, будет удивительно легко снизить эту цифру до нуля тонн, не рискуя стабильностью энергосети (как это могут сделать солнечная и ветровая энергии).
Но эта технология будет доступна большинству стран, и с таким значительным преимуществом в стоимости и экологии по сравнению с ядерной энергией, весь мир может быстро принять эту технологию. Если они это сделают, наши глобальные выбросы упадут, поскольку 73% наших выбросов приходятся на производство энергии.
Так что да, DoE только что запустило энергетическую революцию, которая может изменить течение борьбы с изменением климата. Более того, если они смогут выполнить свой срок до 2035 года, то у этой технологии будет достаточно времени, чтобы она была широко принята и оказала огромное влияние до того, как наш климат перейдет точку невозврата.