Замість свердла — міліметрові хвилі. Компанія Quaise Energy хоче використовувати технологію, яку спочатку створювали для термоядерних установок, щоб проходити крізь надгарячі породи на великих глибинах. І тут є важлива деталь: у свердловині взагалі не потрібно розміщувати традиційний бурильний інструмент.
Що сталося
Kyoto Fusioneering отримала замовлення від Quaise Energy на гіротрон — спеціальний пристрій, здатний генерувати потужні електромагнітні хвилі міліметрового діапазону.
Їх планують використовувати для технології буріння, яка має забезпечити доступ до надгарячих геотермальних ресурсів.
Угоду підписали 17 серпня. Вона стала першим комерційним замовленням Kyoto Fusioneering на плазмову технологію за межами термоядерної галузі, повідомляє NNews із посиланням на Interesting Engineering.
Свердло тут фактично не потрібне
Звичайне буріння передбачає механічне руйнування породи за допомогою бурового обладнання. У концепції Quaise Energy принцип інший.
Гіротрон генерує потужні міліметрові хвилі, які спрямовуються під землю. Вони інтенсивно нагрівають породу, через що та руйнується й видаляється з майбутньої свердловини.
Якщо спростити, замість того щоб фізично різати камінь металевим інструментом, система передає енергію до нього з поверхні.
Саме це дозволяє не використовувати традиційне бурильне обладнання безпосередньо на великій глибині.
Чому надгарячі породи такі важливі
Quaise розробляє технологію для доступу до геотермальних ресурсів, які знаходяться на значній глибині та мають дуже високу температуру.
Проблема традиційного буріння полягає в тому, що зі зростанням глибини та температури механічне обладнання стикається з дедалі складнішими умовами. У певний момент такий спосіб може стати технічно складним або економічно невигідним.
Доступ до надгарячої породи, своєю чергою, потенційно дозволить геотермальним проєктам працювати з високотемпературними ресурсами та виробляти електроенергію постійно.
Це одна з причин, чому компанія понад десятиліття розвиває свою концепцію, використовуючи дослідження, що виникли в Массачусетському технологічному інституті.
Найцікавіше: гіротрон прийшов із термоядерної енергетики
Гіротрон — не новий пристрій, створений спеціально для геотермального буріння.
Kyoto Fusioneering розробляла його для термоядерних експериментів. У таких установках потужні електромагнітні хвилі використовують для нагрівання плазми до надзвичайно високих температур.
Тепер той самий клас технології намагаються застосувати зовсім в іншому середовищі — глибоко під землею.
Компанія вже створює гіротрони з робочими частотами від 28 до 236 ГГц. Серед її термоядерних проєктів є установки для MAST Upgrade британського Управління з атомної енергії, Tokamak Energy та американського DIII-D National Fusion Facility.
Але для геотермального буріння потрібна важлива зміна
Термоядерні експерименти часто працюють імпульсами, які тривають лише секунди.
Під час буріння цього недостатньо. Якщо свердловина повинна постійно поглиблюватися, джерело енергії має працювати безперервно.
Саме тому замовлений Quaise гіротрон розрахований на тривалу безперервну роботу.
Це окремий інженерний виклик: пристрій повинен не просто генерувати необхідну потужність, а робити це протягом часу, потрібного для просування свердловини.
Одна технологія може допомогти одразу двом галузям
Цікаво, що вимога безперервної роботи важлива не лише для геотермальної енергетики.
Майбутнім термоядерним електростанціям також знадобляться системи нагрівання плазми, здатні працювати постійно, а не короткими імпульсами, як у багатьох сучасних експериментах.
Тому розвиток гіротронів для геотермального буріння може паралельно допомогти сформувати технологічну базу для майбутніх термоядерних установок.
Kyoto Fusioneering працює над високопотужними гіротронами безперервної дії та відповідними системами живлення для надгарячої геотермальної енергетики з 2024 року в межах японської програми NEDO Deep-Tech Startups Support Program.
Замовлення від Quaise стало першим комерційним контрактом, що виріс із цієї роботи.
💡 Цікаво знати
Гіротрон — це не просто потужний генератор радіохвиль. Це спеціалізований вакуумний електронний пристрій, здатний створювати високопотужні міліметрові хвилі.
Саме такі хвилі Kyoto Fusioneering планує використовувати для передачі енергії до породи на великій глибині.
❓ Головне питання: чи замінить це звичайне буріння?
Поки що говорити про повну заміну традиційних технологій рано.
Наразі йдеться про розвиток технології та її комерційне застосування для доступу до надгарячих геотермальних ресурсів. Джерело не повідомляє про промислову заміну всіх традиційних способів буріння.
Водночас принцип має одну очевидну перевагу: енергія передається з поверхні, тому частину складного обладнання не потрібно спускати на дно свердловини.
Чому це важливо
Геотермальна енергетика має одну принципову перевагу перед сонячною та вітровою — вона не залежить безпосередньо від погоди та часу доби.
Але доступ до глибоких високотемпературних ресурсів залишається складним завданням. Якщо міліметрові хвилі справді дозволять ефективніше проходити крізь надгарячі породи, це відкриє доступ до ресурсів, які сьогодні важко або дорого використовувати.
І найбільш незвична частина цієї історії полягає в походженні технології: обладнання, яке створювали для роботи з плазмою в термоядерних експериментах, тепер намагаються перетворити на інструмент для буріння самої Землі.
