Углекислому газу нашли достойное применение

Пока перед нами лишь концепция, но уже в будущем году компания Heat Mining обещает построить первую опытную электростанцию, которая будет закачивать углекислый газ под землю не с затратами, а с прибылью.

Мартин Саар (Martin Saar) из Миннесотского университета (США) представил новый способ экономически целесообразного «захоронения» углекислого газа: предлагается закачивать его под землю вместо воды, которую сегодня использует «продвинутая» геотермальная энергетика.

Лучше всего это делать в подземных горизонтах, расположенных под водоносными слоями и находящихся глубже 2,5 км, где температура пород довольно высока, а неконтролируемый прорыв газа наверх исключён. В таких условиях он может эффективнее распространяться по пористым породам, нежели закачиваемая сверху вода. При этом, как говорят, можно не беспокоиться по поводу сейсмоопасности и не вспоминать (недобрым словом) гидроразрыв, свойственный «водным процедурам» с недрами.

Более того, моделирование всех параметров такой системы показало, что энергоотдача на единицу площади в ней возрастает не менее чем вдвое по сравнению… да, всё с той же водой.

p1_4.jpgРис. 1. Схема получения электроэнергии при закачке углекислого газа под подземные водоносные горизонты (иллюстрация Heat Mining).

Другим «врождённым преимуществом» углекислотной геотермики учёный считает то, что нагретый газ сам будет подниматься к поверхности, а вот вода вовсе не всегда стремится делать это и зачастую, напротив, утекает вниз и в стороны по трещинам, которые сама же и создаёт при закачке, даже не доводя дело до фазы парообразования. Да и для извлечения пара приходится использовать мощные насосы, расходующие энергию, в то время как разогретая углекислота явно не нуждается в дополнительном «подталкивании» вверх.

Наконец, нагретый газ логичнее всего применять для вращения газовых турбин, в то время как водяной пар в геотермальной энергетике предсказуемо используется в паровых турбинах, кои не так эффективно преобразуют тепловую энергию в электричество.

По мнению г-на Саара, всё это позволит сделать геотермальную энергетику экономически оправданной даже в тех регионах, где сегодня о ней и не мечтают, и значительно повысить её энергетическую рентабельность (отдачу получаемой энергии на единицу затрачиваемой).

Что, слишком хорошо, чтобы быть правдой? Мы тоже не можем отделаться от этого ощущения при ознакомлении с концепцией. Всё это пока лишь итоги моделирования, основанного на физико-химических свойствах нагретых горных пород и самого газа, а также опытов по его закачке в нефтяные скважины для повышения их дебета. Эти поистине революционные результаты неплохо бы продемонстрировать на практике, для начала хотя бы в самых скромных масштабах.

Кроме того, уже сейчас просматриваются два практических возражения. В ряде регионов закачка газа под землю приведёт к тому, что с ним начнёт подниматься на поверхность и вода — разогреваемая и становящаяся паром. Сможет ли на такой смеси работать обычная газовая турбина? Вот и сам г-н изобретатель признаёт, что такая проблема возможна. Наконец, насколько широко распространены столь глубокие водоносные горизонты, которые необходимы для надёжного изолирования углекислоты под землёй? «Звучит хорошо, но где именно это можно реализовать? В какой-то одной точке? На 10% территории США? — вопрошает геолог. — Мы собираемся узнать это в ближайшие два года».

Заметим, что все выяснения будут вестись чуть ли не одновременно с внедрением нового метода: геолог Саар уже основал компанию Heat Mining, и та вознамерилась в 2014 году приступить к опытной реализации новой схемы ГеоЭС.

И вот ещё что… Любой, кто бывал на действующей ГеоЭС, знает: общее количество проходящего через неё за год теплоносителя вовсе не безумно велико. А вот углекислого газа в атмосферу человечество выбрасывает десятки миллиардов тонн, так что землянам пока просто некуда девать геотермальную энергетику, которая могла бы потребить такие выбросы. Оттого полностью снять их сокращение с повестки дня лишь этим элегантным методом вряд ли удастся.