Budeme „těžit“ energii z hloubky 20 km? Kredit: Quaise.

Všichni čekáme na fúzi, která je bohužel stále jen na obzoru. Jak se ale zdá, čekání motivuje k extravagantním, ale přesto velmi zajímavým projektům. Spin-off amerického institutu MIT jménem Quaise přichází s pozoruhodným nápadem, jak získat (téměř) neomezenou geotermální energii. Chtějí vrtat nejhlubší vrty v historii s využitím technologie, která je součástí fúzních projektů.

Vnitřek Země je horký. Vnitřní jádro planety tvoří rozžhavená slitina železa o teplotě téměř 5 500 °C. Je horké už od vzniku Země a jeho žár přiživuje rozpad radioaktivních prvků. Kde je dostupné horko, tam je možné těžit energii, v tomto případě geotermální. Potenciál je ohromný. Jak uvádí Paul Woskov z MIT, pokud bychom využili pouhých 0,1 procenta energie, co se skrývá pod povrchem Země, pokrylo by to současnou spotřebu celého světa na déle než 20 milionů let.

Energie z hlubin má řadu výhod. Na rozdíl od Slunce nebo třeba větru je k dispozici neustále. Problém je v dostupnosti geotermální energie. Bývá příliš hluboko. Prozatím ji využíváme tam, kde se dostává blízko k povrchu. Ale taková místa jsou vzácná. Proto dnes geotermální energie (bohužel) pokrývá jen asi 0,3 procenta globální spotřeby energie.

Technologie pro pokročilou geotermální energetiku. Kredit: Quaise.

Pokud je energie v hlubinách, musíme se k ní provrtat. Doposud se nám to ale moc nedaří. Nejhlubším vrtem světa je Kola Superdeep Borehole ze sedmdesátých let, na poloostrově stejného jména, který se dostal do hloubky 12 289 metrů, než byl předčasně opuštěn, kvůli neočekávaně vysoké teplotě, poréznější hornině a nedostatku financí. Dnes jsou z něj opuštěné zrezivělé trosky, jak je v dané oblasti běžné. Podobný německý projekt KTB se v osmdesátých letech dostal do hloubky 9 101 metrů a zastavil se kvůli příliš vysoké teplotě a hornině, která nebyla tak pevná jak čekali.

Řešení nabízí vrtání s využitím směrované energie. Lasery ale nejsou pro tento účel vhodné, kvůli fyzice a technickým obtížím, včetně velké spotřeby energie. Není náhodou, že rekordní průnik laseru do horniny činí pouhých 30 centimetrů. Společnost Quaise sází na gyrotron, technologii odvozen z fúzního výzkumu.

Gyrotron je druh maseru, tedy zařízení pro zesilování elektromagnetických vln (v tomto případě milimetrových) pomocí stimulované emise záření. Jde o letitý vynález ze šedesátých let, který se od počátku sedmdesátých let používá pro zahřívání plazmatu pro fúzní reaktory. V dnešní době existují gyrotrony, které generují kontinuální megawattové paprsky. S tím už se vrtat dá. Odborníci odhadují, že by 1 MW gyrotron měl vyvrtat asi 70 metrů horniny za hodinu.

Zrezivělá minulost. Kola Superdeep Borehole. Kredit: Rakot13 / Wikimedia Commons.

Quaise plánují vrtat do hloubky až 20 kilometrů, tedy mnohem hlouběji než Kola Superdeep Borehole. Navíc na poloostrově Kola jim to trvalo téměř 20 let. Quaise s 1 MW gyrotronem to chtějí stihnout za 100 dní. Doposud dali dohromady asi 63 milionů dolarů z různých zdrojů. Ve hloubce kolem 20 km by měla být teplota kolem 500 °C, což pohodlně překračuje hodnotu, kdy nastává velký skok v účinnosti geotermální energie směrem vzhůru. Jde o to, že při teplotě nad 374 °C a tlaku nad 22 MPa se voda mění na superkritickou. Geotermální elektrárna získá ze superkritické vody asi 10krát více energie a hustota geotermální energie se tím vyrovná hustotě energie ve fosilních palivech.

Quaise vyvíjejí prototypy zařízení schopné nasazení v terénu, které by měly být v provozu v roce 2024. Jen o 2 roky později by chtěli spustit první velký „super-hot enhanced geothermal system“ s výkonem 100 MW. Zásadní úsilí chtějí ale Quaise věnovat konverzi vysloužilých fosilních elektráren, například uhelných, na tyto geotermální systémy. První konvertovanou elektrárnu plánují spustit v roce 2028 a pak bude možné tento proces využít po celém světě, v němž je celkem asi 8 500 uhelných elektráren. Držme jim palce.

Video: Quaise | The Future of Clean Energy

Literatura

New Atlas 25. 2. 2022.