Wsn030310

Во всех проектах, связанных с геотермией, самой сложной, дорогостоящей и рискованной операцией является бурение глубинных скважин. Для каждой геотермальной электростанции необходимо, как минимум, два скважины глубиной в нескольких километров. Бурение таких скважин связано с высоким износом бурового оборудования, между тем как стоимость одной буровой установки традиционной конструкции достигает 12 миллионов евро.

Поэтому над разработкой новых технологий бурения трудятся инженеры самых разных стран, включая, конечно, и Германию. Так, специалисты из Дрездена, Карлсруэ и Фрайбурга совместными усилиями создали опытный образец бурильной головки, которая дробит горные породы высоковольтным электрическим разрядом.

Рукотворная молния дробит гранит

В лаборатории Технического университета Дрездена новая головка подвешена на расстоянии в несколько сантиметров над гранитной плитой. Экспериментаторы перекладывают рубильник, раздается громкий треск, между буром и плитой проскакивает искра, и осколки гранита дождем сыплются в пластиковую ванну.

Маттиас Райх (Matthias Reich), профессор Горной академии во Фрайбурге, поясняет: "Это взрыв, это молния, которая проскакивает между двумя электродами под действием напряжения в 300 тысяч вольт. Молния ищет путь наименьшего сопротивления, поэтому мы сконструировали бурильную головку так, чтобы этот кратчайший для молнии путь пролегал через породу. То есть молния бьет в породу и за доли секунды разогревает ее до колоссальных температур. Под действием этой чудовищной жары порода разрушается. Так происходит бурение".

По замыслу разработчиков, бурильная головка новой конструкции имеет два важных преимущества. Во-первых, она вдвое производительнее обычной, обеспечивая даже в крепких породах типа гранитов или гнейсов скорость проходки до 4 метров в час. А во-вторых, она характеризуется крайне малым механическим износом. Если используемые сегодня традиционные шарошечные долота затупляются уже через 50 часов работы, то новые электроимпульсные бурильные головки рассчитаны на непрерывную эксплуатацию в течение 500 часов.

Эти два фактора в сумме позволят снизить стоимость буровых работ на 30 процентов, - говорит руководитель проекта Эрик Андерс (Erik Anders), научный сотрудник факультета добычного оборудования, строительной техники и логистики Технического университета Дрездена: "Конечно, мы все надеемся, что наша разработка придаст новый импульс - во-первых, в технологии бурения как таковой, а во-вторых, в развитии геотермии. Ведь снижение стоимости работ - это уменьшение риска для инвесторов. В результате геотермия становится более притягательной, электроэнергия, произведенная этим способом, дешевеет. Что, в конечном счете, должен почувствовать и потребитель".

Геотермию - в массы!

Эти надежды вполне могут сбыться, поскольку новая технология позволит построить геотермальные электростанции и в тех районах, которые совсем недавно считались для этого непригодными. Ранее такие объекты возводили лишь там, где имелись источники термальных вод, теперь же проектировщики могут просто воспользоваться тепловой энергией недр Земли, закачивая воду в сухие высокотемпературные породы, - говорит Карстен Кретчмар (Karsten Krätzschmar), научный сотрудник факультета электрического энергоснабжения и высоковольтной техники Технического университета Дрездена: "Подземная горячая вода мне уже не нужна. Раньше я должен был найти технологически доступный термальный источник, иначе ни о какой геотермии и речи быть не могло. Теперь же я могу за те же деньги - или даже за меньшие - бурить гораздо более глубокие скважины".

В том числе и в крепких породах, с которыми шарошечное бурение справляется плохо. Теоретически это открывает возможность повсеместного строительства геотермальных электростанций малой и средней мощности. Но до практического применения новой технологии дело пока не дошло и дойдет не скоро.

До сих пор не решен, в частности, вопрос выбора конструкционных материалов, способных выдержать высокие температуры и гигантские давления, возникающие в зоне электроимпульсного бурения. Первый прототип, который можно будет испытать в реальной скважине, появится не ранее чем через 5 лет. Однако интерес к новой разработке промышленность уже проявляет.

Автор: Владимир Фрадкин
Редактор: Дарья Брянцева