Підводний вулкан уперше допоміг отримати надлишок електроенергії: генератор пропрацював 8,7 секунди

Як генератор використовував тепло вулкана

Механізм роботи нагадує наземні геотермальні електростанції. Морська вода просочується крізь тріщини на дні океану, нагрівається під землею від розплавлених порід, а потім повертається в океан через гідротермальні джерела. Цю теплову енергію можна використовувати для обертання турбіни, яка приводить у дію електрогенератор.

Однак перенести таку технологію на океанське дно виявилося непросто. Спочатку інженери пробурили свердловину завглибшки 16 метрів під морським дном, установили в ній трубу та закріпили її цементом. Температура води на виході становила приблизно 260°C, але її потоку було недостатньо для роботи генератора.

Тому систему під’єднали до розташованого неподалік природного гідротермального джерела. Під час успішного випробування 27 вересня температура води становила близько 281°C. Завдяки високому тиску на такій глибині вона залишається рідкою навіть за температури, значно вищої за звичайну точку кипіння води на поверхні.

Турбіна установки розкручувалася приблизно до 26 тисяч обертів за хвилину. Керування здійснювали дистанційно із Сіетла, використовуючи підводну кабельну мережу Regional Cabled Array, яку обслуговує Вашингтонський університет.

За даними компанії, протягом 8,7 секунди медичний надлишок потужності після віднімання споживання насосів та інших компонентів становив близько 2 кВт, а піковий показник сягнув 16,5 кВт.

Від короткого тесту до електропостачання островів

Отримувати електроенергію від гідротермальних джерел на океанському дні намагалися й раніше. У дослідженні 2016 року, опублікованому в журналі Applied Energy, китайські науковці описали пристрій, який перетворював різницю температур між гарячою водою джерела та холодною морською водою на електрику. Під час польового випробування він безперервно виробляв 2,6–3,9 Вт і живив реєстратор даних та світлодіодну лампу.

Endurance Energy розраховує в перспективі постачати електроенергію споживачам на суші. Перший комерційний проєкт компанія розробляє в Тонга — острівній державі в Тихому океані, електромережа якої значною мірою залежить від імпортного дизельного пального. Початок виробництва електроенергії запланований на 2027 рік.

Для цього технологію потрібно буде суттєво вдосконалити. Робота Adélie припинилася після спрацювання системи захисту акумулятора від надмірного струму. Приблизно через десять хвилин під час спроби повторного запуску вийшов з ладу кабель живлення насоса.

Наступна установка компанії — генератор Gentoo потужністю 100 кВт — має бути модернізованою версією Adélie. За словами засновника та генерального директора Endurance Ендрю Редда, її планують розгорнути взимку, щоб досягти більшої потужності та тривалішої роботи. Компанія також готує нову бурову установку, здатну досягати глибини до 500 метрів замість нинішньої максимальної глибини 80 метрів. Очікується, що глибші свердловини забезпечать інтенсивніший потік води.

Екологічні ризики ще належить оцінити

Попри успішний короткочасний тест, технологія має пройти значно серйозніше випробування: генератор повинен стабільно працювати місяцями або навіть роками. Крім того, нинішні показники виробництва не враховують енергію, витрачену на транспортування обладнання, буріння та монтаж.

Є й екологічні питання. Біля гідротермальних джерел живуть мікроорганізми, які отримують енергію з хімічних речовин, а також трубчасті черви та інші тварини, залежні від цих мікробів. Компанія стверджує, що обрала місце буріння подалі від виходів джерел і навколишніх організмів. За її повідомленням, моніторинг не виявив помітних змін у місцевій екосистемі.

Понад 40 зразків води, порід і мінералів передали незалежним лабораторіям для аналізу. Однак довгостроковий вплив установки на океанське середовище поки не встановлений. У компанії визнають, що масштабні системи, які працюватимуть безперервно протягом років, можуть впливати на водну товщу, біологічні угруповання та середовище на морському дні.

Отже, експеримент Adélie продемонстрував, що підводний геотермальний генератор може на короткий час виробляти більше електроенергії, ніж споживає. Тепер інженерам потрібно довести, що система здатна працювати тривало й надійно, не завдаючи неприйнятної шкоди навколишній екосистемі.