Американская компания Fervo Energy ввела в эксплуатацию первый энергоблок геотермальной электростанции Cape Station в штате Юта мощностью 33 МВт. Главная особенность проекта заключается в том, что для получения тепловой энергии здесь не используются природные источники горячей воды. Вместо этого инженеры создали искусственную подземную систему, в которой вода нагревается за счёт тепла горных пород. Такой подход позволяет строить геотермальные электростанции даже в регионах, где отсутствуют естественные термальные источники.

Новая технология может существенно расширить возможности геотермальной энергетики, обеспечивая стабильную выработку электричества независимо от погоды и времени суток. Fervo Energy уже готовит дополнительные энергоблоки Cape Station, а также заключила соглашение с Google на поставку 400 МВт геотермальной мощности. Однако широкому распространению технологии пока препятствуют высокая стоимость строительства и необходимость тщательно контролировать геологические риски.

Как работает искусственная геотермальная система

Традиционные геотермальные электростанции обычно размещают в районах с высокой природной геотермальной активностью. Там горячая вода или пар из подземных резервуаров используются для производства электричества. Подобные условия встречаются далеко не везде, что существенно ограничивает географию строительства.

Fervo Energy предлагает другой подход, основанный на технологии усовершенствованных геотермальных систем — Enhanced Geothermal Systems (EGS).

Для создания таких объектов компания адаптировала методы бурения, давно применяемые в нефтегазовой промышленности. Сначала буровые установки проходят вертикальные участки на глубину нескольких километров, после чего формируют протяжённые горизонтальные стволы внутри горячих горных пород.

Между скважинами создаётся система проницаемых трещин, через которую может циркулировать вода. Поступая под землю, она постепенно нагревается до температуры свыше 200 °C, после чего возвращается на поверхность.

Полученное тепло передаётся энергетическому оборудованию, где используется для выработки электричества. В подобных установках может применяться бинарный цикл: тепло геотермальной воды испаряет специальную рабочую жидкость, которая приводит в движение турбину. Охлаждённая геотермальная вода затем вновь направляется под землю.

Таким образом, станция использует практически непрерывный природный источник тепла, не требующий солнечного света, ветра или сжигания топлива.

От экспериментальной установки до промышленной электростанции

Разработка Fervo Energy уже прошла несколько важных этапов.

В конце 2023 года компания подключила к электрической сети свою первую демонстрационную геотермальную установку в Неваде. Её мощность составила 3,5 МВт, а произведённая электроэнергия поставлялась в рамках соглашения с Google.

Этот проект подтвердил возможность практического применения горизонтального бурения и искусственно созданных геотермальных резервуаров для коммерческой генерации.

Следующим шагом стала Cape Station в Юте. Запуск первого энергоблока мощностью 33 МВт означает переход от относительно небольшой экспериментальной установки к промышленному производству электроэнергии.

По заявленным характеристикам Cape Station стала крупнейшим объектом своего класса, использующим технологию EGS. При этом строительство продолжается: ещё два энергоблока сопоставимой мощности планируется ввести в эксплуатацию в 2027 году.

Google заинтересована в сотнях мегаватт геотермальной энергии

Одним из наиболее заметных партнёров Fervo Energy остаётся Google, которая заинтересована в стабильных низкоуглеродных источниках электроэнергии для своей инфраструктуры.

Компании заключили дополнительное соглашение, предусматривающее развитие геотермальных мощностей общим объёмом 400 МВт. Их подключение к электрической сети запланировано на 2028 год.

Интерес технологических корпораций к таким проектам объясняется растущим энергопотреблением дата-центров, в том числе инфраструктуры искусственного интеллекта.

В отличие от солнечных панелей и ветрогенераторов, геотермальные станции способны работать практически круглосуточно, обеспечивая предсказуемую генерацию. Это особенно важно для объектов, которым требуется постоянное электроснабжение.

Кроме того, геотермальные мощности могут дополнять другие возобновляемые источники, уменьшая потребность в резервной генерации и системах накопления энергии.

Главная проблема — высокая стоимость строительства

Несмотря на технологические преимущества, искусственная геотермальная энергетика пока остаётся капиталоёмким направлением.

По оценкам Fervo Energy, первоначальные затраты на строительство подобных объектов составляют около 7000 долларов на каждый киловатт установленной мощности.

В дальнейшем компания рассчитывает снизить этот показатель до 5500 долларов за киловатт благодаря совершенствованию буровых технологий, накоплению опыта и увеличению масштабов строительства.

Для сравнения, капитальные затраты на строительство традиционной газовой электростанции в 2025 году оценивались примерно в 2157 долларов за киловатт.

Однако сравнивать технологии исключительно по стоимости строительства не совсем корректно. Необходимо учитывать расходы на топливо, обслуживание, срок эксплуатации, коэффициент использования установленной мощности и экологические последствия.

Геотермальная станция не нуждается в постоянных поставках природного газа и отличается низкими эксплуатационными выбросами парниковых газов. При этом строительство скважин, производство оборудования и другие этапы жизненного цикла всё же сопровождаются определёнными выбросами.

Можно ли строить такие электростанции практически везде?

Одно из важнейших преимуществ EGS заключается в возможности использовать тепло пород без наличия естественных подземных резервуаров горячей воды.

Это значительно расширяет перечень потенциальных площадок для строительства геотермальных электростанций.

Тем не менее технология не делает геотермальную энергетику полностью независимой от геологических условий. Для эффективной работы необходимы достаточно высокая температура пород, подходящая структура недр и возможность безопасного бурения.

В некоторых регионах требуемые температуры находятся на значительно большей глубине, что увеличивает стоимость и сложность реализации проекта.

Поэтому наиболее перспективными остаются территории, где горячие породы расположены относительно близко к поверхности, даже если естественные геотермальные воды там отсутствуют.

Какие риски связаны с искусственными геотермальными резервуарами

Помимо финансовых вопросов, разработчикам необходимо решать проблему индуцированной сейсмичности.

При создании подземной системы циркуляции воды изменяется давление жидкости в трещинах горных пород. В определённых геологических условиях это способно вызвать смещение существующих разломов и спровоцировать небольшие землетрясения, а в отдельных случаях — более ощутимые подземные толчки.

Поэтому проекты EGS требуют предварительного изучения геологической структуры, постоянного сейсмического мониторинга и регулирования давления закачиваемой воды.

Безопасность эксплуатации будет одним из ключевых факторов, определяющих возможность масштабирования подобных технологий.

Геотермальная энергетика выходит за пределы традиционных месторождений

Запуск первого 33-МВт энергоблока Cape Station показывает, что технологии искусственных геотермальных резервуаров постепенно переходят от экспериментальных разработок к промышленному применению.

Если Fervo Energy удастся снизить стоимость бурения, обеспечить длительную стабильную работу скважин и подтвердить безопасность технологии, геотермальная энергетика сможет занять более заметное место в мировой энергосистеме.

Главное изменение заключается в самом подходе к получению энергии: вместо поиска готовых природных резервуаров горячей воды инженеры учатся создавать необходимые условия непосредственно в земных недрах. Это открывает перспективы для строительства круглосуточных низкоуглеродных электростанций в регионах, которые ранее не рассматривались как подходящие для геотермальной генерации.