USA wybrało geotermię. Instalacje mogą powstawać niemal wszędzie

Amerykanie są przekonani, że nowe technologie, w połączeniu z rządowymi inwestycjami, mogą wkrótce dać im nowe źródło czystej energii. Nowoczesne elektrownie geotermalne mają zapewnić nawet 10 proc. tamtejszego zapotrzebowania na prąd, nie produkując przy tym zanieczyszczeń czy gazów cieplarnianych. I, co ważne, w przeciwieństwie do technologii stosowanych do tej pory, mogą powstawać niemal wszędzie.

Energetyka geotermalna opiera się na wykorzystaniu naturalnego ciepła Ziemi do wytwarzania energii elektrycznej i dostarczania ciepła. Ciepło to pochodzi z głębokich warstw skorupy Ziemskiej, gdzie temperatura rośnie wraz z głębokością. 

Samo wykorzystanie tego naturalnego źródła energii nie jest niczym nowym. Geotermalne źródła, w których ciepła woda jest wyrzucana spod Ziemi na powierzchnię, są znane od starożytności i były wykorzystywane już przez Rzymian do ogrzewania łaźni i domów. Zasilały m.in. Termy Karacali, zbudowane w III wieku n.e. ogromne łaźnie publiczne w Rzymie. 

Także wykorzystywanie energii geotermalnej do wytwarzania elektryczności ma długie tradycje. W elektrowniach geotermalnych, gorąca woda lub para wodna wydobywane są z wnętrza Ziemi i wykorzystywane do napędzania turbin, które generują prąd. Pierwsze takie elektrownie powstały we Włoszech i Nowej Zelandii już na początku XX wieku. 

Taka energia ma wiele zalet - jest odnawialna, jej produkcja nie wiąże się z istotnymi emisjami CO2 i jest stabilna, bo produkcja energii nie zależy w niej od pory dnia, roku czy pogody.

Do niedawna jednak wykorzystanie energii geotermalnej było opłacalne tylko tam, gdzie naturalne źródła ciepła znajdowały się blisko powierzchni, na przykład tam, gdzie występują gejzery czy naturalne gorące źródła. Kraje o bardzo aktywnej geologii, na przykład Islandia, zdołały stworzyć duże elektrownie geotermalne, stanowiące główne źródło ich ogrzewania i energii elektrycznej. W większości państw geotermia znajdowała jednak bardzo ograniczone zastosowania. W Polsce jest wykorzystywana m.in. na Podhalu. W USA dostarczała dotąd mniej, niż 1 proc. całkowitej produkcji energii elektrycznej. 

To jednak może się całkowicie zmienić. Przełomy technologiczne sprawiają, że energia z głębi Ziemi będzie na wyciągnięcie ręki niemal wszędzie. A to oznacza stworzenie czystych, niezawodnych źródeł odnawialnej energii, doskonale uzupełniających luki powodowane zakłóceniami w produkcji elektryczności przez elektrownie fotowoltaiczne czy wiatrowe. 

Według najnowszego planu działania opublikowanego przez Departament Energii USA, moc generowana przez elektrownie geotermalne może w tym kraju wzrosnąć 20-krotnie do 2050 r., osiągając poziom 10 proc. całkowitej produkcji. Administracja Joe Bidena sfinansowała także nowe projekty mające na celu rozwój energetyki geotermalnej nowej generacji, pozwalającej na pozyskiwanie energii w dowolnym miejscu, a nie tylko w łatwo dostępnych gorących źródłach.

"Stany Zjednoczone mogą być liderem czystej energii dzięki ciągłym innowacjom w zakresie technologii nowej generacji, począwszy od wykorzystania energii słonecznej po ciepło, które mamy pod naszymi stopami. Musimy tylko zrozumieć, jak wdrożyć je na dużą skalę" powiedziała amerykańska sekretarz ds. energetyki Jennifer Granholm.

To nie będzie tanie i nie wydarzy się od razu. Departament Energii USA szacuje, że rozszerzenie zasięgu energetyki geotermalnej na cały kraj tak, by podobne projekty stały się powszechne i zapewniły znaczną ilość czystej energii, może kosztować nawet 250 mld dol. Zrobili już jednak pierwsze kroki na tej drodze. W lutym administracja prezydenta Bidena ogłosiła, że przekaże kwotę 74 mln dolarów na siedem projektów pilotażowych mających na celu opracowanie ulepszonych systemów geotermalnych. 

Nowe technologie energetyki geotermalnej wykorzystuję techniki podobne do tych, stosowanych obecnie do wydobywania ropy i gazu. To tzw. “szczelinowanie". Aby wykorzystać je do produkcji energii geotermalnej, należy wstrzyknąć specjalny płyn głęboko pod ziemię. Ciśnienie sprawia, że w skałach otwierają się szczeliny, a sam płyn zaczyna się nagrzewać. Gorąca woda jest następnie pompowana na powierzchnię, gdzie może wytwarzać energię elektryczną dla sieci. To, w połączeniu z nowymi technikami wiertniczymi pozwalającymi tworzyć odwierty o głębokości ponad 10 km sprawia, że realna staje się możliwość pozyskiwania energii geotermalnej w dowolnym miejscu na Ziemi. 

Temperatura skał rośnie tym bardziej, im głębiej się one znajdują. Ale nie trzeba wiercić aż na 10 kilometrów, by uzyskać odpowiedni efekt. W wielu miejscach odwiert o głębokości około 2 kilometrów wystarczy, by dotrzeć do skał tak gorących, że kontakt wody z nimi powoduje powstanie pary. A to wszystko, czego potrzeba, by wytworzyć prąd. Nawet niższe temperatury mogą być jednak użyteczne - podgrzana pod ziemią woda może służyć do bezpośredniego ogrzewania miast. 

Eksperci uważają, że gra jest warta świeczki. Szacunki mówią o wprost niewyobrażalnych zasobach czystej energii znajdujących się pod naszymi stopami. Jedna z opracowywanych technologii generacji geotermalnej energii - tzw. energia supergorących skał - oferuje wręcz potencjał do zaspokojenia wszystkich potrzeb energetycznych ludzkości. Gdyby ta technologia, polegająca na wykorzystywaniu głębokich odwiertów do warstw skał osiągających temperatury przekraczające 400 stopni Celsjusza, znalazła zastosowanie w zaledwie 1 proc. potencjalnych lokalizacji, mogłaby zapewnić osiem razy więcej energii, niż zużywa ludzkość. 

A wsparcie amerykańskiego rządu oznacza, że do gry włączają się dziesiątki nowych, prywatnych firm. Na razie prowadzą wstępne badania i próbne odwierty, ale wkrótce mają przystąpić do pracy nad pełnowymiarowymi elektrowniami.