Американская Mazama Energy показала работу инженерной системы геотермальной энергетики в районе Ньюберри в Центральном Орегоне: компания пробурила скважину в сухой горячей породе и создала в ней резервуар для циркуляции воды. На глубине 10 200 футов, около 3,1 км, температура породы достигла 629°F, или 331°C. Mazama называет установку самым горячим испытанным резервуаром среди систем улучшенной геотермальной энергетики, EGS.
В EGS горячую породу используют как источник тепла, а путь для воды создают искусственно. Воду закачивают вниз: она проходит через сеть каналов в породе, нагревается и возвращается на поверхность. Mazama утверждает, что на площадке Ньюберри ей удалось совместить два сложных этапа: достичь настолько горячих пород и сохранить созданный резервуар открытым после бурения.
Компания планирует более глубокое бурение. Следующая скважина Athena должна почти на три мили уйти в породы с температурой выше 752°F. Там Mazama намерена брать керны, испытать сверхкритический CO₂ в качестве бурового раствора и изучить прочность, строение и температуру породы. Глубину будут увеличивать настолько, насколько позволят оборудование и инструменты.
При температуре около 705°F вода достигает критической точки и становится сверхкритической жидкостью. Это состояние отличается и от обычной жидкости, и от пара: такой теплоноситель способен переносить к поверхности больше тепла при том же потоке. Именно этот порог Mazama рассчитывает пересечь со скважиной Athena.
По расчётам компании, повышение температуры меняет отдачу от одной скважины. Обычные EGS-системы работают примерно при 400°F и в среднем дают 4 МВт на скважину при расходе 60 кг/с. Для породы с температурой 700°F Mazama приводит модель на 23 МВт, а при 850°F — 40 МВт. Компания оценивает потенциал сверхгорячих пород в пять-десять раз большую выработку на скважину по сравнению с обычными инженерными геотермальными системами.
В материалах Mazama геотермальные системы разделены на три температурных диапазона. Обычные EGS работают ниже 572°F. Промежуток от 572°F до 705°F компания относит к горячим сухим породам, а температуры выше 705°F связывает со сверхкритической водой. По её оценке, горячие сухие породы лежат примерно на глубине трёх миль и встречаются под большей частью планеты.
Компания приводит модельную стоимость энергии для установки мощностью 500 МВт со сроком работы 30 лет: $59 за МВт·ч, или $0,059 за кВт·ч. Расчёт сделан в GEOPHIRES v3.9.64 для температур 200, 350, 400 и 450°C с учётом инвестиционного налогового кредита США по разделу 48E. На сайте Mazama этот результат сопоставлен с диапазоном $50—100 за МВт·ч для природного газа и $141 и выше для новой атомной генерации.
После Athena компания планирует проект Ceres: две горизонтальные скважины, соединённые под землёй инженерным резервуаром. Каждая из них должна пройти более полумили по горизонтали через породу с температурой до 710°F. В начальных испытаниях Mazama рассчитывает обеспечить циркуляцию воды в коммерческих объёмах и получить 15 МВт мощности.
Проект Ceres поддерживает Министерство энергетики США. Mazama рассматривает пару скважин как модуль для будущей электростанции: из таких повторяемых пар можно собрать более крупную генерацию. Компания также описывает схему из трёх скважин, где одна закачивает воду, а две возвращают нагретый поток на поверхность.
Коммерческую станцию в Ньюберри Mazama намерена строить из модулей уровня Ceres. Бурение и строительство станции запланированы на 2027 и 2028 годы, первую электроэнергию компания рассчитывает получить в 2029-м. Полной мощности в 200 МВт проект должен достичь в 2030 году.
Площадка Ньюберри, по оценке Mazama, способна разместить не менее 5 ГВт геотермальной генерации. Компания называет будущую станцию первой в США коммерческой электростанцией на сверхгорячих породах. Сейчас геотермальные источники дают 0,4% коммунальной выработки электроэнергии в стране, причём почти вся эта мощность приходится на несколько западных штатов, где горячая вода естественным образом подходит близко к поверхности.
Mazama уже получила участки и в других частях западных штатов США. Компания подчёркивает, что Ньюберри выбрали не из-за уникальности самого ресурса, а потому что здесь сверхгорячая порода находится ближе к поверхности, а территория хорошо изучена за десятилетия геотермальной разведки. По оценке Clean Air Task Force, использование 1% ресурса США могло бы дать более 4 ТВт стабильной чистой мощности.
Технологический комплекс MUSE, Modular Unconventional Superhot Energy, включает горизонтальное бурение Mazama Drill, резервуарную технологию Thermal Lattice и систему прогнозирования HeatHarvester. Mazama сообщает о 24 выданных патентах и новых заявках. По её расчётам, высокая плотность энергии может сократить число необходимых скважин до 80% и снизить потребление воды до 75% по сравнению с обычными EGS-системами.
