Как использовать энергию вулканов?

[Zaman.]

Смогут ли люди использовать энергию глубоководных вулканов

 

Глубоководные вулканы при извержении обладают выдают такой количество энергии, что теоретически могут обеспечить ею все Соединенные Штаты Америки. К такому выводу пришли ученые из британского Университета Лидса, которые с помощью дистанционно управляемых аппаратов собрали данные о глубоководной вулканической активности в северо-восточной части Тихого океана.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, британские ученые пишут, что подводные вулканы при извержении создают так называемые гидротермальные мегаплюмы, и во время этих извержений выделяется очень много энергии. "Скорость высвобождения энергии, необходимая для переноса золы на наблюдаемые расстояния, чрезвычайно высока - эквивалентна мощности, используемой всеми штатами Америки", - приводит Oil Price выдержку из исследования, проведенного доктором Сэмом Пеглером и доктором Дэвидом Фергюсоном.

 

Быстрое высвобождение огромной энергии в ходе подводных извержений означает, что они приводят к быстрому опустошению резервуаров горячих флюидов в земной коре. По словам ученых, когда магма продвигается вверх к морскому дну, она утягивает за собой эту горячую жидкость. "Наши результаты показывают, что интервалы быстрого гидротермального разряда, вероятно, обычное явление во время глубоководных извержений", - отмечают исследователи.

 

"Личное наблюдение за извержением подводного вулкана по-прежнему не представляется простым, но соответствующие инструменты помогут нам передавать данные в режиме реального времени по мере того, как происходит активность", - констатирует доктор Фергюсон.

Хотя теперь ученые начали понимать, как работают океанические вулканы, использование огромной энергии может оказаться невозможным. Геотермальная энергия на суше - это одно, но получение огромной энергии глубоко в Тихом океане - совсем другое дело.

Крупные нефтяные корпорации начали инвестировать в геотермальную энергию на суше. Одним из последних примером стало объявление, сделанное в прошлом месяце крупной американской компанией Chevron, которая инвестировала в частную компанию, занимающуюся разработкой и эксплуатацией низкотемпературных геотермальных и теплоэнергетических активов в Соединенных Штатах и за рубежом.

Департамент энергетики США заявляет, что "геотермальная энергия - это неиспользованный энергетический гигант Америки". Частота использования этого вида "постоянно включенных" гибких возобновляемых источников может вырасти в 26 раз, и на них будет приходиться 8,5% вырабатываемой электроэнергии в США к 2050 году.

 

Геотермальные ресурсы США огромны, но согласно данным Enegy Information Administration (EIA), в прошлом году на долю геотермальной энергии приходилось всего 0,4% от общего объема производства электроэнергии в США. В мировом масштабе Америка лидирует в производстве геотермальной электроэнергии, но в масштабе США геотермальная энергия составляет незначительную часть от общего производства.

 

Однако, как показал инцидент трехлетней давности, производство геотермальной энергии вблизи вулканической активности более рискованно. В 2018 году на Гавайях потоки лавы из вулкана Килауэа привели к остановке электростанции Puna Geothermal Venture, которая прекратила работу во время извержения. Объект мощностью 38 мегаватт (МВт) - единственная геотермальная электростанция на острове, которая, согласно данным EIA, производила около 29% электроэнергии острова в 2017 году.

 

В 2018 году во время извержения вулкана Килауэа производственные скважины геотермальной электростанции были заглушены, чтобы предотвратить выброс токсичных газов. Электростанция возобновила работу в ноябре 2020 года.

Развитие геотермальной энергетики вблизи действующих вулканов на суше сопряжено с определенными рисками. В океане энергия подводных вулканов может быть огромной, но, скорее всего, она никогда не будет использована. Тем не менее понимание активности глубоководных вулканов может дать ученым больше информации о том, как работает Земля и как она влияет на морскую жизнь.

[Zaman.]

Исследование: энергией извергающихся вулканов можно питать целые континенты

Согласно новому исследованию Лидского университета, извержения вулканов способны высвободить огромное количество энергии. Ее достаточно для того, чтобы питать все население США и даже некоторые континенты.

 

Извержения глубоководных вулканов долгое время считались бесполезными с точки зрения выделения энергии. Ученые отмечают: среди их коллег считалось, что наземные вулканы выглядят впечатляюще, они рассеивают пепел по окружающей среде, а глубоководные извержения приводят лишь медленно движущимся потоки лавы.

Но данные, собранные дистанционно управляемыми аппаратами в глубинах северо-восточной части Тихого океана и проанализированные учеными Университета Лидса, выявили связь между способом рассеивания пепла во время подводных извержений и созданием больших и мощных потоков подогретой воды, поднимающихся с дна океана (ученые называют их мегатрубами).

Они содержат горячую воду, богатую химическими веществами. Размеры мегатруб огромны, объемы воды в них эквивалентны 40 миллионам олимпийских бассейнов. Их находили над различными подводными вулканами, но их происхождение остается неизвестным. Результаты новых исследований показывают, что они быстро формируются во время извержения лавы.

 

Предсказать тип извержения вулкана стало легче: помогли индикаторы вязкости магмы

 

Ученые разработали математическую модель, показывающую, как пепел подводных извержений распространяется на расстоянии нескольких километров от вулкана. Они использовали модель пепла, осевшего в результате исторического подводного извержения, чтобы реконструировать его динамику. Это показало, что скорость энергии, высвобождаемой и необходимой для переноса пепла на длинные расстояния больше, чем энергия, которую потребляет все население США.

Исследования показали, что подводные извержения приводят к образованию мегатруб, но выделение энергии происходит настолько быстро, что она не может быть обеспечена только из расплавленной лавы. Вместо этого в исследовании делается вывод о том, что подводные вулканические извержения приводят к быстрому выливанию горячих жидкостей в земной коре.

[Zaman.]

Вулканы

Одна из главных разработок в освоении вулканической энергии принадлежит американским исследователям из компаний-инициаторов AltaRock Energy и Davenport Newberry Holdings. Исследования проводились на спящем вулкане в штате Орегон, США. Соленую воду закачали глубоко в горные породы. Благодаря распаду радиоактивных элементов и самой горячей мантии Земли температура в недрах очень высока. При нагреве вода превратилась в пар. Он подается в турбину, которая и вырабатывает электроэнергию.

 

На сегодняшний день существуют пока две действующие электростанции, которые используют такую технологию. Одна во Франции, а другая — Германии. Вообще, по оценкам геологической службы США, геотермальная энергия потенциально способна обеспечить 50% необходимого стране электричества (сегодня ее вклад составляет лишь 0,3%).

 

Другой способ использования вулканов для получения энергии предложили в 2009 году исландские исследователи. Рядом с вулканическими недрами они обнаружили подземный резервуар воды с аномально высокой температурой. Очень горячая вода находится где-то на границе между жидкостью и газом и существует только при определенных температуре и давлении.

Вулкан Западный Мату извергается в 2009 году. Изображение любезно предоставлено Национальным управлением океанических и атмосферных исследований. Предоставлено: Национальное управление океанических и атмосферных исследований.

Ученые могли генерировать нечто подобное в лаборатории, но оказалось, что такая вода встречается и в природе — в недрах земли. Считается, что из воды «критической температуры» можно извлечь в десять раз больше энергии, чем из воды, доведенной до кипения классическим образом.

 

Кроме того, недавнее исследование показало, что извержения вулканов глубоко в океанах могут вызывать чрезвычайно мощные выбросы энергии со скоростью, достаточной для того, чтобы обеспечить энергией все Соединенные Штаты.

Долгое время считалось, что извержения глубоководных вулканов относительно неинтересны по сравнению с извержениями на суше. Хотя наземные вулканы часто вызывают впечатляющие извержения, рассеивая вулканический пепел в окружающей среде, считалось, что морские извержения на глубине вызывают только медленно движущиеся потоки лавы.

 

Но данные, собранные с помощью дистанционно управляемых аппаратов глубоко в северо-восточной части Тихого океана и проанализированные учеными из Университета Лидса, выявили связь между тем, как рассеивается пепел во время извержений глубоководных океанов, и образованием больших и мощных столбов нагретой воды, поднимающихся из дно океана, известное как мегаплюмы.

Эти мегаплюмы содержат горячую, богатую химическими веществами воду и действуют так же, как атмосферные шлейфы, видимые от наземных вулканов, распространяясь сначала вверх, а затем наружу, унося с собой вулканический пепел. Размер мегаплюмов огромен, объем воды эквивалентен 40 миллионам плавательных бассейнов олимпийского размера. Они были обнаружены над различными подводными вулканами, но их происхождение осталось неизвестным. Результаты нового исследования ученых из Университета Лидса показывают, что они быстро образуются во время извержения лавы.

 

Исследователи разработали математическую модель, которая показывает, как пепел от этих подводных извержений распространяется на несколько километров от вулкана. Они использовали структуру пепла, образовавшегося в результате извержения одного из подводных вулканов, чтобы реконструировать его динамику. Это показало, что скорость высвобождения энергии, необходимая для переноса пепла на наблюдаемые расстояния, чрезвычайно высока — эквивалентна мощности, используемой всеми Соединенными Штатами.