Угольные электростанции десятилетиями обеспечивали США энергией, но в последние годы их массово выводят из эксплуатации. С 2010 по 2019 год закрыли почти 300 станций. К 2030 году электростанции, которые вместе вырабатывают 50 гигаватт электричества, устареют, и их планируют также закрыть.

Попытки администрации Дональда Трампа затормозить этот процесс не помогли. Уголь не выдержал конкуренции с более дешевым газом, а также солнечными и ветровыми электростанциями.

Закрытие станций оставляет целые районы без рабочих мест и налоговых поступлений, которые раньше приносила энергетика. Исследователи ищут способы вдохнуть в эти объекты новую жизнь — на этот раз экологически чистую.

Американские ученые из Стэнфордского университета предложили необычное решение трансформации остановленных угольных электростанций. Ключевой элемент технологии — гигантский бункер, заполненный обычным грунтом. Рядом со «спящей» станцией создают огромную насыпь из земли. Внутри нее размещают мощные промышленные электронагреватели.

Статья по теме: Сила вулканов: как тепло Земли обеспечивает людей энергией

Принцип работы инновационной системы выглядит следующим образом. В периоды избытка дешевой электроэнергии в сети (например, когда ярко светит солнце или сильно дует ветер), инженеры включают нагреватели, которые разогревают грунт до температуры почти 600 градусов Цельсия. Грунт, благодаря природному содержанию термостойких материалов — оксида кремния (SiO2) и оксида алюминия (Al2O3), — отлично сохраняет эту тепловую энергию, выступая надежным и дешевым теплоаккумулятором. 

Когда спрос на электричество резко возрастает (пиковые часы, безветренная погода, пасмурные дни) или требуется аварийное резервное питание, накопленное в грунте тепло начинают отбирать. Запускают насосы, которые прокачивают теплоноситель (специальную жидкость) через горячий грунт. Жидкость нагревается, «забирая» тепло у земли, и уносит его к паровой турбине. 

Там происходит перерождение: тепло от теплоносителя превращает воду в мощный поток пара — точно так же, как раньше это делали с помощью сжигания угля. Пар с огромной силой устремляется на лопатки турбины, заставляя ее вращаться. Турбина соединена с электрогенератором, который производит электричество и подает его в сеть. Вместо того чтобы везти уголь для нагрева воды и получения пара, инженеры используют тепло, запасенное в земле рядом со станцией. То есть теперь воду греет не уголь, а энергия, накопленная в земле.

Статья по теме: Где находится самое сухое место Земли?

Однако у концепции есть технические сложности. Эндрю Максон из американской некоммерческой исследовательской организации Electric Power Research Institute предупредил, что при реализации подобных систем важны грамотная прокладка труб и оптимизация электрических соединений. Эти расходы могут стать существенными.

Помимо экологического эффекта, новая технология обещает экономическую пользу. Закрытие угольных станций оставляет города без налогов и рабочих мест, а переоборудование таких станций может частично компенсировать финансовые потери.

Если технология окажется успешной, десятки старых угольных станций смогут вернуться к жизни — но уже без дыма и пыли.

Научная работа опубликована в журнале Findings.