• Quaise Energy, созданная в Массачусетском технологическом институте, разработала технологию микроволнового бурения. Она испаряет породу вместо механического дробления. Установка достигла 118 метров в граните со скоростью 5 метров в час — в 10 раз быстрее традиционных методов.
• Технология нацелена на сверхглубокую геотермию: глубина более 20 километров, температура 375-500°C. Там вода переходит в сверхкритическое состояние и переносит в 3-4 раза больше энергии, чем обычный пар. Одна такая скважина может заменить 10 обычных.
• Исследование Массачусетского технологического института 2006 года показало важный факт. Использование всего 2% глубинного геотермального ресурса США может покрыть потребление энергии страны в тысячи раз. Quaise делает этот потенциал технически достижимым в любой точке планеты, не только в вулканических зонах.
Общая картина: от нишевой энергии к континентальному решению
Геотермальная энергия традиционно воспринималась как географически ограниченный ресурс. Она доступна только в вулканических регионах вроде Исландии, Новой Зеландии или Калифорнии. Там горячая магма близка к поверхности. Но фундаментальная физика говорит иное. Температура Земли повышается примерно на 25-30°C с каждым километром глубины. Это означает важную вещь. Практически везде на континентальной коре можно найти породу температурой 300-500°C. Достаточно лишь пробурить на 10-20 километров.
Проблема заключалась в технологии. Механические буровые долота, разработанные нефтегазовой индустрией, быстро выходят из строя. Причина — экстремальные температуры и давления глубокого бурения. Скорость проходки падает до долей метра в час. Стоимость растёт экспоненциально. Материалы деградируют. Это делало глубинную геотермию экономически нереализуемой. Так продолжалось до недавнего времени. Quaise Energy применила технологию из совершенно другой области: термоядерного синтеза.
21 октября 2025 года Carroll County Observer сообщил о прорыве компании. Успешное бурение гранита на 118 метров с помощью миллиметровых волн. Это то же электромагнитное излучение, которое используется в гиротронах для нагрева плазмы в токамаках. Это не просто постепенное улучшение. Это фундаментальное изменение парадигмы бурения. Оно может превратить Землю в практически неисчерпаемый источник чистой энергии.
Как работает микроволновое бурение: испарить камень вместо дробления
От токамаков к буровым установкам
Технология Quaise базируется на 15-летних исследованиях Массачусетского технологического института. Используются гиротроны — устройства, генерирующие высокочастотное миллиметровое излучение. Частота составляет 100-300 ГГц. Гиротроны применяют для нагрева плазмы в термоядерных реакторах. Эти устройства использовались в экспериментах по термоядерной энергии уже более 70 лет. Они достигли впечатляющей надёжности и мощности. Мощность составляет мегаватты непрерывного излучения.
Ключевая идея Quaise простая. Направить этот пучок энергии не на плазму, а на породу. Миллиметровые волны проникают в кристаллическую структуру гранита или базальта. Они передают энергию непосредственно молекулам. Материал нагревается до точки плавления (около 1200-1500°C), а затем испарения. Порода буквально испаряется. Образуется газовый поток. Он удаляется из скважины. Остаётся чистое отверстие.
Практические преимущества перед механическим бурением
По данным демонстрации в Техасе (август 2025), система Quaise достигла следующих параметров.
Скорость проходки. До 5 метров в час в граните — самой твёрдой породе континентальной коры. Традиционные алмазные долота в аналогичных условиях проходят 0.3-0.5 метра в час.
Диаметр скважины. 10 сантиметров (4 дюйма). Этого достаточно для размещения теплообменного оборудования и циркуляции флюидов.
Глубина рекорда. 118 метров непрерывного бурения без замены инструмента. Пучок энергии не изнашивается, в отличие от механических долот.
Энергетическая эффективность. Около 200 кВт электрической мощности гиротрона для бурения. Это сопоставимо с энергопотреблением крупной буровой установки.
Критическое преимущество очевидно. Миллиметровые волны не зависят от твёрдости породы так же сильно, как механические методы. Гранит, базальт, метаморфические сланцы — все они имеют схожие температуры плавления. Это делает технологию универсальной для разных пород. Открывается доступ к геотермальным ресурсам в регионах, где традиционное бурение неэффективно.
Сверхкритическая геотермия: физика экстремальной энергии
Что такое сверхкритическая вода
При нормальных условиях вода существует в трёх фазах: лёд, жидкость, пар. Но при температурах выше 374°C и давлениях выше 22.1 МПа (около 220 атмосфер) происходит изменение. Вода переходит в сверхкритическое состояние. Это фаза, где различие между жидкостью и газом исчезает. Сверхкритическая вода обладает уникальными свойствами.
Высокая энергоёмкость. Удельная энтальпия (энергия на единицу массы) в 3-4 раза выше, чем у обычного пара при 250°C.
Низкая вязкость. Течёт легче, чем жидкость. Проникает в микротрещины. Увеличивает проницаемость породы.
Высокая растворяющая способность. Может переносить минералы и соли. Но также требует специальных материалов для предотвращения коррозии.
Исследования журнала Nature Communications (октябрь 2024) показали важный результат. Породы на глубине 10-20 километров при сверхкритических условиях формируют трещины. Проницаемость в 10 раз выше, чем при приповерхностных условиях. Это происходит по следующей причине. Порода становится более пластичной при экстремальных температурах. Это позволяет создавать сети микротрещин вместо одного крупного разлома.
Энергетический потенциал: одна скважина равна 10 обычным
Традиционные геотермальные станции (например, The Geysers в Калифорнии) работают с водой при 150-200°C. Они генерируют 3-5 МВт электрической мощности на одну скважину. Коэффициент полезного действия термодинамического цикла составляет 10-12%. Сверхкритическая геотермия при 375-500°C может достичь других показателей.
Выходная мощность. 30-50 МВт на скважину. Это в 10 раз больше.
КПД цикла Ренкина. 20-25% благодаря более высокому температурному перепаду.
Меньшая площадь земли. Для станции мощностью 500 МВт требуется всего 10-15 скважин. В традиционных системах нужно более 100 скважин.
Исследование Массачусетского технологического института 2006 года «Будущее геотермальной энергии» оценило важный параметр. Доступ к геотермальной энергии на глубинах 3-10 километров (температуры 150-300°C) в США эквивалентен примерно 13 миллионам эксаджоулей. Это в 2000 раз больше годового энергопотребления страны (около 100 эксаджоулей). Сверхкритическая геотермия (375-500°C, глубины 10-20 километров) увеличивает этот потенциал ещё на порядок.
Технологические вехи: от лаборатории к полевым испытаниям
Путь Quaise: 2010-2025
Хронология развития технологии демонстрирует методичный переход от концепции к коммерциализации.
2010-2016. Центр науки плазмы и термоядерного синтеза Массачусетского технологического института под руководством Пола Восков разрабатывает демонстрацию концепции. Гиротрон успешно бурит 5 сантиметров в базальте в лабораторных условиях.
2018. Основание Quaise Energy при поддержке Breakthrough Energy Ventures (Билл Гейтс) и других венчурных фондов климатических технологий.
2023. Первые полевые испытания в Хьюстоне. Бурение отверстия 10 сантиметров диаметром на глубину 3 метра.
Январь 2025. Рекорд в Техасе. Непрерывное бурение гранита на 100 метров. Скорость составила 5 метров в час.
Август 2025. Публичные демонстрации на буровой платформе Nabors. Достигнута глубина 118 метров с валидацией инженерных моделей.
Октябрь 2025. Серия из 6 публичных демонстраций в Техасе для индустрии, инвесторов, регуляторов.
Карлос Араке, генеральный директор Quaise, анонсировал следующую веху. Достижение 1 километра глубины в твёрдой породе в ближайшие месяцы. Это будет демонстрация концепции для масштабирования технологии до коммерческих глубин. Коммерческие глубины составляют 10-20 километров. Они запланированы на конец 2020-х годов.
Выбор Техаса как испытательного полигона
Quaise выбрала центральный Техас для полевых испытаний неслучайно. Регион обладает несколькими преимуществами.
Толстая гранитная кора. Километры кристаллической породы близко к поверхности. Это репрезентативно для большинства континентальных регионов мира.
Развитая инфраструктура бурения. Буровые установки, логистика, квалифицированная рабочая сила. Всё это есть благодаря нефтегазовой индустрии.
Благоприятный регуляторный климат. Техас имеет опыт лицензирования глубокого бурения. Штат поддерживает энергетические инновации.
Близость к потребителям энергии. Энергосистема Техаса испытывает дефицит базовой мощности. Особенно после зимних кризисов 2021 и 2023 годов.
Критические инженерные вызовы на пути к коммерциализации
Материаловедение для экстремальных условий
Несмотря на успешные демонстрации, ряд технических препятствий требует решения.
Датчики и телеметрия в скважине. Электроника не функционирует при температурах выше 400°C. Необходимы высокотемпературные датчики (керамические, оптоволоконные). Они нужны для мониторинга бурения в реальном времени.
Материалы обсадных труб. Они должны выдерживать термоциклирование. Это перепады сотен градусов при остановке и запуске. Также нужна устойчивость к коррозии от сверхкритических флюидов.
Теплообменники. Поверхностное оборудование для извлечения тепла из сверхкритического потока требует специальных сплавов. Это инконель, хастеллой. Требуется регулярная замена из-за эрозии.
Управление проницаемостью породы
Даже при температурах 375-500°C естественная проницаемость гранита может быть недостаточной. Нужен экономически эффективный поток флюида. Quaise планирует использовать подход усиленных геотермальных систем. Это гидравлический и термальный разрыв породы. Цель — создать «облако проницаемости» между нагнетательными и производственными скважинами.
Новизна заключается в следующем. При сверхкритических условиях породы ведут себя более пластично. Это снижает риск крупных индуцированных землетрясений. Эта проблема характерна для традиционных усиленных геотермальных систем. Лабораторные данные Федеральной политехнической школы Лозанны (Nature Communications, октябрь 2024) подтверждают важный факт. Сети трещин при температурах выше 400°C более стабильны. Они имеют меньшую сейсмическую сигнатуру.
Водная логистика
Для запуска сверхкритической геотермальной системы требуется закачка значительных объёмов воды. Нужно около 1000-5000 кубических метров на скважину для начального разрыва породы. В засушливых регионах это создаёт конкуренцию с сельским хозяйством и муниципальным использованием. Решения включают несколько направлений.
Системы замкнутого цикла. Рециркуляция воды между нагнетательными и производственными скважинами с минимальными утечками. Целевой показатель — менее 5% годовых потерь.
Использование солоноватой воды. Солёная вода из нефтяных скважин подходит для геотермальных циклов.
Нулевой жидкий сброс. Конденсация и повторное использование всей воды на поверхности.
Вулкан Ньюберри: полигон для сверхгорячих пород
Вулкан Ньюберри (Орегон) — один из приоритетных тестовых полигонов для сверхглубокой геотермии. Министерство энергетики выбрало этот регион для обсерватории передовых исследований в геотермальной энергии. Причина — уникальные условия.
Высокие температуры на малой глубине. 315-350°C уже на глубине 3 километра. Обычно такие температуры достигаются только на глубинах более 10 километров в типичных континентальных условиях.
Хорошо изученная геология. Десятилетия исследований вулканической активности и гидротермальных систем.
Существующие скважины. Инфраструктура от предыдущих геотермальных и научных проектов.
Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория в партнёрстве с AltaRock Energy и Университетом штата Орегон проводят эксперименты. Исследуется микроразрыв породы в сверхкритических условиях. Ньюберри служит промежуточным этапом. Это переход от обычной геотермии (150-250°C) к полностью сверхгорячим системам (375-500°C). Именно такие системы нацелена реализовать Quaise.
Экономика сверхгорячей геотермии: стоимость и конкурентоспособность
Предварительные оценки стоимости
Целевая группа по чистому воздуху (отчёт 2022 года «Сверхгорячая геотермия пород») оценивает целевые показатели.
Капитальные затраты. $40-60 миллионов на одну скважину глубиной 20 километров. Для сравнения: нефтяная скважина глубиной 5-7 километров стоит $10-15 миллионов.
Строительство станции. $3000-4000 за киловатт для модульных станций мощностью 50-100 МВт. Это выше ветра и солнца, но ниже нового ядерного.
Целевая приведённая стоимость электроэнергии. $50-80 за мегаватт-час. При коэффициенте использования мощности 90% и 30-летнем сроке службы.
Для сравнения (данные Управления энергетической информации США на 2025 год).
Новый газовый комбинированный цикл. $45-60 за мегаватт-час. Но с углеродными выбросами.
Береговой ветер с накопителями. $60-90 за мегаватт-час.
Солнечные станции с накопителями. $50-75 за мегаватт-час.
Новая ядерная станция. $90-130 за мегаватт-час.
Сверхглубокая геотермия может быть конкурентоспособной в рыночных сегментах, где критична базовая нагрузка круглосуточно. Это дата-центры, тяжёлая промышленность, производство синтетических топлив через электролиз.
Ценностное предложение: надёжная чистая энергия
Ключевое преимущество геотермии перед ветром и солнцем — диспетчеризуемость. Коэффициент использования мощности составляет около 90-95% против 30-40% для возобновляемых источников. В энергосистеме с высокой долей переменных возобновляемых источников надёжная низкоуглеродная энергия становится всё более ценной.
Стоимость мощности. Геотермия не требует избыточного строительства и массивных накопителей. Это снижает системные издержки.
Стабильность сети. Инерция синхронных генераторов (если используются турбины) помогает частотной регуляции.
Промышленное тепло. Прямое использование флюидов температурой 200-400°C для процессов (цемент, сталь, химия). Может быть экономичнее генерации электричества.
Стратегические выводы
1. Цепочки поставок для глубокого бурения. Quaise потребует масштабирования производства гиротронов. Сейчас производятся десятки устройств в год для термоядерных исследований. Также нужны высокотемпературные материалы обсадных труб (инконель, керамические композиты), датчики для скважин. Компании-поставщики этих компонентов получат многолетние контракты по мере масштабирования Quaise и конкурентов (Eavor, Fervo Energy).
2. Репозиционирование нефтегазовых активов. Тысячи буровых установок и квалифицированных бригад в США, Канаде, на Ближнем Востоке могут быть переориентированы на геотермальное бурение. Операторы типа Nabors, Halliburton, Schlumberger уже партнёрствуют с геотермальными стартапами. Это путь декарбонизации буровой индустрии.
3. Корпоративные контракты для инфраструктуры искусственного интеллекта. Дата-центры Google, Microsoft, Amazon ищут источники безуглеродной энергии круглосуточно для вычислений ИИ. Геотермия идеально подходит: постоянная генерация, малая площадь, возможна совместная локация (разместить станцию рядом с центром обработки данных). Quaise может продавать электричество через долгосрочные соглашения на поставку ещё до запуска коммерческих проектов.
4. Регуляторный арбитраж. В Техасе, Неваде, Юте — штатах с либеральным энергетическим регулированием и опытом глубокого бурения — проекты сверхгорячей геотермии получат разрешения быстрее, чем в Калифорнии или на Восточном побережье. Инвесторы должны учитывать региональный регуляторный риск.
5. Конвергенция с производством водорода. Высокотемпературное тепло (400-500°C) идеально для термохимического расщепления воды или повышения эффективности электролизёров. Геотермально-водородные хабы могут стать краеугольными камнями низкоуглеродных промышленных кластеров.
Ключевые тезисы
Технологическая зрелость. Quaise Energy завершила критический переход от лабораторной концепции к полевым демонстрациям. 118-метровое бурение в граните со скоростью 5 метров в час — это не постепенное улучшение. Это качественный скачок. Компания движется к целевой глубине 1 километр в 2026 году. Затем к коммерческим скважинам 10-20 километров к концу 2020-х. Технология базируется на зрелых компонентах (гиротроны с 70-летней историей). Это снижает технологический риск по сравнению с другими глубокотехнологичными стартапами.
Масштаб ресурса. Если оценка Массачусетского технологического института 2006 года верна (использование 2% глубинного ресурса равно 2000-кратному текущему энергопотреблению США), сверхглубокая геотермия — один из немногих источников энергии, способных обеспечить глобальную декарбонизацию масштаба тераватт. Это не нишевое решение вроде приливной энергии. Это потенциальный остов системы чистой энергии, дополняющий ветер и солнце.
Экономическая неопределённость. Приведённая стоимость электроэнергии $50-80 за мегаватт-час — оптимистичная цель. Но ещё не доказанная реальными проектами. Первые коммерческие скважины будут дороже из-за кривой обучения. Ключевые факторы снижения стоимости: (1) скорость бурения (целевой показатель Quaise: в 10 раз выше текущих показателей), (2) срок службы скважин (30-40 лет без крупного перебуривания), (3) серийное производство оборудования. Конкурентоспособность сильно зависит от углеродного ценообразования. При цене $50-100 за тонну CO₂ сверхгорячая геотермия становится явным победителем против газовой генерации.
Геологические риски. Не все регионы одинаково пригодны. В кристаллических породах (граниты, гнейсы) технология работает хорошо. Но в осадочных бассейнах с высокой пористостью и флюидонасыщением могут возникнуть проблемы. Это контроль скважины и индуцированная сейсмичность. Исландия и Новая Зеландия уже демонстрировали успешные сверхкритические геотермальные скважины. 450°C в Крафла, 426°C в Рейкьянесе. Но в менее геологически активных регионах потребуется обширное усиление геотермальных систем с микроразрывом. Успех Quaise будет зависеть от выбора правильных первопроходческих площадок.
Что это значит для энергетического перехода
Микроволновое бурение Quaise Energy может стать технологией, обеспечивающей реализацию «святого Грааля» возобновляемой энергетики. Это надёжная, диспетчеризуемая, безуглеродная базовая энергия в любой точке планеты. В отличие от ветра и солнца, геотермия не зависит от погоды. В отличие от ядерного деления, не требует десятилетий на получение разрешений. Не создаёт общественного противодействия. В отличие от водорода, не нуждается в масштабной новой инфраструктуре.
Если Quaise достигнет целевых показателей (приведённая стоимость электроэнергии менее $80 за мегаватт-час, срок службы более 30 лет, стоимость бурения менее $60 миллионов на скважину), сверхгорячая геотермия может стать ключевым элементом глубокой декарбонизации к середине века. Планета действительно становится гигантской безуглеродной батареей. Надо лишь научиться её эффективно эксплуатировать. Следующие 3-5 лет покажут результат. Превратится ли революционная технология бурения в революционный источник энергии.
Материал подготовлен на основе публикаций Carroll County Observer, официальных релизов Quaise Energy (август-сентябрь 2025), MIT Technology Review (июль 2025), Nature Communications (октябрь 2024), отчёта Целевой группы по чистому воздуху «Сверхгорячая геотермия пород» (2022), анализа CNBC (июль 2025), Фонда Карнеги за международный мир (июль 2025), Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории. Данные актуальны на 22 октября 2025 года.