21 maja 2025 roku w Houston, na terenie obiektu należącego do Nabors Industries, firma Quaise Energy zademonstrowała w pełnej skali swój system wiertniczy oparty na falach milimetrowych. Źródłem tej technologii jest gyrotron – maser generujący fale elektromagnetyczne o częstotliwościach rzędu 100 GHz, zdolny do topienia skał z odległości kilkunastu centymetrów. Podczas demonstracji urządzenie operowało z mocą 48 kW, wypalając otwór w mieszance granitu i bazaltu z prędkością około 2 cm/min. Efektem był perfekcyjnie cylindryczny tunel o średnicy 10,2 cm, którego ścianki uległy zeszkleniu, tworząc trwałą, odporną na ciśnienie strukturę.
Jak głęboko dokopie się Quaise Energy?
Quaise Energy powstało w 2018 roku jako spin-off Plasma Science and Fusion Center przy MIT. Inspiracją dla założycieli była propozycja fizyka Paula Woskova z 2008 roku, by zastosować technologię gyrotronów, znaną z badań nad fuzją jądrową, do głębokiego wiercenia w skorupie ziemskiej. Tradycyjne wiertła szybko ulegają zniszczeniu przy ekstremalnych temperaturach i ciśnieniach, jakie panują kilka kilometrów pod powierzchnią. Tymczasem maser nie styka się bezpośrednio z materiałem – wykorzystuje energię fal elektromagnetycznych do jego selektywnego stapiania, eliminując potrzebę chłodzenia, smarowania i fizycznego kontaktu.
Czytaj też:Energia geotermalna z najwyższej półki. Szalona koncepcja doczekała się realizacji
Celem Quaise nie jest samo wiercenie – to środek do celu, jakim jest dostęp do tzw. supergorącej geotermii. Poniżej 12 km głębokości temperatura może sięgać 500oC, co pozwala na uzyskanie wody w stanie nadkrytycznym – substancji, która nie jest ani cieczą, ani gazem, a jej pojemność cieplna kilkukrotnie przewyższa tradycyjną parę wodną. W takim środowisku możliwe jest znacznie wydajniejsze wytwarzanie energii, bez strat wynikających z przemian fazowych. Woda pod dużym ciśnieniem i wysoką temperaturą trafia do turbiny bez konieczności wcześniejszego zagotowania – to jak pominięcie jednego całego etapu w klasycznej elektrowni geotermalnej.
Wielu inżynierów z Quaise przyznaje, że inspiracją były wyniki radzieckiego projektu SG-3 z lat 70. XX wieku. Sowieci wiercili najgłębszy otwór w historii – Supergłęboki Odwiert Kolski (SG-3) – przez 19 lat, osiągając 12,26 km głębokości. Tamtejsze odkrycia (wyższe niż przewidywane temperatury, brak spodziewanych warstw bazaltu, obecność wody w strukturze skał) przedefiniowały ówczesną geologię i dziś stanowią fundament teoretyczny pod supergłęboką geotermię. Ale technologia mechaniczna nie pozwoliła wtedy na więcej – Quaise chce teraz to ograniczenie usunąć.
Technologia opracowana przez Quaise jest równie imponująca co skomplikowana. Maser (gyrotron) dostarcza fal elektromagnetycznych o mocy 100 kW do końcówki wiertła przez dynamiczny falowód przypominający harmonijkę. Fale odbijane są od systemu luster aż dotrą do głowicy, gdzie formują stożkową wiązkę i topią skałę w temperaturze sięgającej 1700oC. Powstała magma natychmiast zastyga w ściankach otworu, tworząc szklaną powłokę. Dodatkowo system wykorzystuje wiązkę diagnostyczną, która działa jak radar, mierząc temperaturę i głębokość, by uniknąć przegrzania skały i powstania plazmy odbijającej energię.
Quaise planuje uruchomienie pierwszej komercyjnej elektrowni geotermalnej o mocy 50 MW już w ciągu trzech lat w pobliżu Bend w stanie Oregon. Pierwszy etap (20 MW) zostanie wykonany tradycyjnymi metodami, ale kluczowy będzie etap drugi – 30 MW pozyskane z głębokości niedostępnych dotychczas dla ludzi. Jednocześnie trwają testy w Marble Falls w Teksasie, gdzie urządzenie o mocy 1 MW ma wykonywać odwierty z prędkością do 30 cm/h.
Według CEO firmy, Carlosa Araque, Quaise może osiągnąć tzw. LCoE (Levelized Cost of Energy) na poziomie 50-100 USD/MWh, czyli porównywalnym z gazem ziemnym i lepszym niż energia z węgla czy atomu. Dla porównania: koszt energii z węgla to dziś 68-166 USD/MWh, z gazu 39-101 USD, a z atomu nawet 221 USD. Jednocześnie Quaise udostępniło kalkulator LCoE, który pozwala ocenić opłacalność odwiertów w różnych częściach USA.
Geotermalne odwierty Quaise mogą sięgać nawet 20 km, czyli prawie połowy grubości kontynentalnej skorupy ziemskiej. Mając do dyspozycji infrastrukturę sektora paliw kopalnych, który może zostać szybko przekształcony w geotermalne elektrownie, Quaise może realnie wpłynąć na globalną transformację energetyczną.