Eden GeoPower испытывает электрический способ добычи водорода из скал

На конной ферме под Бостоном, штат Массачусетс, стартап Eden GeoPower испытывает технологию, которую сам называет «электрической стимуляцией пласта» (девиз компании, «Мы раскалываем скалы электричеством»). Кран опускает в скважину полуметровый цилиндрический электрод с медными наконечниками, тот уходит на глубину в несколько сотен метров, до твёрдой породы древнего горного массива. В соседней скважине на той же глубине закреплён второй, точно такой же электрод. Наземные высоковольтные генераторы посылают между ними серии разрядов: порода между электродами нагревается, давление растёт, и в какой-то момент камень раскалывается на паутину трещин. По словам компании, такой метод создаёт сеть трещин более проницаемую, чем при обычном гидроразрыве пласта (фрекинге).

Раскалывание скал электричеством в Eden рассматривают и как инструмент для горнодобычи, геотермальной энергетики и подземного хранения углерода, но главный интерес компании, в другом: в производстве водорода прямо под землёй. Речь не о поиске естественных подземных залежей водорода, этим уже около пяти лет заняты десятки компаний по всему миру, пробурившие сотни разведочных скважин, но ни одна ещё не вышла на темпы добычи, нужные для коммерческой эксплуатации. Eden делает ставку на так называемый «стимулированный», или «инженерный», геологический водород: в раздробленную богатую железом породу закачивают воду, железо в ней окисляется и выделяет водород как побочный продукт реакции, а трещины от раскалывания служат сетью каналов, по которым вода добирается до железосодержащих минералов. Идея настолько нова, что почти никто ещё не успел её проверить: если она сработает, считают сторонники подхода, это может дать практически неограниченную энергию на неопределённо долгий срок, но оговорка «если сработает» пока весома.

У идеи есть экономическая подоплёка. Расщеплять воду электролизом на возобновляемой энергии уже умеют, но почти всегда это слишком дорого, чтобы окупаться, именно поэтому в начале 2020-х лопнул ажиотаж вокруг водорода. Спрос при этом никуда не делся: в 2024 году он достиг около 100 млн тонн, по энергии это лишь около 3% годового мирового потребления энергии, и большая часть уходит на сырьё для нефтепереработки, удобрений и пластика.

Мечта о водородной экономике родилась ещё в 1970-х на фоне нефтяных кризисов и тревоги за экологию, но выяснилось, что производить водород дороже, чем сжигать обычное топливо. Природный подземный водород долгое время считали курьёзом: газ слишком лёгкий, и учёные полагали, что он весь просачивается через трещины в земной коре. Первый тревожный звонок прозвучал в 1987 году в деревне Буракебугу в Мали, рабочие, бурившие водяную скважину, заметили выходящий из неё ветерок, который, по легенде, вспыхнул синим пламенем от поднесённой сигареты. Скважину закупорили, и лишь в 2012 году, спустя 25 лет, малийский геолог-нефтяник подтвердил, что под землёй скрыт крупный резервуар водорода; сейчас на этом месте работает компания Hydroma, снабжающая электричеством ближайшую деревню. Открытие подстегнуло поиски в Австралии, Канаде, США и других странах, а к 2025 году в охоту включились и крупные нефтегазовые и горнодобывающие корпорации. «Мы пробурили много скважин, но фонтана никто не нашёл, или, по крайней мере, об этом не говорят», говорит Дуглас Уикс, бывший программный директор Агентства перспективных исследовательских проектов в области энергетики США (ARPA-E), а ныне консультант компаний, занятых поиском геологического водорода.

В геологический водород Уикса в 2022 году «затянуло», по его собственным словам, сотрудница ARPA-E Эмили Единак пыталась убедить коллег отнестись к идее серьёзно. Сам он поначалу был, как он говорит, «главным скептиком»: дорогие электролизёры убеждали его, что чистый водород, тупиковый путь, а если бы под землёй действительно скрывались большие запасы газа, человечество, тысячелетиями добывающее ресурсы, давно бы их нашло. Переубедили его геологи, объяснившие, что люди не находили водород просто потому, что не искали именно его. «Меня осенило, что геологический водород, это не просто скопление, а химическая реакция. А если это химическая реакция, значит, её можно стимулировать», говорит Уикс. По его словам, для этого не нужна редкая комбинация условий, как при поиске естественных залежей, достаточно богатой железом породы, а такой породы «повсюду»: с учётом всего железа в пределах досягаемости бурения речь идёт о квадриллионах тонн потенциально доступного водорода, и «если удача улыбнётся хотя бы в 1% случаев только в США, этого хватит, чтобы обеспечивать экономику энергией тысячи лет». По его же грубым прикидкам, стоимость такого водорода вполне может конкурировать со стоимостью водорода, полученного из метана, хотя точных цифр Уикс не называет. Уикс не был автором идеи стимулированного водорода, но первым добился под неё крупного финансирования: в 2024 году под его руководством ARPA-E выделило $20 млн шестнадцати командам, работающим над методами стимуляции, от гидроразрыва и механического воздействия до катализаторов и управления микробными сообществами в породе. Проект Eden, единственный из шестнадцати, ставящий на электричество, получил $900 тысяч.

Основатель и глава Eden Пэрис Смоллз запустил компанию в 2017 году, когда ему было 23 года и он учился в аспирантуре Массачусетского технологического института (MIT). Тема его диссертации по гражданскому и экологическому строительству, влияние электричества на прочность породы, привела его к геотермальной энергетике, где для прокачки воды через горячую сухую породу её нужно предварительно раскалывать. Обычно это делают гидроразрывом пласта (фрекингом), методом, заимствованным из нефтегазовой отрасли, который закачивает в породу жидкость под высоким давлением. Фрекинг спорен: он может провоцировать землетрясения и загрязнение грунтовых вод, из-за чего во многих регионах его запретили, и к тому же неточен: трещины получаются крупными и плохо управляемыми. «Нужных трещин не хватает, потому что вода просто уходит по одним и тем же трещинам», объясняет Смоллз. Электричество, как он знал по своей диссертации, позволяет создавать более разветвлённые и точно настраиваемые сети трещин.

Смоллз сразу увидел применение своей технологии в горнодобыче, хранении углерода и продлении жизни нефтегазовых скважин, но о водороде не думал вовсе, и когда Уикс позвал его подать заявку на водородную программу ARPA-E, растерялся: «Я вообще не понял, о чём речь. Я же ломаю камни, при чём тут водород?» Вскоре Смоллз познакомился с геомикробиологом из Университета Колорадо в Боулдере Алексис Темплтон, изучавшей геологический водород через микробов, которые его потребляют, и минеральные превращения, которые его порождают. По её словам, интерес к идее выращивать водород из породы существовал давно: у перспективных пород есть вся нужная химия, но им нужна вода, а делать для этого гидроразрыв никто не хотел, оставался открытым вопрос, как эту воду туда доставить. Темплтон поняла, что ответ, технология Eden, и в 2023, 2025 годах работала в компании неполный день ведущим геохимиком. Именно тогда Eden провела первый пилотный эксперимент, на нефтяном месторождении в Омане, рядом с местом, где Темплтон уже вела собственные исследования водорода. Установка на постоянном токе посылала между электродами в двух скважинах устойчивый поток мощностью в несколько десятков киловатт: в мягкой известковой породе она легко создавала трещины и подняла добычу нефти на 30%, но в твёрдой породе, той, что нужна для водорода и геотермальной энергетики, трещины почти не появлялись. Тогда команда вернулась к чертежам и предложила другое решение: импульсное электропитание.

Идея разрушать материалы короткими концентрированными импульсами электричества восходит к середине XX века и советскому физику и изобретателю Льву Юткину: по легенде, застигнутый грозой, он увидел, как молния ударила в бревно под водой, и вместо того, чтобы сгореть, бревно взорвалось, будто от динамита. Заинтригованный, Юткин воспроизвёл эффект в лаборатории: погрузил тарелку в бак с водой, опустил туда два электрода и подал высоковольтный импульс. Искра мгновенно ионизировала воду между электродами в плазменный канал, тот стремительно расширился, и ударная волна разнесла тарелку вдребезги. Юткин описал явление в книге 1955 года «Электрогидравлический эффект»; впоследствии оно легло в основу реальных инструментов, от электрогидравлических дрелей и дробилок до литотриптеров, разбивающих камни в почках, но для разрушения подземных пород применялось лишь в лаборатории и почти не выходило за её пределы. Инженеры Eden первыми испытали импульсное электричество на образцах твёрдой породы размером с большой палец: вместо того чтобы погружать образец в воду, как Юткин, они ставили электроды на противоположных концах цилиндра и подавали импульсы прямо в камень, так удавалось создавать плазму в крошечных влажных карманах между минеральными зёрнами. «По сути, мы создаём плазменный канал прямо внутри породы», объясняет вице-президент Eden по исследованиям и разработкам Рафаэль Вильямор-Лора: канал стремительно расширяется, и ударная волна раскалывает камень.

Чтобы перенести технологию в поле, потребовалось напряжение, способное пробить метры твёрдой породы. Для этого Eden построила два кастомных генератора Маркса, устройства, которые превращают низковольтный постоянный ток в высоковольтные импульсы: медленно заряжают, а затем почти мгновенно разряжают набор параллельно включённых конденсаторов. Такие генераторы обычно применяют в физике высоких энергий и для имитации ударов молнии по линиям электропередачи. Генераторы назвали Зевс и Тор, в честь громовержцев, вместе они способны выдать разряд в несколько сотен киловольт. В 2025 году с помощью Тора Eden впервые успешно расколола твёрдую изверженную породу, в заброшенной золото-серебряной шахте в Колорадо, увеличив её проницаемость в десять раз.

В марте 2026 года компания начала обустраивать испытательную площадку на конной ферме под Бостоном, чтобы отладить системы и собрать больше данных о том, как технология ведёт себя в разной геологии; параллельно инженеры проектируют более мощные генераторы для более сильных и быстрых импульсов. Само раскалывание там началось лишь в июне, после нескольких месяцев задержек, сперва из-за снегопада, потом из-за мелких поломок оборудования. Зевс и Тор потребляют мало энергии, по словам компании, сопоставимо с парой тостеров, и на накопление заряда для одного максимального импульса уходит около минуты; чтобы пройти около 10 метров твёрдой породы, нужно порядка 100 импульсов, поэтому раскалывание большего объёма или работа на нескольких глубинах может занять от часов до нескольких дней. Из-за этого главная статья расходов Eden, не энергия, а труд.

По словам Смоллза, Eden уже подписала соглашение с одним из стартапов, занимающихся геологическим водородом, какой именно, он не раскрывает, о совместной демонстрации электрического раскалывания породы в реальном полевом пилоте по добыче стимулированного водорода; начало проекта ожидается не раньше конца 2027 года. Именно на этом этапе Eden предстоит доказать, что её метод помогает добывать газ из-под земли с рентабельными темпами и издержками. «Вопрос не в том, можем ли мы производить водород, говорит Вильямор-Лора., Вопрос в том, можем ли мы производить его достаточно быстро, чтобы это было экономически выгодно». В лаборатории инженеры Eden уже получали из раздробленных образцов породы до четырёх раз больше водорода, чем из целых, но, как отмечает издание, само по себе это может оказаться недостаточным для коммерческой рентабельности без какой-то дополнительной технологии.

У стимулированного водорода пока нет очевидного универсального рецепта: помимо воды и железа на выход газа влияют температура (по лабораторным данным, идеальный диапазон, примерно 200, 300°C), кислотность, химия породы и воды, а также микробные сообщества, и каждое месторождение может требовать своей комбинации методов. «Единого решения, которое сработает везде, не существует, нужно знать конкретную геологию», говорит Алексей Черняк, глава хьюстонского стартапа GeoKiln, который вместо электричества использует подземные нагреватели, технологию, заимствованную из добычи тяжёлой нефти и сланцевых пород, для формаций, уже достаточно пористых и влажных, но слишком холодных для реакции; по словам Черняка, GeoKiln готова начать полевые испытания, как только найдёт финансирование. Другой хьюстонский стартап, Vema Hydrogen, делает ставку на смесь нагретой воды и собственных катализаторов; его научный директор Флориан Осселин говорит, что о катализаторах компании известно прежде всего то, чем они не являются: «не токсичны, не дороги и не опасны». Vema уже бурит пилотные скважины в Канаде и рассчитывает выйти на промышленные темпы добычи вовсе без раскалывания породы, опираясь, по словам Осселина, на «результаты полномасштабного численного моделирования». Денверский стартап Koloma предлагает третий путь: закачивать в породу воду с углекислым газом, который образует кислоту и протравливает минералы, увеличивая площадь поверхности; технический директор Koloma Том Дарра, запатентовавший метод ещё в бытность профессором Университета штата Огайо, называет эффект «микроточечной коррозией», текстура породы меняется с гладкой на шероховатую. Инженер по энергетическим ресурсам из Техасского университета A&M Рита Эсуру Окороафор изучает все эти подходы в лаборатории и в численных моделях и приходит к более осторожному выводу: ни раскалывание, ни катализаторы, ни закачка CO2 сами по себе не способны поддерживать добычу водорода на темпах, нужных для долгосрочной коммерческой эксплуатации, вероятно, потребуется сочетание интенсивного раскалывания, катализаторов и повторной стимуляции. Причина в том, что чем быстрее идёт ускоренная катализаторами реакция, тем быстрее она и затухает: доступное железо на поверхности породы быстро расходуется, а минеральные осадки забивают уже созданные трещины. В одном из своих исследований Окороафор показала, что соляная кислота помогает расчистить эти осадки, открыть новые поверхности и восстановить добычу.

Пока рано говорить, какая технология победит в этой гонке за геологическим водородом и вообще понадобится ли стимуляция, чтобы отрасль стала жизнеспособной, отмечает издание. Да и сама добыча, только первый шаг: как водород будут очищать, хранить и перевозить, как отрасль будут регулировать, каковы экологические риски и во что всё это обойдётся, ответов на эти вопросы пока нет. «На фоне войн и роста цен на газ нам нужно готовиться к будущему», говорит Смоллз. Но, как часто бывает с молодыми технологиями, реальность внесла свои коррективы: раскалывание на ферме под Бостоном стартовало на несколько месяцев позже плана. «Всё занимает больше времени, чем кажется», признаёт Смоллз, но не теряет оптимизма: «Мне нравится браться за то, чего другие боятся».

Ключевые факты

• Eden GeoPower испытывает на конной ферме под Бостоном «электрическую стимуляцию пласта»: в две скважины на глубине в несколько сотен метров опускают парные полуметровые электроды и посылают между ними высоковольтные разряды, которые раскалывают твёрдую породу на сеть трещин, более проницаемую, чем при обычном гидроразрыве пласта (фрекинге).
• Цель, не поиск естественных залежей водорода под землёй (этим пять лет занимаются десятки компаний, пробурившие сотни скважин без единого коммерческого результата), а «стимулированный» водород: закачка воды в раздробленную богатую железом породу запускает реакцию, выделяющую газ.
• В 2024 году ARPA-E под руководством Дугласа Уикса выделило $20 млн шестнадцати командам на технологии стимуляции водорода; проект Eden, единственный электрический среди них, получил $900 тысяч. Компанию в 2017 году основал 23-летний тогда аспирант MIT Пэрис Смоллз.
• Ранние тесты Eden: в мягкой породе на пилоте в Омане разряды подняли добычу нефти на 30%, но твёрдую породу почти не брали, пока компания не перешла на импульсное электропитание через кастомные генераторы Зевс и Тор (несколько сотен киловольт вместе), которые в 2025 году в шахте в Колорадо увеличили проницаемость твёрдой изверженной породы в десять раз, а в лаборатории подняли выход водорода из раздробленных образцов до четырёх раз.
• Eden подписала соглашение с неназванным водородным стартапом на совместный полевой пилот по добыче стимулированного водорода не раньше конца 2027 года; конкуренты, GeoKiln (подземные нагреватели), Vema Hydrogen (катализаторы) и Koloma (закачка CO2), испытывают другие методы, а исследование Техасского университета A&M считает, что ни один из подходов в одиночку не удержит нужные для коммерции темпы добычи.

Почему это важно

Дешёвый безуглеродный водород пока не удаётся получить экономически: электролиз воды на возобновляемой энергии есть, но почти всегда слишком дорог, и именно из-за этого лопнул «водородный хайп» в начале 2020-х. При этом спрос на водород не исчезает, в 2024 году он достиг около 100 млн тонн (около 3% годового мирового потребления энергии), в основном как сырьё для нефтепереработки, удобрений и пластика. Пять лет охоты десятков компаний за естественными подземными залежами водорода тоже пока не дали ни одной скважины с коммерческим темпом добычи. Идея Eden и её конкурентов, не искать готовые залежи, а самим стимулировать реакцию железа с водой прямо в породе, предлагает третий путь: если он сработает, по словам сторонников, это может дать практически неограниченную энергию на неопределённо долгий срок, потому что богатой железом породы в пределах досягаемости бурения на порядки больше, чем известных естественных залежей. Именно под эту пока не доказанную идею государственное агентство ARPA-E в 2024 году выделило сразу $20 млн шестнадцати командам, здесь испытывается не улучшение существующей технологии, а попытка создать новую категорию производства энергии.

Кому это важно

В первую очередь, государственным программам вроде ARPA-E и энергетической политике в целом: агентство уже поставило на стимулированный водород $20 млн, из которых $900 тысяч, на единственный электрический подход, у Eden. Во вторую, конкурирующим стартапам и исследователям, которые пробуют другие пути к той же цели: GeoKiln с подземными нагревателями, Vema Hydrogen со смесью тепла и катализаторов, Koloma с закачкой углекислого газа и независимым учёным вроде Риты Эсуру Окороафор из Техасского университета A&M, чьи лабораторные данные ставят под сомнение любой из этих методов по отдельности. В третью, крупным промышленным потребителям водорода (нефтепереработка, удобрения, пластик) и, шире, крупным нефтегазовым и горнодобывающим корпорациям, которые, по данным статьи, уже к 2025 году начали заходить в общую охоту за геологическим водородом. И отдельно, самому Пэрису Смоллзу, который прямо связывает срочность задачи с энергетической безопасностью: «На фоне войн и роста цен на газ нам нужно готовиться к будущему».

Как это применить

Практически применить пока нечего: это ранняя полевая разработка, а не готовый продукт. Доказанные Eden результаты точечные: десятикратный рост проницаемости твёрдой породы в шахте в Колорадо (2025 год) и до четырёх раз больше водорода из раздробленных лабораторных образцов породы по сравнению с целыми. Но ни одного измерения реальной добычи водорода в поле нет ни у Eden, ни, по данным статьи, у кого-либо из конкурентов. Следующий шаг уже согласован, хотя партнёр не назван: Eden подписала соглашение с другим водородным стартапом о совместном полевом пилоте, который должен показать, можно ли добывать газ с рентабельными темпами и издержками, начало ожидается не раньше конца 2027 года. Практический задел на будущее: генераторы Зевс и Тор потребляют мало энергии (по словам компании, сопоставимо с парой тостеров), заряд на один импульс копится около минуты, а на 10 метров твёрдой породы уходит порядка 100 импульсов, значит, при масштабировании основные издержки Eden лягут на труд, а не на электричество. Но это расчёт на будущее, а не подтверждённая на практике экономика.

Можно ли доверять

Источник, IEEE Spectrum, профильное инженерное издание; репортаж написан по итогам личного визита на испытательную площадку, с собственными фотографиями с места событий. Это надёжнее пресс-релиза, но громкие цифры в тексте, все ранние и локальные: десятикратный рост проницаемости получен на одном тестовом участке шахты, +30% нефтедобычи, на одном пилоте в Омане на мягкой породе, четырёхкратный рост выхода водорода, на лабораторных образцах, а не в поле. Ни по одному из этих показателей статья не приводит данных о промышленной добыче водорода, ни у Eden, ни у её конкурентов. Государственное финансирование ($900 тысяч из выделенных ARPA-E $20 млн) говорит об институциональном интересе, но не о доказанной рентабельности. Основатель и руководители Eden говорят оптимистично и на перспективу; независимый исследователь Рита Эсуру Окороафор из Техасского университета A&M звучит заметно осторожнее, её лабораторные данные и модели говорят, что ни один из нынешних методов стимуляции в одиночку не удержит нужные для коммерции темпы добычи. Стоит помнить и общий фон: по словам самого отраслевого консультанта Дугласа Уикса, за пять лет и сотни разведочных скважин по всему миру «фонтана» естественного геологического водорода никто пока не нашёл, или, по крайней мере, не объявлял об этом.

Риски и подводные камни

Технология не доказана на промышленном масштабе: ни для одного из тестов Eden, ни для площадки под Бостоном, ни для шахты в Колорадо, ни для пилота в Омане, статья не приводит объёма или темпа реальной добычи водорода; даже лабораторный четырёхкратный рост выхода водорода, по признанию самой статьи, может оказаться недостаточным для коммерческой рентабельности без какой-то дополнительной технологии. Есть и риск на уровне самой физики процесса: по данным независимого исследования Риты Эсуру Окороафор (Техасский университет A&M), чем быстрее идёт реакция, ускоренная катализаторами, тем быстрее она и затухает, доступное на поверхности породы железо быстро расходуется, а минеральные осадки забивают уже созданные трещины, так что, по её оценке, ни раскалывание, ни катализаторы, ни закачка CO2 в одиночку не удержат нужные для коммерции темпы добычи и, вероятно, потребуется их сочетание с повторной стимуляцией породы. Дальше по цепочке, открытые вопросы, которые статья прямо называет нерешёнными: как водород будут очищать, хранить и перевозить, как отрасль будут регулировать и каковы экологические риски и итоговая стоимость. Есть и риск выбрать не ту технологию: статья прямо пишет, что пока рано говорить, какой метод стимуляции победит и понадобится ли стимуляция вообще, а конкуренты Eden, GeoKiln, Vema Hydrogen, Koloma, одновременно испытывают три совершенно разных подхода. Наконец, график Eden уже сдвигался: раскалывание на ферме под Бостоном отложили на месяцы, сперва из-за снегопада, потом из-за поломок оборудования, а ключевой для водорода полевой пилот с ещё не названным партнёром запланирован не раньше конца 2027 года. Отдельно стоит держать в уме контекст: гидроразрыв пласта (фрекинг), метод, из ограничений которого выросла сама технология Eden, спорен из-за землетрясений и загрязнения грунтовых вод и запрещён во многих регионах; электрический метод Eden заявлен как более точная альтернатива, но собственный экологический профиль этой технологии в промышленном масштабе статья не оценивает.

«Вопрос не в том, можем ли мы производить водород. Вопрос в том, можем ли мы производить его достаточно быстро, чтобы это было экономически выгодно.»

— Рафаэль Вильямор-Лора, вице-президент Eden GeoPower по исследованиям и разработкам