استفاده از تنها یک درصد انرژی سنگهای فوق داغ میتواند برق تولیدی کنونی جهان را بیش از هشت برابر افزایش دهد.
در اعماق بسیار زیر سطح زمین، منبع عظیمی از انرژی نهفته است که دانشمندان بر این باورند میتواند به تامین انرژی آیندهای کمکربن کمک کند.
آگهی
آگهی
شمار فزایندهای از پژوهشگران و شرکتهای انرژی اکنون در رقابتی فشرده هستند تا ظرفیت «زمینگرمایی فوقداغ» را آزاد کنند؛ شکلی بسیار قدیمی و در عین حال نو از تولید انرژی که میتواند تقریبا در هر نقطهای از جهان برق پایدار و بدون کربن تامین کند.
آژانس بینالمللی انرژی (IEA) اوایل امسال در گزارش «وضعیت نوآوری در انرژی» (منبع به زبان انگلیسی) خود بر زمینگرمایی فوقداغ تاکید کرد و آن را منبع امیدوارکنندهای از «برق پاک و پایدار» توصیف کرد که میتواند از گذار به دور از سوختهای فسیلی پشتیبانی کند.
اکنون یکی از پروژههای تحتنظر این حوزه در ایالت اورگن آمریکا وارد مرحله اجرا شده است؛ استارتآپ کویز انرژی میگوید قصد دارد تا سال ۲۰۳۰ آنچه را «نخستین نیروگاه زمینگرمایی فوقداغ جهان» مینامد، بسازد.
انرژی زمینگرمایی فوقداغ چیست؟
انرژی زمینگرمایی از گرمای زیر سطح زمین برای تولید برق یا تامین گرمایش استفاده میکند.
نقش آن به عنوان منبع برق یا گرمایش، موضوع تازهای نیست.
در ایسلند، نزدیک به یک قرن است که از آب زمینگرمایی برای گرم کردن خانهها استفاده میشود. امروز حدود ۳۰ درصد برق این کشور از منابع زمینگرمایی تامین میشود.
آژانس بینالمللی انرژی میگوید نیروگاههای کلاسیک زمینگرمایی به مخازن طبیعی آب داغ یا بخار در زیر زمین متکیاند که معمولا در مناطق آتشفشانی فعال یا در امتداد مرزهای صفحات تکتونیکی زمین متمرکز شدهاند.
زمینگرمایی فوقداغ به دنبال نفوذ به اعماق بیشتر است.
این فناوری سنگهایی را هدف میگیرد که دمایی بالاتر از ۳۰۰ درجه سانتیگراد دارند؛ جایی که آب به حالت فرا بحرانی میرسد و میتواند به مراتب بیشتر از سامانههای متعارف زمینگرمایی انرژی حمل کند.
بنیاد غیرانتفاعی آمریکایی «تسکفورس هوای پاک» (Clean Air Task Force (منبع به زبان انگلیسی)) برآورد میکند که تنها بهرهبرداری از یک درصد این منابع میتواند بیش از هشت برابر تولید فعلی برق در جهان انرژی فراهم کند.
چرا این کار دشوار است؟
بزرگترین چالش تا امروز حفاری به اندازه کافی عمیق برای رسیدن به این دماهای بسیار بالا بوده است.
به گفته نهادهای مختلف انرژی (منبع به زبان انگلیسی)، سامانههای متعارف حفاری، که بسیاری از آنها از صنعت نفت و گاز گرفته شدهاند، در برابر گرما و فشار شدید در چند کیلومتری زیر زمین با مشکلات جدی روبهرو میشوند و هرچه چاهها عمیقتر شوند هزینهها نیز بالا میرود.
همین مساله پژوهشگران را واداشته تا به سراغ فناوریهای جایگزین حفاری بروند.
کویز انرژی قصد دارد برای بخشهای بالایی چاههای خود در اورگن از حفاری متعارف استفاده کند و در ادامه به فناوری امواج میلیمتری (منبع به زبان انگلیسی) روی آورد؛ فناوریای که در موسسه فناوری ماساچوست (امآیتی)، جایی که این استارتآپ از دل طرحهای پژوهشی آن بیرون آمده، توسعه یافته است.
در این سامانه از امواج الکترومغناطیسی با بسامد بالا، شبیه امواج مایکروویو، برای ذوب و بخار کردن سنگ استفاده میشود، نه آنکه سنگ به طور مکانیکی بریده شود.
اگر این روش موفقیتآمیز باشد، میتواند امکان دسترسی چاهها به منابع زمینگرمایی بسیار عمیقتر از آنچه فناوریهای فعلی اجازه میدهند را فراهم کند.
در ادامه آب به زیر زمین پمپ میشود، با گرمای سنگهای اطراف داغ میشود و به صورت بخار به سطح بازمیگردد تا برق تولید کند و سپس دوباره به سامانه بازگردانده و بازیافت میشود.
کویز میگوید این سامانه ۵۰ مگاوات برق تجدیدپذیر و بیوقفه تولید خواهد کرد؛ ظرفیتی که برای تامین برق دهها هزار خانه کافی است. این شرکت امیدوار است پس از راهاندازی، پروژه را به ۲۰۰ مگاوات گسترش دهد؛ تحولی که میتواند برای جهانی که در تلاش است همزمان با پاسخ به رشد تقاضای انرژی، انتشار گازهای گلخانهای را کاهش دهد، بازی را دگرگون کند.
چرا این موضوع اهمیت دارد؟
بر اساس گزارش تازه آژانس بینالمللی انرژیهای تجدیدپذیر (آیرنا)، کاهش چشمگیر هزینه ذخیرهسازی باتری به منابع تجدیدپذیر امکان داده است برق شبانهروزی را با قیمتهایی رقابتی با سوختهای فسیلی تامین کنند. با این حال انرژی زمینگرمایی، برخلاف برق خورشیدی و بادی، میتواند مستقل از شرایط آب و هوایی به طور مداوم در مدار بماند.
حامیان همچنین میگویند ردپای زمینی پروژههای زمینگرمایی در مقایسه با مزارع بزرگ خورشیدی یا بادی بسیار کوچکتر است.
به همین دلیل عجیب نیست که علاقه به زمینگرمایی فوقداغ در سراسر جهان رو به افزایش است.
در ایسلند، پژوهشگران به تازگی ۱۰ میلیون یورو (منبع به زبان انگلیسی) بودجه اتحادیه اروپا برای توسعه پروژههای مشابه دریافت کردهاند. سال گذشته نیز نیوزیلند (منبع به زبان انگلیسی) در قالب برنامههای بلندمدت امنیت انرژی خود، توافقنامه همکاری با ایسلند برای توسعه فناوری زمینگرمایی امضا کرد.
کارشناسان بر این باورند که این نوع تولید انرژی سرانجام میتواند فراتر از مناطق آتشفشانی فعال گسترش یابد. آژانس بینالمللی انرژی میگوید پیشرفت در فناوری حفاری عمیق میتواند استفاده از آن را در بخشهای وسیعتری از اروپا، آسیا و آمریکای شمالی ممکن کند.
با وجود همه این امیدها، این فناوری تا زمانی که بتواند شبکههای برق جهان را دگرگون کند هنوز راه درازی در پیش دارد.
هنوز هیچ نیروگاه تجاری زمینگرمایی فوقداغی به بهرهبرداری نرسیده و پژوهشگران باید نشان دهند که سامانههای حفاری، سازندهای سنگی زیرزمینی و زیرساختهای تولید برق میتوانند در بلندمدت این شرایط فوقالعاده سخت را تاب بیاورند.
نگرانیهای زیستمحیطی نیز مطرح است.
پژوهشگران میگویند حفاری زمینگرمایی میتواند زلزلههای کوچک ایجاد کند؛ پدیدهای که «لرزهزایی القایی» نامیده میشود. هرچند بیشتر این لرزهها آنقدر خفیفاند که احساس نمیشوند، اما برخی میتوانند جدی باشند.
در سال ۲۰۱۷، زمینلرزهای به بزرگی ۵.۴ ریشتر در نزدیکی یک سایت زمینگرمایی در پوهانگ کره جنوبی رخ داد که خسارت گستردهای بر جا گذاشت. گمان میرود این زلزله بر اثر لرزهزایی القایی و در پی تزریق سیال پرفشار به درون زمین در آن محل رخ داده باشد.
با این همه، حامیان این فناوری میگویند چشمپوشی از ظرفیتهای بالقوه آن آسان نیست.
بنا بر برآورد تسکفورس هوای پاک، تنها حدود دو درصد از انرژی زمینگرمایی موجود در عمق سه تا ۱۰ کیلومتری زیر سطح زمین میتواند معادل دو هزار برابر تقاضای کنونی انرژی تنها در ایالات متحده را تامین کند.