آیا فناوری فرکینگ می تواند کلید بهره برداری از پتانسیل زمین گرمایی باشد؟

یک فناوری جدید به نام ژیروترون (gyrotron) که توسط یک شاخه از MIT توسعه یافته است، پتانسیل ایجاد انقلابی در استخراج انرژی زمین گرمایی (geothermal energy) را دارد.

این فناوری نوآورانه می تواند انرژی زمین گرمایی را مقرون به صرفه تر و به طور گسترده در دسترس قرار دهد و راه را برای آینده انرژی پاک و پایدار هموار کند.

انرژی زمین گرمایی یکی از پاک ترین و ثابت ترین منابع انرژی تجدیدپذیر روی زمین را فراهم می کند و از نظر تئوری، انرژی زمین گرمایی کافی در زیر پوسته زمین وجود دارد تا انرژی پایدار کل سیاره را تامین کند، پس چرا ما از آن بسیار کم استفاده نمی کنیم؟

مسئله بهره برداری از آن گرمای تابشی است - تنها بخش کوچکی از انرژی حرارتی زمین را می توان به طور سودآور دریافت کرد - اما گروهی از محققان خارج از MIT فکر می‌کنند که ممکن است به یک پیشرفت فناوری با توانایی بهره‌برداری از پتانسیل انرژی زمین گرمایی زمین دست یافته‌ باشند.

در حال حاضر انرژی زمین گرمایی (geothermal) تقریباً به طور انحصاری در جایی تولید می‌شود که گرمای هسته زمین به سطح زمین می‌رسد، مانند جاهایی که آب‌فشان‌های طبیعی و چشمه‌های آب گرم وجود دارند و به همین دلیل انرژی زمین گرمایی تنها 0.5 درصد از انرژی های تجدیدپذیر در مقیاس جهانی را تشکیل می دهد.

سهم آن از ترکیب انرژی گسترده تر، از جمله سوخت های فسیلی، بی نهایت کوچک است و بالا بردن سطح تولید انرژی زمین گرمایی به توانایی حفاری بسیار بسیار عمیق تر در زمین برای استفاده از گرمای تابشی از هسته زمین و انجام این کار به طور موثر و مقرون به صرفه نیاز دارد.

این شاهکار کوچکی نیست و مقدمه گزارش وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) در سال 2019 GeoVision - مهار گرمای زیر پای ما - می گوید: برای رشد به عنوان یک راه حل ملی، زمین گرمایی باید بر موانع فنی و غیر فنی قابل توجهی غلبه کند تا هزینه و ریسک را کاهش دهد.

با توجه به هزینه، پیچیدگی و خطر چنین فعالیت‌هایی، اکتشاف زیرسطحی مورد نیاز برای انرژی زمین گرمایی، مهمترین این موانع است.

با این حال، در سال‌های اخیر، دانشمندان گام‌های بزرگی را به سمت سیستم‌های زمین‌گرمایی پیشرفته مقیاس‌پذیر که گرما را از اعماق زمین می‌کشند، برداشته‌اند.

طبق گزارشی از Esquire در سال 2023، این فناوری به ما این امکان را می دهد که از انرژی زیر پا در سراسر کشور بهره برداری کنیم، همه اینها با تأثیر کربنی که در مقایسه با اکثر منابعی که اکنون به آنها وابسته هستیم، بسیار ناچیز است و این به ایالات متحده محدود نمی شود، وعده زمین گرمایی پیشرفته این است که تقریباً در هر نقطه از زمین قابل استقرار خواهد بود.

پروژه‌های زمین‌گرمایی پیشرفته با استفاده از فناوری‌های حفاری عمیق که در اصل در فرکینگ استفاده می‌شد، تا حدی موفقیت داشتند.

از قضا، روش‌های شکست هیدرولیکی که به انقلاب شیل دامن زدند، اکنون به عنوان یک راه بالقوه برای کربن‌زدایی در ایالات متحده مطرح می‌شوند و دولت بایدن مبلغ قابل توجهی را پشت سر پروژه‌های تحقیقاتی و توسعه زمین گرمایی آزمایشی مانند پروژه یوتا فورج صرف کرده است.

اما این فناوری‌ها تنها تا جایی ارزشمند هستند که مقرون به صرفه باشند، و تا کنون اینطور نیست، NPR در سال گذشته گزارش داد: در حال حاضر، تجزیه و تحلیل فدرال نشان می دهد که این نوع زمین گرمایی حدود 181 دلار در هر مگاوات ساعت هزینه دارد، در حالی که انرژی خورشیدی در مقیاس کاربردی فقط 25 دلار هزینه دارد.

با این حال کارشناسان زمین گرمایی بخش خصوصی پیش‌بینی می‌کنند که این هزینه‌ها به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد - به حدود یک سوم قیمت فعلی - در طول دهه آینده.

اما اکنون یک فناوری پیشرفته دیگر وارد صحنه شده است که توسط اسپین آف MIT معرفی شده است و این بار این فناوری از بخش سوخت‌های فسیلی وام گرفته نشده است، بلکه از راه‌حل انرژی پاک آینده‌نگرتر - همجوشی هسته‌ای است.

Quaise Energy مستقر در کمبریج، ماساچوست، تاکنون 95 میلیون دلار از سرمایه گذاران (از جمله میتسوبیشی) برای استفاده از ژیروترون (gyrotron) در استخراج انرژی زمین گرمایی جمع آوری کرده است.

ژیروترون ها (gyrotron) در حال حاضر در آزمایش های همجوشی هسته ای برای گرم کردن و حفظ پلاسما استفاده می شوند، اما این تیم استدلال می‌کند که می‌توان از آن‌ها برای حفاری عمیق‌تر در اعماق زمین و کارآمدتر از همیشه، با ذوب سنگ با پرتوهای انرژی استفاده کرد.

طبق گزارش IEEE Spectrum، بر اساس مدل‌های آزمایشی و ریاضی این تیم، محاسبه شده است که یک منبع موج میلی‌متری که از طریق یک موجبر تقریباً 20 سانتی‌متری هدف‌گیری می‌شود، می‌تواند سوراخی به اندازه توپ بسکتبال را با سرعت 20 متر در ساعت در سنگ منفجر کند.

با این سرعت، ۲۵ روز و نیم حفاری مداوم عمیق‌ترین حفره جهان را ایجاد می‌کند، حتی بهتر، این را می توان با همان مقدار انرژی که برای تامین انرژی یک دکل حفاری معمولی استفاده می شود، انجام داد.

این نوع سرعت و عمق به این معنی است که حفاری برای زمین گرمایی (geothermal) سریع‌تر و ارزان‌تر از همیشه خواهد بود و عواقب بالقوه مختل کننده صنعت خواهد داشت.

مالکیت معنوی مجله انرژی (energymag.ir) علامت تجاری ناشر است... سایر علائم تجاری مورد استفاده در این مقاله متعلق به دارندگان علامت تجاری مربوطه می باشد، ناشر وابسته یا مرتبط با دارندگان علامت تجاری نیست و توسط دارندگان علامت تجاری حمایت، تایید یا ایجاد نشده است، مگر اینکه خلاف آن ذکر شده باشد و هیچ ادعایی از سوی ناشر نسبت به حقوق مربوط به علائم تجاری شخص ثالث وجود ندارد.