آنچه برای آزاد کردن پتانسیل انرژی زمین گرمایی لازم است

تیم لاتیمر، بنیانگذار و مدیرعامل استارت آپ EGS Fervo، می گوید: «زمین گرمایی واقعاً برای بهترین زمان آماده است.

جذابیت اصلی انرژی زمین گرمایی در دوام آن نهفته است: در حالی که توان خروجی سیستم های بادی و خورشیدی با آب و هوا و زمان روز متفاوت است، انرژی زمین گرمایی همیشه روشن است و منبع انرژی پایداری را فراهم می کند.

جودی رابینز، مهندس زمین گرمایی در آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر می گوید: «این واقعاً تنها سیستم بار پایه تجدیدپذیر است. انرژی هسته ای (که بدون کربن است اما قابل تجدید نیست) می تواند نقش مشابهی را ایفا کند، اگرچه هزینه ها، مشکلات زباله و تصور عمومی استفاده از آن را محدود کرده است.

نیروگاه های زمین گرمایی مدرن از دهه 1970 در ایالات متحده کار می کنند. این سیستم ها معمولا آب گرم یا بخار را از زیر زمین به سطح پمپ می کنند تا توربین را به حرکت درآورند و برق تولید کنند. سپس آب به پایین پمپاژ می شود تا فشار را در زیر زمین حفظ کند تا روند ادامه یابد.

مکان های درجه یک زمین گرمایی دارای ویژگی های مشترک هستند: گرما، سنگ با شکستگی در آنها، و آب، همه نزدیک به هم و تنها چند کیلومتر از سطح. اما اکنون در دسترس ترین منابع زمین گرمایی – در ایالات متحده آنها عمدتاً در غرب متمرکز شده اند – توسعه یافته اند. در حالی که محققان بر این باورند که مکان های بالقوه بیشتری وجود دارد، تشخیص اینکه کجا هستند دشوار است. و در بیشتر مناطق شرقی ایالات متحده و بسیاری از جاهای دیگر در سراسر جهان، سنگ بستر نوع مناسبی برای گیاهان سنتی نیست یا آب وجود ندارد.

برخی از محققان و استارت آپ ها در تلاش هستند تا انرژی زمین گرمایی را در مکان های جدید گسترش دهند. با EGS، آنها سعی می کنند با پمپاژ مایع به داخل سنگ نفوذ ناپذیر برای باز کردن شکاف ها، سطح زیرین را دستکاری کنند. با این کار فضایی ایجاد می شود که آب می تواند آزادانه حرکت کند و گرم شود و بخار مورد نیاز برای الکتریسیته را ایجاد کند. همانطور که اولین پروژه ها در کره جنوبی و سوئیس نشان داده اند، این فرآیند پتانسیل ایجاد زلزله را دارد. رابینز می‌گوید، با این حال، EGS مشابه فرکینگ است که در ایالات متحده گسترده است و خطرات آن احتمالاً در بیشتر مکان‌ها قابل کنترل است.

این رویکرد می تواند انرژی زمین گرمایی را به مکان هایی که آب های زیرزمینی یا انواع سنگ های مورد نیاز برای گیاهان سنتی را ندارند، گسترش دهد.

با این حال، دستیابی به این منابع آسان نخواهد بود. چاه‌های تجاری معمولاً از هفت کیلومتر (چهار مایل) عمیق‌تر نمی‌شوند – اغلب به دلایل هزینه کمتر – و بسیاری از مکان‌هایی که می‌توانند از انرژی زمین گرمایی بهره ببرند، در این عمق، حدود 150 درجه سانتی‌گراد، به اندازه کافی گرم نیستند. برای تولید برق اقتصادی مورد نیاز است. رسیدن به دمای کافی می‌تواند به معنای عمیق‌تر رفتن باشد، که به تکنیک‌ها و فناوری‌های جدیدی نیاز دارد که می‌توانند گرما و فشار بالا را تحمل کنند.

Fervo در حال بررسی برخی از این جزئیات در پروژه های خود است، از جمله پروژه ای که در اوایل سال جاری با گوگل برای نصب ظرفیت زمین گرمایی در نزدیکی مراکز داده نوادا این شرکت اعلام شد. همچنین اخیراً در یک پروژه DOE در مرکز یوتا به نام FORGE (رصدخانه مرزی برای تحقیقات در انرژی زمین گرمایی) مشارکت داشته است.

محققان دانشگاهی و صنعتی FORGE در تلاشند تا بهترین شیوه ها را برای استفاده از EGS، از جمله حفاری و نگهداری مخزن، شناسایی کنند. لورن بوید، مدیر برنامه EGS در دفتر فناوری‌های زمین گرمایی DOE، می‌گوید: این مکان به این دلیل انتخاب شد که زمین‌شناسی آن نسبتاً نماینده مکان‌هایی است که می‌توان سایر تأسیسات EGS در ایالات متحده را در آن ساخت.

با تامین مالی جدید از قانون زیرساخت، DOE در حال تامین مالی چهار سایت دیگر برای نمایش است. این امر درک محققان را از نحوه راه اندازی تاسیسات EGS گسترش می دهد زیرا آنها می توانند در مکان های مختلف و با انواع مختلف سنگ کار کنند. حداقل یک نیروگاه در شرق ایالات متحده در حال ساخت است، جایی که انرژی زمین گرمایی کمتر رایج است.

سوزان هام، مدیر دفتر فناوری های زمین گرمایی DOE می گوید، اما نه تنها موانع تکنولوژیک پیشرفت انرژی زمین گرمایی را کند کرده است. ساخت یک سیستم زمین گرمایی با توجه به کلیه مجوزهای لازم می تواند تا یک دهه طول بکشد. ساده کردن این اسناد می تواند این زمان را تقریباً به نصف کاهش دهد و ظرفیت زمین گرمایی پیش بینی شده را تا سال 2050 دو برابر کند.