برای آزادسازی پتانسیل انرژی زمین گرمایی چه چیزی لازم است؟

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

جذابیت زمین گرمایی در مورد سازگاری است: تولید برق بادی و خورشیدی، با تغییر آب و هوا و زمان روز، انرژی زمین گرمایی همیشه روشن است و منبع پایدار برق را فراهم می کند.

جودی رابینز، مهندس زمین گرمایی در آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر، می‌گوید: «این واقعاً تنها بار پایه تجدیدپذیر است. انرژی هسته‌ای (که بدون کربن است اما قابل تجدید نیست) می‌تواند نقش مشابهی را ایفا کند، اگرچه استقرار آن به دلیل هزینه‌ها، مسائل ضایعات و درک عمومی محدود است.

پروژه های مدرن انرژی زمین گرمایی از دهه 1970 در ایالات متحده در حال اجرا هستند. این نیروگاه ها معمولا آب گرم یا بخار را از زمین برای حرکت توربین ها و تولید برق پمپاژ می کنند. سپس آب به پایین پمپاژ می شود تا فشار آب زیرزمینی حفظ شود، بنابراین این فرآیند می تواند ادامه یابد.

مکان‌های زمین گرمایی اولیه برخی ویژگی‌ها را به اشتراک می‌گذارند: گرما، سنگ‌های شکسته و آب، همه نزدیک به هم و در فاصله دو مایلی از سطح. اما در دسترس ترین منابع زمین گرمایی – در ایالات متحده، عمدتاً در غرب متمرکز شده اند – مورد بهره برداری قرار گرفته اند. اگرچه محققان بر این باورند که مکان‌های بالقوه بیشتری کشف شده‌اند، اما تعیین مکان آنها دشوار است. و در بیشتر مناطق شرقی ایالات متحده و بسیاری از نقاط دیگر جهان، سنگ های زیرزمینی نوع مناسبی برای کار گیاهان سنتی نیستند یا آب وجود ندارد.

برخی از محققان و استارت آپ ها در تلاش هستند تا زمین گرمایی را به مکان های جدید گسترش دهند. با استفاده از EGS، آنها در تلاشند تا آنچه را که در زیر زمین وجود دارد مهندسی کنند تا با پمپاژ سیال به سمت سنگ‌های غیرقابل نفوذ، شکاف‌ها را باز کند. این باعث ایجاد فضایی می شود که در آن آب آزادانه در گردش است و گرم می شود و بخار مورد نیاز برای انرژی ایجاد می کند. پروژه های اولیه در کره جنوبی و سوئیس نشان داده اند که این فرآیند پتانسیل ایجاد زلزله را دارد. رابینز می‌گوید، با این حال، EGS مشابه فرکینگ است که در سراسر ایالات متحده پخش می‌شود و خطرات آن در بیشتر مکان‌ها قابل کنترل است.

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

با این حال، دسترسی به این منابع آسان نخواهد بود. حفاری تجاری معمولاً بیش از هفت کیلومتر (چهار مایل) عمیق تر نمی شود – به دلایل هزینه ای که اغلب حتی کمتر است – و بسیاری از مکان هایی که می توانند از زمین گرمایی بهره مند شوند در آن اتاق به اندازه کافی گرم نیستند که به 150 درجه سانتیگراد برسند. از نظر اقتصادی برای تولید برق مورد نیاز است. رسیدن به دمای کافی به معنای عمیق‌تر رفتن است، که به تکنیک‌ها و فناوری‌های جدیدی نیاز دارد که بتواند دما و فشار بالا را تحمل کند.

Fervo در حال کار بر روی برخی از جزئیات پروژه های خود است که در اوایل سال جاری با گوگل برای نصب قابلیت های زمین گرمایی در نزدیکی مراکز داده این شرکت در نوادا اعلام شد. اخیراً به پروژه DOE در مرکز یوتا ملحق شد که FORGE (رصدخانه مرزی برای تحقیقات در انرژی زمین گرمایی) نام دارد.

محققان دانشگاهی و صنعتی در FORGE در حال تلاش برای یافتن بهترین راه برای استقرار EGS، از جمله حفاری و نگهداری مخزن هستند. لورن بوید، مدیر برنامه EGS در دفتر فناوری‌های زمین گرمایی DOE، می‌گوید این مکان به این دلیل انتخاب شده است که زمین‌شناسی آن صادقانه نشان‌دهنده موقعیت سایر سایت‌های کارخانه EGS در ایالات متحده است.

با بودجه جدید لایحه زیرساخت، DOE چهار مکان تظاهرات اضافی را تأمین مالی خواهد کرد. این به محققان درک وسیع تری از معنای ساخت تاسیسات EGS می دهد، زیرا آنها می توانند در مکان های مختلف و روی انواع مختلف سنگ کار کنند. حداقل یک نیروگاه در شرق ایالات متحده ساخته خواهد شد، جایی که زمین گرمایی کمتر رایج است.

سوزان هام، مدیر دفتر فناوری‌های زمین گرمایی وزارت انرژی، می‌گوید، محدودیت‌های فنی، پیشرفت انرژی زمین گرمایی را کند نمی‌کند. با تمام مجوزهای موجود، ساخت یک نیروگاه زمین گرمایی ممکن است یک دهه طول بکشد. تنظیم 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.