با حفر چاه زمین گرمایی می توان بوسیله کارمایه تجدیدپذیر دائمی دست یافت؟

تو نقطه ای دورافتاده از کوهپایه های سبزفام منطقه ی توسکانی از شبه جزیره ی ایتالیا یک دکل حفاری با شهرت ونل ۲ (Venelle-2) مبتلا حفاری در اعماق ژرف زمین است؛ اما آنچه پژوهشگران داخل جای پا استخراج آن هستند، نه نفت و گاز بلکه منبعی دائمی از انرژی تجدیدپذیرو پاک است که بانام کارمایه زمین گرمایی (ژئوترمال) شناخته می شود.

برای دستیابی به این گوهر انرژی، پژوهشگران اقدام به حفر یک رشته چاه زمین گرمایی با عمق سه کیلومتر کرده اند. در چنین سرسری از زمین، ضیق و دما آن چنان بالا است که حتی سنگ ها نیزبه لباس خمیری درمی آیند. این شرایط محیطی برای شکل گیری سیال های زمین گرمایی فوق بحرانی ایده آل است (جاری های فوق متشنج به انواعی از آب های معدنی دامن تنگ کردن و دمای رفعت گفته می شود که حزن زمان خاصیت مایع و گاز را دارا هستند). اگر دکل حفاری ونل ۲ بتواند به مخازن زیرزمینی سیال های فوق عصبی مربوط به اعصاب دسترسی ظاهر کند و از کارمایه حرارتی این منابع برای بوسیله کار انداختن توربین های دود نصیب ببرد، می توان گفت متخصصان برای اولین بار توانسته اند یکی از متمرکزترین منابع انرژی تجدیدپذیر حال حاضر جهان را به بهره برداری برسانند.

ولی بزمین نشستن به چنین هدفی چندان هم ساده نخواهد بود. حفاری بسیار ژرف در دل زمین همواره با مخاطره ابراز زمین نوسان همراه است. کافی است یک قطعه ی بزرگ حجر از محل خود داخل صفحات زیرین زمین بلغزد تا شاهد یکی از بزرگ ترین فجایع طبیعی روی زمین باشیم. خطر بروز چنین رخدادی در پروژه هایی نظیر ونل ۲ به مراتب بیش برنده است؛ چراکه دکل حفاری یادشده قرار است با عبور از مرز میان سنگ های ابکی سطحی و سنگ های نرم تر قلمرو ی ژرف به ملک ی موسوم به افق K تاثیر بطی ء. متاسفانه هنوز کسی به درستی نمی داند که با نفوذ دریل وسیله حفاری به این لایه ی کمینه شناخته شده از زمین و برخورد با سیال های فوق بحرانی دقیقا چه اتفاقی رخ خواهد داد.

حفاری متجاوز ژرف تو قلب زمین هموار با خطر بروز زمین لرزه همراه بوده است

تا بوسیله اینجای کار، هنوز چیزی هویدا نیست. به دلیل دمای بسیار بالای عمق چاه، روند حفاری ونل ۲ معتمد درون آستانه ی ادخال به افق K ایستا شده است. داده های دریافتی از حسگرهای نصب شده کنار سر مته مشعر از آن است که دمای عمق چاه از آستانه ی ۱۰۰۰ منصب ی فارنهایت (حد ۵۳۷ درجه ی سانتی گراد) تجاوز کرده و تنگ کردن نیز تا ۳۰۰ مقابل اعلی از فشار سطح زمین است. چاه زمین گرمایی ونل ۲  بالاترین دمای ثبت شده در میان تمامی چاه های حفرشده تاکنون را به خود اختصاص داده است. این پروژه توانسته ثبوت یواش که حفاری در شرایط فوق بحرانی عمق زمین غیرممکن نیست. بنابر مقاله ای که بوسیله تازگی در ژورنال علمیGeophysical Research به چاپ رسیده، پژوهشگران ادعا کرده اند که می نبوغ به حفاری در چنین عمقی، عاری ریسک ایجاد زمین لرزش های جدی ادامه داد.

نویسندگان مقاله بروز امیدواری کرده اند که استیناف یادشده بتواند خط بطلانی برای تصورات رایج پیشین درمورد حتمی وجود داشتن شانس بروز زلزله درون عملیات حفاری چاه های زمین گرمایی باشد. با این حال، واقعیت این است که جز به هنگام ابراز حادثه، کسی کوچک ترین توجهی نسبت به عملیات حفاری چاه های زمین گرمایی مدال نمی دهد. ریکاردو مینتو، پژوهشگر دانشگاه ژنو سوئیس و از نویسندگان مقاله چنین می گوید که پروژه ی ونل ۲ نشان می دهد که موارد موفق بی شماری از حفر چاه هایی با اهداف زمین گرمایی وجود دارند.

چاه ونل ۲ تنها یکی از چندین لفافه چاه هایی است که تو میدان زمین گرمایی لاردریلو – تراواله ایتالیا حفر می شود. منطقه ی یادشده پیش ازاین همچنین سابقه ی اولین کاربرد کارمایه زمین گرمایی جهان باهدف تولید برق را داخل کارنامه ی خود دارد. پیشینه ی این جنس آزمایش ها به سال ۱۹۰۴ بازمی گردد؛ یعنی زمانی که اولیه توربین به کاررفته تو یک سایت زمین گرمایی توانست انرژی موردنیاز بخاطر رک کردن ۵ لامپ را فراهم درنگ. اما اکنون اوضاع تغییر کرده است؛ امروزه خروجی صاعقه سایت های زمین گرمایی احداث شده در این منطقه به تنهایی حدود ۱۰ درصد از کل کارمایه زمین گرمایی تولیدی جهان را پوشش می دهد. در سال ۲۰۱۵، کنسرسیومی متشکل از چندین مؤسسه و همدستی اروپایی فعال در مرزوبوم ی انرژی، پروژه ی دیسکرمبل (Descramble) را وضع اندازی کرد. هدف پژوهشگران از انجام این پروژه آن است که ببینند آیا می توان کارمایه بیش لطافت را از میدان کارمایه زمین گرمایی لاردریلو – تراواله استحصال کرد یا نه. طی این برنامه استراحت است امکان دسترسی به ساری های فوق بحرانی داخل سطوح زیرین زمین حاضر شود. اگر بتوان این ساری های چگال از انرژی را به راه ای از چاه استخراج کرد؛ یکی دیگر از افتخارات تاریخی مجموعه ی زمین گرمایی مستقر در این منطقه رقم خواهد خورد.حصول انرژی متناسب استفاده از سیال های فوق عصبی مربوط به اعصاب عمق زمین یکی از بزرگ ترین دستاوردهای صنایع انرژی زمین گرمایی دنیا خواهد حیات

البته گروه یادشده اولیه تیمی نیست که رؤیای دسترسی به سیال های فوق دست پاچه را درون سر می پروراند. پیش تر آزمایش های مشابه دیگری نیز باهدف تولید ساری های فوق دست پاچه در کشورهایی بسان ایالات متحده، ژاپن، و مکزیک انجام شده است. برای دسترسی بوسیله این فاز از سیالات، به دماهایی اعلی از ۷۰۰ درجه ی فارنهایت و فشاری تا ۱۰۰ موافق ضیق سطح دریا نیاز است. در این میان، تنها یک پروژه توانسته بوسیله سیال های علو دست پاچه دست یابد. در سال ۲۰۱۷، پروژه ی حفاری آیسلند دیپ (Iceland Deep) ازسوی شانس ایسلند و کنسرسیومی از شرکت های ملی انرژی این قلمرو آغاز شد و پژوهشگران توانستند با توفیق در عمق حدود پنج کیلومتری از سطح زمین به سیال های فوق دست پاچه دسترسی پیدا کنند. حال با بخشیدن سه سال، آن ها همچنان در تقلا هستند بتوانند از این چاه زمین گرمایی انرژی کاربرد پذیر استخراج کنند.

نمایی از یک نیروگاه زمین گرمایی تو اندونزی

بی قراری زمان با اکتشاف جریان فوق جاری داخل پروژه ی آیسلند دیپ، گروه تحقیقاتی دیسکرمبل نیز فرایند حفاری خویشتن را آغاز کرد. آن ها باکمک فناوری سوراخکاری سخت توانستند بوسیله لایه هایی از زمین خاصیت کنند که از دمای بسیار بالاتری نسبت بوسیله چاه های مشابه برخوردار وجود. اما پس از ۶ ماه حفاری و درحالی که عزب چند صد متر تا فرود امدن به عمق هدف خود فاصله داشتند، امر راکد شد؛ چراکه دمای عمق چاه حدود ۲۰۰ منصب بالاتر از آن چیزی حیات که درمورد چاه آیسلند دیده شده بود. این مقیاس حرارت دور از انتظار، یافتن راهی ایمن بخاطر ادامه ی امر را دشوار کرد.

گفتنی است هنگام فرایند حفاری اخیر، یک تیم مستقل از زمین شناسان اروپایی مدل نوسان های ثبت شده تو میدان زمین گرمایی لاردریلو – تراواله را باکمک تعدادی از رعشه نگارهای زبر حساس رصد کردند.  این گروه تعدادی فعالیت لرزه ای را ثبت کردند که مقدارشان بخاطر این منطقه کاملا غریزی به نظر می رسید. با این حال، مینتو هنوز درمورد خطرات عمومی شدن این فناوری هشدار می دهد. چاه های زمین گرمایی زبر بحرانی یک فناوری عجیب بوسیله احصائیه می آیند و بوسیله باور مینتو، تقلا های آتی بخاطر حفر چنین چاه هایی می تواند نوبت بروز زمین لرزه های ارشد تر را افزایش دهد.

مینتو اذعان دارد که تاکنون هیچ موردی از زلزله تو اثر حفاری های ساری زبر عصبی مربوط به اعصاب گزارش نشده است؛ ولی داخل گذشته شاهد بروز مواردی از زمین رعشه های موکد داخل جای پا حفر چاه های زمین گرمایی بوده ایم. سال گذشته در جبر ی جنوبی دومین زمین ارتعاش ی بزرگ تاریخ این کشور روی داد. بررسی های بعدی نشان داد که منشا حقیقی این زلزله، یک چاه زمین گرمایی واقع درون این قلمرو بوده است. چند سال قبل نیز زلزله ی دیگری درون بازل سوئیس رخساره انصاف که شواهدی از ارتباط میان این واقعه و عملیات حفاری یک چاه زمین گرمایی داخل آن منطقه به چشم می خورد. برخی از متخصصان لرزه شناسی، عامل سانحه بسیاری از وقایع لرزه ای را به حفاری های انجام شده تو جا های نادرست نسبت می دهند. این نوع حفاری ها با اینکه می توانند بازدهی تولید انرژی زمین گرمایی را تاحد یدکی افزایش دهند؛ ولی معمولا با ریسک تکثیر نصیب و قسمت بروز زلزله همچنین همراه هخواهند وجود. پسیاری می پرسند که آیا حفاری در جاری های فوق متشنج نسبت به حفاری چاه های زمین گرمایی عادی با خطر لرزه شناسی بسیار رطوبت همراه است یا نه. مینتو می گوید معرفت ما درمورد سیال های فوق عصبی مربوط به اعصاب بسیار ناچیزتر ار آن است که بتوانیم پاسخ مناسبی برای این استفسار بیابیم.

صرف نظر از ریسک های مرتبط با ابراز زلزله، باید اذعان کرد که احداث چاه های زمین گرمایی باهدف حصول جاری علو بحرانی با مشکلات دیگری نیز همراه خواهد بود. اطلاعات فعلی ما مدال می دهد که تعداد ذخایر فعلی از سیلان های فوق دست پاچه تو نقاط مختلف دنیا چندان بسیار تراشیدن. این امر می تواند یک عایق بزرگ بر عادت فراگیرشدن فناوری کارمایه زمین گرمایی در کچل جهان باشد. ازسوی دیگر، استخراج سیال های فوق دست پاچه خود به کانال ها و مجاری بتنی واقع در چاه ها آسیب دانا می نرم. سوزان پتی، مدیر مؤسسه ی تحقیقاتی Hot Rock Energy و از بنیان گذاران شرکت زمین گرمایی Alta Rock Energyمی گوید:سیال ها واکنش خورندگی شدیدی دارند و بسیاری از مواد درون عقل ها را داخل خود حل می کنند که این موضوع حاجت به رسیدگی دارد. این چیز ترسناکی است.در سیستم های بهبودیافته ی زمین گرمایی دیگر نیازی به وجود منابع طبیعی از جریان های زیرزمینی وجود نخواهد داشت

اما پتی پیشنهاد دیگری داخل رابطه با «سیستم های بهبودیافته ی زمین گرمایی» مطرح می درنگ که بخاطر کارکرد، نیازی بوسیله وجود منابع طبیعی از روانی های زمین گرمایی نخواهد داشت. این انواع خاص از چاه های زمین گرمایی، در عمق سنگ های خشک و داغ حفر می شوند و آب از سطح به درون چاه اماله  می شود. آب تنقیه شده در عمق چاه، به گرمی و فشاری نزدیک بوسیله سیال های فوق بحرانی می رسد و پس از پمپاژ دوباره به سطح زمین، برای بوسیله کارانداختن توربین های تبخیر به حکم محزون می شود. ایده ی اصلی این فناوری از خلال فعالیت های اکتشافی و استخراجی صنایع نفت و مدفوع پدید آمد؛ چراکه معمولا نوعی ارتباط ذاتی میان منابع سوخت های فسیلی و ذخایر آب های گرم زیرزمینی وجود دارد. مزیت سیستم های بهبودیافته ی زمین گرمایی آن است که  درصورت حفاری به پیمانه ی کافی، این انرژی داخل هرنقطه ای از زمین برازنده بهره برداری خواهد وجود.

سازوکار یک نیروگاه زمین گرمایی بهبودیافته

یکی از چالش های پیش رو تو توسعه ی کاربرد انرژی زمین گرمایی، لیس دسترسی به ذخایر زیرزمینی آب داغ و بخار است. پتی پارسا است که اگر استفاده از انرژی زمین گرمایی محدود به منابع طبیعی موجود در زمین نمی بود، می توانستیم درون همه مکان به یک حقیقت کارمایه دائمی، پایان ناپذیر و عاری از کربن دسترسی داشته باشیم که احتیاج مدخل عظمت از دنیا را بوسیله انرژی الکتریکی مرتفع کند.مقاله های مرتبط:انرژی های تجدیدپذیر در ایران؛ حجم ها و فناور ی هاسردمداری انرژی های تجدیدپذیر تو عرصه ژئوپلیتیک دنیا

اما نظیر چاه های جاری زبر بحرانی، سیستم های زمین گرمایی بهبودیافته همچنین با موانعی همانند چالش های فنی و مخاطره ابراز زلزله های سهمگین مواجه است. رهگیری منشا اصلی هر دو مورد از زلزله های اخیر تو سوئیس و جبر ی جنوبی به مختصات جغرافیایی چاه های زمین گرمایی بهبودیافته اشاره می کنند. هنوز کسی نمی داند ابراز چنین حوادثی قدری جدایی ناپذیر از ماهیت فناوری زمین گرمایی بوسیله شمار می آید خواه اینکه عزب مغلوط داخل گزینش محل حفاری چاه ها داخل این فقره دخیل است. درون هر حال، فناوری زمین گرمایی بهبودیافته هنوز تو مراحل اولیه ی نمو خویشتن به سر می سرما. گزارش ها حاکی از آن است که برخی شرکت های آمریکایی بسان Alta Rock Energy (که پیش پر حرارت توانسته بود قدری از یارانه های دولتی مربوط به انرژی خورشیدی و بادی را در پروژه های پرهزینه ی خود جذب کند)، تیمار اینک بخاطر دنباله ی کار  با شاق کمبود بودجه مواجه اند. کارشناسان می گویند حیات چنین مشکلاتی باتوجه ماهیت نوین فناوری زمین گرمایی بهبودیافته و کار بزرگ های بالای سرمایه گذاری داخل این عرصه، دور از تمایل نبوده است. جفری بیلیکی، مدیر آزمایشگاه تحقیقاتی مقاومت کارمایه درون دانشگاه ایالتی اوهایو می گوید: [انرژی] زمین گرمایی از مشکلات بازاریابی رنج می سرما. با اینکه [این فناوری] از مزایای سودمند بسیاری برخوردار است؛ اما هنوز غم هرگاه سخن از «انرژی تجدیدپذیر» به میان می آید، مردم تنها کارمایه های بادی و خورشیدی را درنظر می آورند.

تو اوایل ماه میلادی جاری، دپارتمان انرژی ایالات متحده از سرمایه گذاری ۲۵ میلیون دلاری این سازمان تو جزء تحقیقاتی ساختگاه زمین گرمایی آزمایشی خود با نام Forge معارفه داد. این تنها آغاز کار است؛  به نظر می رسد گیتی هنوز راهی تمام را تا یکروز برداری وسیع از جهیز های زمین گرمایی بوسیله منظور تولید برق داخل پیش داشته باشد.بیشتر بخوانید:مردی که برای از کار افتادن تخت بودن زمین جان خود را از دست دادباتری گرانشی؛ چگونه می توان باکمک جاذبه بزرگترین شاق منابع تجدیدپذیر را حل کرد؟معروف ترین تصاویر آرشیو ناساناسا تمثال معروف نقطه آبی کمرنگ را بازسازی کردباران؛ منبعی جدید برای تامین کارمایه تجدیدپذیر