6 دسامبر 2024 -توسط کریسی گاشلر، دانشگاه کرنل -در یک سیستم سنگی فوق داغ، آب به اعماق سنگ داغ تزریق می شود، گرم می شود و به عنوان بخار به سطح زمین باز می گردد که می تواند برای تولید نیرو در توربین های الکتریکی یا تولید هیدروژن با استفاده از فرآیند دمای بالا استفاده شود. اعتبار: دانشگاه کرنل
بر اساس گزارش جدید محققان کورنل و گروه غیرانتفاعی هوای پاک (CATF)، انرژی زمین گرمایی پتانسیل ارائه انرژی تجدیدپذیر فراوان با هزینه ای معادل سوخت های فسیلی را دارد و سرمایه گذاری های هدفمند می تواند به سرعت توسعه آن را سرعت بخشد.
گزارش‌های «شکاف‌ها، چالش‌ها و مسیرهای رو به جلو برای انرژی سنگ فوق‌گرم» فناوری‌های فعلی و نوظهور را برای گسترش انرژی زمین گرمایی و شناسایی مناطق اولویت‌دار برای سرمایه‌گذاری‌های تحقیقاتی بررسی می‌کنند.
کارشناسان Chanmaly Chhun، دانشیار فوق دکترا در آزمایشگاه Saltiel. پاسکال کاراچیولی سالیناس، دانشجوی دکترا در آزمایشگاه سالتیل و همکارانش در موسسه کاسکید موضوع شکاف‌های فناوری و استراتژی‌هایی را برای غلبه بر آن‌ها در حفاری، ساخت چاه، استخراج گرما، تولید نیرو و مکان‌یابی بررسی می‌کنند. گزارش مکان توسط ست سالتیل، استادیار پژوهشی علوم زمین و جو، یک بخش مشترک در کالج مهندسی و دانشکده کشاورزی و علوم زیستی تهیه شده است.
سیستم های متعارف انرژی زمین گرمایی محدود به مناطقی هستند که گرمای متمرکز در نزدیکی سطح زمین وجود دارد، به ویژه در نزدیکی مرزهای صفحات تکتونیکی که در آن پوسته نازک تر است و فعالیت های آتشفشانی گرما را فراهم می کند. با این حال، فناوری های نسل بعدی به دنبال این هستند که انرژی زمین گرمایی را تقریباً در همه جا ممکن کنند.
با حفاری عمیق‌تر در زمین، سیستم‌های زمین‌گرمایی می‌توانند به انرژی سنگ فوق‌گرم (SHR) دسترسی پیدا کنند، جایی که سنگ تا ۳۷۴ درجه سانتی‌گراد یا گرم‌تر گرم می‌شود، دمایی که به اندازه کافی برای حمل انرژی بیشتر و تولید برق کارآمدتر است.
محققان دریافتند دسترسی ایمن به این منابع انرژی مستلزم مکان یابی دقیق و درک ویژگی های کلیدی زیرسطحی، مانند ساختارهای سنگی، محل شکستگی ها و خطوط گسل، جریان گرما و منابع گرما است. به گفته سالتیل، این به این دلیل است که طراحی پروژه های زمین گرمایی به شدت بر مشخصات دقیق دما، تنش، شرایط هیدرولوژیکی و خواص سنگ یک سایت پیشنهادی تکیه دارد – شرایطی که می توانند در طول زمان با تزریق مایعات و استخراج گرما تغییر کنند.
او گفت: «برخلاف سایر فناوری‌های انرژی تجدیدپذیر که به‌راحتی مقیاس‌پذیر هستند، جنبه‌های بسیار خاص تولید انرژی زمین‌گرمایی خطراتی را ایجاد می‌کند که مانع بزرگی برای توسعه تجاری بوده است.ما امیدواریم با شناسایی فناوری‌های روز و فرصت‌های تحقیق و توسعه به منظور بهبود و اعتبارسنجی روش‌های شناسایی، به غلبه بر این موانع و سرعت بخشیدن به توسعه تجاری این فناوری کمک کنیم.»
گزارش‌های CATF از مشارکت با تیم‌های چند رشته‌ای، از جمله سازمان‌های غیرانتفاعی، شرکت‌های حفاری، شرکت‌های تجهیزات سطحی، دانشگاهیان و سایر ذینفعان ناشی می‌شوند. همکاری سالتیل با ترا راجرز، مدیر برنامه انرژی راک فوق داغ در CATF، تا حدی توسط جایزه Innovation for Impact Fund از مرکز Cornell Atkinson for Sustainability پشتیبانی شد.
راجرز گفت: «این مجموعه گزارش و بینش‌های آن از طریق همکاری بین دانشگاه‌ها، دولت و صنعت امکان‌پذیر شد – یک عنصر حیاتی در پیشبرد SHR به سمت تجاری‌سازی با سرعتی معنادار.» با به اشتراک گذاری دانش، منابع و سرمایه گذاری امروز، می توانیم نیازهای انرژی پاک فردا را برآورده کنیم.
برای دسترسی به سنگ های خشک فوق داغ، گمانه ها باید در سنگ بستر سخت و متراکم حفر شوند. نوآوری‌های فن‌آوری توسعه‌یافته برای سیستم‌های زمین گرمایی فعلی و برای شکست هیدرولیکی برای استخراج نفت و گاز در حال حاضر برای پشتیبانی از این مفهوم وجود دارد. با این حال، “نوآوری های قابل توجهی” برای کاهش ریسک و افزایش کارایی مورد نیاز است، از جمله پیشرفت در حفاری، مته، سنسورها و تجهیزات مدیریت دما.
کورنل در سال 2022 یک گمانه اکتشافی به عمق 2 مایل را در محوطه دانشگاه ایتاکا خود حفر کرد تا ظرفیت انرژی زمین گرمایی عمیق را برای تامین گرمای منبع زمین بررسی کند. با این حال، انتظار نمی رود که این تأسیسات به اندازه کافی عمیق باشد تا به سنگ های فوق داغ دسترسی پیدا کند، که به حفاری حداقل 6 مایلی زیر سطح زمین در مناطق با جریان کم گرما مانند شرق ایالات متحده نیاز دارد.
بر اساس گزارش CATF، تحقیقات موجود نشان می دهد که 2 درصد از انرژی زمین گرمایی در 3 تا 10 کیلومتری سطح زمین می تواند معادل 2000 برابر نیاز انرژی فعلی ایالات متحده را تامین کند.
در این گزارش آمده است: «انرژی زمین گرمایی می تواند منبعی تمام نشدنی و همیشه در دسترس انرژی پاک باشد. با نوآوری، انرژی سنگ فوق‌گرم می‌تواند این پتانسیل را داشته باشد که قدرت بار پایه بلندمدت، مقیاس‌پذیر و تجدیدپذیر را در بسیاری از نقاط جهان در مقیاس و هزینه‌ای معادل سوخت‌های فسیلی فراهم کند.
