20 آگوست 2025 -© unsplash/Sean Foster
حفاری با هیدروژن نویدبخش جایگزینی پایدار است که می‌تواند شیوه‌های ساخت و ساز ژئوتکنیکی پاک را در درازمدت تقویت کند.
صنعت ساخت و ساز سهم قابل توجهی از ماشین آلات سنگین را در اختیار دارد و بسیاری از آنها مقادیر زیادی سوخت فسیلی مصرف می‌کنند. فناوری نوآورانه مانند حفاری با هیدروژن می‌تواند جایگزین بالقوه‌ای برای کاهش وابستگی به دیزل و تحول این بخش باشد. با این حال، قبل از اینکه بتواند به پتانسیل کامل خود برسد، هنوز چیزهای زیادی برای بررسی وجود دارد.
نحوه عملکرد حفاری با هیدروژن
حفاری با هیدروژن از دکلی استفاده می‌کند که به جای سوخت‌های فسیلی با سلول‌های سوختی هیدروژنی کار می‌کند. پیکربندی آن تضمین می‌کند که انرژی شیمیایی حاصل از این منابع تجدیدپذیر به برق تبدیل شده و برای تأمین انرژی موتورها، پمپ‌ها و سایر تجهیزات مرتبط برای این عملیات استفاده می‌شود.
بسیاری از کاربردها از سلول‌های سوختی هیدروژنی برای تولید برق، به ویژه در وسایل نقلیه و سایر ماشین‌آلات متحرک، استفاده کرده‌اند که گواهی بر اثربخشی آنها در تأمین انرژی این ابزارها است. با این اوصاف، این یک نوآوری جدیدتر است که برخی از شرکت‌ها ممکن است فقط در کنار زیرساخت‌های گاز طبیعی موجود خود برای راه‌اندازی ترکیبی‌تر آزمایش کنند.
مزایای زیست‌محیطی و عملیاتی
حفاری با هیدروژن طیف گسترده‌ای از مزایا را از نظر تأثیر زیست‌محیطی و بهره‌وری عملیاتی ارائه می‌دهد. در اینجا مروری بر آنچه انتظار می‌رود، ارائه شده است.
کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای
هیدروژن یک منبع انرژی پاک است که می‌تواند عملکرد مشابهی را بدون ایجاد آلودگی محیط زیست ارائه دهد. یک مطالعه نشان داد که استفاده از هیدروژن سبز به جای دیزل در پالایشگاه، 21.74 کیلوگرم انتشار CO2 را کاهش می‌دهد و آن را به یک جایگزین مناسب تبدیل می‌کند.
تهیه هیدروژن همچنین می‌تواند به دلیل تجدیدپذیر بودن، انتشار گازهای گلخانه‌ای را صفر یا کمتر کند. در مقابل، سوخت‌های فسیلی نیاز به استخراج و فرآوری دارند که آسیب‌های زیست‌محیطی بیشتری ایجاد می‌کند.
کاهش آلودگی صوتی
یکی از مهمترین مشکلات عملیات حفاری، اختلالاتی است که می‌توانند ایجاد کنند. روشن کردن موتور و حفاری می‌تواند سر و صدای زیادی ایجاد کند که باعث ناراحتی رهگذران و صاحبان خانه می‌شود.
قرار گرفتن مداوم در معرض سر و صدا همچنین می‌تواند در درازمدت بر رفاه کارگران تأثیر بگذارد. خوشبختانه، فناوری پیل سوختی به دلیل تعداد قطعات کمتر، در هنگام کار بی‌صداتر است. همچنین دود کمتری تولید می‌شود که احتمال بروز مشکلات سلامتی در محل را کاهش می‌دهد.
ایمنی بهبود یافته در محل
اصطلاحات “هیدروژن” و “انرژی شیمیایی” می‌تواند نشان دهد که این ترکیبات برای انسان خطرناک هستند. با این حال، هیدروژن سبز غیرسمی است و سریع‌تر پراکنده می‌شود و آن را از دیزل، بنزین و پروپان ایمن‌تر می‌کند.
تنها نکته در مورد هیدروژن این است که قبل از استفاده از آن، نیاز به پاکسازی است. همچنین می‌تواند قابل اشتعال باشد، اما اکثر سوخت‌های معمولی خواص یکسانی دارند و اقدامات احتیاطی و تجهیزات مناسب می‌توانند مشکلات احتمالی را کاهش دهند.
پتانسیل بیشتر برای عملیات خارج از شبکه
بیشتر منابع انرژی تجدیدپذیر به دلیل روش‌های تولیدشان مورد توجه قرار گرفته‌اند و الکترولیز هیدروژن تقریباً در هر مکانی می‌تواند رخ دهد. محدودیت‌های کمتر در مورد محل راه‌اندازی سایت‌های عملیات حفاری می‌تواند کارایی را بهبود بخشد.
استفاده از هیدروژن در سیستم‌های خارج از شبکه نیز مزایای خاص خود را دارد. به عنوان مثال، یک مطالعه نشان می‌دهد که هزینه تراز شده انرژی شما را کاهش می‌دهد، که به معنای صرفه‌جویی بیشتر در درازمدت است. سیستم انرژی تجدیدپذیر به افراد جامعه خارج از شبکه آسیبی نمی‌رساند.
پایداری بیشتر در صنعت
صنعت ساخت و ساز ژئوتکنیکی هنوز در حال کاهش اثرات زیست محیطی خود است. حفاری یک گام کلیدی در عملیات نفت و گاز است و مسئول ۱۵٪ از انتشار گازهای گلخانه‌ای مرتبط با انرژی در سراسر جهان در سال ۲۰۲۳ بوده است.
به کارگیری حفاری با هیدروژن در عملیات می‌تواند به این بخش کمک کند تا سازگارتر با محیط زیست به نظر برسد. شرکت‌هایی که در درازمدت پیشگام انرژی پاک می‌شوند.
ادغام با سایر فناوری‌های ساخت و ساز پاک
حفاری با هیدروژن می‌تواند بر طراحی و تحویل پروژه تأثیر بگذارد، زیرا برای تحقق آن به تجهیزات خاصی نیاز است. به عنوان مثال، انرژی هیدروژن به ذخیره‌سازی کافی برای اطمینان از تأمین پشتیبان برای عملیات نیاز دارد. برخی از تکرارها شامل ذخیره‌سازی زیرزمینی است که می‌تواند نشت و آلودگی را کاهش دهد.
زیرساخت‌های هیدروژنی همچنین به پشتیبانی عمیق از فونداسیون، به ویژه در فضاهای محدودتر، نیاز دارند. میکروپایل‌های غلاف‌دار می‌توانند الزامات تثبیت گسترده خاک را به حداقل برسانند و هزینه این تأسیسات را کاهش دهند.همچنین سرمایه‌گذاری در انواع سازگارتر با محیط زیست از مکانیسم‌های حفاری واقعی ارزش دارد.
مواد قابل بازیافت مانند آلومینیوم و فولاد می‌توانند بدون تغییر زیاد، کارایی عملیاتی را تضمین کنند. استفاده از روان‌کننده‌های گیاهی و غیرسمی نیز کلیدی است.
به‌کارگیری حفاری با سوخت هیدروژنی برای ساخت‌وساز ژئوتکنیکی چگونه است؟
یک مطالعه موردی در مورد حفاری با سوخت هیدروژنی از Schlumberger و Hyzon Motors می‌آید. فناوری پیل سوختی به‌طور خاص برای دوام ساخته شده است.
کارایی و عملکرد پیش از عملیات قوی میدان‌های نفت و گاز. طبق برآوردهای شرکت، مصرف سوخت و انتشار گازهای گلخانه‌ای تا ۲۵ درصد کاهش می‌یابد.اگر یک دکل حفاری که کاملاً با سلول‌های سوختی هیدروژنی کار می‌کند، به صورت پاک تولید شود، می‌تواند سالانه ۱۰۰۰۰ تن دی‌اکسید کربن را از بین ببرد. شلومبرگر از تجاری‌سازی این محصول برای مشتریان جدید و فعلی که به آن نیاز داشتند، حمایت کرد.
یکی دیگر از آزمایش‌های جداگانه، تجهیزات ساختمانی هیدروژنی بدون کربن برای استفاده در دنیای واقعی یا ZECHER، از سال ۲۰۲۲ تا ۲۰۲۳ بود. این دکل از یک دکل شمع‌زنی دوگانه‌سوز استفاده می‌کند که هم با هیدروژن و هم با روغن گیاهی تصفیه‌شده با هیدروژن کار می‌کند. مرحله اول آزمایش نشان داد که هفت ساعت کار، مصرف دیزل را ۳۰ لیتر کاهش داده است که از اهداف جابجایی هیدروژن آن فراتر رفته است.
این موفقیت باعث ادغام بیشتر حفاری با هیدروژن در پروژه‌های آنها شد. پروژه بزرگراه‌های ملی در تقاطع تیمز سفلی یکی از ابتکاراتی است که متعهد به استفاده از آن است. با این حال، این موضوع همچنین سوالاتی را در مورد اینکه چه زمانی پیاده‌سازی در سطح صنعت امکان‌پذیر است، مطرح کرد.
محدودیت‌هایی برای رسیدگی
هرچند حفاری با هیدروژن امیدوارکننده است، اما چندین عامل مانع از پذیرش گسترده آن می‌شود. به عنوان مثال، ساده‌سازی ذخیره‌سازی و حمل و نقل هیدروژن، کلید جذاب‌تر کردن آن برای تیم‌های ساخت و ساز ژئوتکنیکی است. در حالی که اجزای کمتری وجود دارد، ماشین‌آلات هنوز هم می‌توانند برای افراد بدون تجربه پیچیده باشند.
توسعه این فناوری‌ها قبل از اینکه حتی به بازار عرضه شوند، نیاز به تحقیقات و آزمایش‌های بیشتری دارد. حتی در آن صورت، نیروی کار به آموزش مهارت در استفاده ایمن و کارآمد از سلول‌های سوختی هیدروژنی نیاز دارند.
یکی دیگر از نگرانی‌ها، دوام کلی این فناوری است. در حالی که آزمایش‌های موفقیت‌آمیزی انجام شده است، هنوز شواهدی در مورد چگونگی عملکرد سلول‌های سوختی هیدروژنی در عملیات حفاری شدیدتر، که شامل دماهای شدید و زمین‌های ناشناخته است، وجود ندارد.
همچنین موضوع قیمت‌گذاری مطرح است. از دیدگاه تجاری، سرمایه‌گذاری در انرژی پاک ممکن است بسیار گران به نظر برسد. همچنین، برخلاف سوخت‌های مرسوم‌تر، هنوز ناپایدار است. مگر اینکه برنامه‌های آزمایشی یا مشارکت‌هایی مانند سایر آزمایش‌ها تشکیل شود، پذیرش ممکن است به تأخیر بیفتد. آینده چه خواهد بود
رهبران کسب و کاری که می‌خواهند در فناوری پیشرفته و پایداری سرمایه‌گذاری کنند، مشتاق خواهند بود که در صورت امکان، حفاری با سوخت هیدروژن را در عملیات خود ادغام کنند. فقط زمان مشخص خواهد کرد که چقدر.
دولت بریتانیا در حال حاضر با برگزاری دوره‌های تخصیص برای مدل‌های مختلف کسب و کاری که زیرساخت‌های هیدروژنی را پیاده‌سازی می‌کنند، در تلاش است تا اقتصاد هیدروژنی خود را رشد دهد. در نوامبر 2023، از یک صندوق 960 میلیون پوندی به نام شتاب‌دهنده رشد صنایع سبز خبر داد.
تغییر شکل و حمایت از ساخت و ساز ژئوتکنیکی پاک
حفاری با سوخت هیدروژن می‌تواند در صنعت ساخت و ساز کاملاً متحول کننده باشد، زیرا ایمن‌تر، پایدارتر و از نظر عملیاتی کارآمدتر است.با این حال، عملیات باید تحقیقات بیشتری انجام دهد تا جنبش انرژی پاک را به جلو سوق دهد.
