0

خطط بدء التشغيل لحفر حفرة طولها 12 ميلاً للاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية

  • November 23, 2022

تدعي شركة أمريكية أن الاستفادة من إمدادات الطاقة الحرارية الأرضية عن طريق الحفر لمسافة 12.4 ميلاً في الأرض “أكثر من” تلبية احتياجات الطاقة البشرية.

مات هودي هو المؤسس المشارك في Quaise Energy ، وهي شركة ناشئة في ماساتشوستس ستستخدم منصة حفر خاصة لتبخير الصخور للاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية.

وقال إن هذه الحرارة تحت أقدامنا يمكن أن توفر ما يكفي من الطاقة النظيفة والمتجددة لتلبية الطلب العالمي والمساعدة في الانتقال بعيدًا عن الوقود الأحفوري.

هودي ، الشريك المؤسس ومدير المشروع في Quaise Energy ، أوجز التكنولوجيا أثناء حديثه في TEDX Boston هذا الشهر.

وقال هودي: “إجمالي محتوى الطاقة الحرارية المخزنة تحت الأرض يتجاوز طلبنا السنوي على الطاقة ككوكب بمعامل المليار”.

“لذا فإن الاستفادة من جزء صغير من ذلك يعد أكثر من كافٍ لتلبية احتياجاتنا من الطاقة في المستقبل المنظور”.

من غير الواضح أين سيتم حفر الثقب الأول أو تكلفة التكنولوجيا ، على الرغم من أن التقارير تشير إلى أنها قد تصل إلى عدة مليارات.

اتصل MailOnline بالشركة للحصول على مزيد من المعلومات.

تقديم فنان لجهاز الحفر Quaise قيد التطوير للوصول إلى الأميال الحرارية الأرضية تحت أقدامنا. حاويات الشحن بالمقياس الصحيح

ما هي الطاقة الجيوثيرمالية؟

الطاقة الحرارية الجوفية هي حرارة داخل الأرض. تأتي كلمة الطاقة الحرارية الأرضية من الكلمات اليونانية geo (earth) و therme (حرارة).

الطاقة الحرارية الأرضية هي مصدر طاقة متجددة لأن الحرارة تنتج باستمرار داخل الأرض.

يستخدم الناس الحرارة الجوفية للاستحمام وتدفئة المباني وتوليد الكهرباء.

المصدر: eia.gov

تهدف Quaise Energy إلى تشغيل أول منصة حفر لها بحلول عام 2024 ، وأول آبار تنتج ما يصل إلى 100 ميغاوات من الطاقة الحرارية الأرضية بحلول عام 2026 ، ومحطات الطاقة الأحفورية بحلول عام 2028 ، لتوفير الطاقة النظيفة في جميع أنحاء العالم.

هذا العام ، حصلت بالفعل على تمويل بقيمة 52 مليون دولار (43 مليون جنيه إسترليني) لمساعدتها في إخراج أول منصة حفر من لوحة الرسم.

من المحتمل جدًا أن يكون المصنع الأول للشركة في إحدى غرب الولايات المتحدة – مثل كاليفورنيا أو أوريغون أو واشنطن أو يوتا أو كولورادو أو نيفادا – لكنها تهدف إلى جلبهم في جميع أنحاء العالم.

وقال هودي “خطتنا الحالية هي حفر أول ثقوب في الحقل في السنوات القليلة المقبلة.”

“بينما نواصل تطوير التكنولوجيا للحفر بشكل أعمق ، سنستكشف أيضًا مشاريعنا التجارية الأولى للطاقة الحرارية الأرضية في الأماكن الضحلة.”

انبثقت شركة Quaise Energy عن مركز MIT Plasma Science and Fusion Center في عام 2018.

تم تطوير تقنية الحفر في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على مدار الخمسة عشر عامًا الماضية وتم إثباتها في المختبر من خلال حفر حفرة في البازلت.

يعمل النظام أولاً باستخدام الحفر الدوراني التقليدي للحصول على 1.8 ميل (3 كيلومترات) وصولاً إلى صخرة الطابق السفلي – وهي طبقة من الصخور البلورية تقع فوق وشاح الأرض.

ثم ينتقل بعد ذلك إلى منصة الحفر المصممة خصيصًا والتي تولد موجات ملليمتر عالية الطاقة (بالقرب من الموجات الدقيقة في الطيف الكهرومغناطيسي).

رسم توضيحي لتقنية الحفر لشركة Quaise Energy.  تستخدم Quaise Energy gyrotron - أنبوب مفرغ ذو شعاع خطي عالي الطاقة يولد موجات المليمتر

رسم توضيحي لتقنية الحفر لشركة Quaise Energy. تستخدم Quaise Energy gyrotron – أنبوب مفرغ ذو شعاع خطي عالي الطاقة يولد موجات المليمتر

في المختبر في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، أظهر المهندسون هذه التقنية من خلال حفر حفرة في البازلت بنسبة عرض إلى ارتفاع تبلغ 1: 1 (بوصتان بعمق بقطر بوصتين).  في الصورة ، عينة صخرية بقطر ثقب بوصتين تم حفرها بواسطة موجة ملليمتر في مركز MIT Plasma Science Fusion

في المختبر في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، أظهر المهندسون هذه التقنية من خلال حفر حفرة في البازلت بنسبة عرض إلى ارتفاع تبلغ 1: 1 (بوصتان بعمق بقطر بوصتين). في الصورة ، عينة صخرية بقطر ثقب بوصتين تم حفرها بواسطة موجة ملليمتر في مركز MIT Plasma Science Fusion

في الصورة ، دليل موجي عالي الطاقة يشير إلى عينة صخرية جديدة قبل تنشيط مثقاب الموجة المليمترية في مختبرات أوك ريدج الوطنية

في الصورة ، دليل موجي عالي الطاقة يشير إلى عينة صخرية جديدة قبل تنشيط مثقاب الموجة المليمترية في مختبرات أوك ريدج الوطنية

الجدول الزمني للطاقة كوايز

2024: أول جهاز حفر هجين واسع النطاق يجمع بين إمكانيات الحفر الدوراني التقليدي والحفر الموجي المليمتر

2026: أول “نظام حراري أرضي محسن فائق السخونة” مصنّف إلى 100 ميغاواط من الطاقة الحرارية من حفنة من الآبار

2028: أول محطة طاقة تعمل بالحرق الأحفوري أعيد تشغيلها ببخار حراري نظيف

تستخدم Quaise Energy gyrotron – أنبوب مفرغ ذو شعاع خطي عالي الطاقة يولد موجات المليمتر – لتشغيل منصته.

يتم حقن هذه الموجات المليمترية ، جنبًا إلى جنب مع الغاز عالي الضغط ، عبر أنبوب على طول الطريق لتبخير الصخور.

تتحول الصخور إلى رماد ويتم نقلها مرة أخرى إلى السطح بواسطة الغاز لإزالتها.

يسمح تبخير الصخور في أعماق قصوى لشركة Quaise Energy بالوصول إلى درجات حرارة تصل إلى 900 درجة فهرنهايت (500 درجة مئوية).

حاليًا ، أعمق حفرة تم حفرها حتى الآن ، بئر Kola المهجورة في منطقة Pechengsky ، روسيا ، يصل عمقها إلى 7.6 ميل.

استغرق حفر بئر كولا 20 عامًا لأن المعدات التقليدية مثل لقم الثقب الميكانيكية لا يمكنها تحمل الظروف في تلك الأعماق.

وقال هودي “الحقيقة هي أننا سنحتاج إلى مئات إن لم يكن الآلاف من آبار كولا إذا أردنا توسيع نطاق الطاقة الحرارية الأرضية إلى السعة المطلوبة”.

وفقًا لـ Quaise Energy ، فإن استغلال إمدادات الطاقة الحرارية الأرضية عن طريق الحفر لمسافة 12.4 ميلاً داخل الأرض سيلبي احتياجات الطاقة البشرية.

وفقًا لـ Quaise Energy ، فإن استغلال إمدادات الطاقة الحرارية الأرضية عن طريق الحفر لمسافة 12.4 ميلاً داخل الأرض سيلبي احتياجات الطاقة البشرية.

حاليًا ، أعمق حفرة تم حفرها حتى الآن ، بئر Kola المهجورة في منطقة Pechengsky ، روسيا ، يصل عمقها إلى 7.6 ميل.  في الصورة ، البنية الفوقية لبئر كولا ، 2007

حاليًا ، أعمق حفرة تم حفرها حتى الآن ، بئر Kola المهجورة في منطقة Pechengsky ، روسيا ، يصل عمقها إلى 7.6 ميل. في الصورة ، البنية الفوقية لبئر كولا ، 2007

مصادر الطاقة المتجددة

مصادر متجددة:

شمسي – الضوء والحرارة من الشمس.

ريح – من خلال توربينات الرياح لتشغيل المولدات الكهربائية

هيدرو – تم الاستيلاء عليها من المياه المتساقطة أو سريعة الجريان

المد والجزر – الطاقة من ارتفاع وانخفاض مستويات سطح البحر

الحرارة الأرضية – الطاقة المولدة والمخزنة في الأرض

الكتلة الحيوية – حرق المواد العضوية لتحرير الطاقة المخزنة من الشمس

تتناقض مصادر الطاقة المتجددة مع أنواع الوقود الأحفوري الأكثر ضررًا – فحم آخر غاز

على الرغم من أن الطاقة النووية تعتبر طاقة نظيفة ، إلا أن إدراجها في قائمة الطاقة المتجددة هو موضوع نقاش كبير.

الطاقة النووية نفسها هي مصدر للطاقة المتجددة. لكن المادة المستخدمة في محطات الطاقة النووية – اليورانيوم – غير قابلة للتجديد.

المصدر: EDF Energy / جامعة ستانفورد

إن آلة جيروترون الخاصة بالشركة التي تنتج طاقة الموجات المليمترية ليست جديدة ؛ لقد تم استخدامه منذ حوالي 70 عامًا في الأبحاث المتعلقة بالاندماج النووي كمصدر للطاقة.

وأضاف أن الموجات المليمترية “مثالية للصخور الصلبة والساخنة والبلورية في أعماق البحار التي يكافح الحفر التقليدي معها”.

فهي ليست بنفس الكفاءة في الصخور الأكثر ليونة والأقرب إلى السطح ، ولكن “هذه هي نفس التكوينات التي يتفوق فيها الحفر التقليدي”.

وفقًا لهودي ، هناك فوائد متعددة للطاقة الحرارية الأرضية العميقة بشكل عام ، خاصةً بالمقارنة مع مصادر الطاقة الأخرى – حتى المصادر المتجددة.

الطاقة الحرارية الأرضية متجددة ولا تنضب ومتاحة في كل مكان – وهي الحل الوحيد المتجدد الذي لديه القدرة على جعل البشرية تصل إلى الصفر الصافي بحلول عام 2050.

على عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، تتوفر الطاقة الحرارية الأرضية على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ، والتي “يمكن أن تساعد في موازنة التدفقات المتقطعة للرياح والطاقة الشمسية” ، على حد قوله.

ستتمتع محطات الطاقة الحرارية الأرضية العميقة أيضًا بـ “الحد الأدنى من البصمة السطحية” – مما يعني أنها لن تحتاج إلى مساحة كبيرة من الأرض ، مقارنةً بالرياح والطاقة الشمسية.

كما أن لديها قابلية توسع مشابهة للوقود الأحفوري غير الصديق للبيئة ، مما يسمح للعلماء بوضعه على الشبكة بسرعة.

الطاقة الحرارية الأرضية قيد الاستخدام بالفعل ، في المناطق التي توجد فيها جيوب من مصادر الحرارة التي تحدث بشكل طبيعي بالقرب من السطح ، وفي مواقع يسهل الوصول إليها.

تكمن المشكلة في أنها ، لكي تكون قابلة للحياة ، يجب أن تكون قريبة بدرجة كافية من شبكة الطاقة ، مما يجعل محطات الطاقة الحرارية الأرضية نادرة نسبيًا.

الصورة هي متطلبات الأرض من طاقة الرياح والطاقة الشمسية
على سبيل المقارنة ، متطلبات الأرض لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية العميقة

ستتمتع محطات الطاقة الحرارية الأرضية العميقة أيضًا بـ “ الحد الأدنى من البصمة السطحية ” – مما يعني أنها لن تحتاج إلى مساحة كبيرة من الأرض ، مقارنةً بالرياح والطاقة الشمسية (يسار)

الهدف هو أن تكون قادرًا على إعادة توظيف محطات الطاقة الحالية التي تعمل بالوقود الأحفوري ، واستبدال الفحم المحترق بحرارة تبلغ 900 درجة فهرنهايت من أميال تحت سطح الأرض

الهدف هو أن تكون قادرًا على إعادة توظيف محطات الطاقة الحالية التي تعمل بالوقود الأحفوري ، واستبدال الفحم المحترق بحرارة تبلغ 900 درجة فهرنهايت من أميال تحت سطح الأرض

توفر الطاقة الحرارية الأرضية حاليًا حوالي 0.3 في المائة من استهلاك الطاقة العالمي ، لكن شركة Quaise Energy تعتقد أن تقنيتها يمكن أن تزيد الرقم بسرعة.

تخطط الشركة أيضًا لاستخدام تقنية الحفر الخاصة بها لإعادة تشغيل محطات الطاقة التقليدية ، وتوفير تكاليف البنية التحتية والاستفادة من القوى العاملة الحالية في صناعة النفط والغاز.

اعترف هودي أنه لا تزال هناك العديد من التحديات التي يجب حلها لتوسيع نطاق التكنولوجيا ، مثل اكتساب فهم أفضل لخصائص الصخور في أعماق كبيرة وتطوير سلسلة التوريد للجيروترونات.

كيف يعمل: شعاع الطاقة العالي يبخر الصخور

الطاقة الحرارية الأرضية العميقة هي جوهر عالم مستقل عن الطاقة.

إنه الحل الوحيد المتجدد الذي يمكن أن يصل بنا إلى صافي الصفر بحلول عام 2050. إنه متجدد ، ولا ينضب ، ومتوفر في كل مكان.

منصة الحفر التي تعمل بالطاقة الجيروترونية تبخر الآبار من خلال الصخور وتوفر الوصول إلى الحرارة الجوفية العميقة بدون معدات معقدة.

استنادًا إلى أبحاث الاندماج المتقدمة وممارسات الحفر الراسخة ، يعد هذا أسلوبًا جديدًا للحفر العميق.

أولاً ، يتم استخدام المثقاب الدوراني التقليدي للوصول إلى الصخر. بعد ذلك ، يتم استخدام موجات ملليمتر عالية الطاقة للوصول إلى أعماق غير مسبوقة.

سيسمح ذلك للحفر بالوصول إلى أعماق تصل إلى 12.4 ميلاً تحت السطح ، حيث تصل درجات الحرارة إلى 900 درجة فهرنهايت (500 درجة مئوية).

تعد الطاقة الحرارية الأرضية الأعمق أكثر شمولاً ، حيث يمكن الاستفادة منها في أي مكان على الأرض ، وربطها بمحطات الطاقة.

تتميز الطاقة الحرارية الأرضية الأكثر سخونة بكثافة طاقة أكبر من الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية القريبة من السطح.

في درجات الحرارة هذه ، تكون الطاقة الحرارية الأرضية قوية جدًا بحيث يمكنها إعادة تشغيل معظم محطات الطاقة التي تعمل بالوقود الأحفوري.