تكنولوجيا الطاقة الحرارية الأرضية والاندماج: تسخير حرارة الأرض

• كاتب:
• اسم المؤلف

  البصيرة الكمومية
• 26 مايو 2023

تسعى Quaise ، وهي شركة نشأت من التعاون بين مركز علوم البلازما والانصهار التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ، إلى استغلال الطاقة الحرارية الجوفية المحتجزة تحت سطح الأرض. تهدف الشركة إلى الاستفادة من التكنولوجيا المتاحة لتسخير هذه الطاقة للاستخدام المستدام. من خلال الاستفادة من مصدر الطاقة المتجددة هذا ، يأمل Quaise في المساهمة بشكل كبير في تقليل انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

سياق تكنولوجيا الاندماج الحراري الأرضي

يخطط Quaise للتنقيب على مسافة ميلين إلى اثني عشر ميلًا في سطح الأرض باستخدام موجات المليمتر التي تعمل بالطاقة الجيروترونية لتبخير الصخور. الجيروترونات هي مذبذبات ميكروويف عالية الطاقة تولد إشعاعًا كهرومغناطيسيًا عند ترددات عالية جدًا. يغطي السطح الزجاجي الفتحة المحفورة أثناء ذوبان الصخور ، مما يلغي الحاجة إلى أغلفة الأسمنت. بعد ذلك ، يتم إرسال غاز الأرجون إلى أسفل هيكل مزدوج من القش لتطهير الجزيئات الصخرية. 

نظرًا لضخ المياه في الأعماق ، فإن درجات الحرارة المرتفعة تجعلها فوق الحرجة ، مما يجعلها أكثر كفاءة بخمس إلى 10 مرات في نقل الحرارة للخارج. يهدف Quaise إلى إعادة توظيف محطات توليد الطاقة القائمة على الفحم لتوليد الكهرباء من البخار الناتج عن هذه العملية. تقديرات التكلفة لـ 12 ميلاً تبلغ 1,000 دولار أمريكي للمتر ، ويمكن حفر الطول في 100 يوم فقط.

لقد تطورت Gyrotrons بشكل كبير على مر السنين لدعم تطوير تقنيات طاقة الاندماج. من خلال الترقية إلى موجات المليمتر من الأشعة تحت الحمراء ، يعزز Quaise كفاءة الحفر. على سبيل المثال ، يؤدي التخلص من الحاجة إلى الأغلفة إلى خفض التكاليف بنسبة 50 بالمائة. تعمل تدريبات الطاقة المباشرة أيضًا على تخفيف التآكل والتمزق نظرًا لعدم حدوث أي عملية ميكانيكية. ومع ذلك ، في حين أن هذه العملية واعدة للغاية على الورق وفي الاختبارات المعملية ، إلا أنها لم تثبت نفسها في هذا المجال. تهدف الشركة إلى إعادة تزويد أول محطة فحم لها بالطاقة بحلول عام 2028.

التأثير التخريبي 

تتمثل إحدى المزايا المهمة لتقنية الطاقة الحرارية الأرضية في Quaise في أنها لا تتطلب مساحة إضافية على الأرض ، على عكس مصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. على هذا النحو ، يمكن للبلدان أن تقلل انبعاثاتها من ثاني أكسيد الكربون دون المساومة على أنشطة استخدام الأراضي الأخرى ، مثل الزراعة أو التنمية الحضرية.

قد يكون للنجاح المحتمل لهذه التكنولوجيا أيضًا آثار جيوسياسية بعيدة المدى. قد لا تحتاج البلدان التي تعتمد على واردات الطاقة من دول أخرى ، مثل النفط أو الغاز الطبيعي ، إلى القيام بذلك إذا كان بإمكانها الاستفادة من موارد الطاقة الحرارية الأرضية لديها. يمكن لهذا التطور أن يغير ديناميكيات القوة العالمية ويقلل من احتمالية الصراع على موارد الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن فعالية تكلفة تكنولوجيا الطاقة الحرارية الأرضية قد تتحدى الحلول المتجددة باهظة الثمن ، مما يؤدي في النهاية إلى سوق طاقة أكثر تنافسية وبأسعار معقولة.

في حين أن الانتقال إلى الطاقة الحرارية الأرضية قد يخلق فرص عمل جديدة ، إلا أنه قد يتطلب أيضًا عمال صناعة الطاقة لتغيير قطاعهم الفرعي. ومع ذلك ، على عكس مصادر الطاقة المتجددة الأخرى التي تتطلب مهارات متخصصة ، مثل تركيب الألواح الشمسية أو صيانة توربينات الرياح ، تستخدم تكنولوجيا الطاقة الحرارية الأرضية إصدارات مطورة من الآليات الحالية. أخيرًا ، قد يشكل نجاح Quaise أيضًا تحديًا كبيرًا لشركات النفط التقليدية ، والتي يمكن أن تشهد انخفاضًا في الطلب على منتجاتها بمعدل غير مسبوق. 

الآثار المترتبة على تقنية الاندماج الحراري الأرضي

تشمل الآثار الأوسع للتقدم في تكنولوجيا الطاقة الحرارية الأرضية ما يلي:

• يحتمل أن يحصل كل بلد على مصدر محلي لا ينضب للطاقة ، مما يؤدي إلى توزيع أكثر إنصافًا للموارد والفرص ، لا سيما في البلدان النامية.
• حماية أفضل للنظم الإيكولوجية الحساسة والأراضي المملوكة للسكان الأصليين ، حيث تقل الحاجة إلى الحفر فيها للعثور على موارد الطاقة الخام.
• إمكانية محسّنة للوصول إلى صافي الانبعاثات الصفرية قبل عام 2100. 
• انخفاض تأثير الدول الغنية بالنفط على السياسة والاقتصاد العالميين.
• زيادة الإيرادات المحلية من خلال بيع الطاقة الحرارية الأرضية للشبكة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي اعتماد تكنولوجيا الطاقة الحرارية الأرضية إلى تقليل تكلفة الوقود ، مما قد يؤدي إلى الحصول على سلع وخدمات بأسعار معقولة.
• الآثار البيئية المحتملة أثناء إنشاء وتشغيل محطات الطاقة الحرارية الأرضية ، بما في ذلك استخدام المياه والتخلص من النفايات.
• التطورات التكنولوجية الهامة ، بما في ذلك حلول تخزين الطاقة الأكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة ، والتحسينات في تقنيات الحفر وتوليد الطاقة.
• خلق وظائف جديدة في صناعة الطاقة المتجددة وغيرها من الصناعات التي تتحول بعيدًا عن الوقود الأحفوري. 
• المزيد من الحوافز والسياسات الحكومية لتشجيع الاستثمار والتنمية في الصناعة. 

أسئلة للنظر فيها

• ما هي المضاعفات التي تراها في العالم تتحول إلى الطاقة الحرارية الأرضية؟
• هل ستتبنى جميع الدول هذا النهج إذا أصبح ممكناً؟