ساخت نیروگاه‌هایی برای استفاده از انرژی زمین‌گرمایی

انرژی زمین‌گرمایی که یک انرژی طبیعی است، می‌تواند جایگزین پایداری برای انرژی خورشیدی و بادی باشد.

کد خبر: ۵۱۱۶۶۲

تاریخ: ۲۱ شهريور ۱۴۰۱ - ۰۹:۳۶

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از آی‌ای، گروهی از پژوهشگران "دانشگاه پرینستون" (Princeton University) ادعا می‌کنند که "سیستم‌های زمین‌گرمایی پیشرفته"‌ (EGS) می‌توانند تنها در آمریکا تا پنج تراوات برق تولید کنند. این ادعای بسیار بزرگی است زیرا در حال حاضر، مقدار کلی برق تولیدی سالانه در آمریکا از همه منابع، تنها حدود یک تراوات است.

انرژی زمین‌گرمایی، گرمایی است که به طور طبیعی در قسمت‌های داخلی سیاره زمین از جمله پوسته آن تولید می‌شود. این انرژی، یکی از پایدارترین، قابل اعتمادترین و پایدارترین انواع انرژی در نظر گرفته می‌شود. با وجود این، به اندازه انرژی خورشیدی و بادی محبوب نیست زیرا راه‌اندازی یک نیروگاه زمین‌گرمایی معمولی، به سرمایه‌گذاری اولیه بالایی نیاز دارد، زمان بازدهی آن طولانی است و عوامل مختلفی از جمله مکان و در دسترس بودن منابع، آن را محدود می‌کنند.

پژوهشگران در این پروژه، یک سیستم‌ زمین‌گرمایی پیشرفته را پیشنهاد کرده‌اند که پتانسیل غلبه بر چنین محدودیت‌هایی را دارد. آنها ادعا می‌کنند که سیستم زمین‌گرمایی نه تنها می‌تواند به عنوان یک نیروگاه کارآمد برای تولید انرژی پاک عمل کند، بلکه می‌تواند یک راه حل ارزان برای ذخیره‌سازی و ارسال موثر انرژی باشد.

"ویلسون ریکز" (Wilson Ricks)، از پژوهشگران این پروژه گفت: انرژی زمین‌گرمایی در حال حاضر به دلیل نیاز به مخازن هیدروترمال طبیعی که بسیار نادر هستند، محدود شده است. سیستم‌های زمین‌گرمایی پیشرفته، یک فناوری نوظهور هستند که امکان توسعه انرژی زمین‌گرمایی را فراهم می‌کنند. این شرایط بسیار رایج‌تر است و می‌تواند انرژی زمین‌گرمایی را تنها در آمریکا تا پنج تراوات توسعه دهد.

پتانسیل استفاده‌نشده سیستم زمین‌گرمایی پیشرفته

پژوهشگران دانشگاه پرینستون، توسعه یک سیستم زمین‌گرمایی مصنوعی را پیشنهاد می‌کنند که از فناوری‌های پیشرفته مشابه آن چه در صنایع نفت و گاز به کار می‌رود، استفاده می‌کند. چنین سیستم‌های زمین‌گرمایی پیشرفته‌ای توسط شبکه‌ای هدایت می‌شوند که می‌تواند عملکردهای حفاری و هیدرولیکی قوی را نشان دهد. در حالی که مخازن زمین‌گرمایی معمولی می‌توانند به طور طبیعی در مناطق نفوذپذیر رخ دهند، سیستم زمین‌گرمایی پیشرفته پیشنهادشده در این پروژه فقط در ساختارهای سنگی گرم و غیرقابل نفوذ مورد نیاز است.

از آنجا که سنگ اطراف مخزن به طور موثری نفوذناپذیر است، آب اضافی باقیمانده پس از تولید برق را می‌توان به مخزن پمپاژ کرد تا در آنجا ذخیره شود. سپس در صورت لزوم، این آب اضافی را می‌توان به سطح پمپاژ کرد تا تولید برق بیشتری امکان‌پذیر شود.

پژوهشگران خاطر نشان کردند که ذخیره آب اضافی به هیچ گونه تغییری در ساختار کنونی سیستم زمین‌گرمایی نیاز ندارد، زیرا این موارد، قابلیت‌های ذاتی هر مخزن زمین‌گرمایی پیشرفته‌ای هستند که در سنگ‌های نفوذناپذیر یافت می‌شود. بنابراین، ذخیره سازی موثر با نیروگاه زمین‌گرمایی پیشرفته، رایگان است.

با وجود این، توجه به این نکته مهم است که این روش ذخیره‌سازی برای مخازن زمین‌گرمایی معمولی کارآیی ندارد، زیرا بیشتر آب اضافی پمپاژ شده به مخزن، به سادگی به سنگ‌های نفوذپذیر اطراف نشت می‌کند.

یکی دیگر از جنبه‌های روش پیشنهادی این است که برق تولیدشده توسط منابع دیگر را ذخیره نمی‌کند. در مقابل، با ذخیره انرژی خود نیروگاه زمین‌گرمایی برای استفاده در زمان‌های خاص، همین کار را به طور موثر انجام می‌دهد.

یک بازی دو سر برد

انرژی زمین‌گرمایی در مقایسه با انرژی خورشیدی و بادی که در طبیعت بسیار متغیر هستند و به شرایط محیط بیرونی بستگی دارند، جایگزین بسیار پایدارتری است. قسمت‌های داخلی زمین چندان تحت تأثیر عوامل جوی بیرون قرار نمی‌گیرند. بنابراین، این روش پیشنهادی می‌تواند به عنوان یک منبع انرژی بهتر و قابل اعتمادتر عمل کند و راه‌ حل بهتری برای ذخیره انرژی نسبت به همه مزارع بادی یا خورشیدی باشد.

هنگامی که در مورد محدودیت‌های این فناوری پرسیده شد، ریکز توضیح داد: پژوهش ما براساس شبیه‌سازی مخازن زمین‌گرمایی است و عملکرد ذخیره انرژی سیستم زمین‌گرمایی پیشرفته در مخزن، تنها از طریق آزمایش میدانی در مقیاس واقعی قابل تأیید است. ما ارزش ذخیره‌سازی را برای نیروگاه‌های زمین‌گرمایی، جداگانه ارزیابی می‌کنیم و پیامدهای آن برای سیستم برق را به طور کلی مورد بررسی قرار نمی‌دهیم.

این پژوهش نشان می‌دهد که سیستم زمین‌گرمایی پیشرفته می‌تواند ارزش قابل ‌توجهی بیشتر از آن چه قبلا تصور می‌شد، ارائه کند و ممکن است انگیزه‌ای برای سرمایه‌گذاری بیشتر در حوزه فناوری باشد. ریکز معتقد است که اگر روش ذخیره‌سازی انرژی در مخزن با موفقیت در این زمینه نشان داده شود، ارزش افزوده به دست آمده حتی می‌تواند به نیروگاه‌ها برای رقابت در بازار برق کمک کند.

توانایی ذخیره‌سازی نیروگاه‌ها در کل می‌تواند به کاهش هزینه سیستم‌های برق کربن‌زدایی‌شده کمک کند و به نیروگاه‌های زمین‌گرمایی امکان دهد تا انرژی خود را در مواقعی که تولید باد و خورشید فراوان است، ذخیره کنند و در مواقعی که بیشتر مورد نیاز است، آن را آزاد کنند.

یافته‌های این پژوهش، انگیزه لازم برای پروژه بعدی را فراهم می‌کنند که قرار است با هدف نشان دادن ذخیره‌سازی انرژی انجام شود و ۴.۵ میلیون دلار بودجه از "وزارت انرژی آمریکا"(DOE) دریافت کرده است. پژوهشگران در حال حاضر روی پژوهش بعدی کار می‌کنند و به زودی آن را منتشر خواهند کرد.

این پژوهش، در مجله "Applied Energy" به چاپ رسید.