مادر گرم‌دل زمين
پروژه حفاری عمیق در ایسلند، گامی نو در عرصه انرژی‌های زمین‌گرمایی
توليد برق از گدازه‌هاي آتشفشاني خارج‌شده از يک منبع ماگمايي فعال ممکن است مانند داستان‌هاي علمي - تخيلي به نظر برسد، اما اين ايده، حداقل در برخي از مناطق آتشفشاني فعال، مي‌تواند آينده روشن و قابل تصور منابع انرژي‌هاي تجديد‌پذير باشد. دانشمندان ايسلندي يکي از پيشروترين محققان در زمينه اين نوع از انرژي‌هاي پاک هستند و توجهشان به اين انرژي به دهه هفتاد ميلادي برمي‌گردد. در حال حاضر پروژه مبتني بر حفاري در لبه بيروني يک آتشفشان در راستاي توسعه يک نيروگاه زمين‌گرمايي کارآمد در جنوب غربي اين کشور در حال انجام است. اين پروژه با برآورد هزينه‌اي بالغ بر صد ميليون دلار با همکاري دولت ايسلند و تعدادي از شرکت‌هاي انرژي خصوصي در سال 2009 آغاز شده است. تلاش‌ها و مطالعات اين گروه در راستاي شناخت ظرفيت‌هاي بالقوه سيالات فوق‌بحراني (SCF) براي توليد انرژي زمين‌گرمايي است.
سيالات زمين‌گرمايي فوق بحراني مخلوطي از آب و انواع مواد معدني است که تحت فشار زياد به نقطه‌اي مي‌رسد که تمايز ميان فاز گازي و مايع تا حدي محو مي‌شود و حالتي بين مايع و گاز ايجاد مي‌شود. در اين مرحله، آنتالپي سيال زمين‌گرمايي تا چندين برابر افزايش مي‌يابد و انتقال جرم آن بسيار سريع‌تر از يک سيال استاندارد با همان ساختار شيميايي است و ميزان انرژي موجود در آن نيز 5 تا 10 برابر انرژي‌هاي معمول است. در مباحث نظري در اين حالت با افزايش عظيم در آنتالپي و انتقال جرم بيشترين انرژي ممکن قابل استخراج است. بنابراين مي‌توان گفت شرايط براي ايجاد يک نيروگاه زمين‌گرمايي کارآمد فراهم است.
ايده پروژه حفاري عميق ايسلند (IDDP) در واقع در نتيجه يک تصادف آغاز شد. گدازه‌راني ناخواسته از يک چاه بسيار عميق برنامه‌ريزي شده در
Krafla، در نزديکي سايت فعلي پروژه شماره 2 حفاري عميق ايسلند (IDDP2)، به يک اتاق ماگمايي فعال در سال 2009، توجه دانشمندان IDDP را به سوي سيالات فوق‌بحراني غير‌معمولي درست در بالاي اتاق جلب کرد. آزمون مختصري از ظرفيت انرژي محصور در مايعات خارج‌شده از اين چاه نشان داد که در صورت اتصال به يک ژنراتور، اين چاه مي‌تواند بيش از 36 مگاوات برق (بيش از 10 برابر يک چاه زمين‌گرمايي نسبتا خوب) توليد کند و اين يعني تنها يک چاه از اين نوع قادر است برق بيش از شش هزار خانه را تامين کند. در ادامه يکي از منابع انرژي منحصر به فرد و بسيار قدرتمند زمين‌گرمايي در کنار يک اتاق ماگمايي فعال در پشته مياني اقيانوس اطلس يافت شد که در آزمون IDDP2 (پروژه 2 حفاري عميق ايسلند) که به نام ثور يا خداي تندر نيز شناخته مي‌شود، در ژانويه 2017 تا عمق نهايي 7/4 کيلومتر حفر شد. نتايج اين تلاش‌ها تاکنون مثبت ارزيابي شده و مي‌توان گفت با اين مطالعات به طور کلي پروژه بررسي امکان توليد انرژي زمين‌گرمايي از سيالات فوق‌بحراني در مقياس اقتصادي آغاز شده است.
توليد انرژي زمين‌گرمايي استاندارد فرايندي است که طي آن توربين‌هايي با کمک آب‌هاي زيرزميني يا آب سطحي که توسط حرارت طبيعي حاصل از هسته زمين در مناطق آتشفشاني فعال گرم و بخار شده‌اند، برق توليد مي‌کنند. آب و بخاري که منبع قدرت اين توربين‌ها هستند، به عنوان سيالات زمين‌گرمايي شناخته مي‌شوند و دمايش به حدود 200 درجه سانتيگراد مي‌رسد. در حال حاضر، ظرفيت توليد برق از انرژي زمين‌گرمايي با ظرفيت حمل انرژي و گرماي نسبتا پايين سيالات زمين‌گرمايي محدود شده است. براي ايجاد يک ايستگاه با تداوم و بازدهي اقتصادي در يک منطقه کوچک، چاه‌هاي متعددي مورد نياز است. با بررسي و يافتن انواع جديدي از مايعات با انرژي بالا، مانند آنچه که در پروژه IDDP به دست آمد، انرژي زمين‌گرمايي اين ظرفيت را خواهد داشت که به يک منبع تجديد‌پذير بسيار کارآمد‌تر و گسترده‌تر از زمان حاضر براي توليد برق تبديل شود. دماي فعلي در عمق چاه IDDP2 حدود 427 درجه سانتيگراد است و ممکن است زماني که بخار با فشار بالا به درون چاه تزريق مي‌شود، افزايش نيز بيايد. اين درجه حرارت اين چاه را به داغ‌ترين حفره حفاري شده در جهان تبديل مي‌کند و توليد انرژي فراوان از سيالات بسيار پرانرژي اين چاه را ممکن مي‌سازد. انرژي زمين‌گرمايي همچنين از لحاظ نظري کاملا تجديد‌پذير است. حتي در شرايطي که در آن مايع مورد استفاده قرار است به طور مستقيم از يک مخزن با مقدار محدودي مايع با نفوذپذيري بسيار پايين تامين شود، فرايند تزريق مجدد آب به زمين مي‌تواند اين اطمينان را ايجاد کند که منبع سيالات زمين‌گرمايي هيچ‌گاه به طور کامل مصرف نمي‌‌شوند.
سيالات فوق‌بحراني دنبال شده از سوي تيم پروژه IDDP توسط تعامل بين آب‌هاي زيرزميني و يک اتاق ماگماي فعال در پنج کيلومتري زير شبه‌جزيره Reykjanes ايجاد شده است. حرارت و فشار ايجادشده توسط اين اتاق ماگمايي، آب‌هاي اطراف آن را تا بيش از 400 درجه سانتيگراد گرم مي‌کند، يعني بسيار بيشتر از يک منبع استاندارد سيال زمين‌گرمايي. در اين دما و فشار، مايع فوق‌العاده گرم وارد فاز فوق بحراني مي‌شود. در اين حالت خواص دوگانه گازها و مايعات را به طور همزمان دارد. بهره‌برداري از اين خواص، همراه با ظرفيت بالاي حمل انرژي، طراحي چاه‌هاي انرژي زمين‌گرمايي تا 10 برابر قدرتمندتر از حال حاضر را امکان‌پذير مي‌کند. اين جهش بزرگ در توليد انرژي مي‌تواند اين ظرفيت را ايجاد کند که يک چاه زمين-گرمايي به‌تنهايي نيروي لازم براي هزاران خانه را فراهم کند. آلبرت آلبرتسون يکي از مهندسان شرکت Icelandic energy که از مجريان اين پروژه است، در خصوص کارايي اين نوع از منابع انرژي مي-گويد: «براي تامين انرژي حدود 212 هزار ساکن ما نياز به 30 تا 35 منبع انرژي گرمايي داريم، در حالي‌که با استفاده از منابع سيال‌هاي بحراني تنها سه تا پنج منبع کافي است و هزينه‌ها نيز کاهش مي‌يابد.» با توجه به نتايج اين پروژه و مطالعات مشابه صورت گرفته، مي‌توان پيش‌بيني کرد سيالات فوق‌بحراني با انرژي بالا بخش بزرگي از آينده انرژي‌هاي تجديد‌پذير براي بسياري از کشورها در مناطق آتشفشاني فعال و مشابه را تشکيل خواهند داد. همچنين در کنار فراهم کردن يک منبع پيشرفته از انرژي زمين‌گرمايي، اميد است که اين وضعيت منحصر به فرد هر دو بخش چاه و سيالات، در کنار يک اتاق ماگماي فعال، اطلاعات زمين‌شناسي جديد و همچنين منبعي بالقوه از مواد معدني کمياب را فراهم آورد.
منبع: مجله دانش بنیان
ارسال به دوستان