على سفوح بركان ولاية أوريغون، يقوم المهندسون ببناء محطة الطاقة الحرارية الأرضية الأكثر سخونة على وجه الأرض.
ستستفيد المحطة من الطاقة الجهنمية لبركان نيوبيري، “أحد أكبر البراكين النشطة وأكثرها خطورة في الولايات المتحدة”، وفقًا لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. وقد وصلت بالفعل درجات الحرارة إلى 629 درجة فهرنهايت، مما يجعلها واحدة من أكثر مواقع الطاقة الحرارية الأرضية سخونة في العالم، وفي العام المقبل ستبدأ في بيع الكهرباء إلى المنازل والشركات القريبة.
اشترك في النشرة الإخبارية The Post Most للحصول على أهم القصص المثيرة للاهتمام من صحيفة واشنطن بوست.
لكن الشركة الناشئة التي تقف وراء المشروع، مازاما إنيرجي، تريد رفع درجة الحرارة إلى مستويات أعلى – شمال 750 درجة – وتصبح أول من ينتج الكهرباء مما يسميه المطلعون على الصناعة “الصخور شديدة السخونة”.
ويقول المتحمسون إن ذلك يمكن أن يكون إيذانا بعصر جديد من الطاقة الحرارية الأرضية، وتحويل مصدر الطاقة النظيفة الدائم من لاعب ثانوي إلى قوة رئيسية في أنظمة الكهرباء في العالم.
قال فينود خوسلا، صاحب رأس المال المغامر وأحد أكبر الداعمين الماليين لشركة مازاما إنيرجي: “كانت الطاقة الحرارية الأرضية غير ذات أهمية في معظمها”. “للقيام بالطاقة الحرارية الأرضية التي تهم على نطاق عشرات أو مئات الجيغاواط للبلاد، وأضعاف ذلك على مستوى العالم، تحتاج حقًا إلى حل مشكلة درجات الحرارة المرتفعة هذه.”
واليوم، تنتج الطاقة الحرارية الأرضية أقل من 1% من الكهرباء في العالم. لكن استغلال الصخور فائقة السخونة، إلى جانب التطورات التكنولوجية الأخرى، يمكن أن يرفع هذه الحصة إلى 8% بحلول عام 2050، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية (IEA). يمكن للطاقة الحرارية الأرضية باستخدام درجات الحرارة الفائقة أن تولد نظريًا كهرباء أكثر بـ 150 مرة مما يستخدمه العالم، وفقًا لوكالة الطاقة الدولية.
وقالت تيرا روجرز، مديرة برنامج الطاقة الحرارية الأرضية الصخرية فائقة الحرارة في Clean Air Task Force، وهي مؤسسة بحثية مدافعة عن البيئة: “نعتقد أن هذا هو المسار الأكثر مباشرة لخفض تكلفة الطاقة الحرارية الأرضية وجعلها ممكنة في جميع أنحاء العالم”. “ال [technological] الفجوات في حدود المعقول. هذه تكرارات هندسية، وليست اختراقات”.
– – –
نوع جديد من الطاقة الحرارية الأرضية
يجمع مشروع بركان نيوبيري بين اتجاهين كبيرين يمكن أن يجعلا الطاقة الحرارية الأرضية أرخص ومتاحة على نطاق أوسع.
أولاً، تقوم شركة مازاما للطاقة بجلب المياه الخاصة بها إلى البركان، باستخدام طريقة تسمى “الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة”.
تاريخيًا، لم يتمكن الناس من استخدام الطاقة الحرارية الأرضية إلا في مواقع نادرة تحتوي على صخور ساخنة ومياه جوفية، مما يخلق جيوبًا طبيعية من البخار. وهذا يحد من الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية في عدد قليل من النقاط الساخنة في بلدان مثل اليابان وأيسلندا وكينيا والغرب الأمريكي.
لكن على مدى العقود القليلة الماضية، بدأت مشاريع رائدة في إنتاج الطاقة من الصخور الجافة الساخنة عن طريق تكسير الحجارة وضخ الماء لإنتاج البخار، مستعينة بتقنيات التكسير التي طورتها صناعة النفط والغاز. فقد قامت شركة الطاقة الحرارية الأرضية الناشئة فيرفو إنيرجي بالتعاون مع وزارة الطاقة الأميركية ببناء مشاريع تجريبية في نيفادا ويوتا، كما عرض باحثون دوليون هذه التكنولوجيا في فرنسا وألمانيا وسويسرا واليابان، بين بلدان أخرى.
إن ضخ المياه في كسور الصخور قد يؤدي إلى حدوث زلازل – تمامًا مثل حقن مياه الصرف الصحي من التكسير الهيدروليكي. تم إيقاف تجربة سويسرية محسنة للطاقة الحرارية الأرضية بعد أن تسبب زلزال بقوة 3.4 درجة في عام 2006. وسجلت أجهزة الاستشعار في موقع نيوبيري خمسة هزات في الأشهر الستة الماضية، وبلغت قوة أكبرها 2.5 درجة في 24 يوليو.
يقول العلماء إن الزلازل ستشكل دائمًا خطرًا، ولكن يمكن إدارتها من خلال المراقبة والهندسة الجيدة. وتقول وزارة الطاقة إن مخاطر تلوث المياه منخفضة لأن محطات الطاقة الحرارية الأرضية تعيد تدوير نفس المياه في الآبار المغلقة، وتمر عبر خزانات أعمق بكثير من معظم المياه الجوفية.
ويستفيد مشروع نيوبيري أيضًا من الصخور الأكثر سخونة من أي مشروع سابق للطاقة الحرارية الأرضية. ولكن حتى درجة حرارة نيوبيري البالغة 629 درجة لا تصل إلى عتبة الحرارة الفائقة البالغة 705 درجة أو أعلى. عند درجة الحرارة هذه، وتحت ضغط كبير، يصبح الماء “فوق الحرج” ويبدأ بالتصرف كشيء بين السائل والغاز.
يحمل الماء فوق الحرج الكثير من الحرارة مثل السائل، لكنه يتدفق بسهولة الغاز – ويجمع بين أفضل ما في العالمين لتوليد الكهرباء.
“ال [liquid] قال سريرام فاسانثاراجان، الرئيس التنفيذي لشركة مازاما: “الماء هو كلارك كينت عندما ينخفض. ثم يسخن، وعندما يأتي، يكون سوبرمان”.
يمكن لبئر الطاقة الحرارية الأرضية الفائقة أن ينتج طاقة أكثر بخمس إلى عشر مرات من البئر عند درجات الحرارة النموذجية، والتي تحوم حول 400 درجة فهرنهايت. وهذا يعني أن مشغلي الطاقة الحرارية الأرضية لن يضطروا إلى حفر العديد من الثقوب التي تبلغ قيمتها ملايين الدولارات في الأرض، مما يؤدي إلى خفض التكاليف.
في نهاية المطاف، يمكن أن تكون الطاقة الحرارية الأرضية الصخرية شديدة الحرارة رخيصة الثمن مثل الغاز الطبيعي أو الطاقة الشمسية – دون تلوث الوقود الأحفوري أو تقلب مصادر الطاقة المتجددة، وفقا للنمذجة الاقتصادية الصادرة عن فريق عمل الهواء النظيف.
وقال فاسانثاراجان إن مازاما سيحفر آبارًا جديدة لتصل درجات الحرارة إلى أكثر من 750 درجة العام المقبل. وإلى جانب البركان النشط، تتوقع الشركة أن تصل درجة الحرارة إلى أقل من ثلاثة أميال تحت السطح. لكن في أماكن أخرى، قد يضطر مطورو الطاقة الحرارية الأرضية إلى الحفر على عمق 12 ميلاً.
– – –
تحديات فائقة السخونة
يمثل الحفر في الصخور التي تبلغ درجة حرارتها 750 درجة بعض التحديات الشيطانية. يمكن لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية استخدام المعدات الجاهزة التي طورتها صناعة النفط والغاز، والتي يمكنها تحمل درجات الحرارة المنخفضة. لكن في الصخور شديدة السخونة، تموت أدوات الحفر القياسية بسبب فشل مكوناتها الإلكترونية.
قال فاسانتاراجان: “بعبارة فنية شديدة، يتم قليها”.
وقام مهندسو مازاما بتبريد منصات الحفر الخاصة بهم عن طريق ضخ تيار مستمر من ثاني أكسيد الكربون السائل. وقد سمح لهم ذلك بالحفر على بعد ميلين في جانب البركان للعثور على صخرة تبلغ درجة حرارتها 629 درجة في وقت سابق من هذا العام.
وتعرضت آبار تجريبية أخرى لدرجات حرارة أعلى، لكن لم يصمد أي منها لفترة طويلة. تم إلغاء تجارب الحفر في أيسلندا وهاواي بعد أن اصطدمت الصهارة بشكل غير متوقع، مما أدى إلى كسر رؤوس الحفر. وصلت درجة حرارة الصخور في اليابان وإيطاليا إلى أكثر من 900 درجة مئوية – لتقترب من منطقة القشرة الأرضية حيث تبدأ الصخور الصلبة في التصرف مثل المعجون – ولكن تم التخلي عنها بعد أن واجهت مشاكل في معدات الحفر والأغلفة الأسمنتية.
حتى الآن، يقول مازاما إن بئره – الذي يعمل بشكل أكثر برودة بكثير من تلك التجارب القياسية – ظل مستقرًا. لكن الخبراء يقولون إن التحديات ستتراكم مع قيام الشركة بالحفر في الصخور الأكثر سخونة وتشغيل آبارها لسنوات متواصلة، مما يعرض أغلفة الأسمنت والصلب لدورات عقابية من درجات الحرارة والضغط صعودًا وهبوطًا.
وقال كولبرون راجنا راجنارسدوتير، الذي يقود العمل في مجال الطاقة الحرارية الأرضية في التحالف العالمي للطاقة الحرارية الأرضية، وهي منظمة غير ربحية تابعة للوكالة الدولية للطاقة المتجددة، والتي تمثل 169 دولة: “مع شيء كهذا، هناك قدر كبير من المشاكل التي يمكن أن تحدث”.
لكن المكافآت المحتملة تلوح في الأفق أكبر من التحديات الشيطانية. وتخطط مازاما لتوليد 15 ميجاوات من الكهرباء على الجانب الغربي من بركان نيوبيري العام المقبل، لتصل في النهاية إلى 200 ميجاوات، وهو ما يكفي لتشغيل مركز بيانات كبير أو مدينة صغيرة. وقال فاسانتاراجان إن موقع نيوبيري يمكنه نظريًا توليد ما يصل إلى خمسة جيجاوات من الطاقة، أي ما يقرب من ثلثي متوسط إنتاج الكهرباء في ولاية أوريغون.
وقال أنيك أدجي، كبير محللي أبحاث الطاقة الحرارية الأرضية في شركة وود ماكنزي لاستشارات الطاقة، إن المشاريع الناجحة “تحفز اللاعبين الآخرين على دخول السوق”. “أعتقد أنه سيكون هناك تأثير مضاعف، وسنبدأ في رؤية المزيد من الشركات تحصل على الدعم المالي لبدء برامجها التجريبية الخاصة.”
المحتوى ذو الصلة
إليكم كيف تغيرت العلاقات الأمريكية السعودية منذ مقتل خاشقجي
يقول كين بيرنز إن الأمريكيين يقاتلون بعضهم البعض منذ البداية
وقتا طويلا، بنس. توقفت وزارة الخزانة رسميًا عن إنتاج العملات المعدنية فئة سنت واحد.