الولايات المتحدة تهدف إلى “فك الشفرة” بشأن نشر الطاقة الحرارية الأرضية على نطاق واسع | الطاقة الحرارية الأرضية

يوجد إمداد غير محدود من الحرارة تحت أقدامنا داخل القشرة الأرضية، ولكن تسخيرها على نطاق واسع أثبت أنه أمر صعب. والآن، فإن الجمع بين التقنيات الجديدة والدعم الحكومي والحاجة الملحة لتأمين طاقة نظيفة مستمرة في عصر أزمة المناخ يعني أن الطاقة الحرارية الأرضية قد وصلت أخيرًا إلى ذروتها في الولايات المتحدة.

حتى وقت قريب، كانت الطاقة الحرارية الأرضية قابلة للحياة فقط عندما تغلي الحرارة الداخلية للأرض بالقرب من السطح، كما هو الحال في الينابيع الساخنة أو السخانات حيث يمكن سحب الماء الساخن أو البخار بسهولة لتشغيل التوربينات وتوليد الكهرباء.

وفي حين سمح هذا لعدد محدود من الأماكن، مثل أيسلندا، باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية كمصدر رئيسي للتدفئة والكهرباء، إلا أنها كانت مجرد وجود محدود في الولايات المتحدة، حيث توفر أقل من 1٪ من احتياجاتها من الكهرباء. لكن هذا من الممكن أن يتغير بشكل كبير، مما يوفر الوعد بالطاقة النظيفة التي لا نهاية لها على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع والتي يمكن أن تسد الفجوات الناتجة عن توليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح المتقطعة في شبكة الكهرباء.

وقالت أماندا كولكر، مديرة برنامج مختبر الطاقة الحرارية الأرضية في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL): “لقد تم استخدام الطاقة الحرارية الأرضية لأكثر من 100 عام، وكان يقتصر على مواقع جغرافية معينة – ولكن هذا يتغير الآن”.

“بما أننا نخترق الشبكة بمصادر الطاقة المتجددة التي لا تتوفر طوال الوقت، فإننا بحاجة إلى العثور على حمل أساسي، والذي يشغله الغاز حاليًا. لا يوجد حقًا العديد من الخيارات لطاقة الحمل الأساسية الخالية من الانبعاثات، ولهذا السبب تدخل الطاقة الحرارية الأرضية إلى الصورة.

ومن الممكن أن تتضاعف قدرة الطاقة الحرارية الأرضية بنحو 20 ضعفاً بحلول عام 2050، لتولد 10% من احتياجات الولايات المتحدة من الكهرباء، وفقاً لخريطة الطريق الصادرة مؤخراً عن وزارة الطاقة الأميركية. كما قامت إدارة جو بايدن بتمويل مشاريع جديدة تهدف إلى دفع الجيل القادم من الطاقة الحرارية الأرضية إلى الأمام والتي تهدف إلى جعل مصدر الطاقة متاحا في أي مكان على مساحة اليابسة الأمريكية، وليس فقط الينابيع الساخنة التي يسهل الوصول إليها.

قالت جينيفر جرانهولم: “يمكن للولايات المتحدة أن تقود مستقبل الطاقة النظيفة من خلال الابتكار المستمر في تقنيات الجيل التالي، بدءًا من تسخير قوة الشمس إلى الحرارة تحت أقدامنا، وفك الكود لنشرها على نطاق واسع”. وزيرة الطاقة الأمريكية، التي أضافت أنها ترى “إمكانات هائلة” في الطاقة الحرارية الأرضية.

إن توسيع نطاق الطاقة الحرارية الأرضية ليشمل الولايات المتحدة بأكملها سيستغرق وقتا طويلا، فضلا عن الكثير من المال – تقدر وزارة الطاقة أن هناك حاجة إلى ما يصل إلى 250 مليار دولار أمريكي حتى تنتشر المشاريع على نطاق واسع في جميع أنحاء البلاد، مما يوفر مصدرا رئيسيا للطاقة النظيفة. .

لكن المدافعين عن الطاقة الحرارية الأرضية يقولون إن مثل هذا النمو في متناول اليد، بسبب موجة من تقنيات الطاقة الحرارية الأرضية، فضلا عن الدعم الحكومي. في فبراير، أعلنت إدارة بايدن عن 74 مليون دولار لما يصل إلى سبعة مشاريع تجريبية لتطوير أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة التي، كما قالت الحكومة، لديها القدرة على تزويد 65 مليون منزل أمريكي بالطاقة.

ومن عجيب المفارقات أن الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة تستخدم تقنيات تكسير مماثلة تستخدم حاليا لاستخراج النفط والغاز، والتي يجب التخلص منها تدريجيا إذا كان للعالم أن يتجنب الكارثة المناخية. في النسخة الحرارية الأرضية من التكسير الهيدروليكي، يتم حقن السائل عميقًا تحت الأرض، مما يتسبب في فتح الشقوق، ويصبح السائل ساخنًا أثناء دورانه. ثم يتم ضخ الماء الساخن إلى السطح، حيث يمكن توليد الكهرباء للشبكة.

هذا، وغيره من التقنيات الجديدة التي تسمح بالحفر بشكل أعمق وأفقي، في بعض الحالات يصل عمقه إلى ثمانية أميال، يسمح باستخلاص الطاقة الحرارية الأرضية من الصخور الساخنة الموجودة في أي مكان تحت الأرض، بدلاً من تحديد المواقع التي تحتوي على مياه ساخنة بالقرب من السطح. وهذا يوسع إلى حد كبير إمكانات التكنولوجيا.

قال كوينراد بيكرز، الباحث في العلوم الحرارية في NREL: “في أي مكان في البلاد، إذا قمت بالحفر، يصبح الجو أكثر سخونة مع كل ميل تتعمق فيه”.

“في غرب الولايات المتحدة، ترتفع درجة الحرارة بسرعة. إذا قمت بالحفر على عمق ميل أو ميلين فقط، فستحصل على درجات حرارة عالية بما يكفي لتوليد الكهرباء. للحصول على درجات الحرارة هذه في الولايات الشرقية، قد تحتاج إلى الحفر لأميال وأميال لأسفل، ولكن يمكنك استخدام درجات الحرارة المنخفضة لتدفئة أو تبريد الحرم الجامعي والأحياء وحتى المدن بشكل مباشر.

وتتطلع العشرات من الشركات الجديدة إلى المضي قدماً في خطط الطاقة الحرارية الأرضية، مدعومة بالحوافز التي يقدمها التشريع الأخير الذي تم إقراره في الولايات المتحدة، على الرغم من أن عدداً قليلاً منها فقط تمكنت حتى الآن من إكمال مشاريع كاملة في الولايات المتحدة، مثل شركة إيفور، وهي شركة كندية تعمل على تطوير الطاقة الشمسية. نجحت في حفر حفرة بطول ثلاثة أميال في نيو مكسيكو لإثبات قدرتها على الوصول إلى الحرارة في الصخور الجرانيتية العميقة.

بالنسبة لهذه الشركات، هناك إمدادات طاقة لا تنضب. وهناك نوع واحد فقط من الجيل القادم من الطاقة الحرارية الأرضية ــ والذي يسمى الطاقة الصخرية الفائقة السخونة، حيث تصل درجات حرارة الحفر العميق إلى 400 درجة مئوية أو أكثر ــ وهو وفير بالقدر الكافي لتلبية متطلبات العالم من الطاقة من الناحية النظرية. والواقع أن 1% فقط من الصخور الفائقة الحرارة على مستوى العالم قادرة على توفير 63 تيراواط من الطاقة الثابتة النظيفة، وهو ما يكفي لتلبية الطلب العالمي على الكهرباء بما يقرب من ثمانية أمثاله.

وقالت تيرا روجرز، مديرة الطاقة الصخرية فائقة السخونة في Clean Air Task Force، التي أنتجت أداة النمذجة لقياسها: “على الرغم من أن هذه النمذجة أولية، إلا أن النتائج التي توصلنا إليها تشير إلى فرصة هائلة لإطلاق كميات هائلة من الطاقة النظيفة تحت أقدامنا”. إمكانات هذا النهج.

“إن أمن الطاقة المدعوم بالطاقة الخالية من الكربون والمتوفرة دائمًا ليس حلمًا بعيد المنال.”