تولید برق زمین گرمایی با تکنولوژی شکست هیدرولیکی

استارت‌آپ آمریکایی فرفیو « Fervo» موفق به طراحی و اجرای نوع جدیدی از نیروگاه‌های تولید برق مبتنی بر انرژی زمین گرمایی شده قادر است در مناطق کم آب هم فعال شود. این نیروگاه زمین گرمایی تقریباً در هر مکانی توسعه قابلیت نصب و راه اندازی دارد بی آن که نگران محدودیت وجود آب گرم به طور طبیعی در آن منطقه باشیم. پیش از این ژئوترمال یا انرژی زمین گرمایی به دلیل همین محدودیت ها تنها بخش کوچکی از انرژی را در جهان تأمین می‌کردند که با ابداع این استارتاپ تحولی جدی در این حوزه رخ خواهد داد.

این تکنولوژی با توجه به وجود آتش فشان های نیمه فعال در ایران و وجود کم ابی در مناطق مختلف کشور بسیار جذاب و در تنوع سازی تولید انرژی از مسیر انرژی های تجدیدپذیر نقش آفرینی کند.

استارت‌آپ آمریکایی فرفیو « Fervo» پروژه زمین گرمایی رد «RED» را با همکاری گوگل در ایالت نوادا آمریکا تأسیس کرده است و تامین بخشی از برق مورد نیاز سرورهای گوگل را برعهده دارد و گوگل با استفاده از این نیروگاه با خیال راحت در تمام ساعات شبانه روز از این انرژی پاک به مراکز داده های خود برق رسانی می کند.

تفاوت پروژه رد با سنتی ها در چیست؟

تفاوت پروژه رد "RED" با ایستگاه‌های برق حرارتی سنتی در این است که برای ایجاد چشمه‌های آب گرم مصنوعی، با پمپاژ آب به داخل چاه‌ها، به حفاری در سنگ‌های کاملا خشک تکیه می‌کند، به طوری که آب دوباره داغ‌تر به سطح برمی‌گردد و سپس از بخار حاصل توربین های مولد برق به چرخش در می آید.

روش تولید جدید متکی بر بهره‌برداری از تکنیک‌های شکست هیدرولیک سنگ است که توسط بخش نفت و گاز توسعه یافته است. فرفیو « Fervo» دو چاه را در اعماق بیش از ۷۰۰۰ فوتی (۲۱۳۳.۶ متر) حفر کرده و قبل از اینکه کاملاً افقی در پایین بچرخند، با استفاده از تکنولوژی شکست هیدرولیکی دو چاه را از طریق شکاف های ایجاده به هم متصل کرده است. به این ترتیب آب سرد از یکی از دو چاه پمپاژ می شود و وقتی در لابه لای سنگ ها به دمای کافی برای کارکرد توربین های برق رسید از چاه دیگر خارج می شود.

گفتنی است: شکست هیدرولیکی که به آن هیدروفرکینگ (hydrofracking) هم می گویند، پدیده ای هیدرولیکی است که در چاه های نفت و گاز اتفاق می افتد. به این صورت که سیالاتی را تحت فشار بسیار زیادی به صخره های چاه در اعماق زمین تزریق می کنند تا سنگ ها تحت فشار زیاد ترک برداشته، دچار شکست شوند و نفت یا گاز از آنها آزاد شود. سیالاتی که برای این عمل استفاده می شوند می توانند آب، ماسه و یا مواد شیمیایی باشند. در واقع با اصابت این مواد تحت فشار از طریق چاه های حفر شده به سطح سنگ ها، به سنگ فشار وارد می کنند تا جایی که فشار به مقدار فشار شکست برسد، سپس تزریق را آن قدر ادامه می دهند تا شکست هیدرولیکی رخ دهد.

استارت‌آپ فرفیو « Fervo» اعلام کرد که فناوری آن در تابستان امسال پس از یک دوره آزمایش که به مدت یک ماه به طول انجامید، به موفقیت دست یافته است و در طی آن دمای کف چاه ها به ۳۷۵ درجه فارنهایت (۱۹۱ درجه سانتیگراد) رسیده است که و برای مقداری آبی که گرم می کند برای تولید حدود ۳.۵ مگاوات انرژی برق کافی است.

تیم لاتیمر، مدیرعامل فرویو « Fervo» توضیح داد که میزان تولید از پایان آزمایش‌ها نسبتاً ثابت مانده است، که نشان‌دهنده آمادگی پروژه برای اتصال طولانی مدت به شبکه برق است و چاه‌هایی در نوادا حفر شده است.

بنا به گزارش مجله وایرد «Wired» این پروژه می تواند از توربین ها و خطوط برق موجود برای اتصال به شبکه استفاده کند.

لاتیمر گفت که در حالی که تولید این پروژه کمتر از تخمین های اولیه اعلام شده ۵ مگاواتی توسط فرویو و گوگل تولید برق دارد اما پیش بینی می شود بعد اعمال اصلاحات تولید برق بیشتری را در آینده تامین خواهد کرد.

وی خاطرنشان کرد که این اولین پروژه در نوع خود است که به چنین سطح برتری از عملکرد دست می یابد.

شایان ذکر است که در سال‌های اخیر، گوگل انرژی‌های تجدیدپذیر کافی برای تامین انرژی مورد نیاز سالانه مراکز داده خود خریداری کرده است، اما گاهی نیز ممکن است به دلیل اتصال به شبکه سراسری از برق های تولیدی با انرژی فسیلی (آلوده کننده محیط زیست) استفاده کند.

گوگل قصد دارد تا سال ۲۰۳۰ تمام نیازهای مراکز داده خود را با انرژی پاک تامین کند که از شبکه های محلی به صورت ۲۴ ساعته و در تمام طول سال تامین می شود.

نیروگاه زمین گرمایی جدید در نوادا اولین فناوری در حال حاضر برای به دست آوردن الکتریسیته پاک پس از انرژی باد، انرژی خورشیدی و باتری‌های لیتیوم یونی است، و اگرچه میزان تولید آن قابل توجه و پاسخگوی نیازهای یک مرکز داده معمولی نیست اما مسیری تازه در فناوری جدید انرژی زمین گرمایی به شمار می رود.

فناوری جدید علیرغم ورود به مرحله تولید واقعی همچنان با خطرات متعددی مواجه است که مهمترین آنها مشکل هزینه های بالای اولیه پروژه به دلیل لزوم حفر چاه تا عمق هزار پا برای رسیدن به حد کافی انرژی گرمایی است. در حالی که گرانیت در این عمق مناسب استهصال انرژی زمین گرمایی با استفاده از سنگ های داغ است. سنگ های عظیم گرانیتی از این جهت جذابند که اجازه نشت آب در ان بسیار ضعیف است.

در زیرزمین نواحی غرب آمریکا شرایط ایده آلی برای ایجاد سیستم های زمین گرمایی پیشرفته فراهم است که به دلیل حفظ گرما در اعماق نسبتاً کم، و عدم وجود ترک های طبیعی تولید را توجیه پذیر کرده است. ممکن است به آب اجازه نشت کند، حفاری به داخل این نوع سنگ عظیم و با سختی بالا بسیار دشوار است.

همچنین باید در نظر داشت که این پروژه ممکن است نتواند گرمای کافی را برای راه اندازی توربین ها ایجاد کند و یا حتی آب کافی برای بهره برداری از ایستگاه را پس از اتمام حفاری پمپاژ نکند و یا برخی از تجربیات قبلی پروژه های مشابه به طور تصادفی باعث زمین لرزه های ویرانگر به دلیل موانع طبیعی شده است که ممکن است سرمایه گذاران علاقه مند را منصرف کند.

با این حال پروژه دوم فرویو قرار است در سال ۲۰۲۶ با ظرفیت تولید ۴۰۰ مگاوات در بیور کانتی، یوتا شروع به کار کند که تولید برق آن بسیار زیادتر از پروژه فعلی "رید" است.