الولايات المتحدة تستخدم “التكسير الهيدرليكي” لإنتاج الكهرباء من الطاقة الحرارية الأرضية

تتوسع الولايات المتحدة في مشروعات إنتاج الكهرباء من الطاقة الحرارية الأرضية، ضمن خطتها لإزالة الكربون من قطاع الطاقة.

أعلنت شركة فيرفو الناشئة -ومقرّها مدينة هيوستن الأميركية- أنها تمكنت من توليد الكهرباء من الطاقة الحرارية الأرضية بنجاح، في محطة التوليد الأولى من نوعها على نطاق تجاري، باستعمال تقنيات التكسير المائي الهيدروليكي وابتكارات التنقيب عن النفط الصخري، لإنتاج كهرباء محايدة كربونيًا.

في الوقت الحالي، يستطيع مشروع الشركة في شمال ولاية نيفادا إنتاج نحو 3.5 ميغاواط من الكهرباء، أو ما يكفي لتشغيل نحو 2600 منزل، حسبما رصدته منصة الطاقة المتخصصة.

أدى الحفر الأفقي والتكسير الهيدروليكي إلى تحويل الولايات المتحدة من كونها مستورداً صافياً للوقود إلى مصدر، وهو ما يعيد تنظيم رقعة الشطرنج الاستراتيجية العالمية، حيث تساعد أساطيل ناقلات النفط والغاز الطبيعي الأمريكية  في التحايل على حصار الطاقة الذي تفرضه روسيا على أوروبا.

في الوقت نفسه، ساعد كل هذا الوقود الجديد الرخيص في إطالة أمد إدمان الكربون في الولايات المتحدة لسنوات، مع عدم قدرة مصادر الطاقة المتجددة الناشئة على منافسة الغاز الطبيعي.

 

الطاقة الحرارية الأرضية

الطاقة الحرارية الجوفية هي مصدر طاقة بديل ونظيف ومتجدد، وعبارة عن طاقة حرارية مرتفعة ذات منشأ طبيعي مختزنة في الصهارة في باطن الأرض، وتعتبر من أبرز أنواع الطاقة المتجددة الموجود منذ فترة، لكن لا يحظى باهتمام كبير في الشرق الأوسط.

يقدر الخبراء أن أكثر من 99% من كتلة الكرة الأرضية عبارة عن صخور تتجاوز حرارتها 1000 درجة مئوية.

وترتفع درجة الحرارة بزيادة تعمقنا في جوف الأرض بمعدل نحو 2.7 درجة مئوية لكل 100 متر في العمق، أي أنها تصل إلى معدل 27 درجة مئوية على عمق كيلومتر أو 55 على عمق كيلومترين وهكذا.

تقسم مصادر الحصول على الطاقة الحرارية الجوفية إلى قسمين: المياه الحارة الجوفية والصخور الحارة التي توجد في المناطق النشطة بركانيا أو في الأعماق البعيدة تحت سطح الأرض.

ويستفاد من هذه الطاقة الحرارية بشكل أساسي في توليد الكهرباء، ويتطلب ذلك حفر أنابيب كثيرة إلى أعماق سحيقة قد تصل إلى نحو 5 كيلومترات.

تستخدم الشركة الأمريكية “التكسير الهيدروليكي”، عبر الحفر بشكل جانبي في الصخور الساخنة المسامية التي يسخّنها النشاط التكتوني، ثم ضخّ المياه عبر تلك الصخور لتوليد البخار وإنتاج الكهرباء.

تستخدم عملية التكسير الهيدروليكي، وتسمى أحيانا “التصديع المائي” (fracking) في صناعة النفط والغاز أيضًا، ويتم فيها ضخ سوائل مضغوطة في بئر محفورة لإنشاء كسور صغيرة بالصخور الجوفية التي يتعذر الوصول إليها، وهو ما يساعد على تدفق النفط إلى البئر بسهولة أكبر.

قال موظف النفط السابق في الولايات المتحدة، تيم لاتيمر، إن توليد الكهرباء بالطاقة الحرارية الأرضية موجود منذ أكثر من 100 عام. وتمّ بناء أول محطة للطاقة الحرارية الأرضية في إيطاليا مطلع القرن الماضي.

وأضاف: “تعمل جميع أنواع الطاقة الحرارية الأرضية بالطريقة نفسها، وتقوم الشركة بالحفر إلى طبقات أرضية ذوات درجة حرارة عالية، ثم تنتج الماء الساخن أو البخار من الآبار التي تحفر فيها، ثم تلتقط ذلك على السطح لتوليد الكهرباء.

وأشار إلى بناء محطات في جميع أنحاء العالم، وأنها تمثّل جزءًا كبيرًا من مزيج الكهرباء في بلاد مثل أيسلندا ونيوزيلندا وكينيا.

أشار إلى أنه “كان يتعيّن على الشركات تقليديًا الاستفادة من الأحواض الطبيعية الساخنة والضحلة والمنتجة لتكون فعالة من حيث التكلفة، ملمّحًا إلى أن تلك المواقع استُغِلَّت منذ عقود مضت، وكان يجب الحفر بشكل أعمق إلى أماكن أقلّ حرارة وآبارًا أقل إنتاجًا، ولم تواكب التكنولوجيا حقًا”.

 

اقرأ أيضًا.. الطاقة الحرارية الأرضية.. مصر تسعى لاستغلال الكنز المدفون في أعماق الأرض

 

إزالة الكربون من القطاع

على عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، التي تولد الطاقة فقط عندما تكون الشمس مشرقة أو عندما تهب الرياح، يمكن لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية توفير تيار مستمر من الطاقة، وهو أمر بالغ الأهمية لتحقيق التوازن في الشبكة.

حاليًا، تمثل الطاقة الحرارية الأرضية حوالي 0.4% من الكهرباء في الولايات المتحدة.

لكن، كما هو الحال في طفرة التكسير الهيدروليكي في الولايات المتحدة، يمكن لتكنولوجيا شركة فيرفو  تطوير محطات الطاقة الحرارية الأرضية في العديد من المناطق، وهو التغيير الذي يمكن أن يساعد في زيادة الطاقة الحرارية الأرضية وبالتالي ازالة الكربون من منظومة الطاقة بـ الولايات المتحدة.

قال لاتيمر: إن “مشروعاتنا الحالية تقع في ولايات مثل يوتا ونيفادا، التي تتمتع بطبقات جيولوجية طبيعية ملائمة للطاقة الحرارية الأرضية، إذ ما يزال بإمكاننا حفر آبار ضحلة نسبيًا، والوصول إلى درجات حرارة عالية الصخور”.

يستطيع مشروع شمال ولاية نيفادا إنتاج حوالي 3.5 ميجاوات من الطاقة، أو ما يكفي من الكهرباء لتشغيل حوالي 2600 منزل.

بمجرد توصيل المحطة بالشبكة في وقت لاحق من هذا العام، سيتم استخدام تلك الكهرباء لتشغيل مراكز بيانات Google وعمليات Alphabet الأخرى.

اوضح تيم لاتيمر أن هذه التقنيات لا تحدث فرقًا إلا إذا نشرت على نطاق واسع بطريقة يمكن أن تقلل من انبعاثات الكربون وتزيد من موثوقية الشبكة، وهو ما تعمل عليه الشركة الآن.

قال: “مشروعنا التالي الذي نعمل على البدء فيه سيكون أكبر بحوالي 100 مرة من مشروعنا التجريبي الحالي. نحن نستهدف مشروعًا بقدرة 400 ميجاوات [في ولاية يوتا] سنقوم ببنائه خلال السنوات الأربع القادمة.