ما المقصود بالطاقة الحرارية الأرضية؟

التكسير الهيدروليكي للطاقة الحرارية الأرضية

في صناعة النفط والغاز، يعد التكسير طريقة شائعة لزيادة الإنتاج. يقوم التكسير بحقن سائل عالي الضغط في التكوينات الصخرية لتكسيرها وجعلها منفّذة. يتبع التكسير الهيدروليكي للطاقة الحرارية الأرضية نهجًا مشابهًا ويشار إليه أيضًا باسم "الأنظمة المحسنّة للطاقة الحرارية الأرضية" (ESG). على الرغم من أنها عملية مشابهة لنوع التكسير الذي تستخدمه صناعة الغاز الطبيعي، إلا أن هناك بعض الفروق المهمة. يؤدي التكسير الحراري الأرضي إلى إنشاء كسور أصغر حجمًا وأكثر تحكمًا ويستخدم سائل يسبب تلوثًا أقل بكثير.

تنتج الأنظمة المحسنّة للطاقة الحرارية الأرضية البخار عن طريق استخلاص الطاقة من الصخور الساخنة بدرجة كافية، ولكنها جافة جدًا، بحيث لا يمكنها إنتاج البخار بمفردها. يقوم المطورون بحفر "آبار الحقن" عموديًا إلى أعماق تتراوح بين 0.6 إلى 2.8 أميال تقريبًا داخل الأرض للوصول إلى خزانات الصخور الجافة الساخنة. ثم يستخدمون الماء عالي الضغط أو المتفجرات لتكسير الصخور وإنشاء خزان من السوائل الحرارية الأرضية. يضخ بئر الإنتاج احتياطي الماء الساخن إلى سطح الأرض، والذي، على غرار المحطات ذات دورة ثنائية، يقوم بتسخين السائل الثانوي الذي يمر إلى البخار. تستخدم محطة الطاقة الحرارية الأرضية البخار لتشغيل التوربينات لتوليد الكهرباء.

العوائق التي تحول دون نمو الطاقة الحرارية الأرضية

• نقص الموارد الطبيعية للطاقة الحرارية الأرضية. كما تمت مناقشته في بداية هذه المقالة، يقتصر توفر موارد الطاقة الحرارية الأرضية على المواقع القريبة من حدود الألواح التكتونية. تستفيد معظم البلدان التي تتمتع بإمكانية الوصول إلى الطاقة الحرارية الأرضية بالفعل من المورد إلى حد ما.
• مخاطر وتكاليف استكشاف محطة الطاقة الحرارية الأرضية. يتكلف إجراء برنامج استكشاف وحفر أولي لثلاثة إلى خمسة آبار للطاقة الحرارية الأرضية ما بين USD$20 إلى USD$30. ويشكل هذا، إلى جانب خطر الاستكشاف غير الناجح، عوائق أمام توسيع نطاق استخدام الطاقة الحرارية الأرضية على مستوى العالم.
• التكلفة والمخاطر الخاصة بالمحطات المحسنّة للأنظمة الحرارية الأرضية. على الرغم من أن الأنظمة المحسنّة للطاقة الحرارية الأرضية لديها إمكانية توسيع توفر الموارد الحرارية الأرضية، إلا أن عملية الحفر في الآبار الحرارية الأرضية مكلفة جدًا مقارنة بالتنقيب عن النفط أو الغاز. هناك عائق آخر يتمثل في أنه على غرار طرق "التكسير" التقليدية، فإن المحطات المحسنّة للأنظمة الحرارية الأرضية تسببت في حدوث زلازل. ومن الجدير بالذكر أنه إذا حدث التكسير الهيدروليكي بالقرب من خلل موجود مسبقًا، فهناك خطر حدوث زلازل أكبر حجمًا قد تكون قوية بما يكفي لتدمير المباني القريبة.
• ارتفاع التكلفة الأولية لأنظمة التدفئة والتبريد الحرارية الأرضية. تتكلف المضخات الحرارية الأرضية ما بين USD$3,500 إلى USD$7,500 للوحدة الأساسية، كما تكلف النماذج الأكثر تكلفة المزودة بخيارات مثل تسخين الماء الساخن أكثر من ذلك. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تؤدي تكاليف الحفر والتركيب إلى زيادة السعر من USD$12,000 إلى USD$15,000. ومع ذلك، قد تقدم بعض البلدان تنزيلات ضريبية أو إعفاءات ضريبية لتعويض بعض هذه التكاليف. تحقق هذه الأنظمة في النهاية عائدًا على الاستثمار لأنها موفرة للطاقة للغاية. يمكن للأشخاص الذين يستثمرون في أنظمة التدفئة والتبريد بالطاقة الحرارية الأرضية التوقع بتوفير ما بين 30 إلى 70 بالمائة من فواتير الطاقة السنوية الخاصة بهم.