يمكن تسخير الطاقة الحرارية الأرضية لاستخدام حرارتها مباشرة (الاستخدام المباشر) أو لتوليد الكهرباء. الطاقة الحرارية الأرضية هي الطاقة الحرارية التي يتم إنشاؤها وتخزينها داخل الأرض ، كما وصفنا في فصلنا السابق حول ما هي الطاقة الحرارية الأرضية؟
في سياق كيف يستمد المرء هذه الطاقة ، نحدد أربع فئات من الموارد الحرارية الأرضية:
مضخة الحرارة الحرارية الأرضية الضحلة ، أو موارد التبادل الجغرافي
- الموارد الحرارية المائية
- أنظمة الطاقة الأرضية المحسنة\/ الهندسية
- أنظمة الطاقة الأرضية غير التقليدية أو المتقدمة
- يحدد نوع المورد كيف يمكننا استخراج الطاقة الحرارية من الأرض لاستخراج استخدام الطاقة على السطح.
1. الموارد الحرارية المائية
يشير الحرارية المائية ، إلى موارد المياه الساخنة ، والتي يمكن العثور عليها في الموارد الحرارية المائية التي تحدث بشكل طبيعي. يتم إنشاؤها بواسطة المياه الجوفية وخصائص الصخور المواتية ، مثل الكسور المفتوحة أو الشقوق ، التي تسمح بتدفق السوائل بين.
مع ارتفاع درجات الحرارة (ER) للصخور ، يتم تسخين السوائل ويمكن اشتقاقها إما كمياه ساخنة أو بخار ، إذا كانت درجة الحرارة مرتفعة بدرجة كافية. لذا فإن السائل ، أو البخار يحمل الحرارة التي يمكن استخدامها على السطح لأي من تطبيقات الحرارة ، أو لتوليد الكهرباء.
تتراوح هذه الموارد الحرارية المائية في درجة الحرارة من بضع درجات فوق الظروف المحيطة على السطح إلى درجات حرارة تتجاوز 350 درجة مئوية (أو 660 فهرنهايت).
يمكن العثور على الموارد الحرارية المائية في البيئات البركانية (كما هو الحال في إندونيسيا) ، في البيئات الرسوبية (مثل حوض مولاسي الألماني) والصخور الرطبة الساخنة (مثل الجرانيت المكسور مع موارد المياه).
2. الموارد غير التقليدية
الموارد غير التقليدية ، مثل أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المعززة أو المهندسة ، أو ما يسمى الأنظمة الحرارية الأرضية المتقدمة ، تقترب من الموارد الحرارية الأرضية (الحرارة) التي تفتقر إلى السوائل الضرورية أو الخصائص الصخرية التي تسمح باستخراج الحرارة.
الموارد غير التقليدية هي طاقة الطاقة الحرارية الأرضية التي يمكن العثور عليها في الصخور الجافة الساخنة على سبيل المثال - إعدادات Baserock الساخنة بشكل أساسي ، حيث توجد حرارة ، ولكن لا توجد تدفقات ماء يمكن استخراجها كحامل للحرارة.
لذلك ، قد يتطلب المرء بعضًا من عناصر التبادل الحراري لاستخراج الحرارة من السطح تحت السطحي لاستخدام الطاقة فوق السطح ، إما لتوليد الحرارة أو الطاقة.
ط) أنظمة الحرارية الأرضية المحسنة\/ المهندسة (EGS)
تتمثل النهج في الأنظمة الحرارية الأرضية المحسنة (EGS) في خلق نفاذية بين الصخور وإضافة سوائل من شأنها أن تسمح لها بتسخينها بشكل كافٍ في نظام مستدام (وبالتالي إنشاء "خزانات" مائية بشكل مصطنع).
هذا يسمح للمرء باستخلاص الحرارة الحرارية الأرضية من أسفل السطح لاستخدامها على السطح. كما ينشئ المرء هذه الخزانات بشكل مصطنع ، غالبًا ما يطلق عليه أحدهم أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المصممة.
مصطلح آخر يستخدم في كثير من الأحيان هو الصخور الجافة الصلبة (HDR). في الماضي ، تم استخدام المصطلح كثيرًا في السياق الأسترالي ، حيث وصف "الصعب" عدم قابلية النفاذية للصخور و "الجافة" حقيقة أنه لا توجد سوائل من شأنها أن تسمح باستخراج الحرارة بالطريقة التقليدية أو التقليدية.
مع وجود الموارد الحرارية المائية التقليدية غالبًا ما تستغل درجات حرارة أعلى في الأعماق التي يمكن الوصول إليها ، (على سبيل المثال على طول اللوحات التكتونية) ، تسمح أنظمة EGS بالاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية خارج هذه المناطق بشكل أساسي في جميع أنحاء العالم.
يمكن العثور على الطاقة الحرارية الأرضية في جميع أنحاء العالم ، ومع ذلك فإن مستوى العمق ودرجة الحرارة وتوافر السوائل قد حددوا التطور حتى الآن.
يتمثل التحدي في تقنية EGS في التكلفة التي ينطوي عليها استهداف درجات حرارة كافية في الأعماق التي غالباً ما تكون أعلى بكثير ، والاقتصاد في إنشاء نظام مستدام يسمح بالاستخدام على المدى الطويل.
تكاليف الحفر ، تحفيز الصخور لجعلها نفاذية ، يضخ الماء على حد سواء إلى "الخزان" الاصطناعي وضخه إلى السطح يتطلب في حد ذاته الكثير من الطاقة. غالبًا ما لا تكون درجات الحرارة مرتفعة ، وبالتالي فإن التكنولوجيا لتوليد الكهرباء أكثر تعقيدًا وأكثر تكلفة.
غالبًا ما يُنظر إلى عنصر "التحفيز" على أنه أمر بالغ الأهمية لأن الضغط المطبق يمكن أن يخلق زلازل صغيرة على السطح - ولا سيما في المناطق الحضرية - تخلق مخاوف من أصحاب المصلحة العامين وغيرهم من أصحاب المصلحة.
بينما يتم وصف أنظمة EGS غالبًا كنظم منفصلة ، يمكن أيضًا تطبيق تقنية EGS في الإعدادات الحرارية الأرضية التقليدية.
يمكن أن يساعد التحفيز في جعل الخزانات الحرارية المائية أكثر إنتاجية عن طريق زيادة النفاذية وبالتالي زيادة الإخراج على السطح.
(2) أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المتقدمة
تم صياغة مفهوم الأنظمة الحرارية الأرضية المتقدمة (AGS) من خلال مجموعات مختلفة تستهدف نهجًا من شأنه أن يزيل مخاطر الموارد في التطور الحراري الأرضي ، أي الحاجة إلى إيجاد درجة حرارة كافية ، أو العثور على سوائل كافية ، أو في حالة EGS تخلق نفاذية كافية.
AGS يفعل ذلك عن طريق استخراج الطاقة الحرارية باستخدام نظام الحلقة المغلقة. إنه يحقق ذلك من خلال تعميم سائل عمل من خلال حفرة بئر طويلة تقوم بالحرارة من الصخرة المحيطة بالبئر.
تمت مناقشة هذه المفاهيم في العلوم لفترة طويلة ، إما كحل جيد ، أو مع جهود جديدة اكتسبت الكثير من الاهتمام في نظام حلقة مغلق ، لا يختلف تمامًا عن أنظمة التبادل الحراري الضحلة.
تم بناء أنظمة الحلقة المغلقة هذه على الآبار المحفورة التي تتواصل مع بعضها البعض مما يسمح بنوع تبادل الحرارة الذي تم إعداده أسفل السطح-على مستويات أعمق من أنظمة التبادل الجغرافي التقليدي.
ستسمح هذه الأنظمة باستخراج الحرارة الحرارية الأرضية في كل مكان تقريبًا على هذا الكوكب. أثبتت المشاريع التجريبية مفهوم أنظمة الحلقة المغلقة هذه. سيوضح التطوير المخطط لأنظمة النطاق التجاري كيف ستجعل الاقتصاد هذه الأنظمة خيارًا صالحًا وتنافسيًا لكل من توليد الطاقة والاستخدام المباشر.
هناك نهج جديد آخر لاستخدام الطاقة الحرارية الأرضية وهو استخدام ما يسمى الأنظمة الحرارية الأرضية الفائقة. إذا كانت ستندرج تحت فئة "الأنظمة الحرارية الأرضية المتقدمة" ، فمن المحتمل أن يكون مشكوكًا فيه بعض الشيء ، ومع ذلك فهي أيضًا طريقة متقدمة للاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية.
مفهوم النقر على أنظمة الحرجة الأرضية الفائقة النقر على درجات حرارة عالية فائقة 400 درجة مئوية (750 درجة فهرنهايت).
والفكرة هي أن محتوى الطاقة أعلى بكثير لدرجة أنه سيجعل ناتج الطاقة أعلى بكثير من الأنظمة التقليدية.
من المفترض أن يكون سائل الخزان هذا في حالة "فوق الحرج" ، لأن السوائل والماء والضغط أعلى بكثير.
مع ارتفاع درجات الحرارة التي تزيد عن 370 درجة مئوية وضغط 220 بارًا وأكثر من ذلك ، يمكن أن تكون هذه الآبار أكثر قوة.
من المحتمل أن يكون مشروع Iceland Deep Drilling (IDDP) هو المشروع الأبرز الذي يبحث في استكشاف كيف يمكن للمرء الاستفادة من هذه الطاقة القوية. في حين أن البئر الحرارية الأرضية التقليدية في أيسلندا تنتج ربما حوالي 5 ميجاوات ، فإن البئر مع الظروف فوق الحرج يمكن أن تنتج عشرة أضعاف هذا المبلغ.
إن إدارة موارد درجات الحرارة المرتفعة هذه ، والضغط العالي ، وغالبًا ما يمثل تكوين سائل محلول ملحي تحديًا. يبقى الكثير من الأبحاث لمعرفة كيف يجب رؤية نهج لتوسيع استخراج الطاقة الحرارية الأرضية من السوائل فوق الحرجة.
كطاقة نظيفة قابلة للتجديد ، فإن الطاقة الحرارية الأرضية هي الاتجاه المحتوم لتطوير الطاقة الجديد ، ويقوم فريق حيوية بالتجول بشدة على اتجاه تطوير صناعة الطاقة ، ونحن نعتقد دائمًا أنه من خلال استكشاف المستقبل بشكل مستمر بطريقة علمية ومنظمة ، يمكننا دائمًا الحفاظ على الموقف الرئيسي في الصناعة. نتطلع أيضًا إلى التواصل المتعمق والتعاون معك حول تطوير صناعة الطاقة.
لمزيد من المعلومات ، يمكنك الكتابة إلى صندوق البريد الخاص بناinfo@vigorpetroleum.com & marketing@vigordrilling.com
