حفاری اعماق زمین برای استخراج انرژی بی‌پایان/ دانشمندان به هسته زمین هم رحم نکردند

تینا مزدکی_همه می‌دانند که هسته زمین دمای بسیار بالایی دارد، اما شاید تصور دمایی که در عمق آن وجود دارد هنوز هم شوکه‌کننده باشد. تخمین زده می‌شود که دمای هسته آهنی زمین حدود ۵۲۰۰ درجه سانتی‌گراد باشد. این گرما از ترکیب انرژی حاصل از انحلال عناصر رادیواکتیو و گرمای باقی‌مانده از زمان تشکیل سیاره به وجود آمده است. این منبع حرارتی می‌تواند به یک منبع عظیم انرژی تبدیل شود. به گفته پال ووسکوف، مهندس ارشد تحقیقاتی در MIT، اگر بتوانیم فقط ۰.۱٪ از این انرژی را استخراج کنیم، می‌توانیم به مدت بیش از ۲۰ میلیون سال نیازهای انرژی کل جهان را تأمین کنیم.

مشکل دسترسی به این منابع

اگر بتوانیم به عمق کافی حفر کنیم، قادر خواهیم بود نیروگاه‌های زمین‌گرمایی را تقریباً در هر نقطه از دنیا ایجاد کنیم. اما مشکل اینجاست که پوسته زمین خیلی ضخیم است و دسترسی به منابع حرارتی عمیق‌تر برای استخراج انرژی خیلی دشوار است. عمق پوسته زمین بین ۵ تا ۷۵ کیلومتر متغیر است و بخش‌های نازک‌تر بیشتر در اعماق اقیانوس‌ها قرار دارند. عمیق‌ترین چاهی که بشر تاکنون حفر کرده چاه Kola Superdeep Borehole در روسیه است که در سال ۱۹۷۰ آغاز شد و در نهایت به عمق ۱۲,۲۸۹ متر رسید؛ اما در نهایت این پروژه به دلیل دمای بالاتر از حد انتظار و مشکلات فنی متوقف شد.

پایان ناخوشایند برای عمیق‌ترین پروژه حفاری جهان؛ تصویر چاه Kola Superdeep Borehole که در سال 2012 به‌طور کامل بسته و رها شد.

حفر با انرژی مستقیم

یکی از روش‌هایی که محققان در حال بررسی آن هستند، استفاده از انرژی‌های مستقیم مانند لیزر یا امواج میلی‌متری برای حفر چاه‌ها است. این فناوری‌ها می‌توانند سرعت حفاری را به‌طور قابل توجهی افزایش دهند و مشکلات مرتبط با دمای بالا و سختی سنگ‌ها را حل کنند.گیروترون که یک دستگاه برای تولید امواج میلی‌متری است، می‌تواند در این زمینه کارایی بالایی داشته باشد. این دستگاه در ابتدا برای استفاده در پروژه‌های همجوشی هسته‌ای طراحی شده بود، اما حالا می‌تواند در حفر چاه‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

یکی از ابزارهای این فناوری جیروترون است، دستگاهی که در دهه 1960 در شوروی سابق توسعه یافت. جیروترون‌ها امواج الکترومغناطیسی در بخش امواج میلی‌متری طیف تولید می‌کنند، با طول‌موج‌هایی کوتاه‌تر از مایکروویوها، اما بلندتر از نور مرئی یا مادون قرمز. در اوایل دهه 1970، محققانی که روی طراحی‌های توکاماک برای رآکتورهای همجوشی کار می‌کردند، متوجه شدند که این امواج میلی‌متری روش بسیار خوبی برای گرمایش شدید پلاسما هستند. طی 50 سال گذشته، توسعه جیروترون با پشتیبانی تحقیقات همجوشی و بودجه وزارت انرژی ایالات متحده آمریکا پیشرفت قابل توجهی داشته است. اکنون جیروترون‌هایی که قادر به تولید پرتوهای انرژی مداوم با توان بیش از یک مگاوات هستند، در دسترس قرار گرفته‌اند و این خبر شگفت‌انگیزی برای حفاران اعماق زمین است.

جیروترون 1 مگاواتی با فرکانس 150 گیگاهرتز که برای گرم کردن پلاسما در آزمایش همجوشی استلراتور وندلشتاین 7-X در آلمان استفاده می‌شود.

شرکت Quaise از این فناوری جدید بهره می‌برد و قصد دارد با استفاده از ترکیب حفاری چرخشی سنتی و فناوری حفاری با امواج میلی‌متری، به عمق‌ بیش از ۲۰ کیلومتر برسد. چنین عمقی که به طور قابل توجهی بیشتر از چاه Kola Superdeep Borehole است، می‌تواند دمایی در حدود ۵۰۰ درجه سانتی‌گراد ایجاد کند. این دما به حدی بالاست که می‌توان از آن انرژی فوق‌بحرانی تولید کرد، حتی در آب می‌تواند انرژی ۱۰ برابر بیشتر از حالت‌های معمولی تولید کند.

بهره‌برداری از انرژی فوق‌بحرانی

آب در شرایط فوق‌بحرانی، که در فشار بالاتر از ۲۲ مگاپاسکال و دمای بالاتر از ۳۷۴ درجه سانتی‌گراد قرار دارد، می‌تواند انرژی بسیار بیشتری نسبت به نیروگاه‌های معمولی تولید کند. شرکت Quaise قصد دارد از این شرایط برای تولید برق استفاده کند. این شرکت امیدوار است که با حفاری به عمق‌های بسیار بیشتر و استفاده از انرژی فوق‌بحرانی، بتواند انرژی زمین‌گرمایی را به‌طور مؤثرتر و با هزینه کمتری تولید کند.

شرکت Quaise در تلاش است تا این فناوری را به مرحله تجاری برساند و به تازگی اولین آزمایش‌های میدانی خود را آغاز کرده و امیدوار است که تا سال ۲۰۲۸ اولین نیروگاه فسیلی خود را با استفاده از این فناوری دوباره به انرژی پاک تبدیل کند. این فناوری می‌تواند برای تولید انرژی در هر نقطه از دنیا مناسب باشد و تحول بزرگی در صنعت انرژی جهانی ایجاد کند.

دستگاه حفاری هیبریدی فوق‌العاده عمیق شرکت Quaise، ترکیبی از حفاری چرخشی سنتی و حفاری انرژی هدایت‌شده با امواج میلی‌متری از طریق جیروترون خواهد بود، که با گاز آرگون شفاف به‌صورت فشار تهویه شده، تمیز و خنک می‌شود.

در حال حاضر، Quaise از زیرساخت‌های موجود نیروگاه‌های سوخت فسیلی مانند نیروگاه‌های زغال‌سنگ استفاده می‌کند که به زودی به دلیل محدودیت‌های مربوط به انتشار آلاینده‌ها کنار گذاشته خواهند شد. این شرکت قصد دارد با استفاده از انرژی فوق‌بحرانی به‌جای سوخت‌های فسیلی، این نیروگاه‌ها را دوباره به کار اندازد و آن‌ها را به منابع انرژی پاک تبدیل کند.

این فناوری می‌تواند به تغییرات بزرگ در زمینه تولید انرژی کمک کند و در فرایند کاهش آلایندگی‌ها و دستیابی به انرژی پایدار مؤثر باشد. اگر این فناوری موفق شود، می‌تواند منابع انرژی تجدیدپذیر فعلی را تکمیل کرده و به بشر کمک کند تا به انرژی پایدار و پاک دست یابد.

اگر این فناوری موفقیت‌آمیز باشد، می‌تواند یک تحول بزرگ در صنعت انرژی ایجاد کند و به ما کمک کند تا از منابع زمین‌گرمایی عظیم زیر سطح زمین استفاده کنیم. این فناوری نه تنها به حل بحران انرژی کمک می‌کند، بلکه می‌تواند موجب تغییرات ژئوپولیتیکی مهمی شود چرا که دسترسی به این انرژی تقریباً برای همه کشورها امکان‌پذیر خواهد بود و این به نفع تمامی بشریت خواهد بود.

منبع: newatlas

۲۲۷۳۲۳