تامین انرژی از عمق زمین برای میلیون ها سال 1111
یک نیروگاه زغال سنگ متروکه در شمال نیویورک وجود دارد که بیشتر مردم آن را به عنوان یک یادگار بیهوده می دانند. اما پل ووسکوف از MIT چیزها را متفاوت می بیند.
ووسکوف، مهندس محقق در مرکز علوم پلاسما و فیوژن MIT، خاطرنشان میکند که توربین نیروگاه هنوز دست نخورده است و خطوط انتقال هنوز به سمت شبکه میرود. با استفاده از رویکردی که او در 14 سال گذشته روی آن کار کرده است، امیدوار است که در طی یک دهه به صورت آنلاین و کاملاً بدون کربن بازگردد.
تامین انرژی از عمق زمین برای میلیون ها سال 1111
در واقع، شرکت Quaise Energy، شرکت تجاریسازی کار Woskov، معتقد است اگر بتواند یک نیروگاه را به روز کند، همان فرآیند تقریباً در تمام نیروگاههای زغال سنگ و گاز در جهان کار خواهد کرد.
Quaise امیدوار است با استفاده از منبع انرژی زیر پای ما به آن اهداف عالی دست یابد. این شرکت قصد دارد به اندازه کافی سنگ را تبخیر کند تا عمیقترین حفرههای جهان را ایجاد کند و انرژی زمین گرمایی را در مقیاسی جمعآوری کند که بتواند مصرف انرژی انسان را برای میلیونها سال برآورده کند. آنها هنوز تمام چالش های مهندسی مرتبط را حل نکرده اند، اما بنیانگذاران Quaise یک جدول زمانی بلندپروازانه برای شروع برداشت انرژی از یک چاه آزمایشی تا سال 2026 تعیین کرده اند.
اگر این طرح مبتنی بر فناوری جدید و اثبات نشده باشد، رد کردن آن به عنوان غیرواقعی آسان تر خواهد بود. اما سیستمهای حفاری Quaise حول یک دستگاه ساطع کننده مایکروویو به نام ژیروترون است که برای دههها در تحقیقات و تولید استفاده میشود.
ووسکوف، که به طور رسمی با Quaise وابسته نیست، اما به عنوان مشاور خدمت می کند، توضیح می دهد: “این به سرعت اتفاق می افتد زمانی که ما مشکلات مهندسی فوری انتقال یک پرتو تمیز را حل کنیم و آن را با چگالی انرژی بالا بدون خرابی کار کنیم.” «به سرعت پیش خواهد رفت زیرا فناوری زیربنایی، ژیروترون ها، به صورت تجاری در دسترس هستند.
شما میتوانید به یک شرکت سفارش دهید و یک سیستم را هماکنون تحویل دهید – این منابع پرتو هرگز به صورت 24/7 استفاده نشدهاند، اما طوری طراحی شدهاند که برای دورههای زمانی طولانی عملیاتی شوند. در پنج یا شش سال، فکر میکنم اگر این مشکلات مهندسی را حل کنیم، کارخانهای راهاندازی خواهیم کرد. من بسیار خوشبین هستم.»
ووسکوف و بسیاری از محققان دیگر برای دههها از ژیروترون برای گرم کردن مواد در آزمایشهای همجوشی هستهای استفاده کردهاند. با این حال، تا سال 2008، پس از اینکه ابتکار انرژی MIT (MITEI) درخواستی برای پیشنهادات در مورد فناوریهای حفاری جدید زمین گرمایی منتشر کرد، ووسکوف به فکر استفاده از ژیروترون برای کاربرد جدید افتاد.
ووسکوف میگوید: «[ژیروترونها] در جامعه علمی عمومی به خوبی تبلیغ نشدهاند، اما کسانی از ما در تحقیقات همجوشی فهمیدند که آنها منابع پرتوهای بسیار قدرتمندی هستند – مانند لیزرها، اما در محدوده فرکانسی متفاوت. فکر کردم، چرا این پرتوهای پرقدرت را به جای پلاسمای همجوشی، به سمت سنگ هدایت نکنیم و سوراخ را تبخیر نکنیم؟
همانطور که در دهههای اخیر انرژی از دیگر منابع انرژی تجدیدپذیر منفجر شده است، انرژی زمین گرمایی افزایش یافته است، عمدتاً به این دلیل که نیروگاههای زمین گرمایی فقط در مکانهایی وجود دارند که شرایط طبیعی امکان استخراج انرژی را در اعماق نسبتا کم عمق تا 400 فوت زیر سطح زمین فراهم میکند. در یک نقطه خاص، حفاری معمولی غیرعملی می شود، زیرا پوسته عمیق تر، گرمتر و سخت تر است، که مته های مکانیکی را از بین می برد.
ایده ووسکوف برای استفاده از پرتوهای ژیروترون برای تبخیر سنگ او را به یک سفر تحقیقاتی فرستاد که واقعاً هرگز متوقف نشده است. با مقداری بودجه از MITEI، او شروع به اجرای آزمایش کرد و به سرعت دفتر خود را با صخره های کوچکی که با امواج میلی متری از یک ژیروترون کوچک در مرکز علوم پلاسما و فیوژن MIT منفجر کرده بود پر کرد.
پل ووسکوف با نمونه های سنگ منفجر شده
ووسکوف در حال نمایش نمونه ها در آزمایشگاه خود در سال 2016.
در حوالی سال 2018، سنگهای ووسکوف مورد توجه Carlos Araque ’01, SM ’02 قرار گرفت که دوران حرفهای خود را در صنعت نفت و گاز گذرانده بود و در آن زمان مدیر فنی صندوق سرمایهگذاری MIT The Engine بود.
در آن سال، Araque و Matt Houde که با شرکت زمین گرمایی AltaRock Energy همکاری میکردند، Quaise را تأسیس کردند. کویز به زودی از سوی وزارت انرژی کمک مالی دریافت کرد تا آزمایشات ووسکوف را با استفاده از یک ژیروترون بزرگتر افزایش دهد.
با دستگاه بزرگتر، تیم امیدوار است که سوراخی را 10 برابر عمق آزمایشات آزمایشگاهی ووسکوف بخار کند. انتظار می رود که تا پایان سال جاری محقق شود. پس از آن، تیم یک حفره را 10 برابر عمق سوراخ قبلی تبخیر می کند – چیزی که هود آن را سوراخ 100 به 1 می نامد.
این چیزی است که [DOE] به ویژه به آن علاقه مند است، زیرا آنها می خواهند به چالش های ناشی از حذف مواد در آن طول های بیشتر بپردازند – به عبارت دیگر، آیا می توانیم نشان دهیم که بخار سنگ ها را به طور کامل دفع می کنیم؟ هود توضیح می دهد. ما معتقدیم که آزمایش 100 به 1 همچنین به ما اعتماد به نفس می دهد تا از یک دکل حفاری ژیروترون در میدان برای اولین نمایش های میدانی بسیج کنیم.
انتظار میرود آزمایشهای حفره 100 به 1 در سال آینده تکمیل شود. Quaise همچنین امیدوار است که در اواخر سال آینده شروع به تبخیر سنگ در آزمایشات میدانی کند. جدول زمانی کوتاه نشان دهنده پیشرفت ووسکوف در آزمایشگاه خود است.
اگرچه تحقیقات مهندسی بیشتری مورد نیاز است، اما در نهایت، این تیم انتظار دارد که بتواند این چاه های زمین گرمایی را به طور ایمن حفاری و راه اندازی کند. هود میگوید: «ما به دلیل کار پل در MIT در دهه گذشته، معتقدیم که اکثر سؤالات اصلی فیزیک، اگر نه همه، پاسخ داده شده و به آنها پرداخته شده است.
«این واقعاً چالشهای مهندسی است که باید به آنها پاسخ دهیم، این بدان معنا نیست که حل آنها آسان است، اما ما برخلاف قوانین فیزیک که پاسخی برای آنها وجود ندارد، کار نمیکنیم. این بیشتر به غلبه بر برخی ملاحظات فنی و هزینه ای بیشتر برای ساخت این کار در مقیاس بزرگ بستگی دارد.
این شرکت قصد دارد تا سال 2026 شروع به برداشت انرژی از چاه های زمین گرمایی آزمایشی کند که دمای سنگ تا 500 درجه سانتیگراد می رسد. از آنجا، این تیم امیدوار است که با استفاده از سیستم خود، شروع به استفاده مجدد از نیروگاه های زغال سنگ و گاز طبیعی کند.
هود میگوید: «ما معتقدیم اگر بتوانیم تا 20 کیلومتر حفاری کنیم، میتوانیم به این دماهای فوقگرم در بیش از 90 درصد نقاط در سراسر جهان دسترسی داشته باشیم.
کار Quaise با DOE به آنچه که بهعنوان بزرگترین سؤالات باقیمانده در مورد حفاری سوراخهایی با عمق و فشار بیسابقه، مانند برداشتن مواد و تعیین بهترین پوشش برای پایدار و باز نگهداشتن سوراخ میبیند، پاسخ میدهد. برای مشکل دوم پایداری چاه، هود معتقد است که مدلسازی رایانهای بیشتری مورد نیاز است و انتظار دارد این مدلسازی تا پایان سال 2024 تکمیل شود.
با حفاری سوراخها در نیروگاههای موجود، Quaise میتواند سریعتر از زمانی که باید مجوز ساخت نیروگاهها و خطوط انتقال جدید دریافت کند، حرکت کند. و با سازگار کردن تجهیزات حفاری موج میلیمتری آنها با ناوگان جهانی دکلهای حفاری موجود، به شرکت اجازه میدهد تا از نیروی کار جهانی صنعت نفت و گاز استفاده کند.
هود میگوید: «در این دماهای بالا [که به آن دسترسی داریم]، ما بخار تولید میکنیم که بسیار نزدیک به دمایی است که نیروگاههای زغالسنگ و گاز امروزی در آن کار میکنند، اگر نگوییم بیشتر از آن. بنابراین، ما میتوانیم به نیروگاههای موجود برویم و بگوییم، ما میتوانیم 95 تا 100 درصد زغالسنگ مصرفی شما را با توسعه میدان زمین گرمایی و تولید بخار از زمین جایگزین کنیم، در همان دمایی که برای راهاندازی توربین خود زغالسنگ میسوزانید. ، مستقیماً جایگزین انتشار کربن می شود.
تغییر سیستم های انرژی جهان در چنین بازه زمانی کوتاه چیزی است که بنیانگذاران آن را برای کمک به جلوگیری از فاجعه بارترین سناریوهای گرمایش جهانی ضروری می دانند.
هود میگوید: «در دهه گذشته دستاوردهای عظیمی در انرژیهای تجدیدپذیر حاصل شده است، اما تصویر بزرگ امروز این است که ما به اندازه کافی سریع پیش نمیرویم تا به نقاط عطفی که برای محدود کردن بدترین تأثیرات تغییرات آب و هوایی نیاز داریم، برسیم. [زمین گرمایی عمیق] یک منبع انرژی است که می تواند در هر جایی مقیاس شود و این توانایی را دارد که از نیروی کار بزرگ در صنعت انرژی استفاده کند تا به راحتی مهارت های خود را برای یک منبع انرژی کاملاً بدون کربن بسته بندی کند.
یک مهندس پژوهشگر از دانشگاه MIT از طریق پروژهای که 14 سال مشغول کار روی آن بوده، میخواهد عمیقترین حفره را در داخل زمین ایجاد و با استفاده از انرژی زمین گرمایی، توان مصرفی لازم …
تامین انرژی از عمق زمین برای میلیون ها سال 1111
یک مهندس پژوهشگر از دانشگاه MIT از طریق پروژهای که 14 سال مشغول کار روی آن بوده، میخواهد عمیقترین حفره را در داخل زمین ایجاد و با استفاده از انرژی زمین گرمایی، توان مصرفی لازم برای میلیونها سال را فراهم کند. او در این مسیر میخواهد با تغییر کاربری نیروگاههای قدیمی یا از کار افتاده، با بهینهترین روش دست به پیادهسازی این پروژه بزند.
«پل واسکوف»، محقق مرکز همجوشی و علوم پلاسمای دانشگاه MIT قصد دارد از طریق شرکت Quaise Energy به انرژی موجود در زیر پای همه موجودات کره زمین دست پیدا کند. این شرکت قصد دارد سنگهای زمین را آنقدر بشکافد تا عمیقترین حفره تاریخ را بسازد و به انرژی تجدیدپذیر زمین گرمایی که آلودگی کربنی ندارد، دست پیدا کند.
اگرچه واسکوف هنوز همه چالشهای مهندسی این تکنیک را برطرف نکرده، ولی موسسان Quaise Energy اعلام کردهاند که برداشت آزمایشی انرژی از درون زمین از سال 2026 آغاز خواهد شد. سیستم حفاری Quaise از دستگاهی به نام «ژیروترون» استفاده میکند که منتشرکننده ریزموج است و از دههها پیش در کارهای تحقیقاتی و تولیدی استفاده میشده است.
دریافت گرما از عمق زمین آیا مشکل انرژی بشر را حل میکند؟
واسکوف میگوید دستیابی به این هدف با حل مشکل انتقال پرتوهای تمیز و استفاده از تراکم انرژی بالا به سرعت امکانپذیر است. البته دستگاههای ژیروترون تاکنون به صورت 24/7 استفاده نشدهاند، اما میتوان آنها را به گونهای مهندسی کرد که برای مدتهای طولانی قابل استفاده باشند. این محقق MIT امیدوار است که ظرف پنج یا شش سال آینده بتواند بر مشکلات مهندسی در این تکنیک غلبه کند.
شرکتهای تولیدکننده انرژیهای تجدیدپذیر تاکنون علاقه زیادی به منابع انرژی زمین گرمایی نداشتهاند، چون دسترسی به این منابع بسیار دشوار است. شرکتها برای استخراج این انرژی باید حداقل به عمق 120 متری زیر زمین بروند. ولی با افزایش عمق حفره، دستگاههای حفاری در برخورد با لایههای سختتر و داغتر از کار میافتند.
واسکوف برای آزمایش ایده خود تاکنون بارها دستگاه ژیروترون را روی سنگهای مختلف در آزمایشگاه امتحان کرده است. او حالا امیدوار است که با یک دستگاه بزرگتر بتواند تا پایان سال جاری میلادی حفرهای 10 برابر حفرههای آزمایشی خود ایجاد کند. این تیم سپس سال آینده عمق این حفره را دوباره 10 برابر خواهد کرد. شرکت Quaise امیدوار است که بتواند اواخر سال آینده میلادی آزمایشهای جهان واقعی را آغاز کند.
این شرکت قصد دارد تا سال 2026 چاههای زمین گرمایی با حداکثر حرارت 500 درجه سلسیوس داشته باشد و بتواند از نیروگاههای زغالسنگ و گاز طبیعی برای تبدیل این انرژی استفاده کند. محققان باور دارند که حفاری با این روش تا عمق 20 کیلومتری زمین ممکن است و میتوان از این تکنیک در بیش از 90 درصد نقاط کره زمین استفاده کرد. اگر این روش موفق باشد، پیادهسازی گسترده آن ظاهرا قرار است انرژی میلیونها سال ما را تامین کند.
نظرات