مستقبل الطاقة الحرارية الأرضية

تم استخدام الطاقة الحرارية الأرضية المنتجة في الينابيع الساخنة للاستحمام منذ العصر الحجري القديم، وهي اليوم تشتهر بتوليد الكهرباء، حيث يمكن الحصول على الكهرباء من خلال الحرارة الموجودة في باطن الأرض، وأيضاً يمكن استخدام الحرارة من تحت سطح الأرض لتدفئة وتبريد المباني والأحياء الفردية، ونظراً لأهمية هذه الطاقة فيتوقع العلماء أن تصبح هذه الطاقة هي الطاقة المستقبلية على المدى القريب.

ما هي الطاقة الحرارية الأرضية؟

هي عبارة عن شكل من أشكال الطاقة المتجددة النظيفة والموثوقة التي تستخدم الماء الساخن تحت سطح الأرض أو البخار الناتج عن الحرارة لتوليد الطاقة (الكهرباء)، حيث تتدفق هذه الحرارة من لب الأرض المنصهر في مناطق النشاط البركاني أو عند منعطف الصفائح التكتونية للأرض بشكل طبيعي نحو السطح الأكثر برودة لتشكيل الينابيع الساخنة، وبالتالي توليد الكهرباء من خلال محطات الطاقة الحرارية الأرضية.

في العقود الأخيرة كان يوجد هناك العديد من التطورات في مجالات تكنولوجيا الطاقة الحرارية الأرضية التي قد وسعت نطاق الموارد الممكنة، وبفضل هذه التكنولوجيا فقد استفادت أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية حقاً من موارد الطاقة الحرارية المستمدة من خزانات محطات هذه الطاقة.

وعادةً ما تكون هذه الموارد غير اقتصادية للمطورين لأسباب متنوعة، والسبب الأكثر شيوعاً هو أن هذه الخزانات العميقة غالباً ما تكون غير منفذة بدرجة كافية لتدفق الماء الساخن أو البخار إلى السطح، ولتصحيح هذه المشكلة تقوم العديد من أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة بحقن السوائل في الأرض بسرعات عالية لتكسير الصخور العميقة، مما يسمح لبعض القنوات المتدفقة بالتشكل للوصول إلى أعماق ورواسب بشكل أكبر.

وبالإضافة إلى أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسّنة تتيح الاستخدامات الناشئة الأخرى للطاقة الحرارية الأرضية استخدام الموارد التي لم يتم استخدامها من قبل على نطاق واسع مثل: درجات الحرارة المنخفضة والموارد المنتجة بشكل مشترك، حيث أن موارد درجات الحرارة المنخفضة هي عبارة عن خزانات مائية حرارية تقل درجة حرارتها عن 300 درجة فهرنهايت، وغالباً ما يتم استخدامها في إعدادات التدفئة السلبية مثل تدفئة المناطق والصوبات الزراعية والعمليات الصناعية.

كما يمكن أيضاً تكوين موارد درجات الحرارة المنخفضة في محطات البخار الثنائية لتوليد الكهرباء، وأما بالنسبة للموارد المنتجة بشكل مشترك فهي عبارة عن خزانات حرارية أرضية تتشكل كمنتج ثانوي لنشاط إنتاج النفط والغاز، حيث كانت تيارات الماء الساخن هذه مصدر إزعاج في السابق، ولكن يُنظر إليها حالياً بشكل متزايد على أنها مصدر محتمل للطاقة النظيفة.

تطوير مستقبل الطاقة الحرارية الأرضية

بشكل عام يمكن دمج موارد الطاقة الحرارية الأرضية في جميع أنواع أنظمة توليد الطاقة الكهربائية من شبكات النقل القارية الكبيرة المترابطة إلى الاستخدام في الموقع في القرى الصغيرة المعزولة أو المباني المستقلة، حيث تقدم خارطة الطريق التكنولوجية للحرارة الجوفية والطاقة خطة إستراتيجية لزيادة نشر موارد الطاقة هذه بحلول عام 2050، وتتوقع هذه الخطة بأن 1400 تيراواط من الكهرباء سنوياً يمكن أن تأتي من الطاقة الحرارية الأرضية بحلول عام 2050 (ارتفاعاً من 67 تيراواط في الوقت الحالي).

وايضاً خلصت العديد من الدراسات المنفصلة التي أجراها المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) إلى أنه يمكن الوصول إلى أكثر من (100.000 ميغاواط) في غضون 15 إلى 50 عاماً القادمة على التوالي من خلال استثمار معقول ومستدام في البحث والتطوير.

وبالنسبة للاستخدامات الحرارية الأرضية المباشرة لم يلاحظ أي مشاكل بالنسبة للتدفئة والتبريد، حيث تنتشر الطاقة الحرارية الأرضية عادةً على المستوى المحلي والمجتمعي؛ ومن أجل تحسين التكنولوجيا والابتكار يمكن للعديد من الاحتمالات أن تقلل من تكلفة إنتاج الطاقة الحرارية الأرضية، وقد تؤدي إلى استعادة أعلى للطاقة وعمر حقل أطول وموثوقية أفضل، ومع مرور الوقت من المتوقع أن تؤدي الحلول التقنية الأفضل إلى تحسين أداء محطة الطاقة وتقليل وقت توقف الصيانة.

مستقبل الطاقة الحرارية الأرضية

عادةً يعتمد مستقبل الطاقة الحرارية الأرضية على ثلاثة عوامل وهم: الطلب والعرض وقدرتها التنافسية بين الموارد المتجددة الأخرى من حيث التكلفة والتوافر والموثوقية وما إلى ذلك، وهذا ما يجعل الطاقة الحرارية الأرضية (طاقة المستقبل)، وايضاً علاوة على ذلك تدعم الحكومة اليوم الموارد مثل الطاقة الحرارية الأرضية التي هي أنظف ولا تفسد البيئة والتي تحافظ على صحة الإنسان.

كما إن إمداد الطاقة الحرارية الأرضية محدود ومقتصر على مناطق معينة، وإن موارد الطاقة الحرارية الأرضية أكبر إلى حد ما من موارد الفحم والنفط والغاز، ويمكن إتاحة الطاقة الحرارية الأرضية على نطاق أوسع إذا تم تحسين بعض الأساليب والتقنيات المستخدمة لاستخراجها.