احفر عميقًا: رهانات الولايات المتحدة على الطاقة الحرارية الأرضية لتصبح قوة متجددة

على الرغم من أن الطاقة الحرارية الأرضية لا تمثل سوى جزء صغير من إنتاج الطاقة الحالي في الولايات المتحدة، فإن العديد من الشركات وإدارة الرئيس جو بايدن يراهنون على التقدم التكنولوجي لجعلها العمود الفقري للتحول الأخضر.

وقالت وزيرة الطاقة جينيفر جرانهولم في مؤتمر CERAWeek في هيوستن الأسبوع الماضي: "إذا تمكنا من احتجاز تلك الحرارة تحت أقدامنا، فيمكن أن تكون طاقة نظيفة وموثوقة وقابلة للتطوير للجميع من الصناعات إلى المنازل".

وتقدر وزارتها أن الطاقة الحرارية الأرضية يمكن أن تتفوق على الطاقة الكهرومائية والشمسية في البلاد بحلول عام 2050.

أما الطاقة الحرارية الأرضية، التي تعتمد على درجات الحرارة المرتفعة بشكل طبيعي تحت الأرض وتستخدم بشكل أساسي لإنتاج الكهرباء وتدفئة المباني، فقد بلغت 1.6% فقط من استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة في عام 2022.

ولتكثيف الإنتاج، استثمرت الحكومة الأمريكية أكثر من 200 مليون دولار منذ عام 2018 في موقع تجريبي في ولاية يوتا يتضمن حفر آبار عميقة بشكل استثنائي - وهو نهج مختلف عن الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية القريبة من السطح.

ويختبر العلماء في الموقع، في ظروف العالم الحقيقي، تقنية تعرف باسم أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة (EGS)، وهي مشابهة ولكنها مختلفة عن تقنيات التكسير الهيدروليكي، والمعروفة أيضًا باسم التكسير، والتي تستخدم لاستخراج النفط والغاز الطبيعي.

يتضمن هذا النهج حقن المياه في الصخور الساخنة جدًا بشكل طبيعي، والتي غالبًا ما تكون أعمق من ميلين (3 كيلومترات)، الأمر الذي لا يتطلب ينبوعًا ساخنًا قريبًا أو خزانًا تحت الأرض. 

وقال فرانشيسكو دافاك، المحلل في شركة S&P Global Commodity Insights: "من الناحية النظرية، يمكنك إنتاج الطاقة الحرارية الأرضية في أي مكان".

وقال: "إنه يقلل أيضًا من المخاطر الأولية"، أي مخاطر الحفر وعدم العثور على شيء، وهو ما كان رادعا لبعض المستثمرين في الماضي.

وشددت جرانهولم، في كلمتها أمام مؤتمر الطاقة CERAWeek، على ميزة أخرى: وهي أن حكومة الولايات المتحدة تسمح للشركات بتحويل تصاريح التنقيب عن النفط أو الغاز إلى تراخيص الطاقة الحرارية الأرضية - مما يقلل من الأعمال الورقية والتأخير.

وفي تقرير صدر الأسبوع الماضي، قالت وزارة الطاقة إن شركة EGS تستخدم إضافات كيميائية أقل من عملية التكسير الهيدروليكي التقليدية، وهو نظام استنكره دعاة حماية البيئة.

وأضافت أن الحفر بالطاقة الحرارية الأرضية لا يطلق الهيدروكربونات، كما يفعل التكسير الهيدروليكي.

وعلى عكس الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح، توفر الطاقة الحرارية الأرضية تدفقًا ثابتًا للطاقة بغض النظر عن الطقس أو الوقت من اليوم.

"فتح كبير"

أما بالنسبة للتكلفة، فتقدر الحكومة الأمريكية أنها ستنخفض من النطاق الحالي الذي يتراوح بين 70 دولارًا إلى 100 دولار لكل ميجاوات في الساعة إلى 45 دولارًا بحلول عام 2035.

إن استخدام تكنولوجيا الحفر الحالية يجعل تطوير الطاقة الحرارية الأرضية أسرع وأرخص.

وقال جيجار شاه من مكتب القروض التابع لوزارة الطاقة: "لقد أخذنا نماذج تشغيل النفط والغاز، وقمنا بتغيير أجزاء الحفر قليلا، و... أظهرنا تطبيقا جديدا تماما". "هذا فتح كبير" - قفزة كبيرة إلى الأمام.

وقال أجيت مينون، المتخصص في تطوير المناطق الجوفية لدى شركة بيكر هيوز للطاقة ومقرها تكساس، والتي استثمرت في الطاقة الحرارية الأرضية: "كانت الولايات المتحدة هي المحرك الأول" للتكنولوجيا الجديدة.

توجد بالفعل مواقع EGS في بلدان أخرى، خاصة فرنسا، لكنها تعتبر تجريبية.

أحد المخاطر المحتملة لمشاريع الحفر بالطاقة الحرارية الأرضية هو أنها، كما هو الحال مع التكسير الهيدروليكي، يمكن أن تسبب نشاطًا زلزاليًا.

وفي منطقة الألزاس الفرنسية، تم التخلي عن مشروع للحفر العميق في عام 2020 بعد أن تسبب في عدة هزات أرضية.

تشترط وزارة الطاقة الأمريكية أن تتبع جميع المشاريع الممولة بروتوكول تخفيف لمعالجة الزلازل المستحثة وتقوم بتمويل الأبحاث حول هذه القضية.

وتقول إنه لم يشعر أي مجتمع بالزلزال الذي يحدث بالقرب من مشروع تموله وزارة الطاقة.

تتنافس العديد من الشركات الناشئة الأمريكية والكندية للحصول على مكانة في هذه السوق الناشئة وقد جمعت مئات الملايين من الدولارات من المستثمرين.

وقامت إحدى هذه الشركات، وهي شركة Fervo Energy، مؤخراً بربط موقعها في نيفادا بالشبكة الكهربائية. وتم تطوير المشروع بالتعاون مع شركة جوجل التي تحتاج إلى كميات هائلة من الكهرباء لمراكز البيانات الخاصة بها. ومع ذلك، لا ينتج الموقع حتى الآن سوى 3.5 ميجاوات فقط.

ومع بدء نمو إمدادات الطاقة الحرارية الأرضية، يتبعها الطلب. أعلنت شركات جوجل ومايكروسوفت وشركة نوكور لصناعة الصلب يوم الثلاثاء أنهم سيشتركون في شراء الطاقة الحرارية الأرضية.

وأشار شاه إلى أن الشركات الثلاث الكبرى "مستعدة لدفع علاوة" مقابل الطاقة، وهذا "يثير حماسة القطاع الخاص".

وقالت سيندي تاف، الرئيس التنفيذي لشركة Sage Geosystems المتخصصة في الطاقة الجوفية: "إن سوق الجيل الجديد أو القادم لا يزال مفتوحًا تمامًا". وقالت إن أحد الأسباب هو أننا "نحتاج إلى تلك المنشأة التجارية الأولى، ولم تكن هناك واحدة" حتى الآن.

وأضافت أنه بمجرد أن تظهر إحدى الشركات كيف يمكن القيام بذلك بنجاح، ستتبعها شركات أخرى.

وقال مينون إنه نظرا لأن القطاع لا يزال صغيرا للغاية، فإن "هدفك الأساسي هو تنمية هذا القطاع بشكل صحيح". "ليس لك فقط، بل للجميع."