كيفية إعادة بئر الطاقة الحرارية الأرضية من الموت

اشترت شركة الطاقة الحرارية الأرضية Zanskar محطة كهرباء في نيو مكسيكو في عام 2024 والتي بدت من الخارج وكأنها فاشلة. وكانت الآبار الضحلة تفقد حرارتها بسرعة، وكانت المحطة تواجه مشكلة في توليد الطاقة نتيجة لذلك.

والآن، وبعد حفر بئر جديد وتشغيل محطة الطاقة لمدة عام كامل، تقول زانسكار إنها حققت تحولًا كاملاً. أصبح موقع Lightning Dock، وفقًا للأرقام الصادرة عن الشركة والتي تم مشاركتها حصريًا مع WIRED، واحدًا من أكثر آبار الطاقة الحرارية الأرضية التي يتم ضخها إنتاجية في الولايات المتحدة، مما يوفر حرارة كافية لتشغيل محطة الطاقة دون أي مشاكل.

يقول جويل إدواردز، المؤسس المشارك لشركة Zanskar، إن الإنتاجية على مدار العام الماضي في موقع Lightning Dock “تغير بشكل أساسي طريقة تفكير الناس في هذه الأنواع من الأنظمة التي اعتقدنا حقًا أننا فهمناها في الماضي”.

إنها أحدث الأخبار الجيدة لصناعة الطاقة الحرارية الأرضية المهملة منذ فترة طويلة، والتي تشهد نهضة استثمارية. لعبت تكنولوجيا الحفر المبتكرة والذكاء الاصطناعي – إلى جانب القليل من الحظ – أدوارًا في هذا الإنجاز. وعلى الرغم من أنه قد لا تتمتع جميع الآبار التقليدية بنفس مجموعة الظروف التي كانت لدى شركة Zanskar في Lightning Dock، إلا أن الشركة تقول إن نجاحها هو بمثابة دعوة للاستيقاظ بأن مواقع الآبار القديمة لا تزال تستحق المزيد من الاستكشاف.

تعتمد الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية على استغلال الماء الساخن داخل الأرض لتوليد الكهرباء عن طريق ضخها إلى السطح وتدوير التوربينات. من الناحية النظرية، إنها طريقة ممتازة لتوليد الطاقة الأساسية المتجددة: لقد كان الناس يسخرون البخار من الينابيع الساخنة منذ آلاف السنين. لكن القيود الجغرافية – حيث يجب أن تقع محطات الطاقة على احتياطيات الطاقة الحرارية الأرضية، التي توجد أغلبيتها الساحقة في غرب الولايات المتحدة – فضلاً عن الصعوبة والتكلفة التي ينطوي عليها تقليدياً العثور على آبار جديدة، تعني أن الطاقة الحرارية الأرضية تشكل أقل من 1 في المائة من مزيج الكهرباء في الولايات المتحدة.

التحدي الآخر الذي تواجهه الصناعة هو أن معظم الآبار تشهد انخفاضًا تدريجيًا في الإنتاجية. يقول زانسكار إن تراجع مستوى Lightning Dock كان حادًا بشكل خاص، حيث كان يفقد ما بين خمسة إلى عشرة أضعاف الحرارة كل عام مقارنة بمتوسط ​​الآبار. عندما اشترت الشركة الموقع، كانت درجات الحرارة في الآبار الأصلية، التي كان عمقها أقل من 2500 قدم، قد انخفضت من 50 درجة فهرنهايت (10 درجات مئوية) إلى حوالي 250 درجة فهرنهايت بحلول عام 2024. وقد تم تصميم محطة توليد الطاقة الموجودة في الموقع والتي تبلغ طاقتها 15 ميجاوات، والتي تزود الكهرباء لأكبر مرفق في نيو مكسيكو، للعمل في درجات حرارة أعلى من 300 درجة فهرنهايت.

في حين أن آبار الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية عادة ما تنخفض إلى عمق 3000 إلى 5000 قدم، فإن حفر آبار أعمق يمكن أن يستفيد من احتياطيات المياه الأكثر سخونة لاستخدامها في الطاقة. لكن التكوينات الصخرية الأكثر إحكاما في أعماق الأرض تجعل الحفر أكثر صعوبة ومكلفة. ويقول رولاند هورن، وهو زميل بارز في معهد بريكورت للطاقة بجامعة ستانفورد، إن مسألة الحفر بشكل أعمق أم لا هي “مسألة اقتصادية في الأساس”. يقول هورن إن التكلفة ليست خطية: “إذا قمت بالحفر على عمق مضاعف، فستكون التكلفة أربعة أضعاف ذلك”.

وللمساعدة في اتخاذ رهانات أفضل على الحفر، يستخدم زانسكار الذكاء الاصطناعي لتحديد ما يعرف بالأنظمة المخفية، أي المواقع التي تتمتع بإمكانات كبيرة للطاقة الحرارية الأرضية ولكن لا توجد علامات تذكر على قابليتها للحياة على السطح. استخدمت الشركة هذه التكنولوجيا في العام الماضي لتحقيق اكتشاف في ولاية نيفادا، وتقول إن نفس النمذجة ساعدت أيضًا في تحديد مكان الحفر الأكثر إنتاجية في موقع Lightning Dock. لقد جمعت هذه النماذج مع تكنولوجيا لقم الحفر التي تم تحسينها بواسطة صناعة النفط والغاز، مما ساعدها على حفر ثقوب أعمق بنسبة 35 في المائة بشكل أسرع، وهو ما يقول زانسكار إنه “بتكلفة تنافسية”. (لم تقدم الشركة تفاصيل). ويعمل البئر الجديد الذي يبلغ عمقه 8000 قدم لمدة عام كامل، مع ارتفاع مستويات الحرارة عما كانت عليه قبل الانخفاض.