موضوع مقاله: سامانه زمین‌گرمایی بهبودیافته | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سامانه زمین‌گرمایی بهبودیافته | مقدمه: به‌طور سنتی، سیستم‌های قدرت زمین‌گرمایی تنها در مکان‌هایی عمل می‌کردند که گرما، آب و نفوذپذیری سنگ به صورت طبیعی و به اندازه کافی برای استخراج انرژی وجود داشت. | ## بخش 1: سامانه زمین‌گرمایی بهبودیافته | با این حال، بیشتر انرژی زمین‌گرمایی که در دسترس تکنیک‌های مرسوم است، در سنگ‌های خشک و نفوذناپذیر قرار دارد. بررسی اجمالی در بسیاری از سازندهای سنگی، شکاف‌ها و منافذ طبیعی اجازه جریان آب با نرخ اقتصادی (مقرون‌به‌صرفه) را نمی‌دهند. نفوذپذیری را می‌توان با «برش هیدرولیکی» (Hydro-shearing)، یعنی پمپاژ آب با فشار بالا به پایین یک چاه تزریق به درون سنگ‌هایی که به‌طور طبیعی دارای شکستگی هستند، افزایش داد. این تزریق باعث افزایش فشار سیال در سنگ شده و رویدادهای برشی را تحریک می‌کند که ترک‌های موجود را گسترش داده و نفوذپذیری سایت را افزایش می‌دهد. تا زمانی که فشار تزریق حفظ شود، نیازی به نفوذپذیری بالا نیست و همچنین نیازی به پروپانت‌های شکست هیدرولیکی برای باز نگه داشتن شکستگی‌ها وجود ندارد. آب از میان شکستگی‌ها عبور کرده و گرما را جذب می‌کند تا زمانی که به عنوان آب داغ به سطح زمین رانده شود. گرمای آب با استفاده از یک توربین بخار یا یک سیستم نیروگاه چرخه دوگانه به برق تبدیل می‌شود که باعث خنک شدن آب می‌گردد. برخلاف هیدروترمال، EGS ظاهراً بسته به عمق منبع، در هر نقطه از جهان امکان‌پذیر است. مکان‌های مناسب معمولاً روی گرانیت عمیق پوشیده شده توسط یک لایه ۳ تا ۵ کیلومتر از رسوبات عایق قرار دارند که اتلاف حرارت را کند می‌کنند. تکنیک‌های پیشرفته حفاری می‌توانند در سنگ‌های بلورین سخت تا اعماق ۱۵ کیلومتر یا بیشتر نفوذ کنند و دسترسی به سنگ‌های با دمای بالاتر (۴۰۰ درجه سانتی‌گراد و بالاتر) را فراهم نمایند، زیرا دما با افزایش عمق زیاد می‌شود. سیستم‌های EGS در استرالیا، فرانسه، آلمان، ژاپن، سوئیس و ایالات متحده آمریکا در حال توسعه هستند. پروژه‌های EGS روش‌های تحریک هیدرولیکی، شیمیایی، حرارتی، مبتنی بر کربن و انفجاری را با هم ترکیب کرده‌اند. برخی از پروژه‌های EGS در لبه‌های سایت‌های هیدروترمال (آب‌گرمایی) فعالیت می‌کنند؛ جایی که چاه‌های حفر شده با سنگ‌های مخزن داغ اما نفوذناپذیر برخورد می‌کنند. | ## بخش 2: سامانه زمین‌گرمایی بهبودیافته | پروژه‌ها شامل هانتر ولی (۱۹۹۹)، حوضه کوپر: هابانرو (۲۰۰۲)، حوضه کوپر: جولوکیا ۱ (۲۰۰۲) و المپیک دم (۲۰۰۵) هستند. اتحادیه اروپا پروژه تحقیق و توسعه EGS اتحادیه اروپا در سولس-سو-فوره، فرانسه، یک نیروگاه نمایشی ۱٫۵ مگاواتی را به شبکه متصل می‌کند. پروژه سولتس اتصال چندین منطقه تحریک شده و عملکرد پیکربندی چاه‌های سه‌گانه (۱ تزریق‌کننده / ۲ تولیدکننده) را مورد بررسی قرار داد. دولت پرتغال در دسامبر ۲۰۰۸ مجوز انحصاری اکتشاف و کاوش انرژی زمین‌گرمایی را در یکی از بهترین مناطق در پرتغال قاره‌ای به شرکت Geovita Ltd اعطا کرد. Geovita در حال مطالعه منطقه‌ای به مساحت حدود ۵۰۰ کیلومتر مربع با همکاری گروه علوم زمین دانشکده علوم و فناوری دانشگاه کویمبرا است. بریتانیا ایالات متحده آمریکا روزهای آغازین — فنتون هیل نخستین تلاش در زمینه EGS — که در آن زمان «سنگ خشک داغ» (Hot Dry Rock) نامیده می‌شد — در «فنتون هیل»، نیومکزیکو طی پروژه‌ای توسط آزمایشگاه فدرال لس‌آلاموس انجام شد. مخزن EGS در فنتون هیل در سال ۱۹۷۷ در عمق حدود ۲٫۶ کیلومتری و با بهره‌گیری از دمای سنگ ۱۸۵ درجه سانتی‌گراد تکمیل شد. در سال ۱۹۷۹، این مخزن با تحریک هیدرولیکی اضافی گسترش یافت و حدود یک سال مورد بهره‌برداری قرار گرفت. نتایج نشان داد که می‌توان گرما را با نرخ‌های معقول از یک منطقه سنگ‌های بلورین داغ با نفوذپذیری کم که به صورت هیدرولیکی تحریک شده‌اند، استخراج کرد. در سال ۱۹۸۶، دومین مخزن برای آزمایش گردش هیدرولیکی اولیه و استخراج گرما آماده شد. در یک آزمایش جریان ۳۰ روزه با دمای تزریق مجدد ثابت ۲۰ درجه سانتی‌گراد، دمای تولید به‌طور پیوسته تا حدود ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد افزایش یافت که معادل سطح توان حرارتی حدود ۱۰ مگاوات بود. ۲۰۰۰–۲۰۱۰ در سال ۲۰۰۹، وزارت انرژی ایالات متحده (USDOE) دو «اطلاعیه فرصت تأمین مالی» (FOA) مرتبط با سامانه‌های زمین‌گرمایی بهبودیافته صادر کرد. وزارت انرژی در سال ۲۰۰۹ اطلاعیه دیگری را با استفاده از بودجه محرک «قانون بهبود و سرمایه‌گذاری مجدد آمریکا» به مبلغ ۳۵۰ میلیون دلار باز کرد که شامل ۸۰ میلیون دلار اختصاص‌یافته به پروژه‌های EGS بود. | ## بخش 3: سامانه زمین‌گرمایی بهبودیافته | فورج (FORGE) دانشگاه کرنل — ایتاکا، نیویورک توسعه EGS در همراهی با یک سیستم گرمایش منطقه‌ای، بخشی از «برنامه اقدام اقلیمی» دانشگاه کرنل برای پردیس ایتاکا است. این پروژه در سال ۲۰۱۸ برای تعیین امکان‌سنجی، جذب بودجه و پایش لرزه‌خیزی پایه آغاز شد. قرار بود یک چاه آزمایشی در بهار ۲۰۲۱ تا عمق ۲٫۵ تا ۵ کیلومتر با هدف رسیدن به سنگی با دمای بیش از ۸۵ درجه سانتی‌گراد حفر شود. مکان‌های زمین‌شناسی امیدبخش برای مخزن در «سازند ترنتون-بلک ریور» (۲٫۲ کیلومتر) یا در سنگ بستر بلورین (۳٫۵ کیلومتر) پیشنهاد شدند. هدف این برنامه کاهش هزینه EGS تا ۹۰٪ و رسیدن به ۴۵ دلار بر مگاوات‌ساعت تا سال ۲۰۳۵ است. سایر بودجه‌ها و حمایت‌های فدرال «قانون سرمایه‌گذاری زیرساخت و مشاغل» مبلغ ۸۴ میلیون دلار را برای حمایت از توسعه EGS از طریق چهار پروژه نمایشی تصویب کرد. لرزه‌خیزی القایی لرزه‌خیزی القایی به لرزش‌های زمین گفته می‌شود که ناشی از فعالیت‌های انسانی است. لرزه‌خیزی القایی در بازل باعث شد شهر پروژه خود را به حالت تعلیق درآورد و بعداً آن را لغو کند. طبق گفته دولت استرالیا، خطرات مرتبط با «لرزه‌خیزی ناشی از شکست هیدرولیکی (هیدروفرکینگ) در مقایسه با زمین‌لرزه‌های طبیعی پایین است و با مدیریت و پایش دقیق قابل کاهش می‌باشد» و «نباید به عنوان مانعی برای توسعه بیشتر در نظر گرفته شود». لرزه‌خیزی القایی از سایتی به سایت دیگر متفاوت است و باید پیش از تزریق سیال در مقیاس بزرگ ارزیابی شود. گزارشی در سال ۲۰۰۶ توسط MIT که با بودجه وزارت انرژی ایالات متحده آمریکا تهیه شده بود، جامع‌ترین تحلیل تا آن زمان را در مورد EGS انجام داد. پتانسیل توسعه: با سرمایه‌گذاری ۱ میلیارد دلاری در تحقیق و توسعه طی ۱۵ سال، این گزارش برآورد کرد که ۱۰۰ گیگاوات برق (GWe) یا بیشتر می‌تواند تا سال ۲۰۵۰ در ایالات متحده در دسترس باشد. | ## جمع‌بندی | هزینه: گزارش ادعا کرد که EGS می‌تواند برق را با قیمت پایین ۳٫۹ سنت بر کیلووات‌ساعت تولید کند.