هل الطاقة الحرارية الأرضية على أعتاب نهضة عالمية؟

بدأت شبكة الكهرباء في المملكة المتحدة في الحصول على أول طاقة حرارية أرضية وسط تجدد الاهتمام العالمي بالطاقة الحرارية الأرضية، وذلك بفضل تحسين تقنيات الآبار وارتفاع الطلب على الطاقة من مراكز البيانات. سيقوم مصنع يونايتد داونز في كورنوال بتوليد 3 ميجاوات من الكهرباء بينما ينتج أيضًا الليثيوم لإنتاج البطاريات.

يقول ريان لو، الرئيس التنفيذي لشركة Geothermal Engineering Ltd، الشركة التي تقف خلف United Downs: “دعونا نسميها نهضة”. “هناك الكثير مما يحدث في الولايات المتحدة. وأعتقد أن هناك الكثير مما يحدث في أوروبا أيضًا، ويرجع ذلك جزئيًا إلى نوع من الطلب الذي لا يشبع على الطاقة المتجددة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع”.

وبما أن شبكات الطاقة أصبحت تعتمد على توليد طاقة الرياح والطاقة الشمسية التي تتغير مع الطقس، فإن الطاقة الحرارية الأرضية يمكن أن توفر طاقة نظيفة مستمرة مع وقت بناء أقصر من محطة نووية وتأثير بيئي أقل من الطاقة الكهرومائية.

ورغم أن الطاقة الحرارية الأرضية كانت تعمل على تسخين الحمامات الرومانية قبل 2000 عام، وأنها أنتجت الكهرباء لعقود من الزمن في المناطق الساخنة البركانية مثل أيسلندا وكينيا، فإنها تلبي حاليا أقل من 1% من الطلب العالمي على الطاقة.

وقد يتغير ذلك قريبا. وتقول وكالة الطاقة الدولية إن الطاقة الحرارية الأرضية يمكن أن تلبي ما يصل إلى 15 في المائة من النمو المتوقع في الطلب على الكهرباء حتى عام 2050، مما ينتج كهرباء أكثر مما تستهلكه الولايات المتحدة والهند اليوم.

وقد لخصت منشأة يونايتد داونز الصعود والهبوط في الصناعة. ويكافح عمال مناجم القصدير والنحاس منذ فترة طويلة مع تدفق المياه عبر الصدوع في الجرانيت الساخن أسفل كورنوال، وتم حفر بئر اختباري في المنطقة في موجة قصيرة من استكشاف الطاقة الحرارية الأرضية خلال أزمة النفط في السبعينيات والثمانينيات. بدأ لو، وهو عالم جيولوجي، المشروع في عام 2009 لكنه واجه صعوبة في جمع الأموال.

ويقول: “إنها مثل مخاطر النفط والغاز” ولكن مع عائد منخفض، “وبالتالي لم تكن تحظى بشعبية كبيرة”.

وحصلت شركة يونايتد داونز في نهاية المطاف على منح بقيمة 20 مليون جنيه إسترليني، معظمها من الاتحاد الأوروبي، وحفرت بئرين في عامي 2018 و2019 على عمق 2393 مترًا و5275 مترًا، وهو أعمق من معظم المشاريع في ذلك الوقت. هناك، يؤدي التحلل الإشعاعي لنظائر اليورانيوم والثوريوم والبوتاسيوم إلى تسخين الماء إلى 190 درجة مئوية (374 درجة فهرنهايت) تحت ضغط عالٍ. وتقوم مضخة موجودة في البئر العميق بسحب الماء إلى السطح، حيث ينتج البخار اللازم لتدوير التوربينات وتوليد الكهرباء.

أعاد لو اكتشاف شيء آخر لاحظه عمال المناجم، وهو أن المياه القادمة كانت غنية بالليثيوم، وهو عنصر مهم لبطاريات السيارات الكهربائية. سيتم تجريد هذا من خلال حبيبات بلاستيكية مغلفة كيميائيًا، وغسلها بالمياه العذبة وحقنها بثاني أكسيد الكربون لإنتاج 100 طن من مسحوق كربونات الليثيوم سنويًا في البداية، بهدف زيادة الإنتاج في النهاية إلى 2000 طن. بعد ذلك، يتدفق السائل الحراري الأرضي إلى أسفل البئر الضحلة ومن خلال الصدوع الموجودة في الصخور باتجاه البئر الأعمق، مما يحافظ على الضغط في الخزان.

وبفضل الليثيوم، الذي يمكن أن يحقق إيرادات أكثر بعشرة أضعاف من الكهرباء، تمكنت شركة يونايتد داونز من جمع 30 مليون جنيه إسترليني من الاستثمار في الأسهم الخاصة.

يقول لو، الذي لديه تصاريح لإنشاء محطتين بقدرة 5 ميجاوات: “بدأت الإضافات المعدنية فجأة في جعل هذا القطاع جذابًا للغاية”.

إن الآفاق واعدة أكثر في دول الاتحاد الأوروبي مثل المجر وبولندا وفرنسا منها في المملكة المتحدة. لديهم مياه ساخنة أقرب إلى السطح، ويمكنهم تطوير 43 مليار واط من الطاقة الحرارية الأرضية بأقل من 100 يورو لكل ميجاوات في الساعة، على غرار الفحم والغاز، وفقًا لمركز أبحاث إمبر.

يقول فرانكي مايو من شركة Ember: “ما زلت تنظر إلى شبكات الطاقة التي تهيمن عليها طاقة الرياح والطاقة الشمسية والطاقة المائية والبطاريات”. “لكن هذا لا يعني أنه لا يوجد دور قيم حقًا لتوليد الطاقة المنخفضة الكربون والتي يمكن التنبؤ بها.”

وأصبحت الطاقة الحرارية الأرضية الآن اقتصادية خارج المناطق الساخنة الضحلة بفضل تقنيات تكسير النفط والغاز. وتقوم شركة Fervo Energy، وهي شركة منبثقة عن جامعة ستانفورد في كاليفورنيا، ببناء محطة للطاقة الحرارية الأرضية بقدرة 115 ميجاوات لتشغيل مراكز بيانات Google في ولاية نيفادا، كما خفضت الوقت اللازم لحفر بئر من 60 يومًا إلى 20 يومًا باستخدام قطع الماس.

كما تم حفر آبار أفقية وضخ المياه ذات الضغط العالي لتكسير الصخور الموجودة بينها. وهذا يخلق العشرات من الشقوق الساخنة التي يمكن أن تتدفق المياه من خلالها، بدلاً من عدد قليل منها في مشروع البئر العمودي مثل يونايتد داونز.

ومن المتوقع أن تكلف هذه “الطاقة الحرارية الأرضية المعززة” أقل من 80 دولارا لكل ميجاوات/ساعة بحلول عام 2027، مما يجعلها قابلة للتطبيق في معظم الولايات المتحدة، وفقا لدراسة أجراها رولاند هورن في جامعة ستانفورد وزملاؤه. حافظت إدارة الرئيس دونالد ترامب على الائتمان الضريبي للطاقة الحرارية الأرضية الذي تم وضعه خلال الإدارة السابقة.

وفي الولايات المتحدة، من الممكن أن تولد الطاقة الحرارية الأرضية ما لا يقل عن 90 مليار واط بحلول منتصف القرن، أي حوالي 7% من القدرة الحالية، وفقاً لوزارة الطاقة.

يقول هورن: “ستكون تكاليفك أعلى إلى حد ما إذا كنت تقوم بالتكسير الهيدروليكي”. “ولكن إذا كنت تحصل على طاقة أكثر بثلاثة إلى أربعة أضعاف منها، فإن ذلك يحسن الاقتصاد ويجعلها قادرة على المنافسة مع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والغاز في المتوسط”.

اضطرت محطة للطاقة الحرارية الأرضية في ألمانيا إلى الإغلاق مؤقتًا بعد التسبب في زلزال بقوة 2.7 درجة في عام 2009، كما أثيرت مخاوف بشأن احتمال تلوث المياه. لكن هورن يقول إنه يمكن منع هذه الأمور. ومع بناء المزيد من الطاقة الحرارية الأرضية المعززة – ما لا يقل عن ستة مشاريع بقدرة 20 ميجاوات جارية في الولايات المتحدة – من المحتمل أن تشعر المجتمعات والمقرضين براحة أكبر، كما يقول بن كينج من مجموعة روديوم للأبحاث.

يقول كينج: “لا أتوقع ذلك في كل مكان، لكنه بالتأكيد يمكن أن يلعب دورًا متزايدًا على الشبكة، خاصة إذا نظرت إلى عام 2050، إذا كان لديك ضعف أو ثلاثة أضعاف كمية الكهرباء التي نحتاجها، لأننا حصلنا على كل هذه الأشياء الجديدة التي نقوم بتوصيلها”.