الولايات المتحدة قررت تسخير طاقة البراكين الخاملة كمصدر للطاقة الطاقة الحرارية الأرضية، مورد متجدد يمكن أن يكمل مصادر أخرى مثل انيرجيا الشمسية وطاقة الرياح. ويولد هذا النهج من الرغبة في المساهمة في التحول نحو طاقة أنظف وأقل اعتمادا على الوقود الأحفوري.
وتتمثل الخطة في الاستفادة من الحرارة المخزنة في الصخور تحت الأرض داخل البراكين الخاملة. وعلى الرغم من أن هذه العملية لا تزال قيد التطوير، إلا أنها توفر طريقة مثيرة للاهتمام لتوليد الطاقة بشكل مستمر ومستدام.
ما هي الطاقة الحرارية الجوفية؟
الطاقة الحرارية الأرضية هي الحرارة الموجودة في باطن الأرض، والتي تنشأ من باطن الأرض بسبب التحلل الإشعاعي للمعادن والنشاط التكتوني، من بين عوامل أخرى. ويمكن استخدام هذه الحرارة عن طريق الحفر لاستخراج البخار أو الماء الساخن، والذي يمكن بعد ذلك تحويله إلى كهرباء من خلال التوربينات أو استخدامه مباشرة للتدفئة.
واحدة من أكبر عوامل الجذب للطاقة الحرارية الأرضية هي أنها، على عكس الرياح أو الشمس، يمكنها توليد الكهرباء على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، دون انقطاع. وهذا مفيد بشكل خاص في المناطق التي لا تستطيع فيها المصادر المتجددة المتقطعة تلبية الطلب على الطاقة بشكل مستمر.
كيفية الحصول على الطاقة الحرارية الأرضية من بركان خامد
الطاقة الحرارية الأرضية المستمدة من بركان خامد لا تختلف كثيرا عن الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية. وتتمثل العملية القياسية في الحفر عميقًا داخل البركان، حيث لا تزال الصخور تحتفظ بقدر كبير من الحرارة. ثم يتم حقن الماء البارد في شقوق أو طبقات المياه الجوفية في البركان، والذي، عن طريق امتصاص حرارة الصهارة، يتحول إلى بخار عالي الضغط يمكن استخدامه لتشغيل توربينات توليد الكهرباء.
يمكن أن تتجاوز درجة حرارة الصهارة الموجودة تحت البركان 1,000 درجة مئوية، مما يجعلها مصدرًا فعالاً للحرارة. ويشبه هذا النظام محطات الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية، ولكن بدلاً من الاستفادة من طبقات المياه الجوفية الطبيعية، فإنه يستفيد من الحرارة المتبقية من البراكين القديمة.
على سبيل المثال، في أيسلندا، تم بالفعل استخدام هذه العملية بنجاح، وتشير بعض الدراسات إلى أن دولًا مثل الولايات المتحدة واليابان في وضع جيد يسمح لها بالاستفادة من تكنولوجيا مماثلة في براكينها الخاملة.
مزايا الطاقة الحرارية الأرضية من البراكين الخاملة
هناك عدة مميزات لاستخراج الطاقة من البراكين الخاملة، منها:
- ثبات الطاقة: على عكس الرياح أو الشمس، فإن الطاقة الحرارية الأرضية متاحة دائمًا. وهذا يعني أنها يمكن أن توفر مصدرا مستمرا للكهرباء.
- تأثير بيئي منخفض: بالمقارنة مع طرق توليد الطاقة التقليدية، فإن الطاقة الحرارية الأرضية لها تأثير أقل على البيئة. ولا ينتج عنها انبعاثات غازات دفيئة كبيرة ولها بصمة كربونية منخفضة.
- استخدام الموارد المحلية: العديد من البلدان التي لديها براكين خاملة لا تستغل إمكاناتها من الطاقة الحرارية الأرضية. واستخدام هذه الطاقة يمكن أن يقلل الاعتماد على المصادر الخارجية ويزيد الاكتفاء الذاتي من الطاقة.
ومع ذلك، هناك أيضًا تحديات في تنفيذ هذه التقنيات، مثل التكاليف الأولية للاستكشاف والحفر، والتي يمكن أن تكون مرتفعة جدًا في بعض الحالات.
المخاطر والتحديات
إن تسخير الطاقة الحرارية الأرضية من البراكين الخاملة لا يخلو من المخاطر. أولاً، ينطوي الحفر العميق على بعض المخاطر البيئية. على الرغم من أنه من غير المتوقع أن تثور البراكين الخاملة، إلا أن هناك دائمًا فرصة ضئيلة لإعادة النشاط أو نشاط الطاقة الحرارية الأرضية مما يتسبب في حدوث زلازل محلية صغيرة، كما كان الحال في أماكن مثل أيسلندا ونيوزيلندا.
بالإضافة إلى ذلك، هناك خطر تلوث طبقات المياه الجوفية القريبة بسبب الإطلاق العرضي للمواد السامة، مثل الزرنيخ، والتي توجد بشكل طبيعي في أعماق الأرض.
وأخيرا، فإن التكاليف الأولية لحفر وتركيب محطة للطاقة الحرارية الأرضية على بركان خامد مرتفعة إلى حد كبير. على الرغم من تقدم التكنولوجيا، إلا أن الوصول إلى المناطق العميقة من القشرة الأرضية لا يزال يمثل تحديًا تقنيًا وماليًا.
المشاريع الحالية والإمكانات المستقبلية
تعتبر أيسلندا رائدة في استغلال الطاقة الحرارية الأرضية، بما في ذلك استخدام البراكين الخاملة. يعد مشروع الحفر العميق في أيسلندا (IDDP) مثالًا رائدًا لمبادرة لتسخير مصادر الحرارة الأرضية في أعماق كبيرة. وقد نجح هذا المشروع في حفر أكثر من 4.500 متر في القشرة الأرضية، حيث وصل إلى درجات حرارة تزيد عن 400 درجة مئوية، مما أتاح توليد الطاقة بطريقة أكثر كفاءة وثباتًا.
وتشمل الأماكن الأخرى التي تستكشف تقنيات مماثلة نيوزيلندا واليابان ومناطق من الولايات المتحدة مثل يلوستون، حيث تكون إمكانات الطاقة الحرارية الأرضية غير المستكشفة هائلة.
وفي الولايات المتحدة، تم إجراء العديد من الاختبارات لتسخير إمكانات الطاقة الحرارية الأرضية للبراكين الخاملة، خاصة في شمال غرب البلاد، حيث يشير النشاط البركاني تحت الأرض إلى وجود احتياطيات حرارية هائلة.
العودة إلى الوضع في الولايات المتحدة، حيث أصبحت الصخور من البركان الخامل الآن محورًا لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية. ويستمر هذا المشروع في جذب الانتباه، لكن المناطق التي أثبتت نجاحا في مجال الطاقة الحرارية الأرضية حتى الآن معروفة بالفعل بوجود نشاط بركاني، وهو أمر لا يمكن قوله عن جميع البراكين الخاملة في العالم.
تعد الطاقة الحرارية الأرضية الناتجة عن البراكين الخاملة خيارًا مثيرًا للاهتمام للغاية لتنويع إمدادات الطاقة وتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. وعلى الرغم من أنها تفرض تحديات فنية ومالية كبيرة، إلا أن الفوائد المحتملة كبيرة، سواء من حيث الاستدامة أو أمن الطاقة. وقد اتخذت بعض الدول مثل أيسلندا بالفعل خطوات مهمة في هذا الاتجاه، وبدأت دول أخرى مثل الولايات المتحدة واليابان في استكشاف مصدر الطاقة هذا بجدية. ويبدو مستقبل هذه التكنولوجيا واعدا، ومن الممكن أن تصبح واحدة من مفاتيح التحول نحو طاقة أنظف وأكثر استدامة.