به گزارش “راهبرد انرژی“، انرژی زمینگرمایی، به عنوان یکی از پایدارترین و قابلاتکاترین منابع انرژی تجدیدپذیر، نقشی حیاتی در گذار جهانی به سمت اقتصاد کمکربن ایفا میکند. برخلاف باد و خورشید، این منبع انرژی دارای ضریب ظرفیت (Capacity Factor) بسیار بالایی است و به صورت ۲۴ ساعته در تمام روزهای سال (Baseload Power) در دسترس است.
۱. ماهیت و منابع انرژی زمینگرمایی
انرژی زمینگرمایی از حرارت ذخیره شده در هسته و پوسته زمین منشأ میگیرد. این انرژی به سه شکل عمده مورد بهرهبرداری قرار میگیرد:
سیستمهای هیدروترمال: استفاده از مخازن طبیعی آب داغ یا بخار.
سیستمهای زمینگرمایی پیشرفته (EGS): ایجاد مخازن مصنوعی با تزریق آب به سنگهای داغ و خشک.
پمپهای حرارتی زمینگرمایی (GHP): بهرهبرداری از دمای ثابت اعماق کم زمین برای گرمایش و سرمایش ساختمانها.
۲. پتانسیل جهانی و ظرفیت نصب شده
طبق گزارشهای آژانس بینالمللی انرژیهای تجدیدپذیر (IRENA) و شورای جهانی زمینگرمایی (WGC)، پتانسیل فنی این انرژی بسیار فراتر از بهرهبرداری فعلی است.
ظرفیت فعلی: تا پایان سال ۲۰۲۵، ظرفیت نصبشده برق زمینگرمایی در جهان به حدود ۱۷ گیگاوات (GW) رسیده است.
پیشروها: ایالات متحده، اندونزی، فیلیپین، ترکیه و نیوزیلند در صدر تولیدکنندگان برق قرار دارند.
کاربرد مستقیم: چین پیشرو جهانی در استفاده مستقیم (Direct Use) از حرارت زمین برای گرمایش منطقهای است.
۳. مزایای استراتژیک و زیستمحیطی
بر اساس دادههای آژانس بینالمللی انرژی (IEA)، مزایای اصلی این فناوری عبارتند از:
پایداری شبکهای:
تامین برق پایه بدون نیاز به سیستمهای ذخیرهسازی گرانقیمت (باتری).
اشغال فضا :
کمترین میزان اشغال زمین به ازای هر مگاوات تولیدی در مقایسه با برق خورشیدی و بادی
کاهش کربن:
انتشار گازهای گلخانهای در نیروگاههای مدرن (با سیکل بسته) نزدیک به صفر است.
استخراج لیتیوم:
پتانسیل جدید استخراج لیتیوم از شورابههای زمینگرمایی (Geothermal Brines) برای باتریهای خودروهای برقی.
۴. چالشها و موانع توسعه
با وجود پتانسیل بالا، توسعه این بخش با چالشهای جدی روبروست:
هزینههای بالای اولیه: ریسک بالای حفاری اکتشافی و هزینههای سرمایهای (CAPEX) سنگین.
ریسکهای زمینشناختی: احتمال القای لرزهخیزی (Induced Seismicity) در صورت عدم مدیریت صحیح فشار تزریق.
محدودیت جغرافیایی: تمرکز منابع با دمای بالا در نزدیکی مرزهای صفحات تکتونیکی.
۵. فناوریهای نوظهور و افق آینده
در سال ۲۰۲۶، تمرکز بر سیستمهای زمینگرمایی پیشرفته (EGS) تغییر شگرفی در این صنعت ایجاد کرده است. شرکتهایی مانند Fervo Energy با استفاده از تکنولوژیهای حفاری افقی (برگرفته از صنعت نفت و گاز)، امکان بهرهبرداری از زمینگرمایی را در مناطقی که فاقد منابع آب طبیعی هستند، فراهم کردهاند.
پیشبینی: طبق گزارش Market Research Future، انتظار میرود بازار جهانی انرژی زمینگرمایی تا سال ۲۰۳۰ با نرخ رشد سالانه (CAGR) حدود ۶.۵٪ به رشد خود ادامه دهد.
ضریب ظرفیت بالا (Capacity Factor): این ضریب برای زمینگرمایی حدود ۷۰٪ تا ۹۰٪ است، در حالی که برای خورشیدی حدود ۲۰٪ و برای بادی حدود ۳۵٪ برآورد میشود.
کمترین ردپای کربنی: میزان انتشار CO_2 در نیروگاههای با چرخه بسته تقریباً صفر است.
صرفهجویی در زمین: نیروگاههای زمینگرمایی نسبت به هر مگاوات تولیدی، کمترین میزان اشغال اراضی را در مقایسه با سایر انرژیها دارند.
چشمانداز آینده و تکنولوژیهای نوظهور
گزارش “GeoVision” وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) پیشبینی میکند که با پیشرفت در تکنولوژی حفاری (برگرفته از صنعت نفت و گاز)، تولید برق زمینگرمایی میتواند تا سال ۲۰۵۰ تا ۲۶ برابر افزایش یابد.
لیتیوم زمینگرمایی: استخراج لیتیوم از سیالات زمینگرمایی (Geothermal Brines) به عنوان یک محصول جانبی، میتواند اقتصاد این نیروگاهها را متحول کرده و به زنجیره تأمین باتریهای خودروهای برقی کمک کند.
نیروگاههای فوقبحرانی: تلاش برای حفاری در اعماقی که آب به حالت فوقبحرانی (دما و فشار بسیار بالا) میرسد، که میتواند توان خروجی هر چاه را تا ۱۰ برابر افزایش دهد.
پتانسیل انرژی زمینگرمایی در مقیاس «تراوات» (TW) به قدری عظیم است که میتواند تمام نیازهای انرژی بشر را برای قرنها تأمین کند. بر اساس گزارشهای معتبر بینالمللی از جمله آژانس بینالمللی انرژی (IEA) و IPCC، این پتانسیل در سطوح مختلف به شرح زیر دستهبندی میشود:
۱. پتانسیل تئوریک (Theoretical Potential) کل جریان حرارتی که از هسته زمین به سمت پوسته حرکت میکند حدود ۴۴.۲ تراوات برآورد میشود. این انرژی مدام از طریق واپاشی رادیواکتیو در داخل زمین بازتولید میشود. برای درک بزرگی این عدد، جالب است بدانید که کل مصرف برق جهان در حال حاضر به طور متوسط حدود ۳ تراوات است.
۲. پتانسیل فنی (Technical Potential)
پتانسیل فنی به بخشی از انرژی گفته میشود که با تکنولوژیهای فعلی یا نزدیک به آینده (مانند سیستمهای پیشرفته EGS) قابل استخراج است.
گزارش ۲۰۲۴ آژانس بینالمللی انرژی (IEA): پتانسیل فنی کل زمینگرمایی را نزدیک به ۶۰۰ تراوات تخمین زده است.
این مقدار حدود ۲۰۰ برابر بیشتر از کل تقاضای برق فعلی جهان است.
بخش بزرگی از این پتانسیل (حدود ۵۵۰ تراوات) در اعماق ۵ تا ۸ کیلومتری زمین نهفته است.
پتانسیل در دسترس (تا عمق ۵ کیلومتر): پتانسیل فنی در اعماق قابل دسترستر (تا ۵ کیلومتر) حدود ۴۲ تراوات تخمین زده میشود که همچنان چندین برابر نیاز کل بشر است.
۳. مقایسه ظرفیتها: از گیگاوات تا تراوات
تفاوت فاحشی میان «آنچه داریم» و «آنچه میتوانیم داشته باشیم» وجود دارد:
۴. پتانسیل اقتصادی (Economic Potential)
اگرچه پتانسیل فنی در مقیاس تراوات است، اما پتانسیلی که تا سال ۲۰۵۰ میتواند با قیمت رقابتی وارد شبکه شود، حدود ۰.۸ تراوات (۸۰۰ گیگاوات) برآورد شده است. این مقدار به تنهایی میتواند ۱۵٪ از رشد تقاضای برق جهان تا سال ۲۰۵۰ را پوشش دهد.
چرا این پتانسیل در حال آزاد شدن است؟
دلیل اصلی خوشبینی به مقیاس تراوات، انتقال تکنولوژی از صنعت نفت و گاز به زمینگرمایی است. تکنیکهای حفاری جهتدار و شکست هیدرولیکی به ما اجازه میدهند به جای گشتن دنبال “چشمههای آب گرم طبیعی”، در هر نقطهای از کره زمین با حفاری عمیق به سنگهای داغ دسترسی پیدا کرده و یک نیروگاه ایجاد کنیم.
نکته کلیدی: اگر فقط ۱٪ از انرژی حرارتی موجود در ۱۰ کیلومتر اول پوسته زمین استخراج شود، انرژی کافی برای تأمین کل نیازهای بشریت به مدت ۲۸۰,۰۰۰ سال فراهم خواهد شد.
