بررسی استفاده از انرژی زمین گرمایی از مخازن نفت و گاز

بررسی استفاده از انرژی زمین گرمایی از مخازن نفت و گاز

بررسی استفاده از انرژی زمین گرمایی از مخازن نفت و گاز
مهرزاد گرامی

مقدمه
انرژی زمین گرمایی امروزه یکی از گسترده ترین منابع انرژی سبز قابل دسترس در جهان می باشد. طبق محاسبات، مشخص شده است که انرژی حرارتی ذخیره شده در ۱۱ کیلومتر فوقانی پوسته زمین معادل پنجاه هزار برابر کل انرژی بدست آمده از منابع نفت و گاز شناخته شده امروز در جهان است. علیرغم قابل دسترس بودن، تقاضای آن در مقایسه با انرژی بادی و خورشیدی به دلیل هزینه های بالای حفاری، بسیار کم می باشد. به طوری که حدود %۵۰ کل هزینه های انرژی زمین گرمایی مربوط به هزینه های حفاری آن می باشد. اما با این وجود از مزایای آن می توان به اثرات ناچیز آن بر محیط زیست، میزان بسیار کم انتشار گازهای گلخانه ای و دسترسی آن در اکثر نقاط جهان اشاره کرد. مقدار گاز CO2 تولید شده در نیروگاه های زمین گرمایی به ترتیب معادل ۱۵ درصد نیروگاه های گاز سوز، ۱۰درصد نیروگاه های نفت سوز و ۸ درصد نیروگاه های زغال سنگ سوز بوده و هم چنین میزان تولید اکسید نیتروژن و گوگرد آن تقریبا در حدود صفر است.

انرژی زمین گرمایی همچنین می تواند به کاهش هزینه های سوخت های متعارف، کاهش گازهای گلخانه ای فزاینده، مقابله با تغییرات اقلیمی و کاهش اتکاء به سوخت های فسیلی متعارف کمک کند. انرژی ژئوترمال را می توان در تمام مدت ۲۴ ساعت شبانه روز و در هر ۳۶۵ روز سال استخراج و استفاده کرد و همچنین مستقل از شرایط جوی می باشد.

تاسیسات انرژی زمین گرمایی در ۲۴ کشور دنیا مستقر شده اند. کل ظرفیت نصب شده تاسیسات جئوترمال در سراسر دنیا از ۳.۱ گیگاوات در سال ۱۹۷۵ به بیش از ۱۳ گیگاوات در سال ۲۰۱۵ افزایش یافته است. ایالات متحده با ظرفیت ۳.۶ گیگاواتی بیشرین سهم را در این انرژی داراست ( %۲۸ ظرفیت جهانی.) محققان در دانشگاه North Dakota همچنین معتقدند که انرژی زمین گرمایی پتانسیل این را دارد که یکی از بزرگترین بخش های پورتفولیوی انرژی ایالات متحده آمریکا باشد. سوال اینجاست که چطور ممکن است از لحاظ اقتصادی از این منبع عظیم انرژی پاک که در زیر زمین ذخیره شده بهره برداری انجام داد.

حفاری های نفت و گاز می تواند بخش مهمی را در توسعه انرژی زمین گرمایی ایفا کند.
هر بشکه نفت حدود ۷ بشکه آب داغ به همراه دارد که می تواند جهت تولید برق به وسیله توربین های جئوترمال مورد استفاده قرار گیرد. محققان، آناکروول و ویل گانسولد در مقاله ای که در Journal Geosphere منتشر شد بیان کردند: ” حوزه های رسوبی تولید نفت و گاز در کلرادو، ایلیونی، میشیگان و داکوتای شمالی حاوی آب سازندهایی هستند که حرارت آن برای تولید نیروی زمین گرمایی کافی می باشد”.

حوزه ی دنور – خولیبورگ (که در وایومینگ، نبراسکا و کلرادو گسترده شده و دارای یک سطح تقریبا ۱۵۵۰۰۰ کیلومتر مربعی می باشد) بالاترین ظرفیت را برای مقیاس وسیع داراست و از لحاظ اقتصادی در تولید انرژی زمین گرمایی امکان پذیر می باشد.

در ۱۲ ماه مه ۲۰۱۶ دپارتمان انرژی آمریکا طی گزارشی نخستین موفقیت تجاری در تولید برق از انرژی زمین گرمایی مخازن نفت و گاز را در این کشور اعلام کرد.
روش دیگر استفاده از انرژی ژئوترمال چاه های نفت و گاز متروکه می باشد. چاه متروکه چاهی است که تولیداتش از لحاظ اقتصادی متوقف شده است. دمای سنگ های داغ زیر زمین به ازای هر کیلومتر افزایش عمق بین ۲۵ تا ۵۰ درجه سانتیگراد افزایش می یابد. چاه های قدیمی نفت و گاز کیلومترها زیر زمین را حفر می کردند

تا به منابع دسترسی پیدا کنند. حدود ۲۰ تا ۳۰ میلیون چاه نفت متروکه در سراسر دنیا وجود دارد که این چاه های نفت متروکه میزان بسیار زیادی انرژی گرمایی را در خود دارند که با استفاده از فناوری double-pipe می توانند جهت استفاده از انرژی جئوترمال مورد استفاده قرار گیرند. به این صورت که آب از طریق لوله به قسمت های تحتانی مخزن جریان پیدا کند و پس از داغ شدن به سطح مخزن پمپاژ شده و توربین جئوترمال را جهت تولید برق به جریان درآورد.

آیا تاکنون انرژی زمین گرمایی مقرون به صرفه بوده است؟
از زمان کاهش قیمت نفت در سال ۲۰۱۴ شرکت های حفاری و خدمات نفتی هزاران شغل را به منظور کاهش هزینه های عملیاتی و شناور ماندن در بازار کاهش داده اند. گزارش منتشر شده در آوریل ۲۰۱۵ اظهار داشت که Continental Resoursesو گروه MOLمجارستان سیستمی را مورد آزمایش قرار داده اند که می تواند با استفاده از آب داغ موجود در چاه های نفت، برق تولید کند. با وجود قریب به ۲۵ میلیارد گالن آب که از حفاری های سالانه در ایالات متحده بدست می آید، این سیستم (اگر از لحاظ تجاری در آینده نزدیک توسعه پیدا کند) می تواند برق معادل با ۳ نیروگاه ذغال سوز طی شبانه روز را تولید کند.

Continental Resourses با دانشگاه North Dakota در رابطه با این پروژه زمین گرمایی همکاری نمودند. این گروه لوله های آب داغ را به ژنراتورهای زمین گرمایی برای تولید برق اتصال دادند که یا می تواند به شبکه فروخته شود و یا به خطوط برق موجود اتصال داده شود. اگرچه کاربرد تجاری این طرح به طور کامل مشخص نشده، طبق تخمینی که توسط دپارتمان انرژی آمریکا انجام گرفته، یک ژنراتور تولید برق زمین گرمایی ۲۵۰ کیلو واتی، هزینه را به بیش از ۱۰۰.۰۰۰ دلار به ازای هر چاه نفت به طور سالانه کاهش می دهد. این نشان می دهد که انرژی زمین گرمایی پتانسیل این را دارد که نه تنها از لحاظ هزینه ها کارایی داشته باشد، بلکه درآمد اضافی و اشتغال را برای شرکت های حفاری ایجاد کند.

دیگر حمایت کنندگان از انرژی زمین گرمایی
یک شرکت مستقر در آمریکا به نام Hypersciencesبه دنبال نوعی فناوری است که این امکان را فراهم سازد که بتوان به انرژی زمین گرمایی در اعماق بسیار زیاد (حدود ۲ مایل زیر زمین) دسترسی پیدا کرد. اگر Hypersciences در این فناوری موفق شود به طور قابل ملاحظه ای هزینه های حفاری ژئوترمال که هم اکنون بین ۵ تا ۲۰ میلیون دلار برای هر چاه است کاهش خواهد یافت. به طوری که این فناوری موجب حفاری سوراخ های وسیع تری در مقایسه با حفاری های متعارف خواهد شد. همچنین این شرکت توسط شرکت بزرگ نفت شل حمایت می شود که یک میلیون دلار هم قبلا برای یک پروژه مشابه تامین مالی انجام داده است.

نتیجه
اگرچه ایالات متحده آمریکا پیشرو تولیدکننده انرژی زمین گرمایی در دنیا می باشد، بخش کوچکی از مصرف کل انرژی آن به حساب می آید. به طوری که یک چاه معمولی پتانسیل تولید۵۴ کیلووات برق را دارد که بسیار کمتر از حداکثر ظرفیت سایر انواع انرژی از قبیل خورشیدی، هسته ای و غیره می باشد. با این حال انرژی زمین گرمایی می تواند شرکت های حفاری را به تولیدات کم کربن در مقایسه با سایر منابع انرژی یاری دهد.
هنوز بزرگترین و مهمترین محدودیت، هزینه های بالای حفاری در ارتباط با انرژی زمین گرمایی می باشد. اگرچه پیشرفت های تازه و امید بخشی توسط محققان و شرکت هایی مثل Hypersciences بدست آمده است ولی انرژی زمین گرمایی تنها زمانی می تواند به مسیر خودادامه دهد که هزینه های مربوط به آن کاهش یابد. انرژی زمین گرمایی حقیقتا شایسته توجه می باشد که خوشبختانه با توجه به پیشرفت های روز افزون این توجه در حال بدست آمدن است.

اشتراک گذاری پست

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *