انقلاب خاموشی که آینده انرژی جهان را دگرگون می‌کند

با ورود گسترده شرکت‌های بزرگ فناوری به حوزه انرژی‌های جایگزین ــ برای پاسخ به جهش تقاضای برق ناشی از رونق هوش مصنوعی ــ فناوری‌های نوین زمین‌گرمایی نیز رشد چشمگیری یافته‌اند. در کنار آن، راهکارهای ساده‌تر و سطحی‌تر مانند پمپ‌های حرارتی هم توسعه پیدا کرده‌اند. مجموعه این رویکردها می‌تواند صنعت انرژی داخلی آمریکا را بازآرایی کند؛ با فراهم کردن انرژی پاکِ پایدار (بار پایه) و تقویت امنیت انرژی در شهرها و مناطق روستایی.

ماه گذشته ساکنان جدید برجی در نیویورک به ساختمان « Riverie » نقل مکان کردند؛ بزرگ‌ترین ساختمان بلندمرتبه با سامانه تبادل حرارتی زمین در آمریکا که در بروکلین ساخته شده و بر فراز ۳۲۰ چاهک عمودی قرار دارد. این چاهک‌ها به ساختمان کمک می‌کنند با بهره‌گیری از دمای نسبتاً ثابت و عایق‌شده زیر زمین، در زمستان گرم و در تابستان خنک بماند. در زمستان گرمای ملایم زمین به داخل ساختمان هدایت می‌شود و در تابستان روند معکوس می‌شود و گرمای ساختمان به زیر زمین منتقل می‌گردد.

به گزارش Scientific American، از آنجا که این سامانه به جای تولید گرما، آن را جابه‌جا می‌کند، انتظار می‌رود انتشار سالانه کربن ناشی از گرمایش و سرمایش در این ساختمان نسبت به ساختمان‌های مسکونی متعارف ۵۳ درصد کاهش یابد. هرچند هزینه‌های اولیه بالا و پیچیدگی‌های اداری می‌تواند مانعی برای اجرای پروژه‌های مشابه باشد، اما در بسیاری از موارد مزایای اقتصادی و زیست‌محیطی آن بر هزینه‌ها می‌چربد. به همین دلیل، « Riverie » احتمالاً پیشگام جنبشی بزرگ‌تر است که به‌تدریج در شهرهای آمریکا و جهان گسترش خواهد یافت.

مزیت اصلی سامانه‌های تبادل حرارتی زمین مانند این پروژه، کم‌عمق بودن و سهولت حفاری آن‌هاست. اما نوآوری مهم دیگر در حوزه زمین‌گرمایی دقیقاً مسیر عکس را می‌رود: حفاری هرچه عمیق‌تر در دل زمین. در گذشته، استفاده از انرژی زمین‌گرمایی عمدتاً به مناطقی محدود می‌شد که گرمای درونی زمین به‌طور طبیعی به سطح راه یافته بود، مانند آبفشان‌ها و چشمه‌های آب گرم.

برای آنکه زمین‌گرمایی تقریباً در هر نقطه‌ای از جهان به منبعی عملی تبدیل شود، استارتاپ‌ها در حال توسعه فناوری‌های «زمین‌گرمایی تقویت‌شده» هستند که توان حفاری در اعماق بسیار زیاد را دارند. این شرکت‌ها از فناوری‌های شکست هیدرولیکی و حتی همجوشی هسته‌ای الهام می‌گیرند تا روش‌های پیشرفته‌تری برای شکافتن یا ذوب کردن سنگ‌های سخت و دسترسی به گرمای اعماق زمین پیدا کنند.

برخی از بزرگ‌ترین سرمایه‌گذاران صنعت فناوری از این استارتاپ‌ها حمایت می‌کنند. برای نمونه، شرکت « Fervo Energy» مستقر در هیوستون از پشتیبانی بیل گیتس و گوگل و دیگر سرمایه‌گذاران بزرگ برخوردار است. نکته مهم آنکه زمین‌گرمایی در آمریکا از حمایت دوحزبی برخوردار است و حتی دولت ترامپ نیز آشکارا از آن پشتیبانی کرده است؛ موضوعی که برای یک فناوری انرژی پاک در آمریکا چندان رایج نیست.

از این رو، ایالات متحده در موقعیتی قرار دارد که به یکی از پیشگامان اصلی این بخش نوظهور تبدیل شود. طبق پیش‌بینی وزارت انرژی آمریکا، پروژه‌های زمین‌گرمایی تقویت‌شده می‌توانند تا سال ۲۰۵۰ حدود ۹۰ گیگاوات انرژی (برق تولید سالانه ایران در حدود 85 گیگاوات است) بدون کربن در آمریکا تأمین کنند؛ میزانی که برای تأمین برق دست‌کم ۶۵ میلیون خانه کافی است.

درو نلسون، معاون «پروژه اینر اسپیس»، سال گذشته گفته بود: «ایالات متحده در چند حوزه ابرقدرت است و یکی از آن‌ها سوراخ کردن زمین و بیرون آوردن منابع از آن است؛ آن هم با صرفه اقتصادی و بهره‌وری بالاتر از تقریباً هر نقطه دیگر جهان.»

رونق هوش مصنوعی نیز سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه زمین‌گرمایی را افزایش داده و به پیشرفت فناوری در این حوزه شتاب داده است. در حالی که رشد هوش مصنوعی خود موجب افزایش مصرف انرژی شده و به یک چالش تبدیل شده است، همین فناوری ابزارهای مهمی برای توسعه زمین‌گرمایی فراهم می‌کند. از ابزارهای هوش مصنوعی به‌طور فزاینده برای شناسایی و نقشه‌برداری بهترین مکان‌ها جهت اجرای پروژه‌های زمین‌گرمایی استفاده می‌شود.

با این حال، موانع مهمی همچنان بر سر راه گسترش زمین‌گرمایی وجود دارد؛ از جمله هزینه‌های اولیه بالا و کمبود نیروی متخصص در صنعتی که هنوز نوپا و کمتر شناخته‌شده است. با اینکه زمین‌گرمایی تقویت‌شده بیشترین توجه و گره‌های اجرایی را به خود اختصاص داده، پروژه‌های کوچک‌تر و کم‌صداتری مانند «ریوریه» نیز در حال پیشروی‌اند و شیوه گرمایش و سرمایش شهرها را تغییر می‌دهند. این پیشرفت‌ها شاید کوچک به نظر برسند، اما می‌توانند در سال‌های آینده به تحولی بزرگ در بهره‌وری انرژی منجر شوند.