La אנרגיה גיאותרמית בתוך שנים ספורות בלבד, היא הפכה מטכנולוגיה נישה למרכז הדיון האנרגטי העולמי. החום המאוחסן מתחת לרגלינו מתחיל להיתפס כמרכיב מפתח להשגת [פתרון אנרגיה בת קיימא]. חשמל נקי ויציב זמין 24 שעות ביממהמשהו שגם אנרגיית שמש וגם לא אנרגיית רוח לא יכולות להציע בעצמן.
בעוד שפרויקטים בקנה מידה גדול מתרבים בארצות הברית ובאזורים אחרים, אירופה וספרד נעות בנחישות גוברת. ממערכות חלוציות של אנרגיה גיאותרמית בלולאה סגורה מגרמניה ועד רשתות חימום מחוזיות למלונות ולבתים באיים הקנריים, מפת האנרגיה הגיאותרמית האירופית מתחילה להתמלא ביוזמות שכולן מצביעות על אותה מטרה: לנצל טוב יותר את חום תת-קרקעי כדי להפחית את פליטת הפחמן בכלכלה מבלי לפגוע בביטחון האספקה.
הקשר עולמי המניע אנרגיה גיאותרמית
אנרגיה גיאותרמית מהווה כיום פחות מ-1% מייצור החשמל העולמי, אך הציפיות השתנו באופן קיצוני. סוכנות האנרגיה הבינלאומית היא צופה שעד שנת 2035 ההשקעה המצטברת בטכנולוגיה זו תגדל. יעלה על טריליון דולר, מונע על ידי מצב החירום האקלימי והצורך באנרגיה יציבה עבור רשתות חשמל מחושמלות יותר ויותר.
במדינות כמו ארצות הבריתהשינוי כבר מורגש. שם, ה פיתוח מערכות גיאותרמיות מתקדמות עובדה זו הובילה מומחים מאוניברסיטת פרינסטון להציע כי עד שנת 2050, אנרגיה גיאותרמית תוכל לייצר כמעט פי שלושה מהחשמל המיוצר על ידי כל תחנות הכוח הגרעיניות הנוכחיות בארה"ב גם יחדאשר כיום מכסים כחמישית מביקוש המדינה.
לא ניתן להבין שינוי זה ללא הדחף שמספקים צרכני האנרגיה הגדולים של המאה ה-21. ענקיות טכנולוגיות כמו Google o meta הם מחפשים מקורות חשמל נטולי פליטות הפועלים ברציפות כדי לקיים את מרכזי נתונים ענקיים ותשתיות בינה מלאכותית, צריכה שגדלה בקצב מסחרר.
אנרגיה גיאותרמית משתלבת בפער הזה משום שהיא מציעה טעינת בסיס אנרגיה נקייההוא יכול לייצר חשמל או חום לאורך כל היום, מבלי להיות תלוי בשמש או ברוח. יתר על כן, מערכות מודרניות מאפשרות להשתמש גם בתשתית הקרקע. אגירת אנרגיה תרמיתיישור שיא הביקוש והקלת שילוב של אנרגיה מתחדשת אחרת, משתנה יותר.
מהי בעצם אנרגיה גיאותרמית?
המונח גיאותרמי עצמו מגיע מיוונית. גיאוגרפי (אדמה) ו תֶרמוֹס (חום). לפי ה המועצה האירופית לאנרגיה גיאותרמית (EGEC), זה בערך אנרגיה המאוחסנת בצורת חום מתחת לפני השטח של כדור הארץבין אם זה בסלעים, בקרקע או במי תהום, ללא קשר לטמפרטורה או לעומק שלהם.
זה נחשב א מקור מתחדש ובעל פליטות נמוכותהחום הפנימי של כדור הארץ הוא כמעט בלתי נדלה בקנה מידה אנושי, והפעלת תחנות גיאותרמיות פולטת מעט מאוד גזי חממה. יתר על כן, הטמפרטורות התת-קרקעיות הן הרבה יותר יציב מאשר תנאים אטמוספרייםזה מאפשר תשואות גבוהות וצפויות לאורך כל השנה.
בהתאם למשאב ולתכנון המתקן, הם נבדלים סוגים שונים של אנרגיה גיאותרמיתישנן מערכות המנצלות מי תהום חמים, אחרות שמפיקות חום מסלעים יבשים בעומקים גדולים, קיטור יבש או ניצול גייזרים טבעיים, ופתרונות רדודים המשתמשים במחליפי חום הקבורים כמה מטרים מתחת לפני השטח כדי למזג מבנים.
פרויקטים מסווגים גם לפי טמפרטורה ושימושמשאבים בעלי אנתלפיה גבוהה (מעל כ-150 מעלות צלזיוס) משמשים בעיקר לייצור חשמל, בעוד שמשאבים בטמפרטורה בינונית ונמוכה אידיאליים עבור חימום מחוזי, מים חמים ביתיים, תהליכים תעשייתיים או מיזוג אוויר של בריכות שחייה ואזורי תיירות.
ממערכות גיאותרמיות קונבנציונליות ועד מערכות מתקדמות
אנרגיה גיאותרמית מסורתית מבוססת על איתור אזורים שבהם היא קיימת. סדקים חדירים בעומקים של פחות מ-4 קילומטרים ועם טמפרטורות סביב 150-200 מעלות צלזיוס. במאגרים טבעיים אלה, המים מסתובבים ומתחממים, עולים אל פני השטח ומשמשים להפעלת טורבינות ו... מייצר חשמל.
הקפיצה הטכנולוגית של השנים האחרונות באה יד ביד עם מערכות גיאותרמיות משופרות (EGS) ו - מערכות לולאה סגורה (CLS)הראשונים משתמשים בטכניקות מתחום הנפט והגז, כגון fracking וקידוח רב-צדדי, כדי לסדוק את הסלע החם וליצור מאגר מלאכותי במקום שלא היה קיים קודם לכן.
ב-EGS, חברות מקדחות באר עמוקה כמעט אנכית, הם מסיטים אותו אופקית בעומק מסוים ופותחים פיר מקביל שני. לאחר מכן הם שוברים את הסלעים בין השניים כדי ליצור פיקדון בהתאמה אישיתמים קרים נשאבים מפני השטח דרך אחת הבארות; הנוזל מתחמם כשהוא עובר דרך הסדקים וחוזר דרך השנייה כדי להעביר את החום למעגל משני שמפעיל טורבינה.
CLS, מצידם, מסתפקים בשבירה הידראולית. במקום זאת, רשת צינורות סגורה נוזל זורם דרך מערכת זו, מתחמם במגע עם הסלע התת-קרקעי החם וחוזר אל פני השטח מבלי להתערבב עם הסביבה הסובבת. גישה זו מפחיתה את הסיכון לדליפות ומפשטת את בקרת המערכת, שכן היא דורשת רק... סלע בטמפרטורה גבוהה בעומק של בין 4 ל-5 קילומטריםמבלי להסתמך על אזורים שבורים באופן טבעי.
מבט קדימה, קידוח לעבר אזורים "סופר-לוהטים" בין 8 ל-20 קילומטריםכאשר הטמפרטורות מתקרבות ל-400 מעלות צלזיוס והמים נכנסים למצב סופר-קריטי, פאזה שאינה נוזלית ואינה גזית הוא יכול לשאת הרבה יותר אנרגיה עד לפני השטח. אם פיתוחים אלה יבשילו, פוטנציאל האנרגיה הגיאותרמית יתרחב באופן ניכר.
אירופה זזה: תחנת הכוח הגיאותרמית בלולאה סגורה בגרמניה
בהקשר האירופי, אחת מאבני הדרך הבולטות ביותר לאחרונה היא הפרויקט הגיאותרמי של גרטסריד (גרמניה)מתקן זה, שפותח על ידי Eavor Technologies, הפך ל... היישום המסחרי הראשון של טכנולוגיית Eavor-Loop שלה, מערכת גיאותרמית בלולאה סגורה שנועדה לפעול באזורים ללא מאגרים הידרותרמיים קונבנציונליים.
התחנה כבר החלה לספק חשמל לרשת, מה שמסמן צעד חשוב עבור אנרגיה גיאותרמית מתקדמת באירופהבמהלך ההפעלה, מה שנקרא אפקט התרמוסיפוןמה שמאפשר לנוזל לזרום דרך המעגל הגיאותרמי ללא צורך במשאבות לאחר הפעלת המערכת.
בגרטסריד, ההפעלה בוצעה באמצעות משאבה קומפקטית בעלת קיבולת של כ קצב זרימה של 3 ק"ג/שנייההתרמוסיפון התייצב תוך פחות מחצי שעה. לאחר תקופה ראשונית זו, המשאבה לא הייתה נחוצה עוד, מה שהוכיח כי הפרש הטמפרטורות בין פני השטח לתת-הקרקע מספיק כדי לשמור על זרימת נוזלים בלולאה הסגורה.
הפרויקט גם הראה שהמפעל יכול לחדש את הפעולה לאחר כיבוי ללא צורך בחשמל חיצוני כדי להפעיל מחדש את הזרימה, והוא מסוגל להישאר פעיל במשך חודשים אפילו בתנאי עומס נמוך. גמישות זו מעניינת במיוחד עבור מערכות חשמל המשלבות רמות גבוהות של אנרגיה מתחדשת משתנה.
על פי יעדי התכנון, אתר גרטסריד שואף להשיג כ- 64 מגה-וואט של כוח תרמי ואלו 8,2 מגה-וואט של חשמלזה ימנע פליטה של כ-44.000 טון של שווה ערך CO2 מדי שנה. החברה מתכננת להשתמש בפרויקט זה כמודל להרחבת הטכנולוגיה לחלקים אחרים של אירופה, כאשר פיתוחים עתידיים כבר בעיצומם. הנובר ונוי-אולם.
חידושים בקידוח שמורידים עלויות
מעבר לקונספט של מעגל סגור כשלעצמו, הניסיון בגרטסריד שימש לאימות קבוצה של טכנולוגיות קידוח מתקדמות אשר קריטיים בסביבות טמפרטורה גבוהה. החברה דיווחה על שיפורים משמעותיים הן ב- זמן קידוח כולל כגון באורך השמיש של מקדחים.
בין הכלים בהם נעשה שימוש, בולטים הדברים הבאים: צינור קידוח מבודד (IDP)אשר מסייע להגביל את אובדן החום במהלך הפעילות; מדידה מגנטית אקטיבית (AMR), אשר משפר את בקרת מסלול הבאר; וחומר האיטום המכונה רוק-פייפנועד לייצב את הקטעים שנקדחו ולהאריך את טווח ההגעה בתנאים קיצוניים.
השילוב של פתרונות אלה לא רק מאפשר לנו ללכת רחוק יותר ולהעמיק, אלא גם תורם ל להפחית את עלויות הפיתוחזוהי נקודה רגישה במיוחד בכל פרויקט גיאותרמי. חלק גדול מההשקעה מרוכז בשלב הקידוח, כך ששיפורי יעילות בתחום זה משפיעים ישירות על הכדאיות הכלכלית.
צוות הניהול של איבור הציג את גרטסריד כ... סיפור הצלחה טכנולוגי ומסחרי אשר ישמש כמקור ייחוס ליישום רחב יותר באירופה וביבשות אחרות. בתקשורת שלה, החברה מדגישה כי המערכת שלה נועדה להסתגל ל אזורים מגוונים מאודזה יאפשר להביא אנרגיה גיאותרמית לאזורים ללא הרי געש גדולים או משאבים הידרותרמיים קלאסיים.
ביבשת שבה הלחץ להשיג ביטחון אנרגטי, הפחתת פליטות ושימוש יעיל בקרקע ובמים ככל שהביקוש גדל, פתרון מודולרי וניתן לשכפול מסוג זה משתלב היטב עם אסטרטגיות מעבר אנרגטי לאומיות וקהילתיות.
האיים הקנריים: אנרגיה גיאותרמית בשירות התיירות
בספרד, למרות שפריסת החשמל במדינות אחרות טרם הושגה, פרויקטים גיאותרמיים מתחילים להתגבש. שימוש תרמי ישיר שיכול לסלול את הדרך. אחד הייחודיים ביותר הוא ConnectHeat קוסטה קנריה, מקודם על ידי פדרציית עסקי האירוח והתיירות של לאס פאלמאס (FEHT) ו המכון הטכנולוגי של האיים הקנריים (ITC).
זהו קהילת האנרגיה הראשונה באירופה המתמקדת במיוחד במגזר התיירותהיוזמה מתמקדת בשיפור בקרת האקלים של בריכות שחייה ומערכות תרמיות במתחמי אירוח המשתמשים באנרגיה גיאותרמית. היא מתחילה בתחום פלאיה דל אינגלס, בדרום גראן קנריה, בבלוק בין Avenida Estados Unidos, Calle Luna ו-Paseo Costa Canaria.
בסביבה הזו הם מתקיימים יחד 15 בתי עסק שאינם בתי מלון בין כוכב אחד לארבעה כוכבים, בסך הכל כ-1.090 מקומות, וכן שמונה בנייני מגורים עם 149 בתים, מרכז קניות ו חמישה בתי מלון עם כ-1.573 מקומות נוספים. בקיצור, זהו מרכז תיירותי בוגר וצפוף עירוני, המייצג יעדים רבים בארכיפלג.
הפרויקט מציע ליישם רשת חום מתחדשת לחימום וקירור המבוססים על משאבות חום מים-למים הנתמכות על ידי מערכת גיאותרמית. מטרת הדבר היא להפחית משמעותית את צריכת האנרגיה הקשורה לחימום בריכות ושימושים תרמיים אחרים, מבלי לדרוש שטחים גדולים עבור פאנלים סולאריים.
מחקרים של ITC מצביעים על כך שרשת זו יכולה להגיע כיסוי מתחדש של 86% מהביקוש התרמי של האזור, מה שמפחית יותר ממחצית הפליטות הנוכחיות הקשורות לשימושים אלה. יתר על כן, ההערכה היא ש עלות האנרגיה למשתמשים תהיה שווה או נמוכה מזו של מערכות קונבנציונליות, גורם מפתח לקבלת המודל בקרב מלונות, דירות והתאחדויות של בעלי בתים.
מודל שיתופי ומימון אירופי
ConnectHeat קוסטה קנריה נבנתה כך קואופרטיב ללא מטרות רווחהוא מורכב מחברות קטנות ובינוניות בתחום התיירות, ארגוני בעלי בתים, בתי לינה, מבני מגורים ואת FEHT עצמה כישות המתאמת. מבנה משפטי זה מאפשר השתתפות משותפת של בעלי עניין מרובים. אינטרסים דומים באנרגיה, משהו חיוני בסביבות עירוניות מורכבות.
סך ההשקעה המתוכננת עומד על כ- 1,58 מ', עם תקופת חזרה משוערת קרובה ל- תשע שניםהנטל הכספי מקל על ידי התמריצים של תוכנית המדינות האירופיות. כלי CEאשר יכסה כ-60% מהתקציב, מה שיקל על קהילת האנרגיה להתחיל עם בסיס פיננסי איתן יותר.
ה-FEHT בטוח שהפרויקט לא יישאר חוויה מבודדת, אלא שהוא יכול לשכפל במרכזי תיירות אחרים בארכיפלגהרעיון הוא ש-ConnectHeat קוסטה קנריה תשמש כמדגימה שתראה כי רשת חימום גיאותרמית מתוכננת היטב יכולה לשפר את יעילות האנרגיה, להפחית פליטות ולשמור על עלויות תחרותיות עבור מגזר האירוח.
ראש מחלקת האנרגיה המתחדשת ב-ITC הדגיש את אופי חדשני ואינטגרטיבי של היוזמה, שימושית במיוחד באזורים עירוניים מגובשים מאוד, שבהם רשת הכבישים והמבנים עוזבים מעט מקום להתקנת ייצור פוטו-וולטאי קונבנציונליבהקשרים אלה, ניצול תת-הקרקע כמקור חום וקור יכול להיות דרך מעשית לקידום דה-קרבוניזציה ללא צורך בשינויים משמעותיים בפני השטח.
בינתיים, העלייה בתיירות באיים הקנריים - עם רמות של תפוסת חורף קרובה ל-85%— מחזק את הצורך להבטיח מערכות אנרגיה יעילות ויציבות. עבור יעד התלוי כל כך באקלים מתון ובמקומות לינה נוחים, הפחתת עלויות האנרגיה באמצעות פתרונות מתחדשים הופכת לסוגיה סביבתית ותחרותית כאחד.
התמונה המתפתחת, החל ממערכות גיאותרמיות בלולאה סגורה שמתחילות לפעול בגרמניה ועד רשתות חימום שיתופיות בגראן קנריה, מצביעה על כך ש חום גיאותרמי מפסיק להיות משאב שאינו מנוצל מספיק באירופה, השילוב של טכנולוגיות קידוח חדשות, מודלים עסקיים משותפים ותמיכה מוסדית מציב את האנרגיה הגיאותרמית כאופציה מוצקה יותר ויותר לאספקת אנרגיה נקייה וקבועה, הן בצורת חשמל והן בצורת חימום מחוזי, וכל הסימנים מצביעים על כך שמשקלה בתמהיל האנרגיה האירופי יגדל בשנים הקרובות.
