یک منبع انرژی جدید با کمک هوش مصنوعی در آمریکا کشف شد!

01

از 03

انرژی زمین‌گرمایی چیست؟

در نگاه نخست، انرژی زمین‌گرمایی یکی از ساده‌ترین راهکارها برای تولید انرژی تجدیدپذیر است. مخازن آب داغ در اعماق زمین که از گرمای هسته تغذیه می‌کنند، بخار تولید می‌کنند و این بخار قادر است توربین‌های سطح را به حرکت درآورد.

این فرآیند نیازی به استخراج گسترده یا فرآیندهای پیچیده تبدیل سوخت ندارد. این منابع به‌ویژه در مناطقی که صفحات تکتونیکی به هم می‌رسند و پوسته زمین نازک‌تر است، فراوان‌ترند؛ از همین رو غرب آمریکا از بهترین گزینه‌ها برای توسعه نیروگاه‌های زمین‌گرمایی محسوب می‌شود. بزرگ‌ترین میدان زمین‌گرمایی جهان در کالیفرنیا، روی چشمه‌های آب‌گرمی بنا شده که بشر هزاران سال از آن بهره برده، و نخستین نیروگاه آن نیز در اوایل دهه ۱۹۲۰ راه‌اندازی شد.

اما بخش چالش‌برانگیز این صنعت، یافتن این منابع است. چشمه‌ها یا دهانه‌های سطحی که به ذخیره‌ای مناسب برای نیروگاه منتهی شوند، کم‌یاب‌اند. بیشتر سیستم‌های کافی برای تولید برق در عمق زیاد قرار دارند و هیچ نشانه‌ای در سطح باقی نمی‌گذارند؛ سیستم‌هایی که «پنهان» یا «کور» خوانده می‌شوند و ردیابی آن‌ها پیچیدگی زیادی دارد.

به همین دلیل، بسیاری از نیروگاه‌های زمین‌گرمایی روی ذخایری ساخته شده‌اند که هنگام حفاری‌های دیگر، مانند چاه‌های کشاورزی، معادن یا عملیات نفت و گاز، به‌طور اتفاقی کشف شده‌اند. جوئل ادواردز، بنیان‌گذار شرکت زانسکار، می‌گوید: «این مسئله شبیه جست‌وجوی سوزنی در انبار کاه است؛ تنها بخش کوچکی از اراضی دارای سیستم زمین‌گرمایی واقعی‌اند.»

02

از 03

پایانی بر بحران انرژی؟

بیشتر بخوانید: نخستین پارک خورشیدی-هیدروژنی جهان ساخته می شود

در دهه ۱۹۷۰ و هم‌زمان با بحران انرژی، دولت آمریکا تلاش کرد تولید انرژی زمین‌گرمایی را تقویت کند و برای این منظور در نوادا شبکه‌ای طراحی شد تا حفاری سیستم‌های کور به‌صورت نظام‌مند انجام گیرد.

جیمز فولدز، استاد زمین‌شناسی دانشگاه نوادا رینو و مدیر پیشین اداره معادن و زمین‌شناسی این ایالت، می‌گوید: «امروزه شاید آن تصمیم را ساده‌لوحانه بدانیم، اما در آن مقطع اطلاعات بسیار محدودی درباره ویژگی‌های حرارتی سیستم‌های پنهان وجود داشت؛ بنابراین چنین رویکردی آن زمان منطقی به نظر می‌رسید.»

پس از آن، دولت آمریکا سرمایه‌گذاری در پژوهش‌های زمین‌گرمایی را کاهش داد و منابع مالی را به حوزه‌هایی مانند حفاری هیدرولیکی، انرژی هسته‌ای و تجدیدپذیرهایی چون خورشیدی و بادی منتقل کرد.

صنعت زمین‌گرمایی که از کمبود بودجه رنج می‌برد، ناچار شد بر توسعه سیستم‌های شناخته‌شده تمرکز کند و هر سیستم کور سودآور که پس از دهه ۱۹۸۰ کشف شد، یا نتیجه اتفاقی حفاری‌ها بود یا محصول پروژه‌های دانشگاهی و دولتی. امروز سهم انرژی زمین‌گرمایی از سبد انرژی آمریکا کمتر از یک درصد است. با این حال، متخصصان معتقدند سیستم‌های کور در غرب آمریکا ظرفیت عظیمی دارند که همچنان دست‌نخورده باقی مانده است. زانسکار می‌گوید فناوری خود (مبتنی بر هوش مصنوعی و تحلیل مقادیر عظیم داده‌های زمین‌شناسی) می‌تواند این ذخایر پنهان را شناسایی کند.

این فناوری بر پایه تحقیقات پیشگامانی مانند جیمز فولدز بنا شده است؛ او از اوایل سال ۲۰۰۰ به گردآوری و طبقه‌بندی ویژگی‌های سیستم‌های شناخته‌شده پرداخت تا ابزارهای جدیدی برای کشف سیستم‌های کور توسعه دهد.

در اواخر ۲۰۱۰، فولدز رهبری تیمی را بر عهده داشت که بخشی از آن با کمک وزارت انرژی تامین مالی می‌شد و هدفش تعیین دقیق محل سیستم‌های کور نوادا با استفاده از داده‌هایی مانند الگوهای گسلی و رسانایی الکتریکی بود. این تیم در سال ۲۰۱۸ با همین روش موفق شد سیستمی کور برای تولید برق را شناسایی کند؛ نمونه‌ای که نشان داد رویکرد علمی می‌تواند راه را برای کشفیات بزرگ‌تر باز کند.

فولدز می‌گوید تیم آن زمان آزمایش‌های تکمیلی برای ارزیابی قابلیت تجاری آن سیستم انجام نداد، چون منطقه در محدوده یک پهنه تحقیقاتی حیات‌وحش قرار داشت و به‌طور طبیعی گزینه مناسبی برای احداث نیروگاه محسوب نمی‌شد.

ادواردز نیز تاکید می‌کند میان گروه پژوهشی فولدز و استارت‌آپ زانسکار «همپوشانی قابل‌توجهی» وجود دارد؛ فولدز علاوه بر راهنمای پایان‌نامه ارشد ادواردز، استاد راهنمای یکی از دانشمندان داده این شرکت هم بوده است. او می‌گوید: «این گروه نشان داد می‌توان نقاط داغ کور را با هزینه‌ای پایین‌تر از حفاری‌های پرهزینه دهه‌های ۱۹۷۰ و ۱۹۸۰ شناسایی کرد.»

03

از 03

پتانسیل شگفت‌انگیز سیستم‌های کور

مقاله پیشنهادی: بزرگ‌ ترین نیروگاه‌ های خورشیدی جهان در سال ۲۰۲۵

پژوهشگران زانسکار طی چند سال گذشته داده‌های گسترده‌ای از سایت‌های نوادا جمع‌آوری کرده‌اند. ادواردز و هایلند می‌گویند فناوری آن‌ها به‌طور مستمر نقاط داغ احتمالی(یعنی سیستم‌های کور) را در مناطقی شناسایی کرده که پیش‌تر از سوی صنعت زمین‌گرمایی مورد توجه قرار نگرفته بودند. با این حال، شرکت تا امسال موفق نشده بود تایید کند این سیستم‌ها واقعاً قابلیت تولید برق دارند؛ موضوعی که مستلزم حفاری‌های عمیق برای اطمینان از دمای کافی آب است.

کشفی که امروز اعلام شد، از نگاه زانسکار، نشان می‌دهد ابزارهای آن‌ها قادرند این نوع ذخایر پنهان را شناسایی کنند. (البته برای تعیین اندازه و ساختار مخزن و همچنین نرخ جریان آب، که عوامل کلیدی در محاسبه ظرفیت تولید انرژی‌اند، هنوز آزمایش‌های بیشتری لازم است.) ادواردز می‌گوید: «این اعلامیه پیام روشنی برای بازار دارد؛ نشانه‌ای از آن‌که روزی این سیستم‌ها می‌توانند برق تولید کنند.»

در ماه‌های اخیر، موجی از توافق‌ها و تیترهای پررنگ از آغاز دوره‌ای تازه برای انرژی زمین‌گرمایی حکایت می‌کند. بخش عمده این هیجان حول فناوری «سیستم‌های زمین‌گرمایی تقویت‌شده» یا EGS شکل گرفته است؛ فناوری‌ای که با روشی مشابه حفاری هیدرولیکی شرایط تولید انرژی را به‌صورت مصنوعی ایجاد می‌کند و دیگر نیازی به یافتن سیستم‌های کور ندارد. شرکت Fervo، از فعال‌ترین بازیگران این حوزه، قراردادهایی با شرکت‌های نفتی، ارائه‌دهندگان خدمات میادین نفت و شرکت‌های برق امضا کرده و یکی از نیروگاه‌های آن از سال ۲۰۲۳ انرژی مراکز داده گوگل در نوادا را تامین می‌کند.

اما در این تب استقبال از فناوری‌های نو، شاید ظرفیت عظیم سیستم‌های کور نادیده گرفته شده باشد. گرچه EGS نسبت به شکست هیدرولیکی آب کمتری مصرف می‌کند، اما برای شکستن سنگ‌ها به منابع آبی بیرونی نیاز دارد و می‌تواند فعالیت‌های لرزه‌ای خفیف ایجاد کند. این روش همچنین پیچیدگی بیشتری نسبت به زمین‌گرمایی سنتی دارد؛ چرا که مرحله شکستن سنگ را به فرآیند اضافه می‌کند، در حالی که روش کلاسیک حفاری و نصب نیروگاه را شامل می‌شود.

هایلند می‌گوید: «هر گام مهندسی، هزینه اضافی به همراه دارد.» بنیان‌گذاران زانسکار معتقدند پتانسیل انرژی سیستم‌های کور ممکن است بسیار فراتر از برآوردهای گذشته باشد. گزارش دولت آمریکا در سال ۲۰۰۸ ظرفیت متوسط سیستم‌های کشف‌نشده را حدود ۳۰ گیگاوات عنوان کرده بود؛ مقداری که می‌تواند برق بیش از ۲۵ میلیون خانه را تامین کند.

فولدز اما تاکید می‌کند این ارقام «به احتمال زیاد کمتر از واقعیت‌اند» و «ده‌ها تا صدها گیگاوات» انرژی در سیستم‌های کور آمریکا نهفته است. او به پیشرفت فناوری‌های حفاری عمیق اشاره می‌کند که امکان دسترسی به شرایط داغ‌تر را فراهم می‌سازد. به گفته او، «با توسعه این فناوری‌ها، ظرفیت ما برای بهره‌برداری از این انرژی نیز به‌طور طبیعی گسترش می‌یابد.»