أخبار ar.wedoany.com، تدخل تقنيات الطاقة الحرارية الأرضية من الجيل التالي مرحلة تسارع صناعي، مع تسارع وتيرة أنشطة الحفر والاستثمارات الرأسمالية وتطوير المشاريع. يُظهر بحث داخلي أجرته شركة Hephae Energy Technology أن 14 شركة مطورة للطاقة الحرارية الأرضية من الجيل التالي في غرب الولايات المتحدة فقط تعمل على تطوير مشاريعها، ومن المتوقع أن يصل عدد منصات الحفر قيد التشغيل إلى حوالي 30 منصة بحلول الربع الأول من عام 2028.
تواجه تقنية الحفر الاتجاهي في درجات الحرارة العالية سوقًا قابلة للخدمة واضحة وسريعة التكوين. على الصعيد العالمي، من المتوقع أن يصل إجمالي الطلب على الحفر في درجات الحرارة العالية إلى حوالي 5500 منصة حفر بحلول عام 2040، منها 4900 منصة مخصصة لتطوير الطاقة الحرارية الأرضية من الجيل التالي، والباقي لتطبيقات الغاز الطبيعي في درجات الحرارة العالية. يستند هذا التوقع إلى بيانات وكالة الطاقة الدولية (IEA) لعام 2025 حول توليد الكهرباء من الطاقة الحرارية الأرضية من الجيل التالي.
على صعيد الاستثمار، يُظهر أحدث تحليل لوكالة الطاقة الدولية (IEA) أن تمويل الطاقة الحرارية الأرضية من الجيل التالي بلغ حوالي 2.2 مليار دولار أمريكي في عام 2025، بزيادة سنوية قدرها 80%، وقفزة كبيرة من 22 مليون دولار أمريكي في عام 2018. يتعزز ثقة السوق في الطاقة الحرارية الأرضية كمصدر نظيف وموثوق للطاقة الأساسية، مع تغطية تطبيقاتها للكهرباء ومراكز البيانات والصناعات كثيفة الاستهلاك للطاقة.
اعتمدت الطاقة الحرارية الأرضية لفترة طويلة على الخزانات الحرارية المائية الطبيعية، مما حد من تطويرها في المناطق النشطة تكتونيًا مثل أيسلندا وإندونيسيا وغرب الولايات المتحدة. تعمل تقنيات الجيل التالي على تحرير الموارد من القيود الجغرافية من خلال الحفر الاتجاهي والتكسير الاصطناعي لإنشاء خزانات هندسية، مما يجعلها قابلة للنشر عالميًا. يتطلب الحصول على الحرارة على نطاق واسع حفر آبار أعمق وأكثر سخونة، لكن أدوات الحفر الاتجاهي الحالية تظل درجة حرارتها المقدرة عند 150 إلى 175 درجة مئوية في الغالب، ويجبر الاقتراب من عتبة 200 درجة مئوية المشغلين على الاعتماد على استراتيجيات تخفيف مثل تقنيات التبريد، مما يزيد بشكل كبير من وقت التوقف غير الإنتاجي والتكاليف. على الرغم من أن أنابيب الحفر المعزولة حرارياً توفر مسارًا آخر للتخفيف، إلا أنها باهظة الثمن ولا تحل مشكلة التوقف الناتجة عن إرسال الأدوات على مراحل. يمكن لمواجهة التحدي الأساسي للإلكترونيات ذات درجات الحرارة العالية بشكل مباشر أن تلغي دورات التبريد باهظة الثمن، مما يوفر أكثر من مليون دولار أمريكي لكل بئر.
يكمن مفتاح حل الاختناق في الأجهزة الإلكترونية وأجهزة الاستشعار الخاصة بالآبار ذات درجات الحرارة العالية. وفقًا لمبدأ أرهينيوس، قد ينخفض عمر الأجهزة الإلكترونية بنحو 50% لكل زيادة قدرها 10 درجات مئوية في درجة حرارة التشغيل؛ ويتضاعف العمر الافتراضي للأداة لكل زيادة قدرها 10 درجات مئوية في درجة حرارتها المقدرة. يمكن أن يؤدي استخدام تصميمات تبديد الحرارة مثل بنية الدوائر المكدسة دائرية الشكل، واستخدام مواد موصلة للحرارة لتشكيل مسار نقل حراري مستمر لتسريع التوصيل الحراري، إلى تحسين الموثوقية في بيئات درجات الحرارة العالية.
تشكل البيئة الحرارية الأرضية اختبارات متعددة لأنظمة الحفر، فبالإضافة إلى درجات الحرارة العالية، تسبب التكوينات الصخرية البلورية الصلبة اهتزازات وصدمات شديدة. يجب أن يعمل النظام بشكل مستمر في درجات حرارة تتجاوز 230 درجة مئوية، ويتحمل مستويات اهتزاز تصل إلى 30 G جذر متوسط التربيع وأحداث صدمة تتجاوز 1000 G، وتحاكي ظروف الإجهاد المجمعة هذه البيئة القاسية في آبار الطاقة الحرارية الأرضية العميقة.
الحدود التالية لتطوير الطاقة الحرارية الأرضية تكمن في أنظمة الصخور فائقة السخونة، حيث تتجاوز درجة حرارة الخزان 374 درجة مئوية، ويدخل الماء في حالة فوق حرجة، مما يزيد بشكل كبير من قدرته على حمل الطاقة. تشير مجموعة العمل من أجل الهواء النظيف (CATF) إلى أن استغلال 1% فقط من إمكانات الطاقة الحرارية الأرضية العالمية للصخور فائقة السخونة يمكن أن يولد 63 تيراواط من الكهرباء النظيفة والموثوقة، أي ثمانية أضعاف إجمالي الكهرباء المتبقية في العالم. عندما يتم دفع أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية من الجيل التالي نحو ظروف الصخور فائقة السخونة، يمكن أن تصل قدرة توليد الكهرباء لكل بئر إلى خمسة إلى عشرة أضعاف مشاريع الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية الحالية.
يشبه مسار تطوير الطاقة الحرارية الأرضية من الجيل التالي التطوير المبكر للنفط والغاز غير التقليدي: الموارد معروفة، لكن لا يمكن الوصول إليها على نطاق واسع دون الابتكار التكنولوجي. تقنيات الحفر الاتجاهي والقياس في الوقت الفعلي والتكنولوجيا المتقدمة لإكمال الآبار من صناعة النفط والغاز، بعد تكييفها لدرجات الحرارة العالية وتعزيز مقاومتها للصدمات، أصبحت القوة الدافعة الأساسية لدفع نمو الطاقة الحرارية الأرضية. تعمل تقنية الحفر الاتجاهي في درجات الحرارة العالية على إطلاق العنان للجدوى الاقتصادية في البيئات الأعمق والأكثر سخونة، مما يحول الطاقة الحرارية الأرضية من حل إقليمي إلى حل عالمي.
جون كليج، عضو SPE، هو الرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في شركة Hephae Energy Technology، التي تأسست خصيصًا لتطوير حلول الاستشعار والتحكم والاتصالات لحفر آبار درجات الحرارة العالية. على مدار مسيرته المهنية التي تمتد لأربعين عامًا، عمل في تقنيات المنبع مثل لقم الحفر ومحركات الحفر وأدوات التوجيه الدوارة وMWD والتسجيل أثناء الحفر. يحمل درجة الماجستير في العلوم الهندسية من جامعة أكسفورد ودبلومًا في الأعمال العالمية. بصفته عضوًا نشطًا في SPE، شغل كليج مناصب في لجنة المشاريع ولجنة الأقسام التقنية، وساعد في تأسيس قسم تكنولوجيا الطاقة الحرارية الأرضية في SPE. عمل مرتين كمحاضر متميز في SPE، وكان موضوعه في 2020-2021 تحديد موقع البئر، وفي 2025-2026 حلول الحفر في درجات الحرارة العالية.
