ادعای استارتاپ آمریکایی: هوش مصنوعی میتواند منابع پنهان زمینگرمایی را کشف کند
خلاصه مقاله:
- شرکت زانسکار با استفاده از هوش مصنوعی موفق شده یک سیستم پنهان زمینگرمایی در نوادا شناسایی کند که میتواند انرژی کافی برای تغذیه یک نیروگاه تولید کند.
- فناوری زمینگرمایی، که از مخازن آب داغ زیرزمینی استفاده میکند، یکی از سادهترین و پاکترین روشهای تولید انرژی تجدیدپذیر است و غرب ایالات متحده به دلیل نزدیکی صفحات تکتونیکی و پوسته زمین نازک، مکان مناسبی برای بهرهبرداری از آن است.
- بخش بزرگی از مشکل زمینگرمایی، پیدا کردن این سیستمهای پنهان است؛ اغلب آنها در عمق زمین قرار دارند و هیچ نشانهای روی سطح دیده نمیشوند، به همین دلیل بسیاری از نیروگاهها روی سیستمهایی ساخته شدهاند که بهصورت تصادفی کشف شدهاند.
- زانسکار میگوید فناوری آنها بهطور مداوم نقاط داغ پنهان را شناسایی کرده و کشف اخیر ثابت میکند که این سیستمها واقعاً میتوانند برق تولید کنند، هرچند آزمایشهای بیشتری برای تعیین ظرفیت کامل لازم است.
- ظرفیت انرژی سیستمهای پنهان میتواند بسیار بیشتر از برآوردهای گذشته باشد؛ با پیشرفت فناوری حفاری و ابزارهای جدید، توانایی بهرهبرداری از این منابع و تأمین برق خانهها و نیروگاههای بیشتر بهطور چشمگیری افزایش مییابد.
استارتاپ زانسکار (Zanskar) که از هوش مصنوعی برای شناسایی منابع پنهان زمینگرمایی در عمق زمین استفاده میکند، میگوید در نوادا ناحیه جدیدی برای ساخت نیروگاه شناسایی کرده است. زانسکار ادعا میکند منبع جدید میتواند انرژی کافی برای تغذیه یک نیروگاه تولید کند.
کارل هویلند، یکی از بنیانگذاران زانسکار، میگوید: «وقتی شرکت را راهاندازی کردیم، پیامی که بیشتر از همه میشنیدیم این بود که انرژی زمینگرمایی مرده است چرا که پروژههای ناکام زیادی دراین زمینه وجود داشت. اما حالا، با کمک ابزارها و فناوریهای جدید، میتوان این سایتها را بهصورت سیستماتیک شناسایی و ریسک آنها را کاهش داد.»
از نظر تئوری، تولید انرژی زمینگرمایی یکی از سادهترین روشها برای تولید انرژی تجدیدپذیر است. مخازن آب داغ زیرزمینی که توسط هسته زمین گرم شدهاند، بخاری تولید میکنند که میتواند توربینها را در سطح زمین به حرکت درآورد.
منابع زمینگرمایی بهویژه در مناطقی که صفحات تکتونیکی با هم برخورد میکنند و پوسته زمین نازکتر است، در دسترس هستند، به همین دلیل غرب ایالات متحده مکان مناسبی برای نیروگاهها به شمار میرود.
بزرگترین میدان زمینگرمایی توسعهیافته جهان در کالیفرنیا قرار دارد و روی چشمههای آب گرم ساخته شده که انسانها هزاران سال از آنها استفاده کردهاند؛ نخستین نیروگاه در این منطقه در اوایل دهه ۱۹۲۰ ساخته شد.
بخش بزرگی از معمای انرژی زمینگرمایی پیدا کردن این منابع است. به ندرت پیش میآید که چشمههای آب گرم یا دهانههای بخار روی سطح زمین مستقیماً به مکانی مناسب برای احداث نیروگاه منتهی شوند.
بیشتر سیستمهای زمینگرمایی که به اندازه کافی داغ هستند تا برق تولید کنند، در عمق زمین قرار دارند و نشانهای روی سطح ندارند. این سیستمها به عنوان سیستمهای پنهان یا «کور» شناخته میشوند و شناسایی محل دقیق آنها دشوار است. به همین دلیل، بسیاری از نیروگاههای زمینگرمایی روی سیستمهایی ساخته شدهاند که بهصورت تصادفی و مثلاً هنگام حفر چاههای کشاورزی، استخراج مواد معدنی یا اکتشاف نفت و گاز کشف شدهاند. جول ادواردز، دیگر بنیانگذار زانسکار، میگوید: «این مسأله شبیه پیدا کردن سوزن در انبار کاه است. تنها بخش بسیار کوچکی از زمینی که بررسی میکنید، دارای سیستم زمینگرمایی خواهد بود.»
طبق گزارش وایرد، در دهه ۱۹۷۰ و در جریان بحران نفت، دولت فدرال تصمیم گرفت تولید انرژی زمینگرمایی در آمریکا را افزایش دهد. بهعنوان بخشی از این تلاش، آنها یک شبکه نقشهبرداری در نوادا ایجاد کردند تا بتوانند بهصورت منظم و سیستماتیک برای شناسایی سیستمهای پنهان زمینگرمایی حفاری کنند.
جیمز فولدز، استاد زمینشناسی در دانشگاه نوادا، و مدیر سابق اداره معدن و زمینشناسی نوادا، میگوید: «امروز ممکن است فکر کنیم این کار واقعاً احمقانه بود، اما آن زمان دادههای کمی درباره ویژگیهای حرارتی سیستمهای پنهان داشتند. در آن زمان منطقی بود که چنین کاری انجام دهند.»
دولت بعد از آن سرمایهگذاری در تحقیقات انرژی زمینگرمایی را کاهش داد و بودجه را به فناوریهای دیگر انرژی مانند شکست هیدرولیکی (فرکینگ)، انرژی هستهای، خورشیدی و بادی اختصاص داد. امروزه انرژی زمینگرمایی کمتر از یک درصد از کل تأمین انرژی آمریکا را تشکیل میدهد. (در روش فرکینگ یا شکست هیدرولیکی، مخلوطی از آب، ماسه و مواد شیمیایی با فشار بسیار بالا به داخل سنگ تزریق میشود تا ترکها و شکافهایی در سنگ ایجاد کند. این شکافها باعث میشوند که نفت یا گاز محبوس در سنگ آزاد شود و از طریق چاه به سطح زمین منتقل شود.)
دانشمندان فعال در حوزه انرژی زمینگرمایی میگویند در غرب ایالات متحده سیستمهای پنهان زمینگرمایی ظرفیت بسیار زیادی دارند که تاکنون عمدتاً دستنخورده باقی ماندهاند. شرکت زانسکار میگوید فناوری آنها که از هوش مصنوعی برای پردازش حجم عظیمی از دادههای زمینشناسی استفاده میکند، میتواند به شناسایی این سیستمها کمک کند.
- چگونه توپهای عظیم بتنی در اعماق دریا میتوانند انرژی تجدیدپذیر را ذخیره کنند؟28 اردیبهشت 04مطالعه '4
- مسابقه انرژی بادی؛ بزرگترین توربین دنیا در چین رکوردهای پیشین را میشکند19 روز قبلمطالعه '4
فناوری زانسکار بر پایه کار دانشمندانی مانند جیمز فولدز ساخته شده است. فولدز از دهه ۲۰۰۰ میلادی تحقیق و فهرستسازی ویژگیهای سیستمهای شناختهشده را آغاز کرد تا روشهایی برای پیدا کردن سایر سیستمهای پنهان توسعه دهد.
در اواخر دهه ۲۰۱۰، فولدز سرپرستی گروهی را برعهده داشت که میخواستند با استفاده از دادههایی مانند الگوهای گسلها و هدایت الکتریکی زمین، موقعیت دقیق سیستمهای پنهان در نوادا را شناسایی کنند. تیم در سال ۲۰۱۸ با استفاده از این تکنیک موفق شد سیستم پنهانی را پیدا کند که به اندازه کافی داغ بود تا برای تولید برق استفاده شود.
فولدز میگوید آنها تستهای بیشتری برای بررسی قابلیت تجاری این سیستم انجام ندادند، چراکه ناحیه مورد مطالعه در محدوده منطقه حفاظتشده قرار داشت و احتمالاً گزینه مناسبی برای احداث نیروگاه نبود.
پژوهشگران زانسکار در چند سال گذشته مشغول جمعآوری داده از سایتهای خود در نوادا بودهاند و ادواردز و هویلند میگویند فناوری آنها بهطور مداوم نقاط داغ (سیستمهای پنهان بالقوه) را در مناطقی که پیش از این توسط صنعت زمینگرمایی استفاده نشده بودند، شناسایی کرده است. گرچه، تا امسال شرکت هنوز تأیید نکرده بود که این سیستمها واقعاً میتوانند برق تولید کنند. چنین کاری نیازمند آزمایشهایی شامل حفر چاههای عمیق زیر زمین است تا اطمینان حاصل شود که آب به اندازه کافی داغ است و میتواند نیروگاه را تغذیه کند.
به گفته شرکت، کشفی که اخیرا اعلام شد ثابت میکند فناوری آنها میتواند این نوع سیستمها را پیدا کند. با این حال، آزمایشهای بیشتری لازم است تا اندازه و شکل مخزن و همچنین میزان جریان آب (عواملی که تعیین میکنند سایت چه مقدار برق میتواند تولید کند) مشخص شود.
ادواردز میگوید: «این خبر به بازار میگوید که روزی این سایت میتواند برق تولید کند.»
در ماههای اخیر، مجموعهای از توافقهای مهم و تیترهای پررنگ خبر از آغاز دورهای جدید برای انرژی زمینگرمایی دادهاند. تقریباً تمام هیجان عمومی حول فناوری موسوم به سیستمهای زمینگرمایی پیشرفته (EGS) است، که با فرآیندی مشابه فرکینگ، شرایط لازم برای تولید انرژی زمینگرمایی را بهصورت دستی ایجاد میکند و نیاز به پیدا کردن سیستمهای پنهان را از بین میبرد. برجستهترین بازیگر این حوزه، شرکت Fervo است که با شرکتهای بزرگ نفتی، ارائهدهندگان خدمات میدانی و شرکتهای برق قرارداد بسته است؛ یکی از نیروگاههای این شرکت در سال ۲۰۲۳ شروع به تأمین برق مرکز دادههای گوگل در نوادا کرده است.
درحالیکه همه توجهها به فناوریهای جدید مانند سیستمهای زمینگرمایی پیشرفته معطوف شده، ممکن است ظرفیت استفاده از سیستمهای پنهان زمینگرمایی نادیده گرفته شود. سیستمهای زمینگرمایی پیشرفته اگرچه نسبت به فرکینگ سنتی آب کمتری مصرف میکند، برای شکستن سنگها نیاز به آب اضافی دارد و ممکن است لرزههای کوچک ایجاد کند. علاوهبراین، این روش پیچیدهتر از زمینگرمایی سنتی است، زیرا باید ابتدا سنگها شکسته شوند، در حالی که در روش سنتی فقط کافی است به سیستم موجود دسترسی پیدا کرده و نیروگاه را روی آن نصب کرد. هویلند میگوید: «مهندسی همیشه هزینههای اضافی دارد.»
در نهایت، بنیانگذاران زانسکار میگویند ظرفیت انرژی سیستمهای پنهان زمینگرمایی میتواند بسیار بیشتر از برآوردهای گذشته باشد. در سال ۲۰۰۸، دولت آمریکا گزارشی درباره منابع زمینگرمایی کشور منتشر کرد و تخمین زد که سیستمهای کشفنشده زمینگرمایی میتوانند حدود ۳۰ گیگاوات برق تولید کنند که برای تأمین انرژی مورد نیاز بیش از ۲۵ میلیون خانه کافی خواهد بود.
گرچه فولدز میگوید این برآوردها «ممکن است به میزان زیادی کمتر از واقعیت باشند» و معتقد است که دهها تا صدها گیگاوات انرژی ممکن است از سیستمهای پنهان در آمریکا تأمین شود. او به فناوریهای جدیدی اشاره میکند که امکان حفاری عمیقتر و استفاده از شرایط داغتر را فراهم میکنند و میگوید با پیشرفت این فناوریها، طبیعتاً توانایی ما برای بهرهبرداری از این انرژی نیز افزایش مییابد.