ثورة في الطاقة الحرارية الجوفية: تقنية جديدة تخفض التكلفة وتفتح الباب لمستقبل مستدام
ثورة الطاقة الحرارية الجوفية: Dig Energy تقلل التكاليف بجهاز حفر مبتكر
حل Dig Energy المبتكر وخفض التكاليف
تُقدم شركة Dig Energy الناشئة حلًا مبتكرًا يهدف إلى تقليل التكاليف المرتفعة لأنظمة الطاقة الحرارية الجوفية، وذلك من خلال تطوير جهاز حفر حراري جوفي صغير يعمل بتقنية دفع المياه. يهدف هذا الجهاز المبتكر إلى جعل أنظمة التدفئة والتبريد الحرارية الجوفية أكثر توفرًا، مما يمكنها من استبدال سخانات وأفران الوقود الأحفوري التقليدية، مع وعد بخفض في تكاليف الحفر يصل إلى 80%.
أعلنت Dig Energy، التي عملت بخفاء على مدار السنوات الخمس الماضية، عن نجاحها في جمع تمويل تأسيسي بقيمة 5 ملايين دولار. قادت جولة التمويل هذه شركتا Azolla Ventures وAvila VC، بمشاركة من Baukunst، Conifer Infrastructure Partners، Koa Labs، Mercator Partners، Drew Scott، وSuffolk Technologies.
أهمية الطاقة الحرارية الجوفية وتحدياتها
تُشكل عمليات التدفئة والتبريد حوالي ثلث إجمالي استهلاك الطاقة في الولايات المتحدة، وقد يرتفع هذا الرقم إلى 40% في مراكز البيانات. تُساهم الطاقة الحرارية الجوفية في خفض استهلاك الطاقة لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) بشكل كبير، مما يوفر على مشغلي الشبكات ما يصل إلى 4 مليارات دولار سنويًا. وفقًا لمختبر أوك ريدج الوطني، تحتاج الولايات المتحدة إلى حفر 6 ملايين قدم من الآبار الحرارية الجوفية يوميًا حتى عام 2050، بهدف المساعدة في استقرار شبكتها الكهربائية المتداعية.
على الرغم من انخفاض تكاليف التشغيل على المدى الطويل، ظلت الطاقة الحرارية الجوفية تمثل 1% فقط من تركيبات المباني لعقود في الولايات المتحدة. يعزى ذلك بشكل أساسي إلى ارتفاع التكاليف الأولية لأنظمة الطاقة الحرارية الجوفية.
أنواع الطاقة الحرارية الجوفية وتركيز Dig Energy
تُصنف الطاقة الحرارية الجوفية إلى نوعين رئيسيين: النوع الأول هو الطاقة الحرارية الجوفية المعززة، والتي تتطلب حفر آلاف الأقدام لاستغلال درجات حرارة عالية جدًا (عادةً مئات الدرجات المئوية) لتوليد الكهرباء. أما النوع الآخر، وهو الطاقة الحرارية الجوفية الضحلة، والذي تركز عليه شركة Dig Energy، فيقتصر عادةً على مئات الأقدام. في هذه الأعماق، تُحافظ الأرض على درجة حرارة ثابتة على مدار العام، مما يجعلها مثالية لتدفئة وتبريد المباني السكنية والتجارية بكفاءة.
كيفية عمل الأنظمة الضحلة ودور تكلفة التركيب
في أنظمة الطاقة الحرارية الجوفية الضحلة، تقوم الأنابيب بنقل المياه تحت الأرض حيث يتم تبادل الحرارة مع التربة. في فصل الصيف، يتم التخلص من الحرارة الزائدة، وتعود المياه المبردة إلى السطح لتبريد المبنى. وفي فصل الشتاء، يتم امتصاص الحرارة من الأرض لتدفئة المبنى، مما يوفر حلًا مستدامًا وفعالًا لـالتدفئة والتبريد.
يمثل تركيب الحلقة الأرضية (الأنابيب تحت الأرض) حوالي 30% من التكلفة الإجمالية لـمضخة الحرارة الجوفية، وهو أحد الأسباب الرئيسية وراء بقاء هذه التقنية أغلى من أنظمة التدفئة والتبريد التقليدية. لذا، كان معالجة هذه التكاليف أولوية قصوى لشركة Dig Energy.
تطوير جهاز الحفر بتقنية دفع المياه
بدأت دولسي مادن، الرئيس التنفيذي والشريك المؤسس لشركة Dig Energy، وزوجها توماس ليبوما، المدير التنفيذي للتكنولوجيا والشريك المؤسس، في استكشاف هذا المجال قبل خمس سنوات. وقد عثروا على أبحاث قديمة تصف كيفية استخدام نفاثات الماء بدلاً من رؤوس الحفر التقليدية لـالحفر في الأرض.
على الرغم من وجود الكثير من الأبحاث حول هذه التقنية، إلا أنها لم تكن جاهزة للتطبيق التجاري بعد. أشارت مادن إلى أن العديد من تقنيات الحفر نشأت من صناعة النفط والغاز، مما يعني أنها تميل إلى أن تكون كبيرة ومكلفة ومفرطة القوة بالنسبة للتطبيقات مثل الطاقة الحرارية الجوفية في الأعماق التي تستهدفها Dig Energy.
أمضت Dig Energy سنوات في تحسين تصميم جهاز الحفر الخاص بها، حيث أجرت حفرًا تجريبيًا بالقرب من مكاتبها في نيو هامبشاير. وقد قاموا بـالحفر في التربة والحصى والطين والرمل ومجموعة متنوعة من أنواع الصخور المختلفة، بما في ذلك الحجر الرملي والحجر الجيري والجرانيت والأردواز والصخر الزيتي، لإثبات فعالية تقنيتهم في ظروف جيولوجية متنوعة.
مزايا جهاز Dig Energy مقارنة بالتقليدي
تستطيع أجهزة الحفر الحرارية الجوفية الحالية القيام بنفس المهمة، لكنها ضخمة بالمقارنة. توضع الإصدارات الأكثر شيوعًا على ظهر شاحنات كبيرة، ورغم فعاليتها في المواقع التي يسهل الوصول إليها، إلا أنها لا تستطيع المرور عبر الممرات الجانبية إلى الساحات الخلفية للمنازل، وفي مواقع المباني التجارية المزدحمة، فإنها تشغل مساحة ثمينة وتُشكل تحديًا لوجستيًا.
على الرغم من أن نموذج Dig Energy الأولي ليس جاهزًا للاستخدام التجاري بعد، إلا أنه أصغر بكثير من أجهزة الحفر الحرارية الجوفية المستخدمة على نطاق واسع حاليًا. كما أن الثقوب التي يحفرها أكثر استقامة من تلك التي تحفرها الأجهزة التقليدية. تعني هاتان الميزتان معًا أنه يمكن وضع آبار Dig أقرب إلى بعضها البعض، وهو ما يُعد ميزة كبيرة لأي مطور يبحث عن كفاءة المساحة ومرونة التصميم.
عندما يصبح جهاز Dig جاهزًا للتجارب التجارية الأولى، وهو ما سيساعد هذا التمويل الأولي على تحقيقه، سيزداد حجمه قليلًا، لكنه لن يتطلب الشاحنات الكبيرة ذات المحورين التي تهيمن حاليًا على صناعة الحفر الحراري الجوفي.
استراتيجية الشركة وآفاق النمو
تخطط الشركة لبيع أجهزتها لشركات الحفر، مما يمنحهم خيارًا آخر للمشاريع الحالية وربما يفتح آفاقًا لـمشاريع حفر حراري جوفي جديدة. كما تستكشف شركات أخرى هذه التقنية الواعدة أيضًا.
ترى مادن أنه لا ينبغي أن يضطر الناس إلى شراء جهاز حفر بقيمة مليوني دولار، بل يجب أن يكون هناك خيار أقل تكلفة لتمكينهم من دخول هذا المجال. وتؤكد أن الطاقة الحرارية الجوفية يجب أن تكون جزءًا أساسيًا في 100% من المباني، مشيرة إلى أنها موجودة حاليًا في 1% فقط من المباني، وهو ما يمثل سوقًا حراريًا جوفيًا غير مستغل بشكل فعال ويحمل إمكانات نمو هائلة.
