ساخت نیروگاه‌هایی برای استفاده از انرژی زمین‌گرمایی
تاریخ انتشار: ۲۱ شهریور ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۵۹۹۲۲۸۳
انرژی زمین‌گرمایی که یک انرژی طبیعی است، می‌تواند جایگزین پایداری برای انرژی خورشیدی و بادی باشد.
به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، گروهی از پژوهشگران "دانشگاه پرینستون" (Princeton University) ادعا می‌کنند که "سیستم‌های زمین‌گرمایی پیشرفته" (EGS) می‌توانند تنها در آمریکا تا پنج تراوات برق تولید کنند.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
انرژی زمین‌گرمایی، گرمایی است که به طور طبیعی در قسمت‌های داخلی سیاره زمین از جمله پوسته آن تولید می‌شود. این انرژی، یکی از پایدارترین، قابل اعتمادترین و پایدارترین انواع انرژی در نظر گرفته می‌شود. با وجود این، به اندازه انرژی خورشیدی و بادی محبوب نیست زیرا راه‌اندازی یک نیروگاه زمین‌گرمایی معمولی، به سرمایه‌گذاری اولیه بالایی نیاز دارد، زمان بازدهی آن طولانی است و عوامل مختلفی از جمله مکان و در دسترس بودن منابع، آن را محدود می‌کنند.
پژوهشگران در این پروژه، یک سیستم زمین‌گرمایی پیشرفته را پیشنهاد کرده‌اند که پتانسیل غلبه بر چنین محدودیت‌هایی را دارد. آنها ادعا می‌کنند که سیستم زمین‌گرمایی نه تنها می‌تواند به عنوان یک نیروگاه کارآمد برای تولید انرژی پاک عمل کند، بلکه می‌تواند یک راه حل ارزان برای ذخیره‌سازی و ارسال موثر انرژی باشد.
"ویلسون ریکز" (Wilson Ricks)، از پژوهشگران این پروژه گفت: انرژی زمین‌گرمایی در حال حاضر به دلیل نیاز به مخازن هیدروترمال طبیعی که بسیار نادر هستند، محدود شده است. سیستم‌های زمین‌گرمایی پیشرفته، یک فناوری نوظهور هستند که امکان توسعه انرژی زمین‌گرمایی را فراهم می‌کنند. این شرایط بسیار رایج‌تر است و می‌تواند انرژی زمین‌گرمایی را تنها در آمریکا تا پنج تراوات توسعه دهد.
پتانسیل استفاده‌نشده سیستم زمین‌گرمایی پیشرفته
پژوهشگران دانشگاه پرینستون، توسعه یک سیستم زمین‌گرمایی مصنوعی را پیشنهاد می‌کنند که از فناوری‌های پیشرفته مشابه آن چه در صنایع نفت و گاز به کار می‌رود، استفاده می‌کند. چنین سیستم‌های زمین‌گرمایی پیشرفته‌ای توسط شبکه‌ای هدایت می‌شوند که می‌تواند عملکردهای حفاری و هیدرولیکی قوی را نشان دهد. در حالی که مخازن زمین‌گرمایی معمولی می‌توانند به طور طبیعی در مناطق نفوذپذیر رخ دهند، سیستم زمین‌گرمایی پیشرفته پیشنهادشده در این پروژه فقط در ساختارهای سنگی گرم و غیرقابل نفوذ مورد نیاز است.
از آنجا که سنگ اطراف مخزن به طور موثری نفوذناپذیر است، آب اضافی باقیمانده پس از تولید برق را می‌توان به مخزن پمپاژ کرد تا در آنجا ذخیره شود. سپس در صورت لزوم، این آب اضافی را می‌توان به سطح پمپاژ کرد تا تولید برق بیشتری امکان‌پذیر شود.
پژوهشگران خاطر نشان کردند که ذخیره آب اضافی به هیچ گونه تغییری در ساختار کنونی سیستم زمین‌گرمایی نیاز ندارد، زیرا این موارد، قابلیت‌های ذاتی هر مخزن زمین‌گرمایی پیشرفته‌ای هستند که در سنگ‌های نفوذناپذیر یافت می‌شود. بنابراین، ذخیره سازی موثر با نیروگاه زمین‌گرمایی پیشرفته، رایگان است.
با وجود این، توجه به این نکته مهم است که این روش ذخیره‌سازی برای مخازن زمین‌گرمایی معمولی کارآیی ندارد، زیرا بیشتر آب اضافی پمپاژ شده به مخزن، به سادگی به سنگ‌های نفوذپذیر اطراف نشت می‌کند.
یکی دیگر از جنبه‌های روش پیشنهادی این است که برق تولیدشده توسط منابع دیگر را ذخیره نمی‌کند. در مقابل، با ذخیره انرژی خود نیروگاه زمین‌گرمایی برای استفاده در زمان‌های خاص، همین کار را به طور موثر انجام می‌دهد.
یک بازی دو سر برد
انرژی زمین‌گرمایی در مقایسه با انرژی خورشیدی و بادی که در طبیعت بسیار متغیر هستند و به شرایط محیط بیرونی بستگی دارند، جایگزین بسیار پایدارتری است. قسمت‌های داخلی زمین چندان تحت تأثیر عوامل جوی بیرون قرار نمی‌گیرند. بنابراین، این روش پیشنهادی می‌تواند به عنوان یک منبع انرژی بهتر و قابل اعتمادتر عمل کند و راه حل بهتری برای ذخیره انرژی نسبت به همه مزارع بادی یا خورشیدی باشد.
هنگامی که در مورد محدودیت‌های این فناوری پرسیده شد، ریکز توضیح داد: پژوهش ما براساس شبیه‌سازی مخازن زمین‌گرمایی است و عملکرد ذخیره انرژی سیستم زمین‌گرمایی پیشرفته در مخزن، تنها از طریق آزمایش میدانی در مقیاس واقعی قابل تأیید است. ما ارزش ذخیره‌سازی را برای نیروگاه‌های زمین‌گرمایی، جداگانه ارزیابی می‌کنیم و پیامدهای آن برای سیستم برق را به طور کلی مورد بررسی قرار نمی‌دهیم.
این پژوهش نشان می‌دهد که سیستم زمین‌گرمایی پیشرفته می‌تواند ارزش قابل توجهی بیشتر از آن چه قبلا تصور می‌شد، ارائه کند و ممکن است انگیزه‌ای برای سرمایه‌گذاری بیشتر در حوزه فناوری باشد. ریکز معتقد است که اگر روش ذخیره‌سازی انرژی در مخزن با موفقیت در این زمینه نشان داده شود، ارزش افزوده به دست آمده حتی می‌تواند به نیروگاه‌ها برای رقابت در بازار برق کمک کند.
توانایی ذخیره‌سازی نیروگاه‌ها در کل می‌تواند به کاهش هزینه سیستم‌های برق کربن‌زدایی‌شده کمک کند و به نیروگاه‌های زمین‌گرمایی امکان دهد تا انرژی خود را در مواقعی که تولید باد و خورشید فراوان است، ذخیره کنند و در مواقعی که بیشتر مورد نیاز است، آن را آزاد کنند.
یافته‌های این پژوهش، انگیزه لازم برای پروژه بعدی را فراهم می‌کنند که قرار است با هدف نشان دادن ذخیره‌سازی انرژی انجام شود و ۴.۵ میلیون دلار بودجه از "وزارت انرژی آمریکا"(DOE) دریافت کرده است. پژوهشگران در حال حاضر روی پژوهش بعدی کار می‌کنند و به زودی آن را منتشر خواهند کرد.
این پژوهش، در مجله "Applied Energy" به چاپ رسید.
انتهای پیام
منبع: ایسنا
کلیدواژه: انرژی زمین گرمایی برق نيروگاه انرژی بادی انرژي خورشيدي انرژی زمین گرمایی زمین گرمایی ذخیره سازی آب اضافی
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.isna.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «ایسنا» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۵۹۹۲۲۸۳ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
چالش‌های زیست‌محیطی در توسعه هوش مصنوعی
هوش مصنوعی مولد نگاه نوآوران و کارآفرینان را به خود جلب کرده است و آنها به‌خوبی می‌دانند که چنین فناوری می‌تواند چه تغییرات شگفتی در جهان کنونی خلق کند. بااین‌حال، در پشت‌صحنه چنین تکنولوژی، چالش‌های مهمی نهفته است که می‌توانند تهدیدی برای پیشرفت آن باشد و منجر به ایجاد بحران‌های جهانی انرژی شود. با حضور هرچه بیشتر هوش مصنوعی در تاروپود صنایع مختلف، نگرانی‌ها در مورد به‌کارگیری بی‌رویه انرژی توسط هوش مصنوعی و عدم پایداری آن افزایش یافته و کارشناسان رویکرد‌های متفاوتی برای حل این معضل پیشنهاد می‌دهند.
دیتاسنتر‌های (Data centers) توسعه‌یافته توسط غول‌های فناوری مانند آلفابت، مایکروسافت و آمازون که به‌منظور ارائه خدمات ابری استفاده می‌شوند، تنها حدوداً ۱ الی ۲ درصد از مصرف انرژی جهانی را به خود اختصاص داده‌اند. همچنین این شرکت‌ها هم‌زمان با افزایش میزان کارکرد سیستم‌ها، بهره‌وری انرژی را در این مراکز بهبود بخشیده‌اند و با سرمایه‌گذاری عظیم در بحث انرژی‌های پاک، اثرات زیست‌محیطی دستگاه‌های خود را کاهش داده‌اند. البته لازم به ذکر است که تلاش‌های این شرکت‌ها برای تقویت سیستم‌ها و بهره‌وری مفید انرژی همچنان ادامه دارد.
هوش مصنوعی
بااین‌حال، ظهور هوش مصنوعی مولد چالش‌های جدیدی را ایجاد کرده است. برای مثال، پردازشگر‌های گرافیکی (GPU) در ChatGPT، انرژی زیادی را مصرف می‌کنند و طبق گفته «کریستوفر ولیس» از کمپانی Equinix (شرکت اجاره‌دهنده دیتاسنتر)، یک سرور استاندارد با مقیاس بالا، پیش از حضور هوش مصنوعی حدود ۱۰ الی ۱۵ کیلووات انرژی مصرف می‌کرد، درحالی‌که این رقم با حضور هوش مصنوعی به ۴۰ الی ۶۰ کیلووات در هر رَک (rack) افزایش می‌یابد؛ البته مصرف بالای انرژی محدود به محاسبات دستگاه‌ها نیست و سیستم‌های خنک‌کننده نیز برای رک‌های GPUها به انرژی قابل‌توجهی نیازمندند. همچنین استفاده از مدل‌های زبانی مانند GPT-۴ در زمینه‌های گوناگون، از تحقیقات گرفته تا فعالیت‌های خلاقانه تولید محتوا، می‌توانند به افزایش بیشتر فشار در شبکه منجر شوند. (به عنوان مثال، یک سرچ ساده در ChatGPT می‌تواند ۱۰ برابر بیشتر از جستجو در گوگل انرژی مصرف کند.)
آژانس بین‌المللی انرژی می‌گوید میزان مصرف انرژی دیتاسنتر‌ها تا سال ۲۰۲۶ ممکن است به ۲ برابر میزان دو سال پیش افزایش یابد و انتظار می‌رود که طی این بازه زمانی، این دستگاه‌ها یک‌سوم مصرف انرژی ایالات‌متحده را به خود اختصاص دهند. همچنین «رنه هاس»، مدیر اجرایی آرم (Arm)، طی گفتگو با وال استریت ژورنال بیان کرد که تا پایان دهه فعلی میلادی، دیتاسنتر‌های هوش مصنوعی می‌توانند تا ۲۵ درصد کل برق آمریکا را به خود اختصاص دهند؛ البته وی درحالی این ادعا را مطرح کرده که مصرف فعلی این سیستم‌ها حدود ۴ درصد یا کمتر است.
پیچیدگی‌های مصرف انرژی در آمریکا
ظهور هوش مصنوعی مولد هم‌زمان با ایجاد فرصت‌های اقتصادی متعدد، مصرف انرژی بالایی را هم می‌طلبد؛ درحالی‌که کاربران و سرمایه‌داران رؤیای استفاده حداقلی انرژی را در سر دارند. این تفکر در سایر بخش‌ها نیز قابل مشاهده است. برای مثال، بسیاری از مشتریان می‌خواهند انرژی خودروهایشان زیرو کربن (بدون کربن) باشد و منابع دیگری را برای انرژی دستگا‌ه‌هایشان جستجو می‌کنند.
از طرفی، گسترش شبکه‌ها دیگر چالش پیش‌روی کمپانی‌هاست. علی‌رغم حمایت کاخ سفید، ساخت سریع ظرفیت‌های تجدیدپذیر جدید برای شرکت‌ها آسان نیست و آنها از مشکلات متعددی در زنجیره تأمین رنج می‌برند. طبق برخی محاسبات، تحویل ترانسفورماتور‌ها سه سال طول می‌کشد و همین‌طور افزایش هزینه پروژه‌های بادی و خورشیدی، تأمین مالی آنها را دشوار ساخته است.
چه باید کرد؟
شکی نیست که ادامه وضعیت فعلی، بحران‌های زیست‌محیطی و انرژی متعددی را رقم خواهد زد؛ درنتیجه صنعت حال‌حاضر به راه‌کار‌های نوآورانه و خلاق نیاز دارد. یکی از رویکرد‌های احتمالی، بهبود بهره‌وری پردازشگر‌های گرافیکی است. درحال‌حاضر انویدیا به‌عنوان تأمین‌کننده عمده قطعات در این زمینه، ادعا کرده که بهره‌وری لازم را در جدیدترین سرور‌های هوش‌مصنوعی خود اعمال کرده است و این روند را ادامه می‌دهد. بااین‌حال، ساخت تراشه‌های کارآمدتر می‌تواند به افزایش مصرف انرژی ختم شود و دوباره مشکل ایجاد کند.
«آرون دنمن» از شرکت Bain، پیشنهاد می‌کند که مدعیان حوزه فناوری از منابع مالی خود برای کمک به شرکت‌های حوزه برق جهت رفع محدودیت‌های این شبکه خرج کنند. او با اشاره به افزایش تقاضا برای مصرف انرژی در زمان‌های اوج مصرف، از الزام بهره‌مندی از نیروگاه‌های پشتیبان آماده گفت. بااین‌حال، این نیروگاه‌ها احتمالاً با گاز طبیعی کار می‌کنند که با اهداف زیست‌محیطی شرکت‌های بزرگ در تضاد است.
کمبود احتمالی انرژی‌های تجدیدپذیر هزینه‌هایی را به‌همراه خواهد داشت. علی‌رغم عدم آشنایی با نحوه درآمدزایی از هوش مصنوعی، مردم می‌دانند که حضور پردازشگر‌های گرافیکی سدی بزرگ در بهره‌وری انرژی محسوب می‌شوند. اگر هزینه‌های انرژی افزایش یابد، توسعه هوش مصنوعی و فناوری‌های نوین نیز با اختلال روبه‌رو خواهد شد. از طرفی دیگر، «سم آلتمن» و همکارانش در OpenAI، به‌کارگیری شکافت هسته‌ای را به‌عنوان یکی از راه‌های تأمین انرژی مصرفی سیستم‌های هوش مصنوعی در سر دارند. بااین‌حال، باید منتظر ماند و دید که مسیر توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر چگونه پیش خواهد رفت و آینده هوش مصنوعی مولد به‌عنوان یک فناوری کاربردی چگونه خواهد بود.
منبع: دیجیاتو
باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی فناوری
تصاویر پدر ساواکی مهران غفوریان