שם הספר בלועזית : The Untapped Promise Beneath the Waves

ככל שהאוכלוסיות החוף מתרחבות והדחף הגלובלי לעצימות של פחמן, החיפוש אחר מקורות אנרגיה מתחדשת אמינים, בסיסים הפך לתכונה השפעה ביותר של הפלנטה שלנו: האוקיינוסים, בעוד הרוח offshore, טיטד ואנרגיה גל ללכוד את הכותרות, משאב שקט יותר אך רב עוצמה מסתתר מתחת למים, כמעט ללא הגבלה, תחת אספקת החשמל הגיאו-מזרחית, כמעט, כמעט מאוחסן בתוך מאגר אנרגיה אחיד של כדור הארץ, קרוב לחום אחד, כמעט, קרוב לחום יציב, אשר היה מסוגל להבחין בין השאר, תחת מחסנים של אנרגיה יציבים חזקים יותר, תחת אספקת חום אחיד יותר, ועוצמתי של אנרגיה אחיד יותר, תחת אטומית, קרוב לקרקע אחת, קרוב לקרקע אחת, תחת אטומית יותר, קרוב יותר, קרוב יותר, קרוב לחום יציב יותר, קרוב לחום יציב של מים יציבים, תחת אטומית יותר, תחת אטומית חום אחידה יותר, אשר היה מסוגל להבחין בין השאר, תחת אטומית יותר, קרוב לחום יציבים, תחת אטומית יותר, קרוב לחום יציב של מים יציבים, תחת אטומית יותר, קרוב יותר, קרוב יותר, תחת אטומית יותר, קרוב לחום יציב של מים יציבים, קרוב יותר, קרוב יותר,

הבנה של משאבים גאותרמיים

אנרגיה גיאותרמית האוקיינוסית מקורה מאותו חום עמוק כדור הארץ אשר מעצימה צמחים גיאוותרמיים ארציים.עם זאת, הסביבה הימית מציגה תנאים גיאולוגיים ותרמודינמיקה ייחודיים.החום נוצר בעיקר על ידי דעיכה רדיואקטיבית של אלמנטים במכלת האדמה ובלב, כמו גם חום חי מן היווצרות פלנטרית.אנרגיה תרמית זו מועברת לאוקיינוס באמצעות תהליכים מוליכים ו convective, יצירת טמפרטורה לניצול כוח.

סוגים של מערכות גאותרמיות ים

משאבים גיאוותרמיים של האוקיינוס יכולים להיות מסווגים באופן נרחב לשלושה סוגים עיקריים, כל אחד עם מאפיינים ייחודיים ואסטרטגיות ניצול:

  • (FLT:0Seafloor hydrothermal Systems: ההרחבה 1 (ראה אורב) נמצאה במחסניות אמצע האוקיינוס האטלנטי וקשתות געשיות, מערכות אלה כוללות נוזלים עתירי זמן גבוהים (עד 400 מעלות צלזיוס) הנפלטים באמצעות vents.חום אינטנסיבי ולחץ גבוה להפוך אותם מאתגרים מבחינה טכנית אך צפופים, עשן שחור ואזורי זרימה הם לעתים קרובות עם ערך פולימטר, הוספת חומרים מסוכנים.
  • (FLT:0) אגן Gethermal Systems:BuildFLT ( 1 2) שכבות סינדיאריות על שולי היבשת יכולים למלכוד חום ממקורות קרום עמוקים יותר. אגן אלה לעתים קרובות יש טמפרטורות בינוניות (100–200 מעלות צלזיוס) בעומק של 2-5 ק"מ מתחת לקרקעי הים.הם נגישים באמצעות טכנולוגיות קידוח קונבנציונאליות והם אנלוגיים על פני משקעים גיאומטריים.
  • (FLT:0 submarine Volcanoes ו-Hot Spotssrov:FLT) 1 ינשום פעילות געשית ליד אזורי החוף (למשל, ב- Pacific Ring of Fire) יכול ליצור זרימת חום גבוהה קרוב לחוף.דוגמאות כוללות את מערכת קראפלה באיסלנד (חלקה צוללת) ומחוצה לה של יפן.

בסיס המשאבים הגלובלי עולה על פי דוח 2023 של סוכנות האנרגיה הבינלאומית לאנרגיה מתחדשת (SIRLT:0IRENARAIRFLT:1), הפוטנציאל הגיאו-תרמי האוקיאנוסי נגיש לאורך שולי היבשת בלבד מוערך להיות על סדר של מאות ג'יגהוואט - מספיק כדי לכפות חלק משמעותי של ביקוש החוף.

היתרונות של אנרגיה גיאוותרמית חוף

מדוע להתמקד בגיאומטריה האוקיינוסית עבור קהילות החוף?היתרונות משתרעים מעבר לסמיכות פשוטה.

המונחים: Load Centers

כמעט 40% מאוכלוסיית העולם חיים בתוך 100 ק"מ של חוף הים.משאבים גיאוותרמאליים באוקיינוסים - במיוחד אלה באגן הסדימנטרי ובאזורים געשיים ליד החוף - ממוקמים לעתים קרובות ישירות מהחוף של ערים גדולות. זה קרוב באופן דרמטי מפחית עלויות תשתיות שידור והפסדי חשמל בהשוואה ליבשות מתחדשות מרחוק או רוח מרוחקת.

אחריות וחיזוי

בניגוד לשמש ורוח, אנרגיה גיאותרמית אינה מושפעת ממזג אוויר, זמן של יום, או שינויים עונתיים.משאבים גיאוותרמית של האוקיינוס האטלנטי יכולים לספק (FLT:0continent, החלפה כוחנית: 1 כאשר בשילוב עם אחסון תרמי או מחזורים היברידיים, הם יכולים אפילו להציע פלט גמיש כדי לאזן תנודות רשת.

טביעת רגל קטנה

צמח גאותרמי טיפוסי משתמש כמה ראשים ימיים ופלטפורמת ייצור קטנה או יחידת כוח תת-ימית. בהשוואה לחוחוות רוח גדולות או מערכי השמש, טביעת הרגל הפיזית על פני האוקיינוס וקרקעית הים היא מינימלית.זה מקטין את הסכסוך עם נתיבי משלוח, בסיס דיג, ואזורים מוגנים ימיים.

סינרגיה עם חידושים נוספים של חיל הנחתים

אנרגיה גיאותרמית האוקיינוסית משלימה לרוח offshore, tidal, ו גל כוח.לדוגמה, את אותה תשתית תת-קרקעית offshore ניתן לשתף, ואת הפלט הגיאוגרפי יציב יכול להצית את התפוקה המשתנה מן הרוח ומערךי tidal. מערכות היברידיות המשלבות משאבות חום גיאותרמית עבור חימום מחוז עם דור חשמל הם גם אפשרי בהגדרות החוף.

טביעת רגל נמוכה ואפקט סביבתי

פליטת גזי חממה מאנרגיה גיאותרמית הם בדרך כלל מתחת ל-50 גרם CO2eq לכל וואט - הניתן ל הידרו כוח וגרעין, ונמוך הרבה יותר מהגז הטבעי.מערכות הסגורות המודרניות פולטות כמעט ללא גזים.בנוסף, צמחים גיאוותרמאליים נמנעים מסכסוכים בשימוש הקרקע שמגפים על פרויקטים סביבתיים.

טכנולוגיות להרס אנרגיה אפריקאית

התאמת טכנולוגיה גיאותרמית קונבנציונלית לסביבה offshore כרוך כמה חידושים הנדסיים.

Offshore Gethermal Power Plants

רוב העיצובים המוצעים משתמשים במערכת מחזור בינארית, שבה נוזל גיאותרמאל חם מן קרקעית הים מחמם נוזל עבודה משני עם נקודה מתפתלת נמוכה יותר (למשל, אוממוניה) בחילופי חום, נהיגה טורבינה.נוזל הוא אז מתגלגל לתוך המאגר.עבור מערכות הידרותרמיות בטמפרטורה גבוהה מאוד, מחזורי קיטור ישיר עשויים לשמש את הכוח על גבי משטח צוללות (מסלולריות) על גבי משטח מינרלים מלוחים).

אימוני עומק ומבנה טוב

קידוח במים עמוקים (1,000-4,000 מ"ר) הוא שגרתי עבור שמן וגז, אבל בארות גיאותרפיות דורשות חומרים שונים כדי להתמודד עם טמפרטורות גבוהות ונוזלים קורוזיים.התקדמות בFLT:0casing חומרים מ- 1 ( 1:1, ניסוחים מלט וקידומת כיוון מאפשרת גישה לאזורים חמים.

צוללת Power Generation and Transmission

אלטרנטיבה לפלטפורמות פני השטח היא להציב את יחידת הדור של הכוח ישירות על קרקעית הים וחליפות חום יכול לפעול בלחץ הסביבה, צמצום דרישות מבניות. Power מועבר באמצעות כבלים ישירים (HVDC) לחוף. גישה זו מצמצם את ההשפעה החזותית ואת הסיכון הסופה, אך דורש רובוטיקה מתקדמת לתחזוקה.

אתגרים ושיקולים

למרות הבטחתו, האנרגיה הגיאוגרפית האוקיאנוסית מתמודדת עם מכשולים טכניים, סביבתיים וכלכליים.

גדרות טכניות

  • (FLT:0) לחץ וטמפרטורות גבוהות: 1FLT:1 סביבות Deep-sea לכפות תנאים קיצוניים על ציוד. ROVs וכלי הטהור חייבים לעמוד בלחץ הידרוסטטי העולה על 400 בר וטמפרטורות עד 400 מעלות צלזיוס חומרים המדע מתקדם אך עדיין מוגבל.
  • (FLT:0) ,Wellbore Stability and Corrosion:cioFLT:1 Saline, נוזלי גיאותרמית חומציים במהירות corrode סטנדרטי פלדה.
  • (FLT:0) ,Distance from Shore:FLT:1 גם אם המשאב הוא חוף, בארות הן לעתים קרובות 10-50 ק"מ מקרקעות. Power שידור וקידומת לוגיסטיקה להוסיף מורכבות.
  • (FLT:0)Lack of Reservoir Data:03FLT:1) רק כמה מהרובולים עמוקים כבר נבדקו למטרות גיאותרמיות בחו"ל.אפיון משאבים מסתמך במידה רבה על סקרים גיאופיזיים, שיש להם פתרון נמוך יותר מאשר על חקר החוף.

דאגות סביבתיות

בעוד השפעה נמוכה יותר מאשר דלקים מאובנים, פרויקטים גיאוותרמאליים בחו"ל חייבים לטפל:

  • (FLT:0)הסברה של בתי הגידול הבנטאריים: ההרחבה של Benthic Habitats:BuildFLT ( 1 Seafloor קידוח and פלטפורמה Location) יכולה להפריע למערכת אקולוגית שברירית, כולל קהילות מאונטנות הידרותרמיות המארחות ייחודיות של אמצעי הידבקות ביולוגית.
  • (ב) מהדורות:0) ,0Chemical Releases:FLT:1igirs Gethermal מכיל מתכות כבדות, ארסן וסיליקה.סגר-פרלופ מצמצם את השחרור, אך פיסות מקריות נשארות סיכון.
  • (FLT:0) לחנך את הסיסמית': הזרקת פלויד:1 יכול לגרום לרעידות אדמה קטנות. Offshore, הסיכון נמוך יותר בשל אוכלוסייה פחות צפופה, אך תשתיות רגישות וחיים ימיים עדיין זקוקים להגנה.

אחריות כלכלית

העלות הנוכחית של אנרגיה (LCOE) עבור גיאותרמי offshore מוערך ב 100-200 דולר לMWh - גבוה יותר מאשר על החוף גיאותרמאל (40–80 $ /MWh) ורוח תחרותית מחוץ לטווח (50-100 $ /MWh) עם זאת, כמקור עומס בסיס, הוא מקטין את תחנות השיא גז ומספק ערך רשת.

פרויקטים בלתי אפשריים ויוזמה למחקר

כמה ניסיונות חלוצים מתקדמים טכנולוגיות גיאותרמיות באוקיינוסים:

  • (FLT:0) תוכנית הגותרמי של אירלנד: FLT 1 איסלנד כבר משתמשת בחום גיאותרמי תת-ימי לחימום מחוז רייקיאוויק (באמצעות צינורות על פני fjord) מחקר חדש מחוץ לחצי האי רייקיאוויק הוא הערכה של ייצור חשמל ישיר ממערכות הידרותרמיות צוללות.המומחיות של המדינה ב גיאותרמי ומבצעים offshore הופכת אותו למנהיג טבעי.
  • (FLT:0) פרויקט Seafloor Gethermal Project:cioFLT 1:1 המכון הלאומי של יפן למדע וטכנולוגיה מתקדמים (AIST) ערך ניסוי טייס ב Okinawa Trough, קידוח לתוך שדה הידרותרמי ב 1,600 מ' עומק.המבחן המיוצר בהצלחה קיטור והוא בקנה מידה של עד תחנת הדגמה 5MW.
  • (FLT:0) מחלקת האנרגיה של ארה"ב (DOE) מיזמים: ⁇ FLT:1 משרד ה-Gigthermal Technologies של DOE מימן מחקר באגן המשקעים של אגן ה-Girmentary אגן גיאוגרפי, כולל מחקר במפרץ של בארות המים העמוקים של מקסיקו.A מאמץ משותף עם FLT:2 National Renewable Energy LaboratoryFLT 3: הוא חקר שילוב של גיאומטריה עם מאגרי גז משוחרר ופלטפורמות גז נטושים ונפט נטושים.
  • (FLT:0) האיחוד האירופי Horizon 2020 - פרויקט GEOFORE: EvolutionFLT 1:1 יוזמה זו מפתחת מערכת חשמל גיאותרמית מודולרית בחו"ל שניתן לפרוס בעומקי מים עד 3,000 מ"ר, כולל אוניברסיטאות ותעשייה משוודיה, נורבגיה וגרמניה.הפרויקט נועד להפגנת שדה עד 2028.

פרויקטים אלה מפגינים יכולת טכנית ומספקים נתונים קריטיים לפיתוח מסחרי עתידי.

שילוב עם מערכות אנרגיה חוף

אנרגיה גיאותרמית של האוקיינוס אינה פתרון של עמידה; היא עובדת הכי טוב בתוך תערובת אנרגיה מגוונת של החוף.נתיבי שילוב פוטנציאליים כוללים:

פארקי אנרגיה Offshore

שילוב גיאותרמאל עם רוח offshore, גל, ושמש צף על אותו חיבור רשת מפחית עלויות תשתית ומשפר את הגורם הכולל של יכולת.לדוגמה, 100 MW צמח גיאותרמאל יכול לספק כוח מוצק בעוד 300 מ"ג רוח משק את הרשת במהלך תקופות רוח, עם גרמית רופפת למטה.

התעלמות ובקשות ארסיות

חום גאוותרמאל יכול לשמש גם ישירות עבור הפלה (באמצעות ריבוי אפקט distillation) או עבור חימום מחוזי של קהילות החוף. באזורים קרים, שימושים מתקפלים - הראשון ייצור חשמל, ולאחר מכן חימום - שיפור היעילות הכוללת של פרויקט הטייס ביפן כולל רכיב של מי הים.

ייצור מימן

ניתן להשתמש בחשמל מופרז מבסיס גיאותרמאל לאלקטרוליטיזה כדי לייצר מימן ירוק, אשר ניתן לאחסן או לייצא. Offshore צמחים גיאותרמאל ליד נמלים הם אידיאלי עבור מרכזי מימן. A 2022 מחקר על ידי הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה (FLT:0IEAIRFLT:1) מזוהה גיאוגרפית האוקיינוסית כמקור נמוך של נקי עבור תעשיית החוף.

מדיניות ותקנות התפטרות

כדי לפתוח פוטנציאל גיאותרמאלי באוקיינוס, ממשלות חייבות להקים מסגרות משפטיות ברורות.אלמנטים למדיניות מפתח כוללים:

  • (FLT:0)להיר ולקדם: FLT:1 Seafloor זכויות גיאותרמיות הם לעתים קרובות מעורפלים בין מינרלים וקטגוריות אנרגיה מתחדשת ייעודיים למשטרי הנקה גיאותרמית ייעודיים (בדומה לרוח offshore) נדרשים.
  • (FLT:0) כלכלנים: ההרחבה של ® Feed-in, זיכויי מס, ו מענקים לפרויקטים בשלבים מוקדמים יכולים להאיץ את הפריסה.
  • תקנות: תקנות: 1.FLT:1 ייעלות אך חזקות של השפעות סביבתיות המותאמות לסביבות עמוקות הים יבטיחו פיתוח בר קיימא.
  • שיתוף פעולה בינלאומי: ⁇ FLT:1 לעתים קרובות חוצה גבולות לאומיים (למשל, מחסניות אמצע האוקיינוסים באזורים הכלכליים הבלעדיים).

עתיד Outlook והזדמנויות

בעשור הבא יהיה קריטי לאנרגיה גיאותרמית של האוקיינוסים.העלויות הנופלות במעבדות מברזל וצוללות - מונעות על ידי תעשיית הנפט והגז - הן מתכוונות בדחיפות לפעולה האקלימית.קדמה ב-FLT:0down Toolation FLT:1,FLT:2enhanced Geothermal SystemsFLT 3 (ליצירת מאגרים מלאכותיים בסלעים חמים) ו- 4.

אפשרויות מפתח נמצאות:

  • (ב) ,0) ,התאוששות מנפט וגז מבארות 1 להפקה גיאותרמית, צמצום עלויות קידוח.
  • (FLT:0) הרחבת צמחים מודולריים קטנים (10–50 MW)FIRLT:1 עבור רשתות איים מבודדות, שבו עקירת דיזל מספקת תשלום מהיר.
  • (FLT:0) ניצול נתונים גדולים ולמידה של מכונות 1FIRLT) כדי לשפר את המאגר החל מהנתונים הססוציאלניים והמקדחים.

לסיכום, משאבי גיאותרמאל האוקיינוס מייצגים ענק ישן בנוף האנרגיה המתחדשת.בעוד שהאתגרים נשארים, השילוב של התקדמות טכנולוגית, הביקוש לאנרגיה החוף, והחילון הסביבתי מציב את המשאב הזה כאבן הפינה של פתרונות אנרגיה עתידיים החוף.עם השקעה אסטרטגית ושיתוף פעולה בינלאומי, החום מתחת לגלים יכול כוח עמיד, מחוספס קהילות חוף לדורות הבאים.