שתפו‬        

יהונתן שר

לקדוח למחר טוב יותר

מצליחים לדמיין יום שבו המזגן שלכם יעבוד על אנרגיה ששאובה ממעמקי כדור הארץ? פיתוח חדש של חברה אמריקאית עשוי לאפשר קידוח קל, בטוח, וזול יותר מאי-פעם לליבו של כוכב-הלכת שלנו
14 באוגוסט 2022



בימים האחרונים נעשה קשה לשרוד מחוץ למזגנים, כשכדור האש שבשמיים מרתיח את האוויר. פיתוח חדש מציע דרך זולה ומהירה מבעבר להילחם באש עם אש: ליבת כדור הארץ חמה כמו השמש שקופחת מעלינו, אבל דווקא היא זאת שעשויה לעזור לכולנו להפעיל את המיזוג.

שימוש בחום תת-קרקעי ליצירת קיטור ולהנעת טורבינות מאפשר הפקת אנרגיה נקייה, לאורך כל שעות היממה. הפקת אנרגיה דלה בפליטות גזי חממה, כמו אנרגיה גרעינית או אנרגיה מתחדשת, נעשתה קריטית בשל עליית הטמפרטורה העולמית כחלק ממשבר האקלים, שרבים מאיתנו נזכרים בקיומו רק בימים לוהטים במיוחד כמו אלה. שלא כמו אנרגיה מתחדשת מסוגים אחרים, כמו שמש או רוח, שתלויה בשעות היום ובמזג האוויר – חום ליבת כדור הארץ הוא מקור אנרגיה קבוע, אמין ורציף שיכול לספק את צרכיה האנרגטיים של האנושות כולה, בכל שעה ובכל עונה, למשך מיליוני שנים.

עם זאת, עד לאחרונה תהליך הקידוח שבעזרתו אפשר היה להגיע למקורות של אנרגיה גאותרמית – היה יקר, איטי ומסובך להחריד: הבור מעשה-ידי-אדם העמוק ביותר שקיים בכדור הארץ כיום הוא בעומק של 12.2 קילומטר, ונדרשו 20 שנה להשלמתו.

During the winter in Iceland, the sun takes about 2 hours to disappear over the horizon, which creates a gorgeous spectrum of colours in the sky. This photo captured beautifully both the stunning colours of the sunset and the production of renewable Geothermal energy, which powers 25% of Iceland.
עד לאחרונה, תהליך הקידוח שבעזרתו אפשר היה להגיע למקורות של אנרגיה גאותרמית היה יקר, איטי ומסובך להחריד. תחנת כוח גאותרמית, Photo by Sam Bark on Unsplash

פיתוח חדש של החברה האמריקאית Quaise עושה שימוש בטכנולוגיה שיושמה עד כה בעיקר במחקר של אנרגיה אטומית (חימום פלזמה עבור כורי היתוך גרעיני), מבקש לפתור את הבעיות המתוארות. זאת אומרת, לאפשר קידוח לעומק של 20-10 קילומטר, כמעט בכל נקודה בכדור הארץ, בפרוצדורה שעשויה לארוך אף כ-100 יום בלבד, ושעלותה פחותה עד פי 10. הפיתוח עושה שימוש מחדש בג'יירוטרוןמכשיר שמשגר גלים אלקטרומגנטיים בתדירות גבוהה – כך שהאמצעי החדשני יאדה את הסלעים בדרך הארוכה לפנים כדור הארץ. נשמע כמו מדע בדיוני?

חם ועמוק

כדי להבין את פוטנציאל השימוש באנרגיה גאותרמית לא צריך להפליג בדמיון, אלא באוקיינוס. במחצית השנייה של המאה הקודמת מדינת אי קטנה החלה לעשות שימוש במים התת-קרקעיים והרותחים שמצויים בשפע בשטחה, למטרות חימום והפקת אנרגיה: איסלנד, שמאז הגיעה למצב בו כ-30 אחוז מהחשמל שלה מופק בצורה זו. גם בארצות הברית, במדינות כמו קליפורניה ונוואדה, כבר נעשה שימוש בחשמל גאותרמי. לחברת אורמת טכנולוגיות הבינלאומית, שנוסדה על ידי ישראלים, יש כושר ייצור של מעל 700 מגה וואט חשמל בארה"ב והיא פעילה בנושא גם במדינות כמו קניה, אינדונזיה וגואטמלה. אם כך, התעשייה כבר קיימת, וגם נעשו בה שימושים מגוונים; מהו ייחודו של הפיתוח המדובר?

"הפקת אנרגיה גאותרמית משתלמת בעיקר כשהאזורים החמים נמצאים קרוב לפני השטח – עד כמה קילומטרים בודדים – ואז לא צריך לקדוח עשרה או עשרים קילומטר כדי להגיע אליהם", מסביר ד"ר דניאל מדר, חוקר ויועץ מדעי וממייסדי חברת SP Interface. לטענת מדר, לרוב מדובר באזורים שמצויים בסמוך לשברים גאולוגיים עמוקים – כמו אלו הנמצאים בין הלוחות הטקטוניים שמרכיבים את קליפת כדור הארץ – אזורים השכיחים ברעידות אדמה ובהרי געש. איסלנד היא דוגמה טובה לעיקרון המדובר: האי ממוקם על השבר בין הלוח הטקטוני הצפון-אמריקאי לאירו-אסיה וחווה התפרצות הר געש משמעותית אחת ל-5 שנים בממוצע. "אלה המקומות שבהם האזורים החמים נמצאים קרוב יותר לפני השטח ולכן צריך לקדוח פחות כדי להפיק אנרגיה. כ-40 אחוז מעלות הקמת מתקן גאותרמי מגיעה מהקידוחים. ככל שקודחים לעומק רב יותר, התהליך הופך למסובך, ארוך ויקר יותר", מעיד מדר.

Geothermal plant in Iceland
איסלנד, הגיעה למצב שבו כ-30 אחוז מהחשמל שלה מופק בעזרת אנרגיה גאותרמית. תחנת כוח גאותרמית באיסלנד, Photo by Tommy Kwak on Unsplash

בניגוד למקומות הייחודיים הללו, במרבית שטחי כדור הארץ, כדי להגיע לשכבות הנדרשות להפקת אנרגיה גאותרמית בכמות גבוהה – יש צורך לחפור לעומק של 20-10 קילומטר. בעומקים אלה, המקדחות הקונבנציונליות נשחקות במהירות בשל הסלע החם והקשה שאיתו הן באות במגע. לטענת קארלוס ארקה, המנכ"ל של חברת Quaise שמפתחת את הג'יירוטרון – כמעט 90 אחוז מזמן הקידוח בעומק של יותר מ-5 קילומטרים מתבזבז על פרוצדורות של העלאת מקדחה שחוקה מתחתית בור הקידוח, החלפתה והורדתה מטה חזרה אל תחתית הבור. לעומת זאת, הג'יירוטרון לא נשחק: הוא לא נמצא במגע עם הסלע אלא מייצר קרינה שמאדה את המסלע עצמו, ולכן יכול לעבוד באופן רציף. צמצום הזמנים והעלויות הללו עשויים להוריד את מחיר החשמל הגיאותרמי למחיר זול כמו של חשמל סולארי (שמקורו בקרינת השמש).

בנוסף, הקידוח באמצעים הקונבנציונליים מחייב הזרמת בוץ מיוחד ששומר על הלחץ בתוך הבור, ומונע את קריסתו. אבל בטמפרטורות הגבוהות שבהן כרוך הקידוח הגאותרמי, הבוץ מאבד את סמיכותו ועל כן – את יעילותו. לטענת חברת Quaise, הג'יירוטרון פותר גם את הבעיה המתוארת: המכשיר פולט קרינה שמאדה את הסלע במרכזו, אך צדדיו נותרים יציבים.

הסכנה: רעידות אדמה

לא רק בעיות כלכליות או טכניות נפתרות בעזרת שימוש בג'יירוטרון. ב-2006 העיר בזל שבשוויץ ספגה רעידת אדמה בעוצמה של 3.4 בסולם ריכטר בשל ניסוי בהפקת אנרגיה גאותרמית, וב-2013 רעידה נוספת פגעה בעיר סנט גאלן במדינה בשל מיזם דומה. כך גם בדרום קוריאה ב-2017, כשרעידת אדמה בעוצמה של 5.5 בסולם ריכטר פצעה עשרות ויצרה נזק של מאות מיליוני דולרים בשל פעילות של מפעל לאנרגיה גאותרמית. הגורם המשותף לרעידות אדמה אלו הוא השימוש בנוזלים בלחץ גבוה בקידוחים בסמוך לשברים גיאולוגיים קיימים. לפיכך, בעוד השימוש באנרגיה גאותרמית נקשר בסכנת רעידות האדמה – הטכנולוגיה החדשה מבקשת לפתור גם את הבעיה המטרידה הזאת.

power plant, geothermal, geothermal energy
בעוד השימוש באנרגיה גאותרמית נקשר בסכנת רעידות האדמה – הטכנולוגיה החדשה מבקשת לפתור גם את הבעיה המטרידה הזאת. תחנת כוח גאותרמית, Photo by WikiImages on Pixabay

"יש האומרים שהסיבה העיקרית לרעידות אדמה כתוצאה מקידוחים היא שמלכתחילה מנסים לקדוח באזורים שבהם יש שברים טקטוניים כי שם האזורים החמים קרובים יותר לפני השטח. המקומות האלה מועדים לפורענות בכל הנושא של רעידות אדמה", מסביר מדר. " למרות שעדיין צריך להוכיח את זה, החברה טוענת שהטכנולוגיה שלה מאפשרת לקדוח לעומק גם במקומות שבהם הסיכונים לרעידות אדמה נמוכים יותר. ייתכן שזה יהיה הפתרון לבעיה".

לאן קודחים הלאה?

עד כה, החברה, שגייסה 40 מיליון דולר והתחילה מפיתוח במעבדות של MIT, קדחה חורים בעומק של כ-90 סנטימטר בלבד, ורק במעבדה. יחד עם זאת, מיזם פיילוט בעומק קילומטר, סמוך להר הגעש ניוברי בארצות הברית, כבר מתוכנן לשנים הקרובות, בהינתן הפעלה מוצלחת של הטכנולוגיה מחוץ למעבדה.

היכולת לקדוח בכל מקום כמעט כוללת יתרונות נוספים, כמו האפשרות להשתמש בתשתית קיימת של טורבינות קיטור לייצור חשמל ושל הולכת חשמל ששייכות כיום לתחנות כוח מזהמות. עד 2028 החברה מתכננת הפעלה מחודשת של תחנת כוח ראשונה, שהייתה מבוססת דלקי-מאובנים (פחם, נפט או גז טבעי), על בסיס חדש של אנרגיה גאותרמית.

האם הפיתוח הייחודי הזה, שמאפשר הפקה של אנרגיה בלתי-נדלית, כמעט בכל מקום בעולם, תוך שימוש בתשתיות קיימות – הוא הפתרון המיוחל לפליטות הפחמן, שמקצינות את משבר האקלים? "אם הכול יהיה ורוד כמו שהם אומרים, אז עקרונית כן", אומר מדר, אך גם מסתייג. "במקביל, אנחנו חייבים להשקיע גם בטכנולוגיות ירוקות אחרות. אנחנו לא בטוחים בוודאות שהפיתוח יצליח, וגם אין לנו זמן לבזבז. חייבים לפעול בכל האמצעים האפשריים כדי לצמצם את פליטות הפחמן שלנו כבר מעכשיו".


בעקבות הכתבה ב"זווית" הסיפור פורסם גם ב- Ynet

שתפו‬        


הירשמו לניוזלטר שלנו

    עקבו אחרי זווית