تكنولوجيا

4100 قدم تحت الأرض ، العلماء يختبرون نظامًا فريدًا للطاقة الحرارية الأرضية

فركتل مجردة الفيزياء كيمياء الطاقة

يتعاون الفريق لتجميع واختبار نظام “نجم الروك” على عمق 4100 قدم تحت الأرض

قام فريق من العلماء بتجميع نظام فريد من نوعه لمساعدتهم على معرفة كيفية تسخير الطاقة من أعماق الأرض.

نظام Boost and Flow هو أحدث “نجم روك” من مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني (PNNL) وشركائه ، وهو مصمم لدراسة كيفية تحرك المياه تحت الأرض من خلال الصخور شديدة الحرارة ومن ثم نقل حرارة السطح.

النظام الجديد هو جزء من أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة – أو EGS – Collab ، وهو مشروع يضم العديد من المختبرات الوطنية والجامعات وشركاء الصناعة الذين يعملون على تحسين تقنيات الطاقة الحرارية الأرضية.

نظام التدفق والتدفق PNNL

قام فريق بقيادة مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني بتجميع نظام فريد من نوعه لمساعدتهم على معرفة كيفية تسخير الطاقة من أعماق الأرض. الائتمان: كريس ستريكلاند | مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني

مكونات متعددة ونظام واحد

المنجم ، الذي كان يعتبر في يوم من الأيام أكبر وأعمق منجم ذهب في أمريكا الشمالية ، يُستخدم حاليًا لمجموعة متنوعة من الأغراض العلمية. يدرس مشروع كيف يمكن للطاقة الحرارية الأرضية أن تزود 10 ملايين منزل بالطاقة في يوم من الأيام.

يستخدم EGS Collab المنشأة الموجودة تحت الأرض كسرير اختبار حيث سيتم ضخ المياه ومخاليط السوائل الأخرى تحت ضغط عالٍ إلى واحد من خمسة آبار – “أنفاق” بعرض أربعة بوصات محفورة في الصخر – ثم يتم ضخها من الآبار الأخرى. يدرس الفريق كيف لا تكسر السوائل الصخور بين الآبار فحسب ، بل يدرس أيضًا كيف تحصل على الحرارة من الطاقة المخزنة في الصخور ، وهي طاقة يمكن في النهاية ضخها فوق الأرض لإنتاج الكهرباء.

لدعم جهود EGS Collab ، طور الفريق النظام الذي يتكون من عدة أدوات أساسية لدراستهم.

قال كريس ستريكلاند ، عالم PNNL الذي شارك في قيادة فريق المحاكاة والتصميم ، “إن تفرد هذا النظام هو أنه يجمع بين العديد من المكونات الضرورية لجمع البيانات المهمة لدراسة الطاقة الحرارية الأرضية في نظام واحد”. “لا وجود لها في أي مكان آخر.”

تحفيز وقياسات نظام التدفق PNNL

نظام التحفيز والتدفق الفريد يبلغ عرضه 7 أقدام وارتفاعه 7 أقدام وطوله 30 قدمًا. الائتمان: كريس ستريكلاند | مختبر شمال غرب المحيط الهادئ الوطني

تشتمل هذه المكونات على مضختين للحقن يمكن لكل منهما حقن السوائل في الصخر عند ضغط عالٍ. يمكن استخدام إحدى المضخات للتحكم الدقيق للغاية في التدفق والضغط ، بينما يمكن استخدام المضخة الأخرى عند الحاجة إلى معدلات تدفق عالية.

ينتج المبرد السائل الماء البارد حتى يتمكن الفريق من دراسة كيفية تأثير درجات حرارة الماء على الخصائص الحرارية للصخور. يسمح نظام التناضح العكسي للفريق بجمع البيانات حول مسار تدفق المياه عن طريق تغيير ملوحة – أو ملوحة – السائل المحقون.

يشتمل النظام أيضًا على مجموعة من خمسة “حزم” يتم إدخالها في الآبار. المكيفات مزودة بأجهزة استشعار توفر قياسات لدرجة الحرارة والضغط. تعمل أكياس الضغط الموجودة على العبوات ، جنبًا إلى جنب مع مضخات التحكم ، على سد الآبار ومنع التسرب من قسم البئر المقصود.

“إن ما يميز هذا النظام هو أنه يجمع بين العديد من المكونات الضرورية لجمع البيانات المهمة لدراسة الطاقة الحرارية الأرضية في نظام واحد. وهذا غير موجود في أي مكان آخر.” – كريس ستريكلاند

يعد مستوى التحكم الدقيق والتكامل جانبًا فريدًا من جوانب النظام ، حيث يوفر بيانات الجودة اللازمة لتعزيز الفهم العلمي.

قال ستريكلاند: “أفضل جزء هو أن النظام قائم بذاته ، مما يعني أنه يمكننا تشغيله وجمع البيانات فوق الأرض باستخدام كمبيوتر محمول أو هاتف منزلي”. “بهذه الطريقة لا نقضي الكثير من الوقت تحت الأرض.”

تعمق في قطع

قال ستريكلاند: “قمنا أولاً بتجميع واختبار النظام في معمل فوق الأرض للتأكد من أن كل شيء يعمل”. “ثم قمنا بتفكيكه ، وقمنا بتشغيل أجزاء من 4 أقدام في 4 أقدام على بعد ميل تحت الأرض ، ونقلناهم إلى موقعنا تحت الأرض في عربة ، وأعدنا تجميع النظام واختبرناه مرة أخرى.”

النظام الكامل ، الذي يبلغ ارتفاعه 7 أقدام وعرضه 7 أقدام وطوله 30 قدمًا ، استغرق ثلاثة أسابيع للبناء تحت الأرض. تم بناء النظام واختباره بواسطة شركاء PNNL و EGS Collab في مختبرات سانديا الوطنية ومختبر أيداهو الوطني ومختبر لورانس بيركلي الوطني.

وأضاف ستريكلاند: “قد تعتقد أن العمل في نفق بطول 7 أقدام على بعد ميل واحد تحت الأرض سيكون غير مريح. ومع ذلك ، يتم ضخ الهواء باستمرار من السطح للحفاظ على الأنفاق عند 70 درجة ثابتة وتوفير الهواء النقي للتنفس. أيام العمل طويلة ، تبدأ من الساعة 6:30 صباحًا وتنتهي في الساعة 6:30 مساءً ، مع فرص محدودة للوصول إلى السطح.

يتم دعم البنية التحتية والبحوث الخاصة بشركة EGS Collab من قبل مكتب تقنيات الطاقة الحرارية الأرضية التابع لوزارة الطاقة. سيوفر النظام البيانات لعدة أشهر أو حتى سنوات. ستساهم نتائج هذا المشروع في تطوير تقنيات جديدة للطاقة الحرارية الأرضية للصناعة.

قال ستريكلاند: “بشكل فردي ، توفر المكونات بيانات مفيدة جيدة”. “معًا في نظام واحد ، سيتلقى EGS Collab البيانات الأكثر شمولاً للمساعدة في دفع مستقبل الطاقة الحرارية الأرضية.”


Source link

مقالات ذات صلة

أضف تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

Back to top button