پژوهشگران در آزمایشی کم‌سابقه توانستند از گرمای یک آتشفشان زیرآبی در سواحل آمریکا برق تولید کنند. این آزمایش که از سوی شرکت اجراکننده به‌عنوان نخستین دستاورد از این نوع معرفی شده، تنها ۸.۷ ثانیه توان خالص مثبت ثبت کرد؛ بنابراین هنوز نمی‌توان آن را روشی عملی و پایدار برای تولید برق دانست.
این تجربه کوتاه، با وجود محدودیت‌های فنی، امکان استفاده از انرژی گرمایی موجود در اعماق اقیانوس را دوباره در مرکز توجه قرار داده است.
آزمایش تولید برق در آتشفشان زیرآبی اقیانوس آرام
شرکت آمریکایی Endurance Energy آزمایش سامانه تولید برق خود را در آتشفشان زیرآبی Axial Seamount انجام داد. این آتشفشان در اقیانوس آرام و حدود ۴۸۰ کیلومتری ساحل ایالت اورگن آمریکا قرار دارد و قله آن تقریباً ۱۵۰۰ متر زیر سطح آب است.
در این منطقه، آب داغ از شکاف‌ها و منافذ موجود در بستر دریا خارج می‌شود. دمای این آب در برخی نقاط به حدود ۲۸۱ درجه سانتی‌گراد می‌رسد. فشار بسیار زیاد در اعماق اقیانوس باعث می‌شود آب با وجود این دمای بالا همچنان در حالت مایع باقی بماند.
محققان قصد داشتند از انرژی حرارتی و جریان آب داغ برای به حرکت درآوردن توربین و تولید برق استفاده کنند.
توربین با سرعت ۲۶ هزار دور در دقیقه چرخید
در جریان این پروژه ابتدا یک چاه به عمق حدود ۱۶ متر در بستر دریا حفر شد. دمای آب در این چاه به حدود ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد رسید، اما میزان جریان آب برای راه‌اندازی موفق سامانه کافی نبود.
به همین دلیل، گروه آزمایش دستگاه را به یک منفذ گرمابی طبیعی در نزدیکی محل حفاری متصل کرد. در این مرحله جریان آب داغ توانست توربین سامانه را به حرکت درآورد و سرعت چرخش آن به حدود ۲۶ هزار دور در دقیقه رسید.
طبق اعلام شرکت، دستگاه در این آزمایش برای مدت ۸.۷ ثانیه توان خالص مثبت تولید کرد. میزان مازاد توان در این بازه به‌طور میانه حدود ۲ کیلووات بود و در اوج آزمایش به ۱۶.۵ کیلووات رسید.
نکته مهم این است که تولید برق موفق در این مرحله با استفاده از جریان طبیعی یک منفذ گرمابی انجام شد، نه چاهی که شرکت حفر کرده بود. بنابراین، هنوز مشخص نیست سامانه بتواند از چاه‌های مهندسی‌شده نیز جریان کافی و پایدار دریافت کند.
چرا تولید برق پس از چند ثانیه متوقف شد؟
آزمایش به دلیل محدودیت‌های فنی ادامه پیدا نکرد. سامانه محافظ باتری هنگام عبور جریان بالا، برق دستگاه را قطع کرد. حدود ۱۰ دقیقه بعد نیز کابل برق پمپ در جریان تلاش برای راه‌اندازی مجدد سامانه شکست.
این اتفاق نشان می‌دهد که اگرچه اصل تولید برق از گرمای آتشفشان زیرآبی در این آزمایش امکان‌پذیر بوده، تجهیزات موردنیاز هنوز برای کارکرد طولانی‌مدت آماده نیستند.
از سوی دیگر، تولید برق برای کمتر از ۹ ثانیه به‌تنهایی اثبات نمی‌کند که این روش از نظر اقتصادی یا انرژی در مقیاس تجاری مقرون‌به‌صرفه است. برای ارزیابی واقعی باید انرژی مصرف‌شده برای حفاری، انتقال تجهیزات، نصب و نگهداری سامانه نیز محاسبه شود.
برنامه بعدی برای توسعه این فناوری چیست؟
شرکت Endurance Energy قصد دارد در مرحله بعد، نمونه‌ای با ظرفیت اسمی ۱۰۰ کیلووات با نام Gentoo را در فصل زمستان به منطقه اعزام کند. این شرکت همچنین از برنامه خود برای اجرای یک پروژه تجاری اولیه در کشور تونگا خبر داده و هدف‌گذاری کرده است که نخستین برق این پروژه در سال ۲۰۲۷ تولید شود.
بااین‌حال، رسیدن به این مرحله به حل چند چالش اساسی بستگی دارد؛ از جمله تأمین جریان پایدار آب داغ، افزایش دوام تجهیزات در فشار و دمای بسیار بالا و امکان فعالیت مداوم سامانه برای ماه‌ها یا حتی سال‌ها.
تأثیر این فناوری بر محیط‌زیست نیز هنوز به بررسی بیشتری نیاز دارد. منافذ گرمابی زیستگاه موجودات زنده خاصی هستند و هرگونه فعالیت صنعتی در اطراف آن‌ها باید با ارزیابی دقیق پیامدهای زیست‌محیطی همراه باشد. نمونه‌هایی از آب، سنگ و مواد معدنی منطقه نیز برای بررسی‌های آزمایشگاهی جمع‌آوری شده‌اند.
آیا آتشفشان‌های زیرآبی می‌توانند منبع برق آینده باشند؟
استفاده از گرمای آتشفشان‌های زیرآبی ایده کاملاً تازه‌ای نیست. پیش‌تر نیز پژوهشگرانی در سال ۲۰۱۶ موفق شده بودند با استفاده از اختلاف دمای آب داغ منافذ گرمابی و آب سرد اطراف، مقدار محدودی برق تولید کنند.
تفاوت آزمایش جدید در تلاش برای استفاده از جریان آب داغ و به‌کارگیری توربین پرسرعت است؛ روشی که در صورت توسعه می‌تواند ظرفیت بیشتری برای تولید انرژی داشته باشد.
بااین‌حال، نتیجه فعلی را باید یک اثبات اولیه امکان‌پذیری دانست، نه آغاز تولید برق تجاری از آتشفشان‌ها. آزمایش ۸.۷ ثانیه‌ای نشان داده است که می‌توان از انرژی گرمایی اعماق اقیانوس برق گرفت، اما پایداری، هزینه و اثرات زیست‌محیطی این روش همچنان پرسش‌های مهمی هستند.
منبع: ScienceAlert
