गहरी भूतापीय ऊर्जा जलवायु-अनुकूल और बेस-लोड सक्षम है – लेकिन इस गर्मी का सुरक्षित रूप से दोहन कैसे किया जा सकता है? शोधकर्ता भूकंप के जोखिम को कम करने और पूरी तरह से नई प्रणाली विकसित करने पर काम कर रहे हैं, उदाहरण के लिए बंद सीओ के साथ2 चक्र.
यह पूरे वर्ष कार्बन-तटस्थ ऊर्जा प्रदान करता है और कोयला, गैस या पनबिजली संयंत्रों के विपरीत, न्यूनतम जगह लेता है, क्योंकि अधिकांश संयंत्र पृथ्वी की सतह के नीचे गहराई में स्थित हैं। हालाँकि, अतीत में, हाइड्रोलिक उत्तेजना के कारण आने वाले भूकंप चिंता का कारण रहे हैं। तो आज हम कहाँ खड़े हैं?
ईटीएच ज्यूरिख में कई अनुसंधान समूह भू-तापीय ऊर्जा की संभावनाओं की जांच में कड़ी मेहनत कर रहे हैं। वे सभी एक बात पर सहमत हैं: भू-तापीय ऊर्जा स्विट्जरलैंड के लिए अपार संभावनाएं रखती है। भूकंप का खतरा, जो गहरी भू-तापीय ऊर्जा के एक रूप से दूसरे रूप में भिन्न होता है, भी बहुत अधिक प्रबंधनीय हो गया है।
सभी भूतापीय ऊर्जा समान रूप से निर्मित नहीं होती हैं
भूतापीय ऊर्जा एक पुरानी तकनीक है। रोमनों के समय से थर्मल स्प्रिंग्स का उपयोग किया जाता रहा है और आज भी, प्राकृतिक जलाशयों में घूमने वाले गर्म भूजल का उपयोग हाइड्रोथर्मल सिस्टम के हिस्से के रूप में गर्मी उत्पन्न करने के लिए किया जाता है (उदाहरणों में रीहेन, म्यूनिख या पेरिस में जिला हीटिंग नेटवर्क शामिल हैं)।
अन्य आधुनिक भू-तापीय प्रणालियाँ – जिन्हें ईजीएस (एन्हांस्ड जियोथर्मल सिस्टम्स) के रूप में जाना जाता है – एक कदम आगे बढ़ती हैं: जहां पानी धारण करने वाली चट्टान की कोई परत नहीं होती है, वहां गहरी क्रिस्टलीय चट्टान में कृत्रिम फ्रैक्चर बनाने के लिए हाइड्रोलिक उत्तेजना का उपयोग किया जाता है, जिससे पानी के लिए जगह मिलती है। यह पानी गर्म हो जाता है और गर्मी प्रदान करने या बिजली उत्पन्न करने के लिए वापस सतह पर पंप कर दिया जाता है।
हालाँकि, ईजीएस में भूकंप आने का जोखिम भी होता है – जैसा कि 2006 में बेसल में हुआ था। हालांकि लक्षित उत्तेजना और बेहतर निगरानी ने इस जोखिम को काफी कम कर दिया है, चुनौतियाँ बनी हुई हैं: ड्रिलिंग महंगी है और हमेशा सफल नहीं होती है, और चट्टान में फ्रैक्चर बंद हो जाते हैं समय के साथ फिर से खनिज भंडार के कारण।
ट्रैफिक लाइट प्रणाली जोखिम को कम करने का विश्वसनीय तरीका
स्विस आधारशिला की गहराई में, बेड्रेट्टोलैब नामक सुविधा में, ईटीएच ज्यूरिख में पृथ्वी और ग्रह विज्ञान विभाग के प्रोफेसर और स्विस सीस्मोलॉजिकल सर्विस (एसईडी) के निदेशक स्टीफन वाइमर अनुसंधान कर रहे हैं। वैज्ञानिक ईजीएस को सुरक्षित बनाने के लिए नए तरीकों की जांच कर रहे हैं, शोधकर्ताओं ने बोरहोल के पृथक क्षेत्रों में कई छोटे, नियंत्रित उत्तेजनाओं पर ध्यान केंद्रित किया है। वाइमर बताते हैं, “चट्टान में फ्रैक्चर बनाने के लिए हमें छोटे कंपन की आवश्यकता होती है, लेकिन हमें हर कीमत पर बड़े भूकंप से बचना होगा।”
बेड्रेट्टोलैब के निष्कर्षों को हाउते-सोर्ने के कम्यून में पायलट भू-तापीय ऊर्जा संयंत्र की योजनाओं में शामिल किया जा रहा है। कैंटन द्वारा वैज्ञानिकों को इस परियोजना पर भूकंपीय गतिविधि की निगरानी का काम भी सौंपा गया है।
बोरहोल में लगे सेंसर वास्तविक समय में शोधकर्ताओं को बड़ी मात्रा में भूकंपीय और हाइड्रोलिक डेटा भेजते हैं। एक विशेष रूप से विकसित मशीन लर्निंग मॉडल लगातार गणना करता है कि यदि योजनाबद्ध उत्तेजना जारी रहती है तो एक निश्चित सीमा से ऊपर कितने भूकंपों की उम्मीद की जा सकती है। यदि सीमा से अधिक होने का जोखिम है, तो सिस्टम तुरंत अलार्म बजाता है और सुझाव देता है कि बड़े झटकों को रोकने के लिए कौन से समायोजन करने की आवश्यकता है।
वाइमर इस बात पर जोर देते हैं कि ईजीएस के लिए शुरुआती बिंदु 20 साल पहले की तुलना में अब बहुत अलग है। “आज, हमारे पास बहुत अच्छे नियंत्रण तंत्र हैं। यह बेहतर डेटा संग्रह और वास्तविक समय में भारी मात्रा में डेटा को संसाधित करने के लिए एआई की क्षमता के लिए धन्यवाद है। यह हमें जोखिमों को बेहतर ढंग से समझने और कम करने की अनुमति देता है, हालांकि हम उन्हें पूरी तरह से बाहर नहीं कर सकते हैं, वाइमर कहते हैं।
पृथ्वी से बैकअप शक्ति
मार्टिन सार ईटीएच ज्यूरिख में पृथ्वी और ग्रह विज्ञान विभाग में भूतापीय ऊर्जा और जियोफ्लुइड्स के प्रोफेसर हैं। वह और उनकी टीम इस बात पर भी शोध कर रहे हैं कि भू-तापीय प्रणालियों को कैसे बेहतर बनाया जा सकता है। और उनके पास एक अभिनव विचार है कि वे इसे कैसे प्राप्त कर सकते हैं: पानी इंजेक्ट करके चट्टान में फ्रैक्चर बनाने के बजाय, वे पूरे बंद-पाइप सिस्टम को गहरे भूमिगत में ड्रिल करने की योजना बनाते हैं। यह भूविज्ञान की परवाह किए बिना काम करता है और इसमें भूमिगत ड्रिलिंग से जुड़े भूकंप का केवल सामान्य न्यूनतम जोखिम शामिल होता है। फिर पाइप पानी के बजाय CO2 प्रसारित करेंगे, जिससे भूतापीय ऊर्जा संयंत्र की दक्षता बढ़ जाएगी। गहरे भूमिगत, CO2 गर्म होती है, फैलती है और अपने आप ऊपर उठती है, जहां इसे बिजली पैदा करने के लिए टरबाइन में विस्तारित किया जाता है। जैसा कि नाम से पता चलता है, ये तथाकथित गहरे बंद-लूप उन्नत जियोथर्मल सिस्टम (एजीएस) एक बंद लूप का गठन करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे किसी भी परिचालन CO2 का उत्सर्जन नहीं करते हैं।
जब कोई हवा या धूप नहीं होती है, तो एजीएस ऊर्जा का एक विश्वसनीय स्रोत प्रदान कर सकता है और बैक-अप बिजली आपूर्ति के रूप में कार्य कर सकता है। सार कहते हैं, “सर्दियों में बिजली की बढ़ती मांग को देखते हुए, एजीएस कार्बन-सघन गैस-संचालित आरक्षित बिजली संयंत्रों के लिए पर्यावरण के अनुकूल विकल्प पेश कर सकता है, जिसके बारे में वर्तमान में बात की जा रही है।”
हालाँकि, एक नकारात्मक पक्ष ड्रिलिंग की उच्च लागत है, लेकिन आशा है, क्योंकि पारंपरिक रोटरी ड्रिलिंग की लागत हाल के वर्षों में काफी कम हो गई है। उदाहरण के लिए, बिजली या माइक्रोवेव का उपयोग करके आधुनिक संपर्क रहित ड्रिलिंग विधियों की जांच करने के लिए सार की टीम सहित दुनिया भर में काम चल रहा है, जो भविष्य में गहरी ड्रिलिंग की लागत को काफी कम कर सकता है।
दीर्घकालिक कार्बन भंडारण और ऊर्जा उत्पादन एक में
एक अन्य प्रकार की गहरी भूतापीय ऊर्जा CO है2-प्लम जियोथर्मल (सीपीजी) प्रणाली जिसका आविष्कार सार के शोध समूह ने 2009 में किया था। सार ने पहले ही देखा था कि अधिक से अधिक देश ग्लोबल वार्मिंग का मुकाबला करने के तरीके के रूप में भूवैज्ञानिक जलाशयों में स्थायी रूप से कार्बन भंडारण में रुचि रखते हैं: “मुझे उस समय आश्चर्य हुआ कि क्या होगा यदि हम केवल CO को पंप नहीं कर पाते2 भूमिगत करें और इसे वहां स्थायी रूप से संग्रहित करें, लेकिन इसे अस्थायी रूप से वापस भी निकालें और इसका उपयोग गर्मी पैदा करने या बिजली पैदा करने के लिए करें।”
भंडारण के लिए पृथ्वी की गहरी परतों में डाली जाने वाली CO2 गर्म हो जाती है और ऊपर की ओर प्रवाहित होती है। वहां, यह एक टरबाइन चलाता है, ठंडा होता है और फिर से नीचे की ओर प्रवाहित होता है – एक बंद चक्र जो सुनिश्चित करता है कि सभी CO2 स्थायी रूप से गहरे भूमिगत में संग्रहीत है। पानी के बजाय ऊर्जा वाहक के रूप में CO2 का उपयोग, जो अधिक चिपचिपा होता है, गर्मी उत्पादन को बढ़ाता है – और इसलिए बिजली उत्पादन – आमतौर पर दो से तीन गुना बढ़ जाता है। एक और फायदा यह है कि क्योंकि गर्मी को भूतापीय भंडार से निकाला जाता है, जिससे छिद्र-द्रव दबाव कम हो जाता है, भूमिगत जलाशय में अधिक CO2 संग्रहीत किया जा सकता है।
सीपीजी अवधारणा का विकास एक समर्पित सीपीजी कंसोर्टियम (https://geg.cpg.ethz.ch/) में जारी है, जिसकी स्थापना 2023 में शेल, पेट्रोब्रास, होलसिम और एड टेरा एनर्जी जैसे औद्योगिक भागीदारों के सहयोग से की गई थी, जो स्विस फ़ेडरल ऑफ़िस ऑफ़ एनर्जी द्वारा भी समर्थित है। सीपीजी कंसोर्टियम वर्तमान में व्यावसायिक पैमाने पर तकनीकी व्यवहार्यता प्रदर्शित करने के लिए प्रारंभिक पायलट संयंत्र के लिए विभिन्न स्थानों का मूल्यांकन कर रहा है।
पृथ्वी को बैटरी के रूप में उपयोग करना
लेकिन भू-तापीय जांच का उपयोग पृथ्वी की सतह के नीचे से गर्मी निकालने के अलावा और भी बहुत कुछ के लिए किया जा सकता है; उनका उपयोग गर्मी को इंजेक्ट करने के लिए भी किया जा सकता है, जैसा कि स्विट्जरलैंड में होता है, उदाहरण के लिए, जहां भू-तापीय जांच का उपयोग अक्सर इमारतों को गर्म करने के एक स्थायी तरीके के रूप में किया जाता है। सार की टीम के एक शोधकर्ता मैरेन ब्रेहमे के अनुसार, मध्यम-गहराई वाली भू-तापीय ऊर्जा (कई सौ मीटर तक) स्विट्जरलैंड में हीटिंग संक्रमण को आगे बढ़ाने के लिए अतिरिक्त क्षमता रखती है। ब्रेहमे कहते हैं, “जब गर्मी उत्पादन की बात आती है, विशेष रूप से, स्विट्जरलैंड अभी भी गैस पर और इसलिए अन्य देशों पर बहुत अधिक निर्भर है।”
भूतापीय ऊर्जा के इस रूप के साथ, गर्मियों से या औद्योगिक प्रक्रियाओं से अतिरिक्त गर्मी को बोरहोल के माध्यम से भूमिगत ले जाया जाता है, चट्टान में संग्रहीत किया जाता है और फिर सर्दियों में फिर से पंप किया जाता है और हीटिंग के लिए उपयोग किया जाता है। यह एक ऐसी प्रक्रिया है जिसे नीदरलैंड जैसे देशों में पहले ही सफलतापूर्वक शुरू किया जा चुका है जहां इसका उपयोग ग्रीनहाउस को गर्म करने के लिए किया जाता है। अब, ब्रेहमे और उनकी टीम स्विट्जरलैंड में भूवैज्ञानिक स्थितियों के लिए इस प्रक्रिया को अनुकूलित करना चाहते हैं। बेड्रेट्टोलैब में, वैज्ञानिक इस बात की जांच कर रहे हैं कि क्रिस्टलीय चट्टान में गर्मी को कैसे संग्रहित किया जाए।
यहां भी, ड्रिलिंग लागत अभी भी अपेक्षाकृत अधिक है, और स्विट्जरलैंड में उपसतह के बारे में पर्याप्त जानकारी नहीं है, जिससे भूमिगत पारगम्यता नहीं मिलने का खतरा बढ़ जाता है। ब्रेहमे कहते हैं, “स्विट्जरलैंड में मुश्किल से ही तेल या गैस का भंडार है। इस वजह से, अन्य देशों की तरह उपसतह की कभी भी गहन जांच नहीं की गई है। हमें अपने ज्ञान में इन कमियों को दूर करना होगा।”
कुल मिलाकर, हालांकि, उनका मानना है कि स्विट्जरलैंड में भू-तापीय ऊर्जा की संभावनाएं अच्छी हैं: ड्रिलिंग प्रौद्योगिकियों में सुधार हो रहा है और हर समय अधिक किफायती होती जा रही हैं, जबकि नियामक बाधाएं दूर हो रही हैं, और पहली बीमा कंपनियों ने ड्रिलिंग जोखिम के खिलाफ कवर की पेशकश शुरू कर दी है . इसके अलावा, सर्वेक्षणों से पता चलता है कि जनसंख्या, आम तौर पर भू-तापीय ऊर्जा के लिए खुली है।
शृंखला: “स्विट्ज़रलैंड के लिए ऊर्जा समाधान”
स्विट्जरलैंड का लक्ष्य 2050 तक शुद्ध शून्य हासिल करना है। इसके लिए नवीकरणीय और टिकाऊ ऊर्जा स्रोतों पर आधारित जीवाश्म मुक्त ऊर्जा आपूर्ति की आवश्यकता है – जो देश के लिए एक बड़ी चुनौती है। ईटीएच ज्यूरिख का ऊर्जा विज्ञान केंद्र स्विट्जरलैंड में अनुसंधान, शिक्षण और ज्ञान हस्तांतरण के क्षेत्रों में ठोस समाधान के साथ ऊर्जा परिवर्तन प्रदान कर रहा है।
संपादकीय टीम
