نجح باحثون في إثبات كفاءة تخزين الحرارة الجوفية أثناء إعادة استخدام بئر نفط وغاز مهجورة.

وتعتبر الدراسة التي قادها أستاذ الهندسة المدنية والبيئية توجسي باسر، أول تحقيق ميداني لنظام تخزين الطاقة الحرارية الأرضية داخل حوض إلينوي – وهو هيكل جيولوجي يقع في أعماق باطن الأرض.

وأشرف على الدراسة فريق من علماء جامعة “I llinois Urbana-Champaign”، ونُشرت نتائجها في مجلة “Renewable Energy”.

وقال باسر، إن حوض إلينوي هو حوض ذو درجة حرارة منخفضة، مما يعني أنه لا ينتج بشكل طبيعي طاقة حرارية أرضية لتوليد الكهرباء.

ومع ذلك، فإن التكوينات الموجودة تحت السطح الأعمق لها الخصائص الحرارية والهيدروليكية اللازمة لإنشاء خزان اصطناعي للطاقة الحرارية الأرضية.

وأضاف باسر، أن “العديد من الخصائص نفسها التي تجعل تكوين الصخور الجوفية مثالية لاستخراج النفط والغاز تجعله مثاليًا لتخزين الطاقة الحرارية الأرضية، ولأن موقع الاختبار الخاص بنا هو بئر غاز سابقة، فإنه يحتوي بالفعل على معظم البنية التحتية اللازمة”.

وذكر باسر أن الحوض يحتوي على وحدات صخرية شبيهة بالإسفنج مع مسام مفتوحة ومعادن ذات توصيل حراري مثلي محصورة بين الطبقات العازلة – مما يوفر المساحة والعزل اللازمين لإنشاء خزان حراري اصطناعي قادر على الاحتفاظ بالسوائل ساخنة بدرجة كافية لتوليد الكهرباء.

باستخدام بيانات من الملاحظات الميدانية السابقة ودراسات النمذجة الرقمية الأولية، اختار الفريق حقن سائل مُسخن مسبقًا في “Cypress Sandstone”، وهي وحدة صخرية مسامية تقع على بعد حوالي 900 متر تحت السطح في موقع الاختبار.

ولاختبار سعة تخزين الحرارة في الموقع، قام الباحثون بحقن الماء المسخن إلى 50 درجة مئوية في البئر لمدة ثلاثة أيام من الحقن في أبريل/نيسان 2021. بعد إغلاق البئر، راقب الفريق التغيرات في الضغط والظروف الحرارية والهيدروليكا لمدة 5 أيام.