إطلاق العنان للطاقة الحرارية الأرضية عالميًا: خارطة طريق النشر الواسع للجيل القادم من الطاقة الحرارية الأرضية وفرص متاحة على مستوى البلدان

إطلاق العنان للطاقة الحرارية الأرضية العالمية: مسارات نشر الجيل التالي من الطاقة الحرارية الأرضية على نطاق واسع والفرص الوطنية

الطاقة الحرارية الأرضية ليست مفهومًا جديدًا، لكنها تدخل دورة تكنولوجية جديدة. يشير تقرير "Unlocking Global Geothermal Energy" الصادر عن مؤسسة كارنيغي للسلام الدولي في يوليو 2025 إلى أن القدرات في الحفر والتكسير وإدارة آبار النفط التي تراكمت بفضل ثورة الصخر الزيتي في الولايات المتحدة، تُعاد توجيهها لتطوير موارد الجيل الجديد من الطاقة الحرارية الأرضية، التي تمثلها الصخور الجافة الساخنة بشكل أساسي، مما يرفع إمكانات توليد الطاقة الحرارية الأرضية العالمية من نسبة ضئيلة من إجمالي الطلب في الماضي إلى إمكانات موارد طاقة متجددة تأتي في المرتبة الثانية بعد الطاقة الشمسية. وفي الوقت نفسه، يتوافر في عشرات البلدان حول العالم الشروط الجيولوجية والصناعية والسياسية لتنمية صناعة طاقة حرارية أرضية من الجيل الجديد.

خلفية الصناعة: لماذا يظل توليد الطاقة الحرارية الأرضية التقليدي "صغيرًا وجميلًا" على المدى الطويل

يتجاوز التاريخ التجاري لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية مائة عام. ففي عام 1904، استُخدمت الطاقة الحرارية الأرضية لأول مرة في إيطاليا لتدوير التوربينات، وبعد ذلك أدخلتها الولايات المتحدة ونيوزيلندا واليابان في مشاريع الطاقة بعد الحرب العالمية الثانية. وفي سبعينيات القرن العشرين، دفعت أزمة النفط آيسلندا إلى تطوير الطاقة الحرارية الأرضية بشكل منهجي، وتحويلها تدريجيًا إلى قدرات هندسية قابلة للتصدير. وبحلول ثمانينيات القرن العشرين، بدأ تطوير الطاقة الحرارية الأرضية يتوسع إلى المكسيك والفلبين وتركيا، ثم إلى كينيا التي يُنظر إليها على نطاق واسع باعتبارها حالة نجاح لاحقًا.

لكن حتى عام 2022، بلغ إجمالي القدرة المركبة لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية في العالم حوالي 16 جيجاواط فقط، موزعة على 30 دولة على الأقل، وتشكل حوالي 0.34% من هيكل الكهرباء العالمي. يرى التقرير أن الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية تعتمد بشكل كبير على الخزانات الحرارية المائية الطبيعية، أي البنى الجيولوجية المحددة التي تتوفر فيها الحرارة والسوائل والنفاذية في باطن الأرض في الوقت نفسه. هذا القيد الجيولوجي جعل من الصعب على الطاقة الحرارية الأرضية تكوين سلسلة توريد معيارية ووفورات حجم مماثلة لتلك الموجودة في طاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية. على مدى الثلاثين عامًا الماضية، أدى الانخفاض المستمر في تكاليف الغاز الطبيعي وطاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية إلى تضييق المجال التنافسي للطاقة الحرارية الأرضية التقليدية، وتركز نمو القدرات الجديدة المضافة عالميًا في أسواق قليلة مثل إندونيسيا وكينيا وتركيا.

التطورات الحالية: المسارات التكنولوجية لأنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسّنة والأنظمة المغلقة والصخور شديدة الحرارة

يركز تقرير كارنيغي على مسارين تكنولوجيين من الجيل الجديد لهما جدول زمني واضح للتسويق.

تستخدم الأنظمة الحرارية الأرضية المحسّنة (EGS) أساليب التكسير الاصطناعي المستمدة من صناعة النفط والغاز، لإنشاء خزانات حرارية اصطناعية في طبقات الصخور الجافة الساخنة منخفضة النفاذية. يعود هذا الفكر في الأصل إلى تجارب مختبر لوس ألاموس الوطني في سبعينيات القرن العشرين، لكن المشاريع المبكرة فشلت بسبب تعقيد ظروف الحفر؛ وفي حوالي عام 2000، تسببت في زلازل مستحثة في كوريا الجنوبية وسويسرا، مما أدى إلى توقف الأبحاث مؤقتًا. بعد عام 2010، قدم التمويل الفيدرالي الأمريكي ومواقع التجارب العامة الدعم، وساعدت الخبرات الهندسية التي تشكلت من ثورة الصخر الزيتي الصناعة في حل المشكلات التقنية الرئيسية في الحفر والحفاظ على الخزانات الحرارية.فيما يتعلق بالجيل الأول من المشاريع التجريبية، يتوقع التقرير أن تشهد أنظمة EGS والأنظمة المغلقة تشغيل أولى منشآتها التجارية في حوالي عام 2026. بالإضافة إلى ذلك، لا تزال مشاريع الصخور فائقة الحرارة/الطاقة الحرارية الأرضية فوق الحرجة في مرحلة مبكرة من البحث والتطوير، وتهدف إلى استخلاص الحرارة من الصخور التي تتجاوز درجة حرارتها 375 درجة مئوية، وهو ما يمكن أن يجعل القدرة التوليدية للبئر الواحدة تصل إلى عشرة أضعاف الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية، لكنه يتطلب استخدام تقنيات حفر أكثر تقدمًا للوصول إلى طبقات أعمق، ومواجهة تحديات تتعلق بالمواد المقاومة للحرارة العالية والتحكم في المكمن الحراري.

التأثير في نظام الطاقة: كهرباء نظيفة قابلة للجدولة وسوق «مزدوجة» للتدفئة

لا تكمن القيمة الأساسية للجيل القادم من الطاقة الحرارية الأرضية في مجرد استبدال طاقة الرياح والطاقة الشمسية، بل في توفير مصدر كهرباء نظيف ومستمر وقابل للجدولة. ويشير تقرير كارنيجي على وجه الخصوص إلى أن قياس الطاقة الحرارية الأرضية فقط من خلال التكلفة المعادلة للكهرباء (LCOE) يقلل من قيمتها النظامية؛ فتقنيات EGS والأنظمة المغلقة هي تقنيات توليد كهرباء قابلة للجدولة على مدار الساعة، ويمكنها تحمّل الحمل الأساسي ومهام المرونة في خفض الذروة خلال فترات الذروة المسائية أو في أوقات ضعف الرياح وانعدام ضوء الشمس.

على صعيد التطبيقات، هناك سوق أخرى للأنظمة المغلقة وهي تدفئة المناطق. تبلغ كفاءة توليد الكهرباء من الطاقة الحرارية الأرضية حوالي 20%، بينما تصل كفاءة الاستخدام المباشر للتدفئة إلى 90% كحد أقصى. وإذا كان الهدف هو التدفئة، يمكن للنظام المغلق الاستغناء عن مرحلة التوربين البخاري، مما يخفض التكلفة الإجمالية للمشروع بحوالي 30% إلى 50%. وهذا يعني أن الجيل الجديد من الطاقة الحرارية الأرضية قد يدخل أسواق الكهرباء والتدفئة في الوقت نفسه، مما يغيّر البنية الحالية التي تتركز فيها معظم التقنيات النظيفة على التحول في قطاع الكهرباء فقط. ويطرح التقرير أيضًا أن نظام خدمات حقول النفط والتطوير الحراري الأرضي يشهد تكاملًا جديدًا: إذ يمكن لشركات النفط والغاز ومقدمي الخدمات نقل أصول الحفر والبيانات الجيولوجية وقدرات إدارة المشاريع إلى التطوير الحراري الأرضي، مما يطيل العمر الاقتصادي للمعدات.

التحديات المطروحة: «الميل الأخير» من عمق البئر إلى إطار السياسات

على الرغم من أن المفاهيم الهندسية أصبحت ناضجة بشكل متزايد، لا يزال الانتشار العالمي على نطاق واسع يواجه عدة مشكلات عميقة.

أولًا: ضغوط التكلفة والتمويل. تُقدَّر التكلفة المعادلة لتوليد الكهرباء من أنظمة EGS حاليًا بنحو 100 إلى 240 دولارًا لكل ميغاواط/ساعة، وهو ما يعادل تكلفة الطاقة النووية الجديدة. ويرى تحليل حديث استشهد به التقرير أن تكلفة أنظمة EGS قد تنخفض إلى نحو 80 دولارًا لكل ميغاواط/ساعة بحلول عام 2030، وإلى 50 دولارًا بحلول عام 2035، لكن هذا المسار يعتمد على تراكم كافٍ من المشاريع التجريبية والتعلم المستمر؛ أما الأنظمة المغلقة فتبلغ تكلفتها حوالي 105 دولارات لكل ميغاواط/ساعة في ظل التدرج الحراري الجيد، ويمكن أن ترتفع إلى 321 دولارًا في الطبقات الصخرية ذات الظروف الأقل ملاءمة، ولن تنخفض إلى نطاق 64 إلى 160 دولارًا إلا بعد التصنيع والتخصص. ويتطلب الاستكشاف والحفر في المراحل المبكرة من المشاريع استثمارات ضخمة، ولا تزال المؤسسات المالية الحالية تفتقر إلى وسائل تقييم ناضجة لمخاطر الموارد الجوفية.ثانيًا، عدم اليقين الجيولوجي والبيئي. تعتمد أنظمة EGS على التكسير الهيدروليكي، الذي لا يستهلك المياه فحسب، بل يثير مجددًا مخاوف الجمهور بشأن الزلازل المستحثة. وفي أسواق شديدة التنظيم مثل أوروبا، قد تتطلب هذه التقنيات فترات ترخيص أطول أو موافقات صارمة. وعلى الرغم من أن أنظمة الحلقة المغلقة تتجنب عمليات التكسير، فإن معدل استخلاص الحرارة على المدى الطويل، وسلامة غلاف البئر، وخفض التكاليف على نطاق واسع لم تُتحقق منها بشكل كافٍ بعد.

ثالثًا، القصور في سلسلة الصناعة والاستجابة السياساتية. لاحظ التقرير أن معدات الطاقة الحرارية الأرضية التقليدية ظلت لفترة طويلة تعتمد على التخصيص بشكل أساسي، دون أن تحقق منحنى التعلم الناتج عن التصنيع المتكرر الذي شهدته طاقة الرياح والطاقة الشمسية الكهروضوئية. ولكي تتجذر مشاريع الطاقة الحرارية الأرضية في ثلاثين دولة مستهدفة، يلزم التنسيق بين مسح الموارد، والتراخيص، وتخطيط تدفئة المناطق، وقواعد ربط الشبكة، وأدوات التمويل العام. وتحتاج البلدان النامية بشكل خاص إلى نقل التكنولوجيا، والدعم في الحفر، ورأس المال منخفض التكلفة من مؤسسات التنمية الدولية.

النظرة المستقبلية: من سيشغل نقطة الارتكاز الثانية للطاقة الحرارية الأرضية من الجيل التالي

استنادًا إلى بيانات GeoMap من مشروع Project InnerSpace، وبالاقتران مع مؤشرات الصناعة والسياسات والتنظيم والسوق، صنّف فريق البحث في كارنيجي الدول التي تملك الظروف الحرارية الأرضية والقدرة على استيعاب التقنيات إلى أنواع متعددة. وإلى جانب الأسواق التقليدية الأكثر نضجًا في تطوير الطاقة الحرارية الأرضية، مثل ألمانيا وإندونيسيا وكينيا والمكسيك وتركيا، يرى التقرير أن أستراليا ورومانيا وكولومبيا وفيتنام قد تصبح وافدين سريعين بتقنيات الجيل الثاني؛ في حين تُظهر ماليزيا والسعودية وتنزانيا والأرجنتين إمكانات تطوير طويلة الأجل.

على مدى السنوات الخمس إلى العشر القادمة، سيحدد التنسيق بين المشاريع التجريبية في أمريكا الشمالية وأوروبا وشركات خدمات النفط والغاز ما إذا كان يمكن تعميم أنظمة EGS وأنظمة الحلقة المغلقة على مستوى العالم. وإذا تمكنت البلدان من إنشاء إطار يمكن التنبؤ به لتطوير الطاقة الحرارية الأرضية من خلال رسم خرائط الموارد، والتراخيص الحصرية، والتنظيم المتعلق بالسلامة، فستكون لديها الظروف لتفعيل مجموعة من البلدان التي كانت مستبعدة سابقًا من خريطة الطاقة الحرارية الأرضية، على طول مسار “الحفر – المكمن الحراري – توليد الكهرباء/التدفئة – التقييس”. ويوفر سوق التدفئة في أوروبا وجنوب شرق آسيا سيناريو تطبيق آخر للطاقة الحرارية الأرضية ذات الحلقة المغلقة؛ أما البلدان التي لديها أساس في تطوير النفط والغاز الصخري، فيمكنها الاستفادة من سلسلة الإمداد القائمة لاقتحام سوق معدات وهندسة الطاقة الحرارية الأرضية.

وعلى المدى الأبعد، لا تهدف الطاقة الحرارية الأرضية من الجيل التالي إلى استبدال طاقة الرياح والطاقة الشمسية، بل إلى توفير “بُعد تكميلي” عالي القيمة لمنظومة الطاقة. وفي مسار صافي الانبعاثات الصفري، يحتاج أي نظام يعتمد كليًا على مصادر الطاقة المتقطعة إلى أصول تضمن الموثوقية. وبفضل التقدم في تقنيات الحفر وتحول سلسلة إمداد خدمات النفط، أصبحت الطاقة الحرارية الأرضية متغيرًا مكنونًا في الصخور يستحق إعادة تقييمه في مشهد الطاقة العالمي.