پروژه عظیم توسعهای تورنتو به دنبال راهحلی بدون سوخت فسیلی با استفاده از انرژی زمینگرمایی
پروژهای در سایت فرودگاه داونزویو (Downsview) به عنوان یک “شهر درون شهر” (city within a city) بدون سوخت فسیلی میتواند بزرگترین پروژه از نوع خود در کانادا و حتی جهان باشد.
این 500 هکتار از اراضی سابق فرودگاه متعلق به دو نهاد فدرال است که با Northcrest Developments همکاری میکنند و در حال برنامهریزی فاز اول یک توسعه 370 هکتاری هستند.
هدف این طرح ایجاد یک جامعه برای کار-زندگی-استراحت-تفریح و حملونقل پیاده-دوچرخه 115,000 نفری با 63,000 واحد مسکونی و 52,000 شغل در خردهفروشی، تجاری و برخی صنایع سبک است.
فاز اول در مرحله طراحی اولیه قرار دارد، اما درباره بهترین روش برای دستیابی به هدف صفر خالص کربن، گفتگوهایی صورت گرفته است. جف رانسون (Jeff Ranson)، مدیر توسعه مسئول در Northcrest، میگوید: “در این طرح هفت منطقه وجود دارد و هدف این است که به طور پیشفرض از سوختهای فسیلی استفاده نشود. منبع اصلی، استخراج زمینگرمایی خواهد بود.”
آنها همچنین در نظر دارند که حتی یک خط اصلی گاز طبیعی نصب نکنند، اگرچه ممکن است در مرحله اولیه توسعه سایت، این کار عاقلانه باشد زیرا بسیاری از رستورانها و برخی صنایع سبک به این گزینه نیاز دارند. با این حال، رانسون اشاره میکند که گاز طبیعی تجدیدپذیر (RNG) ممکن است در اینجا یک گزینه باشد.
با این حال، او میگوید هدف از فاز اول برقیسازی با سیستمهای بازیابی حرارت از جمله بازیابی انرژی از فاضلاب و پمپهای حرارتی منبع هوا است.
افزایش الزامات مقرراتی که تغییر را تحریک میکند
چالش عظیم است اما چیزی که جذب انرژی زمینگرمایی را تحریک میکند، صرفاً نوعدوستی نیست، بلکه الزامات مقرراتی رو به افزایش تا سال 2040 به همراه جریمههای احتمالی برای عدم تطابق است که تغییرات مورد نیاز را جذابتر میکند.
دولت فدرال به شدت به دوری از سوختهای فسیلی متعهد است، از مالیات بر کربن و هزینه سوخت پاک استفاده میکند، در حالی که شهر تورنتو نیز دستور داده که ساختمانها تا سال 2040 به صفر خالص برسند.
این موضوع توسعههای داونزویو را در وضعیتی دشوار قرار میدهد، رانسون میگوید: “ما نمیدانیم استاندارد عملکرد در سال 2040 چگونه خواهد بود. نمیدانیم مکانیزمهای مقرراتی چگونه خواهند بود. نمیدانیم آیا جریمهای برای عدم تطابق وجود خواهد داشت یا نه.”
اگر سازهها تا سال 2030 ساخته شوند، هرگونه سیستم مکانیکی نصب شده هنوز در اوایل چرخه عمر خود خواهند بود و جایگزینی آنها هزینهبر خواهد بود، به ویژه اگر جریمههایی وجود داشته باشد.
“به نفع ما است که در ابتدا پیش قدم شویم و به طور قابل توجهی عدم قطعیت را کاهش دهیم.”
به طور کامل بدون سوخت فسیلی بودن به معنای این است که توسعه از هر گونه مشکل در آینده دوری میکند.
حتی گزینهای برای استفاده از فناوری زمینگرمایی برای راهاندازی توربینها برای تولید برق وجود دارد، اما چنین مفاهیمی هنوز در مرحله پشت صحنه قرار دارند زیرا برنامهریزان و مهندسان در حال کار بر روی طراحی و محاسبه نیازهای انرژی و همچنین نیازهای گرمایشی و سرمایشی هستند. ممکن است از زیستتوده، انرژی خورشیدی و شاید بادی به همراه سیستمهای ذخیره انرژی مانند باتریها نیز استفاده شود.
هزینه نصب میتواند مانعی برای انرژی زمینگرمایی باشد
دکتر رومن شور (Roman Shor)، استاد سابق آزمایشگاه انرژی زمینگرمایی دانشگاه کلگری و استاد فعلی در دانشکده مهندسی نفت هارولد ونس (Harold Vance) در دانشگاه تگزاس A&M میگوید، مشکل انرژی زمینگرمایی هزینه نصب آن است و این به مکان و تقاضا بستگی دارد.
تیمی تحقیقاتی در کلگری در حال حاضر با پروژههای مشابه در مقیاس بزرگ، هم برای تولید برق و هم برای گرمایش و سرمایش جامعه کار میکنند.
او میگوید حفاری گران است و بسته به چیزی که میخواهید استخراج کنید، متفاوت است. رفتن به عمق 150 تا 300 متر برای یک سیستم پمپ حرارتی منبع زمینی هزینهبر نیست اما اگر برق مورد نظر باشد، حفاری به عمق پنج تا هفت کیلومتر برای یک سیستم پیچیدهتر که همچنین توربینها را برای تولید برق به راه میاندازد، هزینهها را به شدت افزایش میدهد.
“یک خانه معمولی به یک یا دو چاه با عمق 150 تا 300 متری برای یک سیستم پمپ حرارتی منبع زمینی نیاز دارد، بنابراین برای یک جامعه 1,000 خانهای به 1,000 تا 2,000 از این چاههای کم عمق نیاز است. هزینههای معمول از 5,000 تا 10,000 دلار برای هر چاه متغیر است، اما پمپهای حرارتی لازم هستند زیرا گرما از هسته زمین تولید میشود.”
“یک گزینه عمیقتر، به نام زمینگرمایی میانعمیق، امکان استفاده مستقیم از گرما را با چاههای حفر شده به عمق یک تا سه کیلومتر فراهم میکند. چاههای تکی گرانتر هستند (1 تا 3 میلیون دلار) اما فقط 10 تا 20 مورد از آنها لازم خواهد بود.”
با این حال، برای تولید برق، سیالات باید حداقل 120 درجه سانتیگراد باشند تا توربینها را به راه بیندازند.
“در منطقه تورنتو، این نیازمند حفاری به عمق پنج، شش یا هفت کیلومتر است، بسته به زمینشناسی، و ارزان نخواهد بود.”
شور میگوید، فناوریهای جدیدتر، به سیستمهای مقیاس بزرگ زمینگرمایی اجازه میدهند سیستمهای منحرف (متمایل) یا افقی نصب کنند، که تعداد چاههای لازم را کاهش میدهد و هزینههای اولیه را کاهش میدهد.
متعادلسازی نیازهای گرمایش و سرمایش حیاتی است.
مهندسی میتواند پیچیده باشد و نیاز به محاسبه مقدار گرما یا سرمایش مورد نیاز توسط همه کاربران بر اساس فصل و اطمینان از تعادل حلقه دارد تا به همان اندازه که گرما یا سرمایش خارج میشود، جایگزین شود.
دستیابی به این تعادل یکی از چالشهایی است که توسعه در فرودگاه سابق بلچفورد (Blatchford) در آلبرتا با آن مواجه است.
بسیاری از توسعهها به سوی زمینگرمایی میروند
برای تأمین توسعهای به اندازه داونزویو به اهداف نهایی بستگی دارد و احتمالاً نیاز به ترکیبی از نه تنها سیستمهای زمینگرمایی بلکه سیستمهای دیگر مانند BESS، باد و خورشید دارد که فرصت طلایی نه تنها برای اپراتورهای دستگاه حفاری بلکه برای پیمانکاران HVAC نیز فراهم میکند، چیزی که جف هانتر (Jeff Hunter)، رئیس انجمن پیمانکاران زمینگرمایی انتاریو، به شدت منتظر آن است.
او میگوید: تعجبی ندارد که بسیاری از توسعهها به سوی زمینگرمایی میروند. و Northcrest که با آگاهی از خطرات سیستمهای سوخت فسیلی که به داراییهای بیاستفاده تبدیل میشوند در این مسیر حرکت میکند.
“واقعاً، تقاضا برای زمینگرمایی قطعا رشد خواهد کرد.”
چالش احتمالی شاید شبکه محلی باشد. در حالی که داونزویو بزرگترین توسعهای است که به دنبال زمینگرمایی رفته است، اما تنها توسعه نیست که بسیاری از پروژههای دیگر در حال ساخت یا در دست بررسی در اطراف GTA هستند.
