دانشمندان ایرانی با مهار بخار ۲۴۰ درجه سبلان، به فناوری پیچیده تولید برق از باطن زمین دست یافتند. به گزارش تسنیم، بهرهبرداری از نخستین نیروگاه زمینگرمایی ایران در مشگینشهر با ظرفیت 5 مگاوات، تنها یک خبر صرف درباره تولید برق نیست؛ این اتفاق، دروازهٔ تازهای به سوی دانش مهار گرمای باطن زمین برای ایرانیان گشوده است. این پروژه 10 میلیون یورویی که روی مخزنی با پتانسیل 250 تا 400 مگاوات ساخته شده، در اصل یک آزمایشگاه بزرگ علمی است که چندین رشتهٔ مختلف را کنار هم نشانده است. برای درک شیرینی این دستاورد، بهتر است از دریچهٔ علم به آن نگاه کنیم: موتور محرک؛ کوهی که انتهایش کوره است همهٔ ما میدانیم که هرچه به مرکز زمین نزدیکتر شویم، گرما بیشتر میشود. اما برای اینکه این گرما به درد بخورد، طبیعت باید یک معجزهٔ سهگانه را کنار هم بچیند: اول یک کورهٔ آتشین (مثل تودهٔ ماگمای کمعمق)، دوم یک مخزن سنگی با خللوفرج که آب در آن راحت رفتوآمد کند و سوم یک درب قابلمه یا همان لایهٔ سنگی محکم که جلوی فرار بخار را بگیرد. سبلان، این کوه آتشفشانی خاموش اما همچنان داغ، دقیقاً همین سه عنصر را دارد: در اعماق آن، یک کورهٔ طبیعی (محفظه ماگمایی) قرار دارد که آب زیرزمینی را به بخار فوقداغ تبدیل میکند. جالب است بدانید که مخزن این نیروگاه در منطقهٔ «دره موئیل» حدود 19 کیلومتر مربع مساحت دارد و دمای سیال داغ آنجا در لایههای عمیق به 260 تا 270 درجه سانتیگراد میرسد؛ یعنی آنقدر داغ که به راحتی میتواند توربینها را بچرخاند. نقشهبرداری از اعماق؛ دیدنِ زمین بدون حفاری! شاید جذابترین بخش این پروژه، ماجرای پیدا کردن همین مخزن باشد. دانشمندان برای اینکه سرسختانه شروع به حفاری نکنند، اول با یک ترفند هوشمندانه، از زیرپای خود «عکسبرداری» میکنند. آنها با دستگاههای بسیار حساسی، امواج مغناطیسی طبیعی زمین را اندازه گرفتند تا بفهمند هر لایهای در عمق، چقدر برقرسان است. بر اساس یک قاعدهٔ جالب در علم زمین، وقتی آب داغ به سنگ میخورد و واکنش نشان میدهد، در دماهای معمولی (کمتر از 200 درجه) نوعی گلِ رس (مشابه خاکِ سفالگری) تولید میکند که برق را خیلی خوب هدایت میکند. اما در دماهای بالاتر از 200 درجه، این رس به کانیهای دیگری تبدیل میشود که برق را کمتر هدایت میکنند. دانشمندان با همین روش فهمیدند که یک لایهٔ رسی عظیم به ضخامت 500 متر بالای سرِ مخزن داغ قرار دارد. این لایه دقیقاً همان «درب قابلمه» یا سنگ پوششی است که اجازه نمیدهد حرارت 260 درجهای فرار کند و آن را مانند یک زخمبسته، زیر زمین حبس کرده است. به این میگویند معماری هوشمندانهٔ طبیعت! حفاری در دل آتشفشان؛ نبرد با سنگ و حرارت وقتی دانشمندان مطمئن شدند که آن لایهٔ 500 متری رسی، یک مخزن غولپیکر از بخار را زیر خود پنهان کرده، نوبت به عملیات نفسگیر حفاری رسید. در مشگینشهر، چندین چاه عمیق (بعضی برای اکتشاف، بعضی برای تولید برق و بعضی برای برگرداندن دوبارهٔ آب به زمین) کنده شده که عمق برخی از آنها از 3000 متر هم فراتر رفته است. شاید با خودتان بگویید «خب، حفاری که کار سادهای است!»؛ اما نه! حفاری در این منطقه، از حفر چاههای نفت و گاز هم سختتر است؛ چون سنگهای آتشفشانی سبلان فوقالعاده سفت و محکم هستند، انگار که بخواهید با مته، وسط یک تختهسنگِ گرانیتیِ داغداغ نفوذ کنید. از طرفی، دمای بالای 200 درجه در اعماق، باعث میشود که متهها به سرعت کُند شوند و گلحفاری (که برای خنککردن و روانسازی استفاده میشود) تجزیه شود. یعنی هر متر پایینرفتن، یک چالش تازه است. قانون جالبِ جوشیدن در اعماق اینجا یک نکتهٔ علمیِ شگفتانگیز وجود دارد: همهٔ ما عادت داریم که آب در 100 درجه میجوشد؛ اما این قاعده فقط در سطح زمین (فشار معمولی هوا) صادق است. در عمق 3000 متری، وزن سنگهای بالایی آنقدر به آب فشار میآورد که آب با وجود حرارت وحشتناک 220 تا 242 درجه، باز هم به حالت مایع باقی میماند؛ مثل یک زودپز که جلوی جوشیدن را میگیرد. اما وقتی مهندسان این آب فوقداغ را از چاهها به سمت بالا پمپ میکنند، با نزدیک شدن به سطح، فشار کمکم پایین میآید. ناگهان، آن آبِ 240 درجهای که تا الان داشت خودش را کنترل میکرد، مثل یک نوشابه که درِ آن را باز کنید، ناگهان به جوش میآید و به بخار تبدیل میشود. به این پدیده، در علم «جوشش آنی» میگویند. نتیجهٔ این اتفاق، یک مخلوط پرفشار از آب داغ و بخار غلیظ است که با سرعت وحشتناکی از دهانهٔ چاه به سمت بالا فوران میکند و آماده میشود تا توربین را به حرکت درآورد. درست مثل دیگ بخار یک لوکوموتیو قدیمی، اما با قدرت یک کوه آتشفشانی! نیروگاه چطور کار میکند؟ رسیدیم به قلب تپندهٔ ماجرا؛ جایی که آن مخلوط آبداغ و بخار فورانکرده از چاه، تبدیل به برق قابل استفاده میشود. در دنیا، مهندسان برای این کار سه روش اصلی طراحی کردهاند که انتخاب هرکدام بستگی به نوع سیالی دارد که از زمین بیرون میآید: روش اول: بخارِ خشک (ساده اما کمیاب) تصور کنید از چاه، فقط بخار خشک و بدون یک قطره آب بیرون بیاید. این بخار مستقیماً به توربین میرود و آن را میچرخاند. این روش قدیمیترین و سادهترین است، اما مشکل اینجاست که چنین مخازنی در دنیا بسیار نادرند (مثل چندتا چشمهٔ معروف در کالیفرنیا). مخزن سبلان از این نوع نیست؛ پس این روش کنار گذاشته میشود. روش دوم: جوشش آنی (فلش) - همان روشی که سبلان الان از آن استفاده میکند این روش، رایجترین فناوری دنیاست و دقیقاً همان چیزی است که در نیروگاه 5 مگاواتی مشگینشهر به کار رفته است. وقتی آن مخلوط آب و بخار از چاه بیرون میآید، اول وارد یک دستگاهِ الکمانند به نام «جداکننده» میشود. این دستگاه، بخار را از آبِ داغ جدا میکند. بخار جداشده مستقیماً به سمت توربین میرود تا آن را بچرخاند و برق بسازد. اما آب داغی که باقی میماند، هنوز کلی حرارت دارد و اگر همینطور رها شود، انرژی زیادی هد
