Gyrotron จะขุดหลุมลึกที่สุดในโลกได้

.


MIT ได้ริเริ่มโครงการใหม่
ที่จะทำให้โรงงานถ่านหิน/แก๊ส/น้ำมัน
ที่เป็นเชื้อเพลิงฟอสซิลสกปรกแบบ
เปลี่ยนไปใช้พลังงานความร้อนใต้พิภพลึก
ที่สะอาด/มีประสิทธิภาพ
ตามรายงาน Mit News

Paul Woskov วิศวกรวิจัย MIT
ที่ Plasma Science and Fusion Center
มองเห็นโรงไฟฟ้​​าถ่านหินที่ถูกทิ้งร้าง
ในตอนเหนือรัฐนิวยอร์ค
ซึ่งคนส่วนใหญ่มองว่าไร้ประโยชน์
แต่ท่านมีมุมมองที่แตกต่างออกไป
ท่านตั้งข้อสังเกตว่า กังหันไฟฟ้าของโรงงาน
ยังมีสภาพไม่บุบสลาย/สายส่งไฟฟ้ายังดีอยู่
ผลจากการศึกษา/วิจัยตลอด 14 ปีที่ผ่านมา
ท่านหวังว่าโรงงานไฟฟ้าเหล่านี้
จะกลับมาเดินเครื่องอีกครั้งภายในทศวรรษนี้
โดยไม่สร้างมลภาวะเหมือนในอดีต

MIT จึงได้จัดตั้ง Quaise Energy 
ที่เชื่อมั่นว่าหากปรับปรุงโรงไฟฟ้าแห่งเดียวได้
วิธีการแบบเดียวกันนี้ก็สามารถนำไปใช้ได้กับ
โรงไฟฟ้าถ่านหิน/แก๊ส/น้ำมันแทบทุกแห่งในโลก
โดยคาดหวังว่าจะบรรลุเป้าหมายนี้
ด้วยการสัมผัสแหล่งพลังงานที่อยู่ใต้อุ้งเท้าคน

Quaise Energy วางแผนจะเจาะหินให้เป็นรู
ด้วยการละลายหินให้กลายเป็นไอ
และจะขุดหลุมที่ลึกที่สุดในโลก
ที่มีพลังงานความร้อนใต้พิภพ
ร้อนแรงมากเพียงพอกับการให้พลังงาน
เพื่อประโยชน์มนุษย์ชาตินานนับหลายล้านปี

ทั้งนี้ ยังมีปัญหาความท้าทายด้านวิศวกรรม
ที่เกี่ยวข้องกับการขุดเจาะรูลึกที่สุดตามมา
แต่ผู้ก่อตั้ง Quaise Energy ได้กำหนดกรอบเวลา
ที่ท้าทายและจะเริ่มลงมือเจาะรูหิน
ในหลุมนำร่องหลุมแรกภายในปี 2026
.
.


แผนการทำงานง่ายกว่าเดิมมาก
ถ้าไม่มองข้ามเทคโนโลยีเดิมที่ใช้งานอยู่
แต่ยังไม่ผ่านการพิสูจน์/ทดลองใช้งานจริง
(ตอนนี้ทำงานใน Scale ขนาดเล็กอยู่)
ด้วยการใช้อุปกรณ์ขุดเจาะรู
Quaise’s drilling systems
พัฒนาจากอุปกรณ์ปล่อยคลื่นไมโครเวฟ
Microwave-emitting device เรียกว่า Gyrotron
ซึ่งใช้ในการวิจัย/การผลิตมาหลายทศวรรษแล้ว

“ เรื่องแบบนี้จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมาก
ถ้าเราแก้ปัญหาทางวิศวกรรมได้
ทันทีที่มีการยิงลำแสงที่สะอาด
และทำงานที่ความหนาแน่น(หินหนา/แข็ง)
โดยพลังงานสูงจะทำให้ไม่เกิดการพังทลาย 

มันมีความเป็นไปได้อย่างรวดเร็ว
เพราะเทคโนโลยีพื้นฐาน Gyrotron
มีวางจำหน่ายอยู่ทั่วไป สั่งซื้อได้ จัดส่งได้
แต่ให้บริษัทผู้ผลิตพัฒนาระบบ
แหล่งกำเนิดแสงนี้ให้ทำงาน 24 ชั่วโมง

ถ้าได้รับการออกแบบมาเพื่อให้ใช้งานได้
แบบทนถึก ทำงานกินเวลายาวนานได้
ภายในอีก 5-6 ปีข้างหน้านี้
ผมคิดว่า พวกเราน่าจะมีโรงงานที่ทำได้
หากเราแก้ปัญหาด้านวิศวกรรมนี้ได้
เพราะผมเป็นคนค่อนข้างมองโลกในแง่ดีมาก ”
Paul Woskov ไม่ได้ทำงานประจำใน  
Quaise Energy ทำหน้าที่เป็นที่ปรึกษา กล่าว

Paul  Woskov และนักวิจัยอีกหลายคน
ต่างเคยใช้ Gyrotrons เพื่อให้ความร้อนแก่วัสดุ
ในการทดลอง Nuclear Fusion ในห้องวิจัย
ทึ่ใช้กันมามานานหลายทศวรรษแล้ว

จนกระทั่งในปี 2008
หลังจากที่ MIT Energy Initiative (MITEI)
ได้เผยแพร่ข้อเสนอเกี่ยวกับเทคโนโลยี
ในการขุดเจาะดึงความร้อนใต้พิภพขึ้นมาใช้
ของ Paul Woskov ที่คิดว่าน่าจะใช้ Gyrotrons
เป็นอุปกรณ์ชนิดใหม่ในการทำงานโครงการนี้

" [Gyrotrons] ไม่ค่อยมีการเผยแพร่รายละเอียด
ในชุมชนของนักวิทยาศาสตร์ทั่วไป
แต่พวกเราที่ใช้ในการวิจัยฟิวชั่น
เข้าใจดีว่า พวกมันเป็นแหล่งกำเนิดลำแสง
ที่ทรงพลังมาก - เช่น เลเซอร์
แต่อยู่ในช่วงความถี่ที่แตกต่างกัน

ผมเลยคิดว่า ทำไมไม่นำลำแสงกำลังแรงสูงนี้
เข้ามาใช้แทนที่ในการเจาะลึกเข้าไปถึง
ชั้นพลาสมาฟิวชั่น เจาะลงไปในหินแข็ง
และทำให้หินกลายเป็นรูกลายเป็นไอ
(เป็นท่อนำพาความร้อนขึ้นมา) ”
Paul  Woskov ให้สัมภาษณ์

พลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียนอื่น ๆ
มีการขุดขึ้นมาใช้งานกันอย่างมากมาย
ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา
พลังงานต่าง ๆ ที่ได้จากใต้พิภพจึงลดลง
สาเหตุหลักคือ แร่ธาตุที่ให้พลังงานใต้พิภพ
มักจะอยู่ในบริเวณที่สภาพธรรมชาติ
ยอมให้มีการขุดเจาะขึ้นมาใช้งานได้
ที่ระดับความลึกค่อนข้างตื้น 400 ฟุตใต้พื้นโลก
แต่เมื่อถึงจุด ๆ หนึ่งแล้ว การขุดเจาะธรรมดา
จะไม่สามารถทำได้เหมือนเดิมอีกเลย
เพราะเปลือกโลกที่ลึกกว่านั้น
ทั้งร้อนและทั้งแข็งมากกว่าปกติ
ทำให้ดอกสว่าน/ดอกเจาะในเชิงกลสึกหรอ
(ดอกสว่านทื่อ เจาะไม่ค่อยเข้า/หัก)

แนวความคิดของ Paul Woskov
ที่จะใช้ Gyrotron เจาะรูหินทำให้กลายเป็นไอ 
ทำให้ท่านต้องเดินทางไปค้นคว้าอย่างไม่หยุดนิ่ง
ด้วยเงินทุนบางส่วนจาก MITEI
พร้อมกับเริ่มทำการทดสอบใชั Gyrotron
ทำให้ห้องวิจัยของท่านเต็มไปด้วยก้อนหินเล็ก ๆ
ที่ขุดเจาะด้วยคลื่นขนาดมิลลิเมตรจาก Gyrotron
ใน Plasma Science and Fusion Center MIT

.

ราวปี 2018 
การเจาะรูในหินของ Paul Woskov
ได้รับความสนใจจาก Carlos Araque
ผู้ซึ่งเคยทำงานในอุตสาหกรรมน้ำมันและก๊าซ
ผู้อำนวยการด้านเทคนิคกองทุนเพื่อการลงทุน
The Engine ของ MIT ในขณะนั้น

ในปีนั้นเอง
Carlos Araque กับ Matt Houde
ซึ่งเคยร่วมงานกับบริษัทพลังงานใต้พิภพ
AltaRock Energy ได้ก่อตั้ง Quaise Energy
และ Quaise Energy ก็ยังได้รับทุนจาก
Department of Energy (DOE)
ให้ขยายงานทดลองของ Paul Woskov
โดยใช้ Gyrotron ที่ใหญ่กว่าเดิม
 
" นั่นคือสิ่งที่ [DOE] ให้ความสนใจเป็นพิเศษ
เพราะ DOE ต้องการจัดการกับความท้าทาย
ที่เกิดจากการกำจัดวัสดุ (ขุดเจาะชั้นหินลึก/แข็ง)
ทำงานได้ในช่วงเวลาที่ยาวนานกว่าเดิม
อีกนัยหนึ่ง เรากำลังทำให้หินกลายเป็นไอระเหย
ถ้าเราได้ลงมือทำอย่างเต็มที่/เต็มแรงได้หรือไม่

เราเชื่อว่าการทดสอบ 100 ต่อ 1
ยังช่วยให้เรามีความมั่นใจที่จะออกไป
ทำการระดมทุน แท่นขุดเจาะ Gyrotron
ที่ใช้งานต้นแบบในภาคสนาม
และสาธิตการใช้งานในภาคสนามครั้งแรก ”
Matt Houde  ให้สัมภาษณ์
  
ผลการทดสอบทำรูในอัตรา 100 ต่อ 1
คาดว่าจะแล้วเสร็จในปีหน้า
Quaise Energy หวังว่าจะทำให้หินกลายเป็นไอ
ในการทดสอบภาคสนามในปลายปีหน้า
กรอบเวลาสั้น ๆ ได้สะท้อนถึงความก้าวหน้า
ที่  Paul Woskov ได้ทำมาแล้วในห้องวิจัย

แม้ว่าจะต้องมีการวิจัยด้านวิศวกรรมมากขึ้น 
แต่ในท้ายที่สุด ทีมงานก็คาดหวังว่า
จะสามารถเจาะและใช้งานความร้อนใต้พิภพ
ที่ร้อนจัดและจัดการเรื่องนี้ได้อย่างปลอดภัย

“ เราเชื่อว่า ผลงานของ Paul Woskov ที่ MIT
ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา
คำถามส่วนใหญ่ทางฟิสิกส์ส่วนใหญ่
ได้รับคำตอบและจัดการแก้ไขแล้ว
แม้ว่าอาจจะไม่ใช่ทั้งหมด

มันเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมจริง ๆ
ที่เราต้องการคำตอบ/แนวทางแก้ไข
ซึ่งไม่ได้หมายความว่า มันแก้ได้ง่าย
แต่เราไม่ได้ทำงานขัดกับกฎแห่งฟิสิกส์
ซึ่งไม่มีคำตอบที่ชัดเจน
มันเป็นเรื่องของการเอาชนะทางด้านเทคนิค
ต้นทุนที่จะเพิ่มมากขึ้น เพื่อให้ใช้งานในวงกว้าง "
Matt Houde ให้ความคิดเห็น
.
.

แบบพิมพ์เขียว/ตัวอย่างร่าง Quaise Energy
แท่นขุดเจาะใต้ดินที่ขับเคลื่อนด้วย Gyrotron
จากการวิจัยฟิวชั่นที่ล้ำสมัยและแนวปฏิบัติการ
ในการขุดเจาะวัสดุที่เป็นที่ยอมรับกัน  
จะทำให้เจาะรูก้อนหินผ่านทะลุจนเข้าไปลึกถึง
ชั้นความร้อนใต้พิภพ ที่ลึกเป็นพิเศษ
โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เจาะหลุมซับซ้อนแบบเดิม
ในตอนแรก จะใช้อุปกรณ์ขุดเจาะแบบโรตารี่
ที่ธรรมดามีอยู่ทั่วไป เจาะจนถึงหินชั้นใต้ดิน
จากนั้นจึงใช้ Gyrotron กำลังแรงสูงเจาะต่อ
.

---

.

ภายในปี 2026
Quaise Energy วางแผนที่จะเริ่มนำพลังงาน
จากหลุมนำร่องความร้อนใต้พิภพ
ที่มีอุณหภูมิหินสูงถึง 500 องศาเซลเซียส
ณ ที่แห่งนั้นนั่น ทีมงานหวังว่า
จะเริ่มนำโรงไฟฟ้าถ่านหินหรือแก๊ส/น้ำมัน
กลับมาใช้ใหม่โดยใช้ระบบพลังงานใหม่ของ Quaise Energy

เราเชื่อว่า หากเราเจาะลึกถึง 20 กิโลเมตร
เราจะสามารถเข้าถึงอุณหภูมิที่ร้อนจัดเหล่านี้ได้
ในสถานที่ต่าง ๆ มากกว่า 90% ทั่วโลก ”
Matt Houde ให้สัมภาษณ์กล่าว

งานสำคัญของ Quaise Energy กับ DOE
คือ การตอบคำถามเรื่องใหญ่ที่สุด
เกี่ยวกับการเจาะรูที่มีความลึก
และแรงดันที่ไม่เคยมีมาก่อน
เช่น การกำจัดวัสดุในการขุดเจาะ
และการใช้ปลอกหุ้มที่ดีที่สุด
เพื่อให้รูมั่นคงและเปิดปิดได้
สำหรับปัญหาความเสถียรที่ดีในช่วงหลัง

Matt Houde เชื่อว่าจำเป็นต้องมีการสร้าง
แบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพิ่มเติม
คาดว่าแบบจำลองจะเสร็จสิ้นภายในสิ้นปี 2024
(ใช้ Super Computer จำลองแบบ/ประมวลผล)

การเจาะรูหินเพื่อดึงพลังงานใต้พิภพขึ้นมา
ในบริเวณที่โรงไฟฟ้าที่มีอยู่แล้ว
Quaise Energy จะสามารถเริ่มงานได้เร็วกว่า
โดยไม่จำเป็นต้องรอให้ได้รับใบอนุญาต
สร้างโรงงานใหม่และสายส่งไฟฟ้าเพิ่มเติม

การใช้อุปกรณ์ขุดเจาะ Gyrotron
จะสามารถทำงานร่วมกับแท่นขุดเจาะเดิม
ทั้งยังช่วยให้ Quaise Energy เข้าถึง
แหล่งงานทั่วโลกในอุตสาหกรรมน้ำมัน/แก๊ส

" ที่อุณหภูมิสูงเหล่านี้ [เรากำลังเข้าถึง]
เรากำลังผลิตไอน้ำใกล้เคียงกับอุณหภูมิ
ที่โรงไฟฟ้าถ่านหินหรือแก๊ส/น้ำมัน
ในทุกวันนี้ ยังใช้กันอยู่เป็นจำนวนมาก

ดังนั้น เราจึงสามารถไปที่โรงไฟฟ้าที่มีอยู่
แล้วพูดว่า เราสามารถแทนที่การใช้พลังงาน
ถ่านหิน/แก๊ส/น้ำมันที่ใช้อยู่ถึง 95-100%
ด้วยแหล่งพลังงานความร้อนใต้พิภพ
และผลิตไอน้ำหมุนไดนาโมผลิตไฟฟ้า
ที่อุณหภูมิเดียวกับที่เผาถ่านหิน/แก๊ส/น้ำมัน
เพื่อขับเคลื่อนกังหันผลิตไฟฟ้า
แทนที่การปล่อยคาร์บอนโดยตรง

การเปลี่ยนแปลงระบบพลังงานของโลก
ด้วยระยะเวลาอันสั้นเช่นนี้
เป็นสิ่งที่ผู้ก่อตั้ง Quaise Energy
เห็นว่ามีความสำคัญอย่างยิ่ง
ในการช่วยหลีกเลี่ยงสถานการณ์
ภาวะโลกร้อนที่ร้ายแรงที่สุด

พลังงานหมุนเวียนมีการใช้งาน
เพิ่มขึ้นอย่างมากในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา
แต่ภาพรวมในวันนี้ คือ
เราไม่สามารถดำเนินการได้เร็วพอ
ที่จะบรรลุเป้าหมายสำคัญที่เราต้องการ
ในการจำกัดผลกระทบที่เลวร้ายที่สุด
ของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

[ความร้อนใต้พิภพลึก] เป็นแหล่งพลังงาน
ที่สามารถปรับขนาดได้ทุกที่
และมีความสามารถในการขับเคลื่อน
พนักงานจำนวนมากในอุตสาหกรรมพลังงาน
เพื่อเปลี่ยนทักษะการทำงานเดิมเป็นแบบใหม่
เพื่อใช้แหล่งพลังงานที่ไร้คาร์บอนโดยสิ้นเชิง ”
Matt Houde  กล่าวสรุป


เรียบเรียง/ที่มา

https://bit.ly/3NJJ6Sc
https://bit.ly/3Rfnhg9
.