در سال‌های اخیر، انرژی زمین‌گرمایی به یکی از موضوعات مهم صنعت انرژی جهان تبدیل شده است. آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) در گزارش «آینده انرژی زمین‌گرمایی» که اواخر سال ۲۰۲۴ منتشر شد، اعلام کرد پیشرفت فناوری‌های حفاری می‌تواند امکان بهره‌برداری از این منبع انرژی را در بسیاری از نقاط جهان فراهم کند و هزینه تولید برق از آن را کاهش دهد. هم‌زمان، وزارت انرژی آمریکا حمایت از پروژه‌های نسل جدید زمین‌گرمایی را افزایش داده و چندین شرکت فعال در این حوزه با استفاده از فناوری‌های حفاری صنعت نفت، پروژه‌های جدیدی را وارد مرحله اجرا کرده‌اند. در همین مدت، برخی شرکت‌های بزرگ فناوری نیز برای تأمین برق مراکز داده خود، قراردادهایی برای خرید برق زمین‌گرمایی امضا کرده‌اند.

در چنین فضایی، ایران نیز نخستین نیروگاه زمین‌گرمایی خود را در دامنه‌های سبلان به بهره‌برداری رساند.

داستان نخستین نیروگاه زمین‌گرمایی ایران

انتخاب دامنه‌های سبلان برای اجرای نخستین پروژه زمین‌گرمایی ایران، حاصل مطالعاتی بود که از اواسط دهه ۱۳۷۰ آغاز شد. بررسی‌های سازمان زمین‌شناسی، وزارت نیرو و مشاوران بین‌المللی نشان می‌داد سبلان، به‌دلیل فعالیت‌های آتشفشانی نسبتاً جوان، وجود چشمه‌های آب گرم، گرادیان حرارتی بالا و ساختار زمین‌شناسی مناسب، بیش از دیگر مناطق کشور برای تولید برق از انرژی زمین‌گرمایی ظرفیت دارد.

بر همین اساس، عملیات اکتشاف در منطقه مشگین‌شهر آغاز شد. در سال‌های بعد، چندین حلقه چاه اکتشافی، تولیدی و تزریقی در این میدان حفاری شد. نتایج این حفاری‌ها وجود مخزنی با دمایی در حدود ۲۴۰ تا ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد را در عمق حدود سه کیلومتری زمین تأیید کرد؛ شرایطی که از نظر فنی برای احداث نیروگاه زمین‌گرمایی مناسب ارزیابی می‌شد.

با وجود این نتایج، توسعه پروژه با سرعت پیش‌بینی‌شده اولیه پیش نرفت. محدودیت‌های مالی، دشواری تأمین تجهیزات، تغییر اولویت‌های سرمایه‌گذاری در صنعت برق و پیچیدگی‌های فنی حفاری‌های عمیق باعث شد فاصله میان آغاز مطالعات و بهره‌برداری از نیروگاه نزدیک به سه دهه طول بکشد.

در دی‌ماه سال گذشته، «بهنام خائفی‌نژاد»، مجری طرح نیروگاه‌های بخاری شرکت مادرتخصصی تولید نیروی برق حرارتی، اعلام کرد که برای ساخت این نیروگاه، شامل احداث، حفاری و عملیات مرتبط با چاه‌ها، بیش از ۶۵۰ میلیارد تومان سرمایه‌گذاری انجام شده است. این نیروگاه به‌عنوان یک پروژه پایلوت در میدان زمین‌گرمایی سبلان در حال توسعه است؛ میدانی که براساس مطالعات انجام‌شده، ظرفیت بالقوه توسعه تولید برق تا حدود ۲۵۰ مگاوات برای آن برآورد شده است. در فاز نخست، این پروژه پنج مگاوات برق تولید می‌کند.

خائفی‌نژاد همچنین اعلام کرده بود برای اکتشاف و استخراج منابع این میدان، چندین حلقه چاه با عمق حدود سه هزار متر حفاری شده و این پروژه، علاوه بر تولید برق، با هدف دستیابی کشور به دانش اکتشاف، طراحی و بهره‌برداری از منابع زمین‌گرمایی اجرا شده است.

در فروردین امسال نیز «روح‌اله اسپنانی»، معاون توسعه طرح‌های شرکت برق حرارتی، اعلام کرد نیروگاه پایلوت زمین‌گرمایی مشگین‌شهر با ظرفیت پنج مگاوات به شبکه برق کشور متصل می‌شود، اما برنامه توسعه ظرفیت این نیروگاه تا ۲۵ مگاوات با مشارکت بخش خصوصی در جریان است.

چرا جهان دوباره به انرژی زمین‌گرمایی توجه کرده است؟

برق زمین‌گرمایی فناوری تازه‌ای نیست. نخستین نیروگاه تجاری جهان که از گرمای درون زمین برق تولید می‌کرد، سال ۱۹۱۳ در «لاردرلو» ایتالیا راه‌اندازی شد؛ نیروگاهی که هنوز هم پس از بیش از یک قرن فعال است. در نیروگاه‌های زمین‌گرمایی، آب یا بخاری که در اثر گرمای طبیعی اعماق زمین داغ شده است، از طریق چاه‌ها به سطح منتقل می‌شود و با چرخاندن توربین، برق تولید می‌کند. برخلاف نیروگاه‌های خورشیدی و بادی، این فرایند به تابش خورشید یا وزش باد وابسته نیست و می‌تواند به‌صورت شبانه‌روزی برق تولید کند؛ ویژگی‌ای که از آن به‌عنوان «برق پایه» (Baseload Power) یاد می‌شود.

با وجود این مزیت، توسعه این فناوری برای دهه‌ها محدود ماند. هزینه بالای حفاری، ریسک اکتشاف و محدود بودن منابع قابل بهره‌برداری باعث شد نیروگاه‌های زمین‌گرمایی عمدتاً در کشورهایی توسعه پیدا کنند که روی کمربندهای آتشفشانی قرار دارند؛ از جمله ایالات متحده، ایسلند، اندونزی، فیلیپین، نیوزیلند و کنیا. براساس آمار انجمن بین‌المللی زمین‌گرمایی (IGA)، ظرفیت نصب‌شده نیروگاه‌های زمین‌گرمایی جهان تا پایان سال ۲۰۲۵ از ۱۷ گیگاوات فراتر رفته که بیش از یک‌پنجم آن در ایالات متحده قرار دارد.

اما در سال‌های اخیر، شرایط تغییر کرده است. آژانس بین‌المللی انرژی (IEA) در گزارش «آینده انرژی زمین‌گرمایی» اعلام کرده است که فناوری‌های توسعه‌یافته در صنعت نفت و گاز، به‌ویژه در حوزه حفاری‌های عمیق و افقی، می‌توانند هزینه و ریسک پروژه‌های زمین‌گرمایی را به‌طور قابل‌توجهی کاهش دهند و امکان بهره‌برداری از این منبع را در مناطق بسیار بیشتری فراهم کنند. این گزارش برآورد می‌کند که در صورت توسعه این فناوری‌ها، ظرفیت بالقوه تولید برق زمین‌گرمایی جهان تا سال ۲۰۵۰ می‌تواند به حدود ۸۰۰ گیگاوات برسد.

هم‌زمان، رشد سریع مصرف برق نیز توجه به این منبع انرژی را افزایش داده است. توسعه هوش مصنوعی، گسترش مراکز داده و برقی‌شدن صنایع و حمل‌ونقل، نیاز به منابعی را افزایش داده که بتوانند بدون وقفه برق تولید کنند. به همین دلیل، وزارت انرژی آمریکا سرمایه‌گذاری در سامانه‌های پیشرفته زمین‌گرمایی (EGS) را افزایش داده و شرکت‌هایی مانند Fervo Energy، با استفاده از فناوری حفاری افقی، پروژه‌های تجاری جدیدی را آغاز کرده‌اند.

ایران چه ظرفیتی برای توسعه انرژی زمین‌گرمایی دارد؟

قرار گرفتن ایران در کمربند کوهزایی آلپ–هیمالیا، یکی از فعال‌ترین کمربندهای زمین‌ساختی جهان، باعث شده بخش‌هایی از کشور از ظرفیت مناسبی برای بهره‌برداری از انرژی زمین‌گرمایی برخوردار باشند. مطالعات انجام‌شده از سوی سازمان زمین‌شناسی، وزارت نیرو و نهادهای متولی توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر طی سه دهه گذشته، چندین منطقه مستعد را در شمال‌غرب، البرز و جنوب‌شرق کشور شناسایی کرده است؛ مناطقی مانند سبلان، سهند، دماوند، خوی، ماکو، تفتان و بزمان.

با وجود این ظرفیت، توسعه انرژی زمین‌گرمایی در ایران تاکنون از مرحله سبلان فراتر نرفته است. درحالی‌که طی دو دهه گذشته، کشورهایی مانند ترکیه با سرمایه‌گذاری مستمر، ظرفیت نیروگاه‌های زمین‌گرمایی خود را از چند ده مگاوات به بیش از ۱۷۰۰ مگاوات در سال‌های اخیر رسانده‌اند، در ایران سایر مناطق شناسایی‌شده هنوز به مرحله ساخت نیروگاه نرسیده‌اند. به همین دلیل، سبلان همچنان تنها تجربه عملی کشور در تولید برق از گرمای درون زمین باقی مانده است.

چرا توسعه زمین‌گرمایی در ایران کند پیش رفت؟

همان‌طور که در ابتدای گزارش گفته شد، مطالعات زمین‌گرمایی در ایران از اواسط دهه ۱۳۷۰ آغاز شد، اما توسعه این فناوری هیچ‌گاه با سرعتی که در مطالعات اولیه پیش‌بینی می‌شد، پیش نرفت. در این مدت، کشورهایی که هم‌زمان یا حتی دیرتر از ایران وارد این حوزه شدند، به‌تدریج ظرفیت نیروگاه‌های خود را افزایش دادند، اما در ایران، پروژه سبلان برای سال‌ها تنها پروژه فعال باقی ماند.

یکی از مهم‌ترین دلایل این روند، ماهیت پرریسک پروژه‌های زمین‌گرمایی است. برخلاف نیروگاه‌های خورشیدی یا بادی که بخش عمده سرمایه‌گذاری صرف خرید تجهیزات می‌شود، در پروژه‌های زمین‌گرمایی بخش قابل‌توجهی از هزینه‌ها پیش از ساخت نیروگاه و در مرحله اکتشاف و حفاری انجام می‌شود؛ مرحله‌ای که موفقیت آن از پیش تضمین‌شده نیست و ممکن است یک چاه، با وجود صرف میلیون‌ها دلار هزینه، به مخزن مناسب برای تولید برق نرسد. همین ریسک، جذب سرمایه‌گذاری دولتی و خصوصی را دشوارتر می‌کند.

در کنار این موضوع، توسعه یک میدان زمین‌گرمایی به حفاری‌های عمیق، تجهیزات تخصصی، مطالعات زمین‌شناسی، آزمایش‌های طولانی‌مدت و مدیریت دقیق مخزن نیاز دارد. بخشی از این فناوری‌ها تا سال‌ها در اختیار تعداد محدودی از شرکت‌های بین‌المللی بود و دسترسی به آن‌ها، به‌ویژه در سال‌های تحریم، با محدودیت بیشتری همراه شد. هم‌زمان، اولویت سیاست‌گذاری در بخش برق نیز عمدتاً بر توسعه نیروگاه‌های گازی و سیکل ترکیبی متمرکز بود؛ نیروگاه‌هایی که با سرمایه‌گذاری اولیه کمتر و زمان ساخت کوتاه‌تر، سریع‌تر وارد مدار می‌شدند.

با این حال، بهره‌برداری از نیروگاه مشگین‌شهر نشان می‌دهد مهم‌ترین مرحله توسعه این فناوری، یعنی اثبات وجود یک مخزن قابل بهره‌برداری و کسب تجربه حفاری، تولید و مدیریت یک میدان زمین‌گرمایی، پشت سر گذاشته شده است. از این پس، پرسش اصلی دیگر وجود یا نبود منابع زمین‌گرمایی در ایران نیست، بلکه این است که آیا تجربه سبلان به توسعه میدان‌های جدید و افزایش ظرفیت این نیروگاه منجر خواهد شد یا همچنان در حد یک پروژه پایلوت باقی می‌ماند.

آیا تولید برق زمین‌گرمایی از نظر اقتصادی به‌صرفه است؟

همان‌طور که گفته شد، از مهم‌ترین چالش‌های توسعه نیروگاه‌های زمین‌گرمایی، هزینه بالای مرحله اکتشاف است. با این حال، هزینه اولیه در پروژه‌های زمین‌گرمایی باید در کنار عمر طولانی این نیروگاه‌ها ارزیابی شود. نیروگاه‌های زمین‌گرمایی معمولاً بین ۳۰ تا ۵۰ سال و در برخی میدان‌ها حتی بیشتر فعالیت می‌کنند و برخلاف نیروگاه‌های حرارتی، وابستگی مستقیمی به تأمین مداوم سوخت ندارند. از سوی دیگر، ضریب ظرفیت این نیروگاه‌ها معمولاً بین ۷۰ تا بیش از ۹۰ درصد است؛ رقمی که بالاتر از بسیاری از منابع تجدیدپذیر مانند خورشیدی و بادی است و امکان تولید برق پایدار در تمام ساعات شبانه‌روز را فراهم می‌کند.

آژانس بین‌المللی انرژی در گزارش «آینده انرژی زمین‌گرمایی» تأکید کرده است که پیشرفت فناوری‌های حفاری، به‌ویژه فناوری‌هایی که طی سال‌های گذشته در صنعت نفت و گاز توسعه یافته‌اند، می‌تواند هزینه توسعه میدان‌های زمین‌گرمایی را کاهش دهد. به همین دلیل، بخش مهمی از سرمایه‌گذاری‌های جدید جهان به سامانه‌های پیشرفته زمین‌گرمایی (EGS) اختصاص یافته است؛ فناوری‌هایی که امکان بهره‌برداری از منابعی را فراهم می‌کنند که پیش‌تر از نظر اقتصادی قابل استفاده نبودند.

زمین‌گرمایی و ملاحظات محیط‌زیستی

نیروگاه‌های زمین‌گرمایی از کم‌کربن‌ترین روش‌های تولید برق به شمار می‌روند. براساس ارزیابی‌های آژانس بین‌المللی انرژی‌های تجدیدپذیر، میزان انتشار گازهای گلخانه‌ای در چرخه تولید برق زمین‌گرمایی به‌مراتب کمتر از نیروگاه‌های گازی و زغال‌سنگی است.

با این حال، انرژی زمین‌گرمایی نیز بدون اثرات محیط‌زیستی نیست. در برخی میدان‌ها، سیال استخراج‌شده از اعماق زمین می‌تواند حاوی گازهایی مانند سولفید هیدروژن یا مقادیر اندکی دی‌اکسیدکربن باشد که در صورت مدیریت نامناسب، وارد محیط می‌شوند. همچنین بهره‌برداری از مخازن زمین‌گرمایی نیازمند مدیریت دقیق منابع آب و تزریق دوباره سیال به مخزن است تا از افت فشار، کاهش بازده میدان و پیامدهایی مانند فرونشست زمین جلوگیری شود.
کارشناسان تأکید می‌کنند بخش عمده این مخاطرات با طراحی مناسب و بهره‌برداری اصولی قابل‌کنترل است. به همین دلیل، در نیروگاه‌های جدید زمین‌گرمایی، بازگرداندن سیال به مخزن، پایش مداوم کیفیت آب‌وهوا و کنترل انتشار گازها، بخشی از الزامات فنی پروژه محسوب می‌شود. تجربه کشورهای پیشرو نیز نشان می‌دهد رعایت این استانداردها می‌تواند زمین‌گرمایی را به یکی از پایدارترین گزینه‌های تولید برق در سبد انرژی تبدیل کند.

انرژی زمین‌گرمایی فقط برای تولید برق نیست

افتتاح نیروگاه مشگین‌شهر ممکن است این تصور را ایجاد کند که کاربرد انرژی زمین‌گرمایی تنها تولید برق است؛ درحالی‌که در بسیاری از کشورها، استفاده مستقیم از گرمای زمین سهم مهمی از اقتصاد زمین‌گرمایی را تشکیل می‌دهد. در این کاربردها، گرمای موجود در اعماق زمین، بدون تبدیل شدن به برق، مستقیماً برای مصرف‌کننده استفاده می‌شود.

امروزه از انرژی زمین‌گرمایی برای گرمایش ساختمان‌ها، شبکه‌های گرمایش شهری، گلخانه‌های کشاورزی، مراکز آبزی‌پروری، خشک‌کردن محصولات کشاورزی، فرایندهای صنعتی و مراکز آب‌درمانی استفاده می‌شود. ایسلند یکی از شناخته‌شده‌ترین نمونه‌ها در این زمینه است؛ کشوری که بخش بزرگی از سامانه گرمایش شهری خود را بر پایه انرژی زمین‌گرمایی توسعه داده است. در ترکیه نیز استفاده از این منبع برای گرمایش گلخانه‌ها و بخش کشاورزی در سال‌های اخیر گسترش یافته است.

در ایران نیز بسیاری از مناطق مستعد زمین‌گرمایی با چشمه‌های آب گرم شناخته می‌شوند که سال‌هاست در گردشگری و آب‌درمانی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. با این حال، ظرفیت استفاده مستقیم از گرمای زمین در کشور، به‌ویژه در بخش‌هایی مانند گلخانه‌ها، صنایع غذایی و سامانه‌های گرمایشی، هنوز توسعه گسترده‌ای پیدا نکرده است.

توسعه این کاربردها می‌تواند در بسیاری از مناطق، حتی پیش از احداث نیروگاه‌های بزرگ، از نظر اقتصادی توجیه‌پذیر باشد و مسیر استفاده گسترده‌تر از منابع زمین‌گرمایی را هموار کند.

آینده زمین‌گرمایی در ایران

افتتاح نیروگاه مشگین‌شهر را نمی‌توان پایان یک پروژه ۲۵ ساله دانست؛ این نیروگاه در واقع نخستین تجربه عملی ایران برای ورود به صنعتی است که جهان بار دیگر به آن توجه کرده است. ظرفیت ۵ مگاواتی این نیروگاه تأثیر محسوسی بر تراز برق کشور نخواهد داشت، اما ارزش اصلی آن در اثبات امکان بهره‌برداری از یک میدان زمین‌گرمایی و تجربه‌ای است که در زمینه اکتشاف، حفاری، مدیریت مخزن و تولید برق به دست آمده است.
در همین حال، روندهای جهانی نشان می‌دهد زمین‌گرمایی دیگر یک فناوری حاشیه‌ای نیست. پیشرفت فناوری‌های حفاری، افزایش تقاضا برای برق پایدار، توسعه مراکز داده و تلاش کشورها برای کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای، بار دیگر این منبع انرژی را به یکی از گزینه‌های مهم در سیاست‌گذاری انرژی تبدیل کرده است.

اکنون پرسش اصلی دیگر این نیست که آیا ایران از منابع زمین‌گرمایی برخوردار است یا نه؛ مطالعات انجام‌شده طی سه دهه گذشته به این پرسش پاسخ داده‌اند. پرسش اصلی این است که آیا تجربه مشگین‌شهر به توسعه میدان‌های جدید، افزایش ظرفیت نیروگاه سبلان و شکل‌گیری یک صنعت زمین‌گرمایی در ایران منجر خواهد شد یا این نیروگاه همچنان تنها تجربه کشور در تولید برق از گرمای زمین باقی می‌ماند.