ઉન્નત ભૂસ્તરીય સિસ્ટમ EGS : ઊર્જાનો એક નવીન સ્રોત

- ડિસ્કવરી-ડો. વિહારી છાયા

- અહીં તો ગરમીની ખાણમાંથી ગરમીને બહાર લાવી તેમાંથી વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે. તેથી તેને ગરમીનું ખનન એટલે કે 'હીટ માઇનિંગ'  કહે છે

દ ક્ષિણ ઓસ્ટ્રેલિયાના એવા ગામની વાત છે જેની કાયમી ધોરણે વસ્તી માત્ર બાર માણસોની છે પરંતુ દર વર્ષે અહીં ૫૦ હજાર પ્રવાસીઓ ઉતરી પડે છે આ મુલાકાત પ્રવાસીઓને ગરમીથી રાહત આપવા જે એ.સી. (વાતાનુકૂલિત યંત્ર) ચલાવવામાં આવે છે તેમાં વપરાતા ડીઝલનો ખર્ચ દર વર્ષે ૨,૫૦,૦૦૦ ડોલર આવે છે.

દક્ષિણ ઓસ્ટ્રેલિયાના જે ગામની વાત છે તે દૂર દરાજ આવેલું ગામ છે. તેનાથી નજીકમાં નજીકનું શહેર હજાર કિલોમીટર અંતરે આવેલું છે. આ ગામની ચારે બાજુ રણ પથરાયેલ છે આ ગામનું નામ છે એના ઇનામિન્કા. આ ગામમાં જમીનની નીચે ખૂબ જ ઊંડે ગરમ ખડકો આવેલા છે. શું આ ખડકોની ગરમીનો ઉપયોગ વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે થઇ શકે ?  આ ગરમ ખડકોને ગરમીની ખાણ કહી શકાય. કોલસાની ખાણમાંથી બહાર કોલસો લાવવામાં આવે છે. અને પછી તે બાળીને જે ગરમી ઉત્પન્ન થાય છે તેનો ઉપયોગ પાણીની વરાળ બનાવવામાં થાય છે. આ વરાળથી વિદ્યુત જનરેટર ચાલે છે.  અને વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન થાય છે તેના બદલે અહીં તો ગરમીની ખાણમાંથી ગરમીને બહાર લાવી તેમાંથી વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે. તેથી તેને ગરમીનું ખનન એટલે કે 'હીટ માઇનિંગ'  કહે છે. જે વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન થાય છે તેને 'ભૂતાપીય ઊર્જા' (જીઓ થર્મલ પાવર) કહે છે.

પૃથ્વીના પેટાળમાં ખૂબ જ ઊંડે ૅજ્વાળામુખી ખડકો હોય છે. તેના ઉપરના ભાગમાં પાણી એકઠું થાય છે. આપણે જે કુવા કે બોરમાં ભૂગર્ભ પાણી આવે છે તે આ નથી. આ પાણી તો તેનાથી ઘણું ઊંડે હોય છે એટલું જ નહીં તે અતિ ઉષ્ણ એટલે કે 'સુપર હિટેડ' પાણી હોય છે. તેના પર અતિશય  દબાણ હોય છે તેથી તેનું ઉત્કલનબિંદુ ઊંચું હોય છે. તે ૨૦૦ અંશ સેલ્સિયસ તાપમાને પણ પ્રવાહી રુપે હોય છે. આ પાણી આમ તો સપાટી પરથી જમીનમાં ઉતરીને આવ્યું હોય છે.  આ સુપર હિટેડ પાણીનું વધતું તાપમાન તેનું કદ વધારે છે. એટલે કે તે વિસ્તરણ પામે છે. તે નલિકા જેવી વાહિનીઓ મારફતે ઊંચે ચડે છે. તેનાથી તેનું દબાણ ઘટે છે. તેથી તે આખો પાણીનો સ્તંભ વરાળમાં રૂપાંતર પામે છે. અને ફુવારાની જેમ જમીનમાંથી બહાર ફેંકાય છે. પરંપરાગત ભૂતાપીય ઊર્જા, આ ઉર્જાનો ઉપયોગ કરે છે. આમ કુદરતી રીતે  ઊંચે ચડતા પાણીનો ઉપયોગ થાય છે.

પરંતુ અહીં જે તે ભૂતાપીય ઊર્જા ઉત્પન્ન કરવાની વાત છે તે જુદી છે તેને 'એનહાન્સ્ડ જીઓ થર્મલ' સિસ્ટમ કહે છે જેને ટૂંકમાં EGS કહે છે. તે ઇજનેરી યુક્તિ અજમાવતુ ભૂતાપીય યંત્ર છે. તેમાં ગરમ ખડકની ગરમીનો ઉપયોગ થાય છે. તેમાં ગરમ ખડકને છેક પાંચ કિલોમીટરની નીચે સુધી ભાંગીને છિદ્રાળુ બનાવવામાં આવે છે.  તેમાંથી પાણીનું પરિવહન થવા દઈ તાપ આપવામાં આવે છે. ખડક એટલો ગરમ હોય છે કે પાણી અતિશય તપી જાય છે.  બંનેમાંથી એકેય ભૂતાપીય વિદ્યુત ઉર્જા પેદા કરતી વખતે કાર્બન ડાયોક્સાઇડ કે અન્ય ગ્રીનહાઉસ વાયુઓનું ઉત્સર્જન કરતા નથી. પરંતુ જમીનમાં ભૂમિગત જ્વાળામુખી ખડકો દુર્લભ હોય છે. જ્યારે EGS મા તો સામાન્ય પ્રકારના ભૂમિગત ગરમ ખડકોમાંથી ગરમી મેળવી શકાય છે. તેથી પૃથ્વી પર ગમે ત્યાં સતત અને પોસાય તેમ પ્રદૂષણ રહિત ઉર્જા 'ગ્રીનપાવર' મેળવવાની શક્યતા વધે છે.

અહિયાં જે દક્ષિણ ઓસ્ટ્રેલિયાના એના ઇનામિન્કાની વાત કરી તે ગામ હજાર ચોરસ કિલોમીટરના ગ્રેનાઈટના સ્લેબ પર બેઠુ છે. આ સ્લેબ ૧૦ કિલો મીટરની ઊંડાઈએ પહોંચે છે. આ સ્લેબ કુદરતી રીતે અસ્તિત્વ ધરાવતા રેડિયો એક્ટિવ તત્વોથી ગરમ થાય છે. તે  સ્લેબ ચાર કિલોમીટરના અલગ પાડતા કુદરતી વાયુથી સમૃદ્ધ કૂપર બેઝીનના  કાપની ઉપરની ટોચે આ ગામ આવેલું છે. તે 'હોટ રોક'ની સંરચના સૌથી છીછરી એટલે કે બહુ ઊંડે ન હોય તેવી અને ૨૯૦ અંશ સેલ્સિયસ તાપમાને સૌથી ગરમ જ્વાળામુખી નહીં તેવા ખડકની સંરચના છે. આમ તે ીયજ પદ્ધતિથી વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટેનું આદર્શ સ્થળ છે. કારણ કે ગ્રેનાઇટમાં જે ગરમીનો ભંડાર ભર્યો છે તે વ્યાપારી ધોરણે વિદ્યુત ઉત્પાદન ઝડપથી ઉભુ કરવા પૂરતો છે.

આ રીતે ભૂતાપીય ઊર્જા મેળવવા માટે ઓસ્ટ્રેલિયાની કંપની જીયો ડાયનેમિક્સ લીમીટેડે લગભગ ૧૦ વર્ષની અથાક મહેનત પછી ૨૦૧૩માં 'હબેનેરો EGS જીયો થર્મલ પાવર પ્લાન્ટની' સફળતાની ઘોષણા કરી. આ પ્લાન્ટ એક મેગાવોટ ભૂતાપીય ઊર્જાના ઉત્પાદનમાં સફળ થયો. આ ઘણી મોટી સફળતા હતી. તેના દ્વારા માત્ર તે જગ્યાએ ઉર્જાના ઉત્પાદન માટે જ નહીં પરંતુ દુનિયાની સામે એક નવી ટેકનોલોજી મૂકવામાં આવી જેનાથી ઊર્જા મેળવી શકાય. જોકે પાછળથી લગભગ ૨૦૧૬ મા આર્થિક કારણોસર આ પ્લાન્ટ બંધ કરી દેવામાં આવ્યો. પરંતુ તેણે દુનિયાને આ નવિનીકરણ ઊર્જા મેળવવાનો રસ્તો બતાવી દીધો.

સરકાર તેમજ ખાનગી રોકાણકારો EGS મા મોટાપાયે રોકાણ કરી રહેલ છે. EGS મા ખોજ પાછળ અને પછી વિકાસ પાછળ ઘણો ઊંચો ખર્ચ કરવો પડતો હોવા છતા આ ટેંકનોલોજીના આધારે હાલમાં લગભગ ૨૬ દેશોમાં એના ઉપયોગથી ઊર્જા મેળવવા માટે પ્લાન્ટ સ્થાપવામાં આવ્યા છે. તેમાં ઓસ્ટ્રેલિયા, ચીન, અમેરિકા અને ફ્રાન્સ મોખરે છે. જો EGS વ્યાપારી રીતે આર્થિક રીતે પોષાય તેવી ટેકનોલોજીથી ઊર્જાનું ઉત્પાદન કરી શકે તો ઘણા દેશોમાં તેના વિકાસની ક્ષમતા અમર્યાદ છે. દાયકાઓના વિકાસ પછી આ ગરમીનું ખાણકામ એટલે કે હિટ માઇનિંગ સૌથી મહત્વના આધારી બિંદુએ છે.

'ઇન્ટર ગવર્મેન્ટ પેનલ ઓન ક્લાઇમેટ ચેન્જના' ઈન્ગરવર ફ્રિડલેઇફસનના કહેવા પ્રમાણે પૃથ્વીના ઉપરના પોપડામાં અત્યંત મોટા જથ્થામાં ઊર્જા રહેલી છે. પૃથ્વીને મુખ્યત્વે ત્રણ ભાગમાં વહેંચી શકાય છે. તેમાં સૌથી ઉપરનો વિભાગ તેનો પોપડો છે. તેની સરેરાશ જાડાઇ ૩૩ કિલોમીટર છે. ત્યારબાદ 'મેન્ટલ, આવે છે. તેની ઊંડાઈ ૨૮૮૦ કિલોમીટર છે અને તે પછી પૃથ્વીનું હાર્દ આવે છે તેની ઊંડાઈ તે ૩૩૬૦ કિલોમીટર છે.

'એચડીઆર'  એટલે કે હોટ રોગ ટેકનોલોજી તેને EGS તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે તે એવી સ્થિતિ છે જેમાં પાણી હાજર ન હોય અને મેગ્માને કારણે તેની ઉપર રહેલા સૂકા ખડકો ગરમ હોય. આવા ગરમ સૂકા ખડકોમાંથી ગરમી મેળવીને ઉર્જા ઉત્પન્ન કરવા માટે બે કૂવાઓનું ડ્રીલીંગ થઈ શકે. એક કુવા દ્વારા આ પાણીને પૃથ્વીની સપાટી ઉપરથી નીચે ગરમ ખડકો સુધી લઈ જઈ શકાય અને પછી ગરમ ખડકો દ્વારા ગરમ થયેલા પાણીથી ઉત્તપન્ન થતી વરાળને બીજા કુવા દ્વારા ઉપર લાવી શકાય. આ માટે જીયો ડાયનેમિક્સના ઇજનેરોએ બે-ચાર કિલોમીટર ઊંડા બોરવેલનું ડ્રીલિંગ કરેલ છે. તે તેમને ઊંચા દબાણથી પાણીને અંતઃક્ષેપણ ખૂબ (ઇન્જેક્શન વેલ)માં અને ખડકમાં ધકેલે છે. ખડકમાં કુદરતી તૂટ હોય તે વિસ્તારવા તેમાં પાણીને ધકેલ્યુ જેનાથી તે છિદ્રાળુ થઈ જાય અને તે ભૂગર્ભ ઉષ્મા વિનિમયકારક (heat exchanger) બની જાય. આમ ગરમ ખડકમાંથી ગરમી તે પાણીને મળે છે. 

૨૦૦૮ની શરૂઆતમાં જીઓ ડાયનેમિકસે પ્રાયોગિક કસોટી કરી હતી. તે કસોટી ઉપરથી પાણીનું અંતઃક્ષેપણ (ઇન્જેક્શન) કરી તેને છેક નીચે ગરમ ખડકમાંથી પસાર કરવામાં આવે છે. ત્યારબાદ ઉત્પાદક કૂપમા છેક ઉપર તેનું પરિવહન કરવામાં આવે છે. આમ ઉપરથી ધકેલેલ પાણી ખડકની ગરમી શોષી અત્યંત ઊંચા તાપમાને ઉપર ઉત્પાદક કૂપમા પહોંચે છે.  આ ઉપરથી નીચે અને નીચેથી ઉપર થતા પાણીના પરિવહનની ઝડપ મહત્વની છે. તેની ઝડપ કેટલી હોવી જોઈએ કે જેમ પાણી ઉત્પાદન કૂપમાં પહોંચે ત્યારે તેમાંથી એટલી ગરમી મળી રહે જે સપાટી પર વિદ્યુત ઊર્જા મથક ચલાવવા પૂરતી  હોય. જો પરિવહન ધીમું હોય તો તે આર્થિક રીતે પોષણક્ષમ ના રહે અને તે બહુ ઝડપી હોય તો તે જેટલી ગરમી આપે તેટલી પાર્છી ખડકમાંથી મેળવી ન શકે.

આખી પ્રક્રિયાને સંક્ષિપ્તમાં કહીએ તો કહી શકાય કે ઠંડુ પાણી ગરમ પથ્થરમાંથી વહે છે જ્યાં તેનું તાપમાન અતિશય વધે છે. ગરમ પાણીને પછી ઉષ્મા વિનિમયકારકમાંથી પસાર થવા દેવામાં આવે છે. ત્યાં તે ઓછા તાપમાને ઉકળે તેવા પ્રવાહીને પોતાની ગરમી આપી ગરમ કરે છે તે પ્રવાહીનું વરાળમાં રૂપાંતર થાય છે. વરાળના દબાણથી વિદ્યુત જનરેટરમાંનુ ટરબાઇન ભ્રમણ કરે છે અને વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્પન્ન કરે છે.

જીઓ  ડાયનેમિક કંપનીઓને આશા છે કે તે આવા બે બોરવેલ દ્વારા ૧૦ મહિના સુધી ઊર્જા મેળવી શકે તેમ છે અને ૧૦ હજારની વસ્તીના ગામ માટે પૂર્તિ થઈ રહે એટલે વિદ્યુત ઉર્જા ઉત્તપન્ન થઈ શકે એવું છે.