قرارداد بی‌سابقه ۳۹۶ مگاواتی گوگل با فروو انرژی برای تامین برق زمین‌گرمایی دیتاسنترهای یوتا

باور عمومی در میان برنامه‌ریزان شبکه‌های برق این است که انرژی زمین‌گرمایی نوعی بخت‌آزمایی جغرافیایی است که تنها به مناطق آتشفشانی محدود می‌شود؛ جایی که طبیعت به‌طور همزمان گرمای زیرزمینی و سنگ‌های نفوذپذیر و آب‌دار را فراهم کرده است.

اکنون این محدودیت به کمک ابزارهای توسعه‌یافته در صنعت نفت و گاز در حال برطرف شدن است. در اول سپتامبر، گوگل یک قرارداد ۱۵ ساله برای خرید ۳۹۶ مگاوات برق با شرکت «فروو انرژی» (Fervo Energy) مستقر در هیوستون امضا کرد تا برق مورد نیاز خود را از یک نیروگاه زمین‌گرمایی مهندسی‌شده در یوتا تامین کند.

این تاسیسات با استفاده از حفاری افقی و شکست هیدرولیکی، مخزن اختصاصی خود را در دل سنگ‌های صلب و خشک ایجاد می‌کند. این توافق که بزرگ‌ترین نمونه ثبت‌شده در نوع خود است، پشتوانه تجاری لازم برای پروژه ۲ میلیارد دلاری «کیپ استیشن» (Cape Station) فروو را فراهم کرده و نشان می‌دهد که سیستم‌های زمین‌گرمایی پیشرفته می‌توانند در مقیاس مورد نیاز دیتاسنترهای مدرن پیاده‌سازی شوند.[1]

نیروگاه‌های زمین‌گرمایی سنتی به یک تقارن نادر زمین‌شناختی وابسته‌اند: سنگ داغ، منبع سیال، و نفوذپذیری طبیعی که اجازه دهد سیال به گردش درآمده و گرما را به سطح زمین منتقل کند. سیستم‌های زمین‌گرمایی پیشرفته (EGS) نیاز به دو مورد آخر را دور می‌زنند. در پروژه کیپ استیشن واقع در شهرستان بیور ایالت یوتا، شرکت فروو هزاران فوت در عمق گرانیت‌های داغ و نفوذناپذیر حفاری کرده و سپس مته را به صورت افقی هدایت می‌کند؛ تکنیکی که در دوران شکوفایی استخراج شیل به تکامل رسید.

سپس سیال با فشار بالا به درون چاه پمپ می‌شود تا سنگ را شکافته و یک رادیاتور مصنوعی ایجاد کند. در نهایت، آب به درون این شکاف‌ها تزریق شده، توسط گرمای زمین داغ می‌شود و از طریق یک چاه تولیدی به سطح بازمی‌گردد تا توربین بخار را به حرکت درآورد.[1]

این مهندسی به شدت از بخش نفت الگوبرداری کرده و از همان مته‌ها، طراحی‌های لوله‌گذاری و حسگرهای فیبر نوری بهره می‌برد که پیش‌تر قفل حوضه پرمین (Permian Basin) را باز کرده بودند. با نقشه‌برداری از فعالیت‌های لرزه‌ای خرد در طول فرآیند شکست، مهندسان می‌توانند دقیقاً محل ترک‌خوردگی سنگ‌ها را ردیابی کرده و اطمینان حاصل کنند که چاه‌های تزریق و تولید به شکلی کارآمد به یکدیگر متصل شده‌اند.

این تبادل فناوری به توسعه‌دهندگان انرژی زمین‌گرمایی اجازه می‌دهد تا از تیم‌های خدمات میدان نفتی موجود و تجهیزات استاندارد دکل‌های حفاری استفاده کنند، که این امر زمان‌بندی تحقیق و توسعه برای سیستم‌های EGS را به شدت کاهش می‌دهد.[1]

قرارداد گوگل خروجی هشت واحد استاندارد ۵۰ مگاواتی را پوشش می‌دهد که فروو آن‌ها را «ژئوبلاک» (GeoBlock) می‌نامد و در مجموع ظرفیتی معادل ۳۹۶ مگاوات را ارائه می‌دهند. برنامه‌ریزی شده است که تحویل برق در سه‌ماهه سوم سال ۲۰۲۸ آغاز شود و همزمان با تکمیل بلوک‌ها، در چند مرحله به شبکه تزریق گردد.

تیم لاتیمر، مدیرعامل فروو، در بیانیه‌ای پیرامون این قرارداد گفت: «با رشد تقاضا برای برق پایدار، مشتریانی مانند گوگل به منابع انرژی نیاز دارند که قابلیت استقرار در مقیاس وسیع را داشته باشند، شبانه‌روزی کار کنند و برق را دقیقاً در محل نیاز تامین نمایند.»

نکته حائز اهمیت این است که این توافق شامل گزینه‌ای برای گوگل است تا خرید خود را تا ژوئن ۲۰۳۰ به میزان ۶۰۰ مگاوات دیگر افزایش دهد. در صورت اجرای این بند، کل ظرفیت قرارداد به نزدیک یک گیگاوات خواهد رسید؛ مقداری که برای تامین برق حدود ۷۵۰ هزار خانه یا مجموعه‌ای از تاسیسات عظیم هوش مصنوعی کافی است. فروو اکنون در کل سبد پروژه‌های خود، از ثبت ۱۰۵۴ مگاوات قرارداد الزام‌آور خرید برق خبر می‌دهد که نشان‌دهنده حدود ۱۱.۹ میلیارد دلار درآمد تضمین‌شده در طول عمر این قراردادهاست.

برای گوگل، هزینه اضافه‌ای که بابت انرژی زمین‌گرمایی مهندسی‌شده پرداخت می‌شود، یک مسئله ریاضی خاص را که زاییده هوش مصنوعی است، حل می‌کند. مدل‌های هوش مصنوعی مولد به توان پردازشی عظیم و پیوسته‌ای نیاز دارند که تقاضای برق دیتاسنترها را به سطوحی می‌رساند که انرژی‌های تجدیدپذیر متناوب به تنهایی قادر به پشتیبانی پایدار از آن نیستند.

اگرچه نصب پنل‌های خورشیدی و توربین‌های بادی ارزان‌تر است، اما تامین برق پایه و شبانه‌روزی مورد نیاز یک تاسیسات عظیم، نیازمند ذخیره‌سازی گسترده باتری است. در مقابل، انرژی زمین‌گرمایی پس از حفر چاه‌ها، بدون توجه به شرایط آب‌وهوایی، فصل یا زمان روز، به‌طور پیوسته برق تولید می‌کند.[2][3]

توجیه اقتصادی سیستم‌های EGS کاملاً به کاهش شدت سرمایه در عملیات حفاری بستگی دارد. پیش‌بینی می‌شود فاز اولیه ۱۰۰ مگاواتی فروو در کیپ استیشن، برق را با هزینه سرمایه‌ای معادل ۷۰۰۰ دلار به ازای هر کیلووات تامین کند.

انتظار می‌رود فاز دوم که تحت حمایت قرارداد گوگل است، با استانداردسازی عملیات حفاری و بهره‌گیری از صرفه‌جویی ناشی از مقیاس، این هزینه را به ۵۵۰۰ دلار در هر کیلووات کاهش دهد. هدف بلندمدت فروو رسیدن به رقم ۳۰۰۰ دلار در هر کیلووات است؛ آستانه‌ای که انرژی زمین‌گرمایی مهندسی‌شده را به رقیبی جدی برای نیروگاه‌های هسته‌ای پیشرفته و نیروگاه‌های گاز طبیعی مجهز به سیستم‌های جذب کربن تبدیل می‌کند.[1]

توافق یوتا در واقع گسترش رابطه‌ای است که با یک پروژه آزمایشی کوچک ۳ مگاواتی در نوادا به نام «پروژه رد» (Project Red) آغاز شد و در سال ۲۰۲۳ تزریق برق به شبکه محلی را کلید زد. پس از آن پروژه آزمایشی، گوگل و شرکت برق NV Energy در ژوئن ۲۰۲۴ یک قرارداد ۱۱۵ مگاواتی با فروو تحت مکانیزم نوآورانه‌ای به نام «تعرفه گذار پاک» (Clean Transition Tariff) امضا کردند.

این سازوکار به گوگل اجازه داد تا هزینه اضافی برای ظرفیت جدید زمین‌گرمایی را بدون تحمیل بار مالی به مشترکین عادی تامین کند. جهش از یک پروژه آزمایشی ۳ مگاواتی به یک لنگرگاه تجاری ۳۹۶ مگاواتی در عرض سه سال، نشان‌دهنده بلوغ سریع فناوری EGS است.

علی‌رغم این شتاب تجاری، موانع قابل‌توجهی پیش از استقرار فراگیر سیستم‌های EGS وجود دارد. تحلیلگران مالی که این بخش را رصد می‌کنند، خاطرنشان می‌سازند که فروو همچنان در فاز سرمایه‌گذاری سنگین قرار دارد و با ریسک‌های کلیدی از جمله چالش‌های اجرایی پروژه‌های پیشگام در کیپ استیشن و تهدید مداوم گلوگاه‌های اتصال به شبکه برق غرب آمریکا مواجه است.

علاوه بر این، مکان دقیق دیتاسنتری در یوتا که قرار است این برق را مصرف کند هنوز نهایی نشده است و تحویل مستقیم برق به بار مصرفی نیازمند تاییدیه‌های نظارتی تحت چارچوب‌های ایالتی خواهد بود.[2]

مصرف آب نیز یک چالش محلی برای تاسیسات EGS فعال در مناطق خشک غرب آمریکا محسوب می‌شود. اگرچه آب تزریق‌شده در یک چرخه بسته بین شکاف‌های زیرزمینی و مبدل حرارتی سطحی در گردش است، اما بخشی از سیال ناگزیر در سازندهای سنگی اطراف از دست می‌رود. توسعه‌دهندگان باید حقابه‌های لازم را تضمین کرده و نشان دهند که عملیات آن‌ها سفره‌های آب زیرزمینی محلی را تخلیه نخواهد کرد؛ موضوعی که در ایالت‌هایی مانند یوتا و نوادا که در حال مدیریت شرایط خشکسالی بلندمدت هستند، از حساسیت سیاسی بالایی برخوردار است.[1]

پیامدهای گسترده‌تر این توافق فراتر از استراتژی تامین انرژی یک شرکت فناوری منفرد است. گوگل با امضای یک قرارداد ۱۵ ساله برای تاسیساتی که در نوع خود اولین است، قطعیت درآمدی لازم را برای فروو فراهم می‌کند تا بتواند تامین مالی پروژه را از وام‌دهندگان نهادی تضمین نماید.

این مدل مشابه همان روندی است که خریدهای شرکتی اولیه در حوزه برق خورشیدی و بادی در دهه ۲۰۱۰ ایجاد کردند و به کاهش منحنی هزینه این فناوری‌ها کمک نمودند، تا جایی که در نهایت به ارزان‌ترین اشکال تولید برق جدید در شبکه تبدیل شدند.[1]

تعهد سرمایه ۲ میلیارد دلاری در کیپ استیشن که با پشتوانه ترازنامه مالی گوگل صورت گرفته، انرژی زمین‌گرمایی پیشرفته را از یک مفهوم نظری به یک دارایی در مقیاس شبکه برق تبدیل می‌کند. اگر فروو بتواند ۳۹۶ مگاوات اولیه را با کاهش هزینه‌های پیش‌بینی‌شده تا سال ۲۰۲۸ با موفقیت تحویل دهد، فناوری شکست سنگ در صنعت نفت و گاز توانسته است قفل یک منبع برق پیوسته و بدون کربن را باز کند که قابلیت تکرار در هر نقطه‌ای که پوسته زمین در آن داغ باشد را خواهد داشت.[1]