מבארות נפט נטושות ל"סוללות" תת-קרקעיות: הפתרון שעשוי לסייע לאגירת אנרגיה ירוקה

בארות נפט וגז נטושות נחשבות בדרך כלל למפגע סביבתי ולשריד יקר מתקופת הדלקים המאובנים. מחקר של חוקרים מאוניברסיטת פן סטייט מציע להעניק לחלקן שימוש חדש: להפוך אותן למתקנים תת־קרקעיים לאגירת אנרגיה שמופקת מטורבינות רוח ומפאנלים סולאריים.

הרעיון מבוסס על אגירת אנרגיה באמצעות אוויר דחוס. בשעות שבהן ייצור החשמל מאנרגיה מתחדשת גבוה מהביקוש, המערכת משתמשת בעודפי החשמל כדי לדחוס אוויר ולהזרימו לעומק הבאר. כאשר הביקוש לחשמל עולה, האוויר משתחרר בחזרה אל פני הקרקע, מתפשט ומניע טורבינה שמייצרת חשמל.

החוקרים מצאו באמצעות מודלים ממוחשבים כי החום הטבעי המצוי בשכבות הסלע העמוקות עשוי לשפר את ביצועי המערכת. החום מחמם את האוויר הדחוס, מעלה את הלחץ שלו ומאפשר להפיק ממנו יותר חשמל בשלב השחרור. המחקר פורסם ב-2025 בכתב העת Journal of Energy Storage ונתמך על ידי משרד האנרגיה האמריקאי. מדובר בשלב זה במחקר המבוסס על סימולציות, ולא במתקן מסחרי שפועל בשטח.

החום במעמקי האדמה משפר את היעילות

אגירת אנרגיה באוויר דחוס אינה טכנולוגיה חדשה. במערכות הקיימות משתמשים בחשמל כדי לדחוס אוויר אל מערות מלח, מאגרים תת־קרקעיים או מכלים גדולים. בעת הצורך משחררים את האוויר בלחץ דרך טורבינות.

אחת הבעיות היא שחלק מהאנרגיה הולך לאיבוד במהלך הדחיסה, הקירור והחימום מחדש של האוויר. בנוסף, הקמת מאגר חדש מחייבת עבודות קידוח ותשתית יקרות. השימוש בבארות קיימות עשוי לחסוך חלק מההשקעה הראשונית, בתנאי שהבארות תקינות, עמוקות דיין וניתן לאטום אותן באופן בטוח.

בתרחיש שנבדק במחקר נבנתה סימולציה של מערכת הכוללת 100 בארות בעומק של כ-2,000 מטר. טמפרטורת תחתית הבאר עמדה על כ־200 מעלות צלזיוס. לפי התוצאות, החום התת־קרקעי העלה את טמפרטורת האוויר בכ-160 מעלות והוסיף ללחץ כ-0.5 מגה־פסקל במהלך מחזור אגירה אחד.

יעילות המחזור המלא – היחס בין החשמל שמתקבל בחזרה לבין החשמל שהושקע בדחיסת האוויר – הגיעה בסימולציה לכ-61.75%, לעומת כ-52.21% במערכת דומה שאינה נעזרת בחום גיאותרמי. כלומר, מדובר בשיפור של כ-9.5 נקודות אחוז. ככל שהבאר עמוקה וחמה יותר, כך גדל פוטנציאל השיפור, לפחות על פי המודל שהציגו החוקרים.

החוקרים העריכו גם כי השימוש בתשתיות קיימות עשוי לקצר את תקופת החזר ההשקעה מכשלוש עד ארבע שנים לכשנתיים עד שלוש שנים. עם זאת, החישוב התבסס על הנחות מסוימות בנוגע למחירי החשמל בסן פרנסיסקו, הפעלת 100 בארות וזמני הקנייה והמכירה של החשמל. לכן אין לראות בו תחזית כלכלית שמתאימה לכל אתר או שוק חשמל.

3.9 מיליון בארות - אבל לא כולן דולפות או מתאימות

לפי הסוכנות האמריקאית להגנת הסביבה, בארה"ב קיימות כ-3.9 מיליון בארות נפט וגז המוגדרות נטושות או בלתי פעילות: כ-3 מיליון בארות נפט וכ-900 אלף בארות גז. עם זאת, המספר כולל סוגים שונים של בארות - כאלה שנאטמו, בארות שאינן מפיקות עוד, ובארות "יתומות" שאין להן בעלים פעיל או גורם שמסוגל לממן את הטיפול בהן.

כ-43% מהבארות כבר נאטמו. לפי נתוני ה-EPA, באר אטומה פולטת בממוצע פחות מקילוגרם מתאן בשנה, לעומת יותר מ-100 קילוגרם בבאר נטושה שאינה אטומה. מכאן שלא כל 3.9 מיליון הבארות דולפות, ובוודאי שלא כולן יכולות להפוך באופן מיידי למתקני אגירה.

לפני הסבת באר יהיה צורך לבדוק את שלמות הדפנות והצינורות, לאטום את אזור ההפקה, למנוע מעבר של מתאן או נוזלים ולוודא שהמערכת יכולה לעמוד במחזורים חוזרים של לחץ וחום. גם מיקום הבאר חשוב: באר מרוחקת מרשת החשמל או מאזור שבו מיוצרים עודפי אנרגיה מתחדשת עלולה להיות בלתי כדאית מבחינה כלכלית.

פתרון כפול - אגירת חשמל וצמצום מפגע סביבתי

לצד החיסכון האפשרי בעלויות הקידוח, השימוש מחדש בבארות עשוי לספק פתרון חלקי לבעיה סביבתית רחבה. בארות שאינן מטופלות כראוי עלולות לפלוט מתאן ולזהם קרקע ומי תהום. הפיכתן למתקני אגירה תחייב ניטור, תחזוקה ואיטום, ובכך עשויה לצמצם את הסיכון לדליפות.

המהלך עשוי גם לשמר פעילות כלכלית באזורים שהתבססו במשך שנים על תעשיית הנפט והגז. חלק מהידע, כוח האדם והתשתיות הקיימות יוכלו לשמש את ענף האנרגיה המתחדשת במקום להינטש יחד עם הבארות. חוקרי פן סטייט מציינים כי זו עשויה להיות דרך לחבר קהילות ותיקות של תעשיית האנרגיה למעבר לייצור חשמל דל־פליטות.

עם זאת, המחקר עדיין אינו מוכיח שאפשר להסב מיליוני בארות ל"סוללות". הוא מציג תרחיש הנדסי וכלכלי אפשרי, המבוסס על תנאים אידיאליים ועל מודל ממוחשב. השלב הבא יהיה הקמת מתקן ניסויי ובחינת הביצועים לאורך זמן, לרבות דליפות, שחיקה, עלויות תחזוקה ועמידות הבארות במחזורי לחץ חוזרים.

אם התוצאות יעמדו גם במבחן המציאות, בארות שנקדחו בעבר כדי להוציא אנרגיה מהאדמה עשויות לשמש בעתיד למטרה הפוכה: להכניס אליה עודפי אנרגיה ולשמור אותם לשעות שבהן השמש אינה זורחת והרוח אינה נושבת.