طبق گزارش‌های منتشرشده، مهندسان شرکت China Huaneng Group در شهر ژنگژو چاهی به عمق ۲۵۰۰ متر حفر کرده و به جای آب، دی‌اکسید کربن فوق‌بحرانی (supercritical carbon dioxide) به درون زمین تزریق کرده‌اند. این CO2 به صورت سرد وارد چاه شده و پس از جذب گرمای سنگ‌های زیرزمینی، داغ به سطح زمین بازمی‌گردد. این پروژه، نخستین طرح آزمایشی انرژی زمین‌گرمایی مداربسته (closed-loop geothermal) با استفاده از CO2 فوق‌بحرانی در چین است که محدودیت‌های سنتیِ نیاز به منابع طبیعی آب‌گرم زیرزمینی را برطرف می‌کند.
سیستم‌های سنتی زمین‌گرمایی وابسته به سفره‌های آب‌گرم طبیعی هستند و به همین دلیل گسترش آن‌ها به مناطق آتشفشانی محدود می‌شود. منابع زمین‌گرمایی دمابالای چین در جنوب تبّت، غرب یون‌نان و غرب سیچوان واقع شده‌اند که فاصله زیادی با مراکز پرمصرف انرژی دارند. سیستم‌های مداربسته این معادله را تغییر می‌دهند: لوله‌ای کاملاً بسته وارد زمین می‌شود و سیال عامل (working fluid) درون آن گردش می‌کند، گرمای سنگ‌ها را می‌گیرد، به سطح زمین می‌آید، گرما را منتقل می‌کند و دوباره بدون هیچ‌گونه تماس با آب‌های زیرزمینی به پایین بازمی‌گردد. در این روش، مکان‌یابی پروژه تنها به وجود دمای کافی در عمق زمین بستگی دارد.
دی‌اکسید کربن سیال عامل فوق‌العاده‌ای برای این کار است. در بالاتر از نقطه بحرانی (critical point) یعنی دمای ۳۱٫۱ درجه سانتی‌گراد و فشار حدود ۷۳ اتمسفر، مرز میان گاز و مایع از بین می‌رود و ماده وارد فاز فوق‌بحرانی با گرانروی (viscosity) کمتر می‌شود که مقاومت در برابر گردش را کاهش می‌دهد. چگالی CO2 نیز با گرم شدن کاهش می‌یابد؛ CO2 سرد و سنگین به پایین می‌رود و CO2 گرم و سبک بالا می‌آید. این فرایند یک ترموسیفون (thermosiphon) طبیعی ایجاد می‌کند که نیاز به پمپاژ را به حداقل می‌رساند. در پروژه ژنگژو، استفاده از CO2 تلفات پمپاژ را ۱۰ درصد کاهش داده، ظرفیت استخراج گرما را حدود ۲۰ درصد افزایش داده و مصرف انرژی گرمایشی به ازای هر واحد را ۱۰ درصد کم کرده است.
چاه حفرشده در ژنگژو از ساختار هم‌محور (coaxial) یا لوله دوپوسته ۲۵۰۰ متری استفاده می‌کند؛ به این صورت که CO2 از لایه بیرونی به پایین می‌رود و از لوله داخلی بالا می‌آید. CO2 با دمای ۸ درجه سانتی‌گراد وارد شده و با دمای ۲۲ درجه بازمی‌گردد و در هر چرخه ۱۴ درجه گرما جذب می‌کند. تبادل گرمای زمین سپس دما را به حدود ۸۰ درجه سانتی‌گراد می‌رساند که برای سیستم‌های گرمایش منطقه‌ای در شمال چین کافی است. این پروژه آزمایشی در حال حاضر گرمایش بیش از ۱۸ هزار متر مربع (معادل حدود ۱۸۰ آپارتمان) را تأمین می‌کند، اما اهمیت اصلی آن اثبات امکان‌پذیری این فناوری است؛ زیرا گرمایش تنها مرحله نخست است و هدف نهایی تولید برق خواهد بود.
انرژی زمین‌گرمایی بر خلاف انرژی خورشیدی و بادی، صرف‌نظر از شب، ابر یا سکون هوا، توان تولید برق پایه (baseload) به‌صورت ۲۴ ساعته را دارد. با این حال، مسائل اقتصادی همچنان مانع اصلی هستند؛ هزینه تولید برق مداربسته در حال حاضر ۵ تا ۷ برابر بیشتر از روش‌های متداول است و رسیدن به رقابت‌پذیری قیمتی مستلزم حفاری ارزان‌تر و استخراج گرمای بیشتر از هر چاه است. چین راهکار دوم را آغاز کرده است: امسال در پارک کشاورزی Central Plains Agricultural Valley در استان Henan، عمیق‌ترین چاه متقاطع زمین‌گرمایی چین تکمیل شد؛ کانالی U شکل که دو چاه با فاصله ۳۵ متری از یکدیگر در عمق ۳۵۱۵٫۵ متری زمین به هم متصل می‌شوند و ظرفیت استخراج گرمای آن ۵ برابر طرح‌های قبلی است. از سوی دیگر، پروژه مداربسته شرکت Eavor در ایالت باواریا آلمان، به عنوان نخستین نیروگاه مداربسته تجاری اروپا، در اواخر سال ۲۰۲۵ به شبکه برق متصل شد. کره زمین مشکلی با تبدیل شدن به یک باتری تجدیدپذیر ندارد؛ تنها مسئله، زمان کاهش هزینه‌های لوله‌گذاری و حفاری است.
چرا این خبر مهم است؟
استفاده از دی‌اکسید کربن فوق‌بحرانی در سیستم‌های زمین‌گرمایی مداربسته، چالش بزرگ وابستگی به منابع آب‌گرم زیرزمینی را برطرف کرده و امکان بهره‌برداری از گرمای زمین را در نقاط مختلف جغرافیایی فراهم می‌کند. علاوه بر این، ارائه منبع انرژی پایدار ۲۴ ساعته می‌تواند مکمل مهمی برای انرژی‌های تجدیدپذیر نوسان‌داری مانند خورشیدی و بادی باشد. با کاهش هزینه‌های حفاری، این فناوری پتانسیل تبدیل زمین به یک منبع عظیم و تجدیدپذیر ذخیره انرژی را خواهد داشت.