تبلیغات
انجمن علمی زمین شناسی - انرژی زمین گرمایی یا ژئوترمال

در حقیقت زمین منبع عظیمی از انرژی حرارتی می باشد. هر چه به اعماق زمین نزدیكتر می شویم حرارت آن افزایش می یابد بطوریكه این حرارت در هسته زمین به بیش از پنج هزار درجه سانتیگراد می رسد. این حرارت به طریقه های متفاوتی از جمله فورانهای آتشفشانی، آبهای موجود در درون زمین و یا بواسطه خاصیت رسانایی از بخش هایی از زمین به سطح آن هدایت می شود. در یك سیستم زمین گرمایی حرارت ذخیره شده در سنگها و مواد مذاب اعماق زمین بواسطه یك سیال حامل به سطح زمین منتقل می شود. این سیال عمدتاً نزولات جوی می باشد كه پس از نفوذ به اعماق زمین و مجاورت با سنگهای داغ حرارت آنها را جذب نموده و در اثر كاهش چگالی مجدداً به طرف سطح زمین صعود می نماید و موجب پیدایش مظاهر حرارتی مختلفی از قبیل چشمه های آب گرم، آبفشانها و گل فشانها در نقاط مختلف سطح زمین می گردد.

استفاده از حرارت توسط انسان به زمانهای بسیار دور بر می‌گردد. وقتی که انسانهای ما قبل تاریخ در جستجوی پناهگاه در ته غارها اقدام به گریز از سرمای یخبندان کردند. با دور شدن از سطح زمین خود را در پناه تغییرات فصول قرار داده و در حقیقت از انرژی زمین گرمایی استفاده می‌کردند.

چشمه‌های آب گرم ، چشمه‌های آب گرم جهنده و فواره‌های بخار ، صور نمایشی از گرمای زمین هستند. که در هر زمان مورد استفاده مردمان بوده است و امروزه سعی در بهره برداری از این انرژی بصورت مدرن و در اندازه‌های بیشتر است. چشمه‌های شناخته شده با دمای بالا از مدتها پیش مورد بهره برداری قرار گرفته است، ولی اشکال عمده آن وجود چشمه‌هایی در نقاط کمیاب و مشخص از زمین است.

در حقیقت دو نوع انرژی تشخیص داده می شود:

» انرژیهای پایین

» انرژی های بالا.

با وجود این مرز بین این دو بطور آشکار مشخص نیست، ولی انرژی پایین آن دمایی است که تولید الکتریسته با آن ممکن نبوده یا عملا قابل استفاده نیست. مقادیر مساعد بین 120 تا 180 درجه سانتیگراد نوسان می‌کند. توزیع دما در زیر زمین تابعی از دو فرآیند است:

از یک طرف افزایش منظم دما با عمق ، نتیجه شار گرمای هدایت شده از داخل زمین به سمت سطح آن است. این گرما که اساسا از مواد رادیو اکتیو سنگها ناشی می شود، گرادیان زمین گرمایی یا افزایش دما در واحد عمق حتی در ناحیه‌ای با لایه‌های زمینی یا طبیعت متفاوت شار حرارتی تقریبا ثابت و گرادیان بطور غیر قابل اغماض تغییر می‌کند. شناسایی این گرادیان در یک ناحیه معین سبب ارزیابی دمای حاکم بر عمقی می شود که در آن سفره آبی قابل استخراج وجود دارد.

فرآیند دیگری که به توزیع دماها در زیر زمین حاکم است. همرفت یا جابجایی است. خاک قابل نفوذ به جریان سریع آب در جهت قائم اجازه می‌دهد و به این دلیل همرفت تولید می شود. این همرفت مخصوصا در مورد یک رگه بخار اهمیت دارد، از این انرژی زمین گرمایی (با انرژی بالا) بسیار جالب برای تولید الکتریسته استفاده می شود.

رشد روز افزون جمعیت‚ توسعه شهر نشینی و نیز اقتصاد انرژی در كشور ما تولید 90000 هزار مگاوات برق در سال 2020 را اجتناب ناپذیر ساخته است. حدود 98% از ظرفیت تولید فعلی ( 29000 مگا وات ) نیروگاه های برق كشور به كاربرد سوخت های فسیلی متكی است حال اینكه محدودیت منابع سوخت فسیلی‚ رشد مصرف داخلی و عدم وجود منابع كافی جهت صادرات از یكسو و موازین و معیارهای زیست محیطی توسعه پایدار از سوی دیگر كاربرد انرژی های تجدید شونده درسبد تولید را اجتناب ناپذیر ساخته است.

انرژی زمین گرمایی یا ژئوترمال، از حرارت درون زمین به دست می آید. در طول عمر زمین، مقدار زیادی انرژی حرارتی در هسته زمین ذخیره شده است. با نزدیک تر شدن به هسته زمین، میزان حرارت تا 4000 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. در عمق 70 کیلومتری زمین ، تفتال مذاب با مخلوطی از انواع کانی های مذاب در حال گردش وجود دارد. معمولاً در طبقات رسوبی به ازای هر صد متر افزایش عمق، به طور متوسط 3 درجه به دمای زمین افزوده می شود.

بشر تاکنون موفق به دستیابی مستقیم به حرارت هسته زمین نشده ولی در استفاده از مراکز انرژی پرحرارت موجود در اعماق نزدیک تر به سطح زمین موفق بوده است. در این مراکز، آب های داغ ذخیره می شوند و از طریق لایه سنگ های نفوذ ناپذیر به سطح زمین رخنه می کنند و چشمه های آب گرم را تشکیل می دهند. در بعضی از مناطق با حفر چاه می توان به آب گرم و بخار دست یافت. از حرارت زمین گرمایی برای گرمایش مکان ها و محله های مسکونی، مصارف صنعتی و تولید برق استفاده می کنند.

در سال 1904، نخستین بار در شهر لاردرلوی ایتالیا از انرژی زمین گرمایی برای تولید برق استفاده شد. پیشروان استفاده از انرژی ژئوترمال ایتالیا، زلاندنو، آمریکا، فرانسه ، ژاپن ، ایسلند و مجارستان هستند. در ایران امکان استفاده از منابع انرژی زمین گرمایی در مناطق دماوند ، سبلان ، ماکو ، خوی و سهند وجود دارد.در حال حاضر ، میزان تولید برق از انرژی ژئوترمال 1/0 درصد کل انرژی جهان است. در سال 1996 کل ظرفیت نصب شده انرژی زمین گرمایی در 52 کشور جهان به 6500 مگاوات برق (Mwe) رسید و جمع برق تولیدی، افزون بر 38 هزار گیگاوات ساعت (GWH) شد.

هزینه تولید برق از انرژی زمین گرمایی 25 تا 30 درصد کمتر از هزینه تولید برق از زغال سنگ، نفت یا انرژی هسته ای است. در سال 1978 هزینه تولید هر بشكه نفت 21 دلار تخمین زده شد؛ در حالی که موسسه تحقیقاتی استانفورد آمریکا این هزینه را 35دلار هر بشکه برآورد می کند. کارشناسان انرژی زمین گرمایی، هزینه استفاده از انرژی زمین گرمایی را معادل هزینه تولید برق آبی برآورد می کنند.

 منابع زمین گرمایی «نیمه گرمایی»، «خیلی گرم» و « فشرده» هستند. نخستین چاه های ژئوترمال در سال 1919 در ژاپن و در سال 1921 در کالیفرنیا حفر شدند. هم اکنون ایسلند در حال ساخت یک پایگاه هیدروژنی با بهره گیری از ذخایر عظیم انرژی هیدرولیک (آب – برق) و زمین گرمایی است. ساخت این تاسیسات، الگویی برای تولید هیدروژن به روش الکترونیکی از آب که یک انرژی پاک و تجدیدپذیر است.

آمریکا منابع عظیم ژئوترمال دارد که از مناطق آتشفشانی این کشور تهیه می شود. مناطق ساحلی اقیانوس آرام و کشورهای حاشیه آن و جزیره هاوایی، بزرگ ترین منابع انرژی ژئوترمال دنیا هستند. در حال حاضر، بزرگ ترین نیروگاه ژئوترمال دنیا در «گی ستر» کالیفرنیا و جزیره آتشفشانی «کیلائوآ» در هاوایی قرار دارند،اما تنها 6/0 درصد از برق تولید شده را در برمی گیرند.

انرژی ژئوترمال از آب موجود در لایه های درونی زمین که در مناطق بسیار گرم قرار دارند، استخراج می شود. بخار موجود در سفره های زیر زمینی پس از رسیدن به سطح زمین می توانند توربین های تولید كننده نیروی ژنراتورهای برق را به حرکت در آورند. البته باید توجه داشت که تمام نقاط گرم زمین سفره های آب گرم ندارند. برای استخراج و دست یابی به گرمای صخره های درون زمین باید دو یا چند حفره در سطح زمین ایجاد کرد. سپس برای نفوذ به درون سنگ ها باید مته های بادی را با فشار زیاد به کارانداخت تا سنگ ها شکسته شوند. آنگاه درون سوراخ های ایجاد شده در سنگ ها مایعی تزریق می شود تا گرما به سطح زمین منتقل شود. این مایع تزریق شده می تواند آب یا حتی هوا باشد که پس از بازگشت از زمین بسیار گرم می شود. هم اکنون میزان ذخایر ژئوترمال کره زمین نزدیک به 15 هزار بار بیش از ذخایر شناخته شده نفت است. این رقم بسیار سرگیجه آور است و به راحتی می تواند مشکلات انرژی آینده را حل کند.


Rate Us

Rate Us: