مروری بر انرژی زمین گرمایی
انرژی زمین گرمایی
نیزیکی از منابع انرژیهای تجدیدپذیر میباشد .
اصطلاح زمین گرمایی ترجمه واژه Geothermal است که
ریشه یونانی داشته و از کلمات Geo به معنای زمین
و Therme به معنی حرارت تشکیل شده است.
انرژی زمین گرمایی، انرژی موجود در عمق زمین است که
از انرژی خورشیدی که در طول هزاران سال در داخل زمین ذخیره شده
و همچنین فروپاشی یا زوال ایزوتوپ های اورانیوم رادیو اکتیویته،توریم
و پتاسیم در طی سالیان درازدرعمق زمین نشات گرفته است که
عمدتا در نواحی زلزله خیز و آتشفشانی جوان
و صفحات تکتونیکی زمین متمرکز شده است .
زمین منبع عظیمی از انرژی است بطوریکه حرارت
در هسته آن بیش از 5000 درجه سانتیگراد میرسد
حرارت زمین به طرق مختلف از جمله فوران آتشفشان،
چشمه های ابگرم، ابفشانها و گلفشانها در اثر کاهش چگالی زمین
و خاصیت رسانایی از بخشهایی از زمین به سطح آن هدایت میشوند.
درجه حرارت زمین با توجه به عمق آن به صورت غیر خطی زیاد میشود.
(با تقریب خطی هر 100 متر 3 درجه سانتی گراد)
انرژی حرارتی ذخیره شده در 11 کیلومتر فوقانی پوسته زمین
معادل پنجاه هزار برابر کل انرژی به دست آمده از
منابع نفت وگاز شناخته شده امروزجهان است.
انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژیهای تجدید پذیر
محدود به فصل ، زمان وشرایط خاصی نبوده بدون وقفه
قابل بهره برداری میباشد. همچنین قیمت تمام شده برق
در نیروگاههای زمین گرمایی با برق تولیدی از سایر
نیروگاههای متعارف( فسیلی ) قابل رقابت بوده
و حتی از انواع دیگر انرژیهای نو بمراتب ارزانتر است.
وجود کوههای آتش فشانی اولین نشانه وجود گرما درزیر زمین بود.
این انرژی از ابتدای خلقت مورد استفاده انسان بوده است.
بدین ترتیب که از آن برای شست وشو، پخت وپز، استحمام،
کشاورزی و درمان بیماری ها استفاده می شد.
اسناد و مدارک موجود ثابت می کند که ساکنان کشورهایی نظیر
چین، ژاپن، ایسلند و نیوزیلند در گذشته های دور از این انرژی استفاده می کردند.
حفر اولین منابع زمین گرمایی در فاصله زمانی بین قرنهای 16و 17 میلادی
قرن هجدهم میلادی اولین اندازه گیریها در بلفورت فرانسه
اوایل قرن نوزدهم استخراج سیالات زمین گرمایی باهدف بهره برداری ا ز پتانسیل انرژی حرارتی در ایتالیا صورت گرفت.در حقیقت دو نوع انرژی تشخیص داده میشود:انرژیهای پایین ، انرژی های بالا.با وجود این مرز بین این دو بطور آشکار مشخص نیست،ولی انرژی پایین آن دمایی است که تولید الکتریسیتهبا آن ممکن نبودهیا 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 میشود،گرادیان زمین گرمایی یا افزایش دما در واحد عمق حتیدر ناحیه‌ای با لایه‌های زمینی یا طبیعت متفاوت شار حرارتی تقریبا ثابتوگرادیان بطور غیر قابل اغماض تغییر میکند.شناسایی این گرادیان در یک ناحیه معین سبب ارزیابیدمای حاکم بر عمقی میشود 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 میدهدو به این دلیل همرفت تولید میشود.این همرفت مخصوصا در مورد یک رگه بخار اهمیت دارد،از این انرژی زمین گرمایی (با انرژی بالا)بسیار جالب برای تولید الکتریسته استفاده میشود.یکی از اشکالات عمده ژئوترمال این است که چشمه‌ها یا در نقاط مشخصو کمیاب است و یا در مناطقی که قبلا آتشفشان فعال بوده ، وجود دارند.اگر بیاییم در این مناطق زمین را تا عمق 2 الی 3 کیلومتری حفر کنیم،دمایی به اندازه 200 تا 300 درجه سانتیگراد پیدا می شود.دسترسی به زمین گرمایی در همه نقاط زمین مقرون به صرفه نیست.همانندکمربند زلزله ، مناطقی که مقرون به صرفه استژئوترمال نامیده میشود.روش اول
استفاده از بخار داغ محبوس شده در داخل زمین:بخار داغ 250 درجه سانتیگراد استو با فشار زیاد قابل دسترس است.بخار داغ آب معمولا در عمق 2000 متری زمین قرار دارد.روش دوم
این روش درحالت خشک است یعنیبا تزریق آب به صخره‌های زیر زمینی که بسیار داغ هستند،میتوان آب داغ یا بخار داغ تولید کرد.بهره کار در این روش 10% الی 17% است.آب لازم برای تولید 1KWh کیلو وات ساعت برق 363 کیلوگرم میباشد.در صورتی که بخار آب لازم برای تولید1KWh کیلو وات ساعت برق 5.9 کیلوگرم میباشد.عیب استفاده از انرژی زمین گرمایی ، ایجاد آلودگی محیط زیست میباشد.گازهایی که از درون زمین خارج میشوند، هوا را آلوده میکنندو رسوبات حاصله زمین را آلوده میکنند.گازهایی که در اثر زمین گرمایی از آن خارج میشوند عبارتند از:
