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 با 

هدف 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 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 میشود،

 گرادیان زمین گرمایی یا افزایش دما در واحد عمق حتی 

در ناحیه‌ای با لایه‌های زمینی یا طبیعت متفاوت شار حرارتی تقریبا ثابت 

وگرادیان  بطور غیر قابل اغماض تغییر میکند. 

شناسایی این گرادیان در یک ناحیه معین سبب ارزیابی 

دمای 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 می‌دهد 

و 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 مشخص 

و 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 است

 ژئوترمال نامیده می‌شود. 

روش اول

استفاده از بخار داغ محبوس شده در داخل زمین:

بخار داغ 250 درجه سانتیگراد است

 و با فشار زیاد قابل دسترس است.

بخار داغ آب معمولا در عمق 2000 متری زمین قرار دارد. 

روش دوم

این روش درحالت خشک است یعنی 

با 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 تولید

 1KWh 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 میکنند

 و رسوبات حاصله زمین را آلوده میکنند.

 گازهایی که در اثر زمین گرمایی از آن خارج میشوند عبارتند از:

آمونیاک 

متان

دی اکسید کربن

نیتروژن 

هیدروژن

ئیدرید گوگرد

دی اس سولار:انرژی زمین گرمایی یا ژئوترمال

دی اس سولار 

Dssolar.ir t.me/dssolar

 انرژی نو-پاک -تجدید پذیر 

پوسته ی زمین از سنگ و آب تشکیل شده است 

و در سطح زیرین پوسته ی زمین، 

لایه ای از سنگ های مذاب به نام ماگما وجود دارد 

که از سطح خورشید هم داغ تر است.

 این انرژی، زمین گرمایی نام داشته 

و یک انرژی پاک و تجدید پذیر محسوب میشود.

آشنایی با انرژی تجدید پذیر زیست توده ( بیومس )

مروری بر انرژی زیست توده برای تولید برق و...

زیست توده

یکی از منابع عمده در میان انواع منابع انرژیهای نو، میباشد.

 تعاریف متعدد و گوناگونی از این منابع شده است 

"زیست توده عبارت است از

 اجزا قابل تجزیه زیستی از محصولات، پسماندها 

و زائدات کشاورزی (شامل مواد گیاهی و دامی)، 

جنگلها و صنایع وابسته و همچنین زائدات صنعتی و شهری قابل تجزیه".

زیست توده به سوختهائی اطلاق میگردد که از 

جرم توده فیتوپلانکتونها و جرم توده زئوپلانکتونها ساخته میشوند.

امروزه مشخص شده است که سوخت های زیستی به دست آمده از

 پسماندهای جنگل ها و محصول های کشاورزی جهان میتواند

سالانه به اندازه ۷۰ میلیارد تن نفت خام انرژی در دسترس بشر قرار دهد

 که این میزان ۱۰ برابر مصرف سالانه انرژی در جهان است.

همچنین می توان از این سوختها بیشتر در تولید گرما بهره برد

 زیرا می توانند باعث صرفه جویی اقتصادی چشمگیری  شوند.

چرخه زیست توده در طبیعت:  

بخشی از تشعشع خورشید که به اتمسفر زمین میرسد، 

بواسطه فرآیند فتوسنتز در گیاهان جذب و ذخیره میشود.

ماکزیمم راندمان تبدیل انرژی خورشیدی 

در این فرآیند بین ۵ تا ۶ درصد است. 

گیاهان بعنوان منابع ذخیره کربن هستند و CO۲  را از هوا جذب کرده

 و بصورت کربن ذخیره می نمایند. 

وقتی گیاهی توسط جانوری خورده میشود، 

بخشی از کربن موجود در گیاه خورده شده به انرژی تبدیل میشود 

و بخشی دیگر در بافتهای زنده ذخیره میگردد. 

بخش سوم نیز با فضولات حیوانی دفع میگردد. 

  در صورتی که چوب یا گیاهان سوزانده شوند،

       علاوه بر انرژی، بخش اعظمی

 از کربن ذخیره شده بصورت CO۲  آزاد میشود

      و بخشی نیز در خاکستر باقی میماند.

شیوه ی کار یک نیروگاه با سوخت زیست توده

 درست شبیه نیروگاهی است

 که با سوخت فسیلی کار میکند. 

انرژی شمیایی ذخیره شده در سوخت زیستی

به انرژی گرمایی تبدیل میشود 

و پس از تبدیل به انرژی حرکتی سرانجام

 به صورت انرژی الکتریکی در می آید.

از سوخت تا نیروی الکتریسیتهتسمه نقاله ها سوخت زیستی 

را به یک اجاق بسیار داغ که کوره نامیده می شود، حمل میکنند. 

سوخت مشتعل آب لوله هایی را که از اجاق عبور میکنند، گرم میکند. 

آب به بخار آب تبدیل شده و با نیروی بسیار زیاد وارد توربین میشود

 و پره های آن را به گردش درمیآورد.

 حرکت توربین نیز یک مولد برق را به کار می اندازد 

که بر اثر چرخش مغناطیس هایی که داخل یک سیم پیچ حرکت میکنند، 

جریان الکتریسیته تولید میشود.

 بعضی از نیروگاه های فسیلی مخلوطی از 

سوخت زغال سنگ و زیست توده میسوزانند

 تا از انتشار گازهای گلخانه ای بیش تر جلوگیری شود.

 این نوع نیروگاه ها در اصطلاح دوگانه سوز هم زمان نامیده میشوند.

 هنگام سوختن این دو نوع سوخت، اغلب سوخت زیستی 

طی فرآیندی به نام گازی شدن میسوزد و به صورت گاز در میآید

 که در ضمن این گاز ناخالصی هایی را که هنگام 

سوختن تولید دوده می کنند، می زداید.

 گاز بهتر از سوخت زیستی جامد میسوزد.

در بعضی از نیروگاه ها لوله های انباشته از 

بخار آب از یک مبدل گرمایی عبور میکنند 

تا بخار آب را خنک کرده و به آب تبدیل کند. 

آب در مبدل گرمایی گرما را جذب میکند و آب داغ حاصل ممکن است 

برای استفاده در وسایل گرمایشی و شست و شو به خانه ها لوله کشی شود. 

این استفاده ی دوباره از گرما در اصطلاح استفاده ی ترکیبی از

 گرما و نیروی الکتریسیته نامیده میشود.