انرژی زمین گرمایی چیست ؟

انرژی زمین گرمایی چیست شهر دانش ایوان کسری
فهرست مطالب

در این مقاله می‌بینیم که انرژی زمین گرمایی چیست ، چگونه بدست می‌آید و چه فوایدی دارد. انرژی زمین گرمایی نوعی انرژی تجدیدپذیر است که از هسته زمین گرفته می شود. این انرژی از گرمای تولید شده در زمان شکل گیری اولیه سیاره زمین و تجزیه مواد رادیواکتیو حاصل می‌گردد. این انرژی حرارتی در سنگ ها و سیالات مرکز زمین ذخیره می شود.

انرژی حرارتی زمین گرمایی به دلیل تفاوت بین دما در هسته زمین و سطح به صورت مداوم از مرکز به سمت بیرون سیاره هدایت می شود.

دمای بالای 4000 درجه سانتیگراد باعث ذوب شدن برخی از سنگهای مرکز زمین و تشکیل سنگهای مذاب داغ به نام ماگما می شود. این گرما همچنین باعث می شود که گوشته به صورت پلاستیکی رفتار کند و بخش هایی از آن به سمت بالا همرفت شود، زیرا سبک تر از سنگ اطراف است.

مشاهده فرصت های شغلی فریلنسری در شهر کار

سنگ و آب در پوسته زمین می تواند به گرمای حدود 370 درجه سانتی گراد برسد. انرژی حرارتی موجود در سنگ‌ها و سیالات را می‌توان از اعماق کم تا چند مایل زیر سطح زمین یافت.

معنی انرژی زمین گرمایی چیست؟

کلمه “زمین گرمایی”(geothemal) ریشه یونانی دارد که γη (geo) به معنی زمین و θερμος (ترموس) به معنای گرم است.

انرژی زمین گرمایی چگونه استفاده می شود؟

هزاران سال است که انرژی زمین گرمایی در برخی کشورها برای پخت و پز و سیستم های گرمایشی استفاده می شود. از مخازن زمین گرمایی زیرزمینی بخار و آب گرم می توان برای تولید برق و سایر کاربردهای گرمایش و سرمایش استفاده کرد.

یکی از نمونه های گرمایش و سرمایش جایی است که یک پمپ حرارتی زمین گرمایی در حدود 10 فوت زیر زمین نصب می شود. این لوله ها با آب یا محلول ضد یخ پر می شوند. آب در اطراف حلقه بسته لوله ها پمپ می شود. این سیستم های پمپ حرارتی منبع زمینی به خنک سازی ساختمان ها در تابستان و حفظ گرما در تابستان کمک می کند. این امر با جذب گرمای زمین هنگام بازگشت آب به داخل ساختمان اتفاق می افتد.

مطلب پیشنهادی : 5 تفاوت انرژی های نو و سوخت های فسیلی

آب زمین گرمایی برای کمک به رشد گیاهان در گلخانه ها، برای گرمایش منطقه ای در خانه ها و مشاغل استفاده شده است. همچنین می توان آن را در زیر جاده ها برای ذوب برف ها لوله کرد.

انرژی زمین گرمایی چگونه تولید می شود؟

چاه هایی به عمق یک مایل یا بیشتر در مخازن زیرزمینی حفر می شوند تا از منابع زمین گرمایی بهره ببرند. این منابع را می توان از گرما، نفوذپذیری سنگ و آب به طور طبیعی یا از طریق سیستم های زمین گرمایی پیشرفته، که منابع زمین گرمایی را از طریق فرآیندی به نام تحریک هیدرولیکی تقویت یا ایجاد می کند، بهره برداری کرد. این منابع زمین گرمایی، چه طبیعی و چه پیشرفته، توربین های متصل به ژنراتورهای برق را به حرکت در می آورند.

انرژی زمین گرمایی چیست ؟ شهر دانش ایوان کسری

اولین نمونه ثبت شده از گرمای زمین گرمایی که برای تولید الکتریسیته استفاده می شد در سال 1904 در لاردرلو ایتالیا بود. همچنین نشان داده شده است که میمون ها در ژاپن از آب گرم چشمه های آب گرم برای گرم نگه داشتن در ماه های زمستان در مناطق کوهستانی استفاده می کنند.

از انرژی زمین گرمایی در چه مناطقی می توان بهره برداری کرد؟

مخازن زمین گرمایی مناطق طبیعی از منابع هیدروترمال هستند. این مخازن در اعماق زمین هستند و تا حد زیادی در بالای زمین قابل شناسایی نیستند. انرژی زمین گرمایی به سه طریق به سطح زمین راه پیدا می کند:

  1. آتشفشان ها و فومارول ها (حفره هایی در زمین که در آن گازهای آتشفشانی آزاد می شوند)
  2. چشمه های آب گرم
  3. آبفشان

بیشتر منابع زمین گرمایی در نزدیکی مرزهای صفحات تکتونیکی زمین قرار دارند، که فعال ترین منابع زمین گرمایی معمولاً در امتداد مرزهای اصلی صفحات تکتونیکی یافت می شوند که بیشتر آتشفشان ها در آن قرار دارند. یکی از فعال ترین مناطق زمین گرمایی در جهان حلقه آتش نام دارد که اقیانوس آرام را احاطه کرده است.

هنگامی که ماگما به سطح زمین نزدیک می شود، آب زیرزمینی محبوس شده در سنگ متخلخل یا آب جاری در امتداد سطوح و گسل های سنگ شکسته را گرم می کند. ویژگی های هیدروترمال دو ماده مشترک دارند: آب (هیدرو) و گرما (حرارتی).

زمین شناسان از روش های مختلفی برای یافتن مخازن زمین گرمایی استفاده می کنند. حفاری چاه و آزمایش دما در اعماق زمین مطمئن ترین روش برای مکان یابی یک مخزن زمین گرمایی است.

انرژی زمین گرمایی در ایران

نیروگاه زمین گرمایی مشگین‌شهرنخستین پایلوت استفاده از انرژی گرمایش زمین در ایران است. از مجموع 17 چاه پیش بینی شده برای این نیروگاه، تاکنون 11 چاه حفر شده و سه چاه نیز مرحله آزمایش خروج بخار را با موفقیت سپری کرده‌ است که از  11 حلقه چاه حفر شده در این پروژه تعداد، 10 حلقه چاه به جز یک مورد چاه تزریقی به عمق 650 متر در این پروژه حفر شده بقیه چاه‌ها با عمق 2 هزار تا 3 هزار و 200 متر رسیده و در حال حاضر 7 حلقه چاه در حال بهره‌برداری است.

نیروگاه زمین‌گرمایی مشکین‌شهر در  ارتفاعات 300 متری دامنه های شمالی کوه سبلان با تکیه بر داشن بومی و با هدف بهره‌گیری از انرژی طبیعی گرمایش زمین و با ظرفیت تولید 55 مگاوات برق احداث و بخشی از آن راه اندازی شده است.

انرژی زمین گرمایی چگونه کار می کند؟

نیروگاه های زمین گرمایی در سه طرح مختلف وجود دارند. بخار خشک، نیروگاه فلاش و دوتایی:

  1. قدیمی ترین نوع آن بخار خشک است که بخار را مستقیماً از شکستگی های زمین برای به حرکت درآوردن توربین می گیرد.
  2. نیروگاه های فلاش آب گرم پرفشار را از زیر زمین بیرون می کشند و آن را با آب سردتر کم فشار مخلوط می کنند. این به نوبه خود بخار ایجاد می کند که برای راندن یک توربین استفاده می شود.
  3. نیروگاه های دوتایی یا مضاعف از آب گرم عبور داده شده به عنوان سیال ثانویه استفاده می کنند که نقطه جوش کمتری نسبت به آب دارد. سیال ثانویه به بخار تبدیل می شود که یک توربین را به حرکت در می آورد. انتظار می رود بیشتر نیروگاه های زمین گرمایی آینده نیروگاه های دوتایی باشند.

ایالات متحده بزرگترین تولید کننده این انرژی در جهان است. آنها همچنین دارای بزرگترین تاسیسات انرژی زمین گرمایی در جهان هستند که در گیسرز (آبفشان ها) در شمال سانفرانسیسکو، کالیفرنیا واقع شده است. با وجود نامی که به معنی چشمه آب گرم است، هیچ چشمه آب گرم یا آبفشانی در آنجا وجود ندارد و انرژی مورد استفاده تماماً بخار است تا آب گرم.

اولین چاه تولید برق در سال 1924 حفر شد، با حفر چاه های بیشتری در دهه 1950 و توسعه بیشتر از دهه 1970 به بعد صورت گرفت.

کشورهای دیگر، مانند ایسلند، برای بهره برداری از منابع زمین گرمایی موقعیت خوبی دارند که از سال 1907 این کار را انجام داده اند. با 25 آتشفشان فعال و 600 چشمه آب گرم، 25 درصد انرژی ایسلند از پنج نیروگاه زمین گرمایی تامین می شود.

مزایا و معایب انرژی زمین گرمایی چیست؟

  • به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر، مزیت اصلی استفاده از انرژی زمین گرمایی، اثرات زیست محیطی است. این تنها یک ششم دی اکسید کربن ساطع شده از یک نیروگاه پاک گاز طبیعی را تولید می کند.
  • همچنین انرژی زمین گرمایی ارزان‌تر از انرژی معمولی است و در مقایسه با سوخت‌های فسیلی تا 80 درصد سبب صرفه‌جویی در هزینه می‌شود.
  • برخلاف سایر منابع انرژی تجدیدپذیر مانند خورشیدی و باد، دائماً در دسترس است.

انرژی زمین گرمایی با وجود قیمت ارزان، شرایط پایدار و سازگار بودن با محیط زیست، خالی از اشکال نیست:

  • اولاً، تولید محدود به مناطق نزدیک به مرز صفحات تکتونیکی است. علاوه بر این، برخی از مکان ها ممکن است پس از چندین دهه استفاده، خنک شوند و انرژی خود را از دست بدهند.
  • اگر چه زمانی که یک کارخانه ساخته می شود ارزان تر از سوخت های فسیلی است، حفاری و اکتشاف این سایت ها گران است. این تا حدی به دلیل میزان سایش مته ها و سایر ابزارها در چنین محیط های آشفته و پرتکاپویی است.
  • نیروگاه های زمین گرمایی می توانند سولفید هیدروژن آزاد کنند، گازی که بویی شبیه تخم مرغ فاسد می دهد. در نهایت، برخی از سیالات زمین گرمایی حاوی سطوح پایینی از مواد سمی هستند که باید دفع شوند.

منبع : TWI

مطالب مرتبط
کسری نخعی
کسری نخعی
کارشناس ارشد مهندسی مکانیک از دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی | برنامه نویس پایتون و علاقه‌مند به پژوهش‌های علمی
اشتراک گذاری

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

fa Persian
X