انرژی زمین گرمایی ، پدیده ای از دل بحران ها

انرژی ژئوترمال یا زمین گرمایی چیست و چگونه تولید می شود؟

انرژی زمین گرمایی یا ژئوترمال (به انگلیسی:Geothermal energy) انرژی ذخیره شده به صورت گرما زیر سطح زمین است.

این نوع انرژی در سنگ ها و مایعات زیر پوسته زمین وجود دارد و می توان آن را در سنگ های مذاب داغ زمین یا ماگما یافت. این نوع انرژی عاری از کربن، تجدید پذیر و پایدار است که گرمای مداوم و بدون وقفه ای را تأمین می کند و می تواند برای گرم کردن خانه ها و ساختمان های اداری و تولید برق مورد استفاده قرار گیرد.

مرکز زمین یک توده گداخته و مخزن بزرگی از گرما و حرارت می باشد که طبق فرضیه های موجود، شکل گیری آن ۴ میلیارد سال قبل صورت گرفته است و کم کم دارد به سمت انجماد پیش می رود. انرژی زمین گرمایی با شیوه های مختلفی همانند آتشفشان، چشمه های آب گرم و یا با خاصیت رسانایی به سطح زمین هدایت می شود. این نوع انرژی اکنون در خیلی از مناطق جهان مورد استفاده قرار می گیرد و روز به روز در حال تکامل است. استفاده از انرژی ژئوترمال وابسته به شرایط جوی نبوده و ظرفیت و قابلیت آن را دارد که نیازهای فعلی و آتی بشر را تأمین کند. مناطقی که دارای آتشفشان می باشند و همچنین مناطق زلزله خیز بیشترین پتانسیل استفاده از این نوع انرژی را دارند.

۲ روش بهره برداری از انرژی زمین گرمایی کدامند؟

۱- غیرمستقیم (نیروگاهی)

برای تولید انرژی زمین گرمایی، چاه هایی برای دستیابی به بخار و آب گرم در مخازن زیرزمینی حفر می شوند که می توان از این چاه ها برای هدایت انرژی به توربین های متصل به ژنراتورهای برق استفاده کرد.

سه نوع نیروگاه زمین گرمایی وجود دارد:

نوع اول: نیروگاه بخار خشک (dry steam)

نیروگاه بخار خشک، قدیمی ترین شکل فناوری زمین گرمایی است که بخار را از زمین خارج کرده و از آن برای به کار انداختن مستقیم یک توربین استفاده می نماید. طرف دیگر این توربین متصل به ژنراتور است که برق تولید می کند و این برق از طریق کابل به نیروگاه ها، خانه ها و کارخانجات انتقال می یابد. در این نیروگاه دمای آب باید بیشتر از ۱۵۰ درجه سانتی گراد باشد.

نوع دوم: نیروگاه تشعشع یا بخار لحظه ای (flash)

نیروگاه تشعشع یا بخار لحظه ای رایج ترین نوع نیروگاه های انرژی زمین گرمایی است. این نوع نیروگاه، آب گرم را با فشار و سرعت بالایی وارد آب خنک و کم فشار می کند، به طوری که بخار آب در یک لحظه توربین را می چرخاند و این چرخش باعت تولید برق می شود. در این نیروگاه دمای آب باید بیشتر از ۱۸۰ درجه سانتی گراد باشد.

نوع سوم: نیروگاه باینری یا چرخه دودوئی (binary)

در نیروگاه باینری، آب داغ را از طریق یک مایع ثانویه با نقطه جوش پایین عبور می دهند که در یک مبدل حرارتی برای حرکت توربین، به بخار تبدیل می شود و باعث می شود توربین متصل به ژنراتور بچرخد و برق تولید کند. باید بدانید این نوع نیروگاه به علت نیاز کمتر به گرما برای گرم کردن یک مایع با نقطه جوش پایین مزایای زیادی نسبت به بقیه دارد. روسیه در ایجاد این نوع نیروگاه بسیار موفق بوده است.

۲- مستقیم (غیر نیروگاهی)

• استخرهای آب گرم

ترکیب آب گرم حاصل از زمین گرمایی با آب سرد و معمولی برای ایجاد مراکز توریستی و آب درمانی برای رفع مشکلات پوستی، دردهای مفاصلی و… مورد استفاده قرار می گیرد.

• گلخانه ها

با هدایت آب گرم حاصل از زمین گرمایی به محیط داخلی گلخانه می توان گرمای مورد نیاز برای کشت گلخانه ای را تأمین کرد.

• گرمایش و سرمایش ساختمان های مسکونی و تجاری

از آب گرم حاصل از انرژی زمین گرمایی میتوان در شوفاژ، برای گرمایش ساختمان های مسکونی و تجاری استفاده کرد.

• پرورش ماهی

در جاهایی که ماهی پرورش داده می شود، می توان از این نوع انرژی جهت تأمین حرارت لازم برای حوضچه های پرورش و رشد ماهی استفاده کرد.

• ذوب برف و جلوگیری از یخ بستن خیابان ها و معابر

با نصب لوله های تعبیه شده زیر زمینی، می توان گرمای آب گرم حاصل از زمین گرمایی را در زمستان به سطح خیابان ها، جاده ها یا پیاده روها انتقال داد و با این کار برف آنها را ذوب کرد.

تاریخچه انرژی ژئوترمال در ایران

ایرانی ها به روش های سنتی از سال های بسیار دور در مناطق دارای چشمه های آب گرم برای آب درمانی از انرژی زمین گرمایی بهره می گرفتند.

در حال حاضر اولین نیروگاه زمین گرمایی در مشکین شهر اردبیل با ظرفیت ۱۰۰ مگاوات در حال احداث بوده و مجری این کار سازمان انرژی های نو ایران یا سانا وابسته به وزارت نیرو می باشد. در این پروژه که از سال ۷۴ شروع شده تاکنون ۱۱ چاه از مجموع ۱۷ چاه پیش بینی شده، حفر شده و مرحله آزمایش خروج بخار سه چاه نیز موفقیت آمیز بوده است.

قرار گرفتن این نیروگاه در سبلان که یک منطقه گردشگری و توریستی است تا حد زیادی خواهد توانست در حفظ محیط زیست منطقه و ظرفیت و جاذبه های گردشگری استان مفید و مؤثر باشد. مناطق آتشفشانی ایران همانند دماوند، سهند و سبلان برای تأسیس نیروگاه های زمین گرمایی بسیار مساعد می باشند.

مزایا و معایب انرژی زمین گرمایی چیست؟

مزایا

• انرژی زمین گرمایی فقط یک ششم CO2 تولید شده توسط یک کارخانه گاز طبیعی را تولید می کند، بنابراین به محیط زیست آسیب کمتری می رساند.
• به شرایط آب و هوایی بستگی ندارد یعنی همانند انرژی بادی یا انرژی خورشیدی نیست که به وجود یا عدم وجود باد یا خورشید بستگی داشته باشد و در تمام طول سال در دسترس است.
• راندمان و بازده بالایی در تولید انرژی دارد. تولید بالقوه آن می تواند حداقل ۳۵GW و حداکثر ۲TW باشد.
• مصرف انرژی کمی دارد چون تمامی فعالیت ها در نیروگاه صورت می گیرد و نیازی به حمل ونقل، انبار و… ندارد.
• سیستم های پمپ حرارتی این نوع انرژی، طول عمر بالایی دارند و برای گرمایش و سرمایش عالی می باشند.
• در مقایسه با سایر فناوری های تولید برق، مصرف آب کمتری دارد.

معایب

• با وجود تولید CO2 کم، سایر گازهای گلخانه ای همانند دی اکسید گوگرد و سولفید هیدروژن را تولید می کند.
• نیروگاه های انرژی زمین گرمایی باعث ایجاد مینی لرز یا زلزله های کوچک در منطقه ای که در آن فعالیت می کنند، می شود.
• هزینه اولیه بالایی برای ساخت آن مورد نیاز است.
• به دلیل فعالیت در امتداد صفحات تکتونیکی پوسته زمین، به عنوان خاص ترین منبع انرژی شناخته شده برای انسان است و بیشتر محدود به کشورهایی همانند کنیا، اندونزی، ایالات متحده و ایسلند می باشد.
• تخلیه سریع مخزن
• پمپ های حرارتی زمین گرمایی برای کار کردن به یک منبع انرژی دیگر نیاز دارند.

چشم انداز پایانی

سه عامل عرضه، تقاضا و رقابت در آیندهِ انرژی زمین گرمایی بسیار تأثیر گذار می باشند. با افزایش جمعیت و حمایت دولت ها از انرژی های تجدید پذیر و سازگار با محیط زیست، روند تقاضا برای این نوع انرژی ها نیز در حال افزایش است. انرژی حاصل از زمین گرمایی بیشتر از سوخت های فسیلی است و در صورت ارتقای شیوه های استخراج و بهره برداری از این نوع انرژی، می توان استفاده از آن را توسعه، گسترش و در دسترس عموم مردم قرار داد.