انرژی زمین‌ گرمایی چیست؟

بيگ بنگ/ امروزه ما براي تأمين نيازهاي خود بايد از انرژي‌هاي تجديد پذير کمک بگيريم زيرا انرژي‌هاي فسيلي رو به اتمام هستند و تنها انرژي‌هاي تجديد پذير هستند که به کمک ما مي‌آيند يکي از روش‌هاي نوين استفاده از انرژي زمين‌ گرمايي است که در اينجا به بررسي آن مي‌پردازيم. مرکز زمين (به عمق تقريبي ۶۴۰۰ کيلومتر) که در حدود ۴۰۰۰ درجهٔ سانتيگراد حرارت دارد، به‌ عنوان يک منبع حرارتي عمل نموده و موجب تشکيل و پيدايش مواد مذاب با درجه حرارت ۶۵۰ تا ۱۲۰۰ درجهٔ سانتيگراد در اعماق ۸۰ تا ۱۰۰ کيلومتري از سطح زمين مي‌گردد. به‌ طور ميانگين، ميزان انتشار اين حرارت از سطح زمين، که فرايندي مستمر است، معادل ۸۲ ميلي‌وات در واحد سطح است که با در نظرگرفتن مساحت کل سطح زمين، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن برابر با ۴۲ ميليون مگاوات است. در واقع اين ميزان حرارت غيرعادي، عامل اصلي پديده‌هاي زمين‌شناسي ازجمله فعاليت‌هاي آتشفشاني، ايجاد زمين‌لرزه‌ها، پيدايش رشته‌کوه‌ها(فعاليتهاي کوه‌زايي) و همچنين جابجايي صفحات تکتونيکي مي‌باشد که کرهٔ زمين را به يک سيستم ديناميک تبديل نموده و پيوسته آن را تحت تغييرات گوناگون قرار مي‌دهد. به‌وسيلهٔ يک سيال مانند بخار يا آب داغ يا هر دو مي‌توان اين حرارت را به سطح زمين انتقال داد. از اين انرژي گرمايي در سطح زمين مي‌توان در کاربردهاي متفاوت از جمله توليد برق استفاده کرد. منابع انرژي زمين‌ گرمايي از لحاظ بنيادي به دسته هاي زير تقسيم مي‌شوند: ۱- بخار طبيعي يا تبديل بخار به برق که نخستين استفاده و توليد آن به زمان ۱۹۰۴ در ايتاليا باز مي‌گردد و امروزه در بسياري از کشورهاي جهان از جمله آمريکا، ژاپن، روسيه و… مورد بهره‌وري قرار مي‌گيرد. اما چگونه اين کار را انجام مي‌دهند؟ نخست بخار از چندين چاه ايجاد شده جمع‌ آوري مي‌کنند، از صافي عبور مي‌دهند تا به توربين رسيده و ژنراتور به حرکت در آيد در نتيجه الکتريسيته توليد مي‌شود. 393317983-84203571821با توجه به اينکه انرژي توليدي توسط زمين‌ گرمايي نسبت به سوخت فسيلي کمتر است اما به دليل نداشتن آلودگي و از بين نبردن سوخت‌هايي که ميليون‌ها سال زمان مي‌برد تا تشکيل شوند از اين‌ رو مي‌توان گفت که استفاده از آن تقريباً رايگان است. در حال حاضر براي تأمين نسبي برق شهرهايي چون سانفرانسيسکو و اوکلند از اين فرايند استفاده مي‌شود. ۲- الکتريسيته از آب داغ چاه‌هاي آب داغ همراه بخار هستند از اين‌ رو نسبت به فرايند گرم و خشک اقتصادي نيست زيرا براي انجام کار مقدار بسياري مايع را بايد استفاده کنيم و در نتيجه مجبور به تزريق دوباره آب درون زمين مي‌شويم. اما برخي چاه‌هاي کم بخار هستند که مي‌توان از آن‌ها به‌طور محدود استفاده کرد. يکي از شيوه‌هاي استفاده از اين انرژي به چرخه بخار شهرت دارد. آب داغ تحت‌ فشار از درون مبدل حرارتي مي‌گذرد اين آب که در مداري درزبندي شده مي‌چرخد و نقطه‌ جوش پايين‌تري مي‌يابد و بخار مي‌شود. بخار منبسط‌ شده و ژنراتور را به حرکت در مي‌آورد در نتيجه الکتريسيته توليد مي‌شود. آنگاه دوباره به آب تبديل‌شده و مبدل باز مي‌گردد و اين چرخه ادامه مي‌يابد. همان‌ طور که گفته شد اين روش اقتصادي نيست و تنها نمونه‌هاي کوچکي در آمريکا و روسيه وجود دارد. ۳- سنگ‌هاي داغ و خشک ما انواع روش‌ها براي استفاده از زمين‌ گرمايي بررسي کرديم سومين روش استفاده از اين انرژي که براي گرم کردن آب استفاده مي‌شود بهره‌وري از سنگ‌هاي داغ و خشک است. اين سنگ‌ها در عمق ۴ کيلومتري زمين قرار دارند و حدود ۲۴۰ درجه سانتي‌گراد حرارت دارند اما چگونه مي‌توان از اين فرايند استفاده کرد؟ با حفر چاه‌هايي عميق که در مداري بسته در صخره‌اي جامد وجود دارد و بر روي منطقه‌اي از بخش داخلي زمين که دماي زيادي دارد طاق زده و آبسرد را با فشار زياد به درون چاه‌ها پمپ مي‌کند. البته براي سهولت بخشيدن در اين کار ترک‌هاي مصنوعي نيز ايجاد مي‌کنند. اکنون در نزديکي لوس آلاموس و نيومکزيکو از اين روش استفاده مي‌گردد. ۴- منابع تحت فشار زمين منابع عظيمي هستند که از آب شور تشکيل يافته‌اند و از نظر شرايط کلي به درجه اشباع رسيده‌اند و در لايه‌هاي ميان صخره‌هاي اعماق زمين به صورت محبوس وجود دارند. اين منابع عمدتاً حاوي گاز متان محلول هستند و در عمق ۳ تا ۶ کيلومتري از سطح زمين يافت مي‌شوند و درجه حرارت آنها بين ۹۰ تا ۲۰۰ درجه سانتي گراد تخمين زده مي‌شوند. اين منابع که آنها را اغلب به نام گدازه‌ها مي‌شناسيم، در واقع ايده‌آل‌ترين حالت ممکن براي منابع زمين گرمايي بوده که درجه حرارت آن بين ۷۰۰ تا ۲ هزار درجه سانتي گراد است. با توجه به درجه حرارت بالاي اين مخازن و محدوديت‌هاي فني موجود، امروزه از اين منابع عظيم بهره برده نمي‌شود؛ که با توجه به فناوري امروزه فقط از منابع آب گرمايي (هيدروترمال) جهت مصارف مستقيم و غير مستقيم استفاده مي‌شود. مزايا و معايب: از لحاظ زيست‌ محيطي مهمترين سود بهره‌گيري از انرژي زمين‌ گرمايي اين است که تمامي فعاليت‌ها در نيروگاه صورت مي‌گيرد و مانند انرژي‌هاي فسيلي و هسته‌اي نياز به ترابري، انبارش، معدن کاري و… ندارد بدين ترتيب انرژي بسيار کمتري مصرف مي‌کند. از معايب آن مي‌توان به توليد زمين‌لرزه و غيره اشاره نمود. با تشکر از: مهدي سجودي/ سايت علمي بيگ بنگ منابع: کتاب انرژي، نويسندگان: برنهارت گ. اسکروتسکي و ديگران، مترجم: کورس ضيايي با کانال تلگرامي «آخرين خبر» همراه شويد