انرژی زمین گرمایی و کاربرد‌های آن

به گزارش گروه وب گردی خبرگزاری صدا و سيما، امروزه ما برای تأمین نیاز‌های خود باید از انرژی‌های تجدید پذیر کمک بگیریم، زیرا انرژی‌های فسیلی رو به اتمام هستند و تنها انرژی‌های تجدیدپذیر هستند که به کمک ما می‌آیند. یکی از روش‌های نوین، استفاده از انرژی زمین گرمایی است. 

امروزه ما برای تأمین نیاز‌های خود باید از انرژی‌های تجدید پذیر کمک بگیریم
مرکز زمین (به عمق تقریبی ۶ هزار و ۴۰۰ کیلومتر) که در حدود ۴ هزار درجهٔ سانتیگراد حرارت دارد، به عنوان یک منبع حرارتی عمل نموده و موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت ۶۵۰ تا  هزار و ۲۰۰ درجهٔ سانتیگراد در اعماق ۸۰ تا ۱۰۰ کیلومتری از سطح زمین می‌شود. به طور میانگین، میزان انتشار این حرارت از سطح زمین، که فرآیندی مستمر است، معادل ۸۲ میلی وات در واحد سطح است که با در نظرگرفتن مساحت کل سطح زمین، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن برابر با ۴۲ میلیون مگاوات است.

در واقع این میزان حرارت غیرعادی، عامل اصلی پدیده‌های زمین شناسی از جمله فعالیت‌های آتشفشانی، ایجاد زمین لرزه ها، پیدایش رشته کوه‌ها (فعالیت‌های کوه زایی) و همچنین جابجایی صفحات تکتونیکی است که کرهٔ زمین را به یک سیستم دینامیک تبدیل کرده و پیوسته آن را تحت تغییرات گوناگون قرار می‌دهد. به وسیلهٔ یک سیال مانند بخار یا آب داغ یا هر دو می‌توان این حرارت را به سطح زمین انتقال داد. از این انرژی گرمایی در سطح زمین می‌توان در کاربرد‌های متفاوت از جمله تولید برق استفاده کرد.

منابع انرژی زمین گرمایی

۱- انرژی زمین گرمایی و بخار طبیعی:
تبدیل بخار به برق نخستین بار به ۱۹۰۴ در ایتالیا باز می‌گردد و امروزه در بسیاری از کشور‌های جهان از جمله آمریکا، ژاپن و روسیه مورد بهره وری قرار می‌گیرد. اما چگونه این کار را انجام می‌دهند؟ نخست بخار از چندین چاه ایجاد شده جمع آوری می‌کنند، از صافی عبور می‌دهند تا به توربین رسیده و ژنراتور به حرکت در آید در نتیجه الکتریسیته تولید می‌شود.

ميزان انرژی تولیدی توسط انرژی زمین گرمایی نسبت به سوخت فسیلی کمتر است، اما به دلیل نداشتن آلودگی و از بین نبردن سوخت‌هایی که میلیون‌ها سال برای تشکیل آن ها زمان صرف شده است، می‌توان گفت که استفاده از آن تقریباً رایگان است. 

۲- انرژی زمین گرمایی و توليد الکتریسیته از آب داغ
چاه‌های آب داغ همراه بخار هستند از این رو نسبت به فرآیند گرم و خشک اقتصادی نیست، زیرا برای انجام کار مقدار بسیاری مایع را باید استفاده کنیم و در نتیجه مجبور به تزریق دوباره آب درون زمین می‌شویم. اما برخی چاه‌های کم بخار هستند که می‌توان از آن‌ها به طور محدود استفاده کرد. یکی از شیوه‌های استفاده از این انرژی به چرخه بخار شهرت دارد.

تصویری از نیروگاه زمین گرمایی نسیاولیر در ایسلند

آب داغ تحت فشار از درون مبدل حرارتی می‌گذرد این آب که در مداری درزبندی شده می‌چرخد و نقطه جوش پایین تری می‌یابد و بخار می‌شود. بخار منبسط شده و ژنراتور را به حرکت در می‌آورد در نتیجه الکتریسیته تولید می‌شود. آنگاه دوباره به آب تبدیل شده و مبدل باز می‌گردد و این چرخه ادامه می‌یابد. همان طور که گفته شد این روش اقتصادی نیست و تنها نمونه‌های کوچکی در آمریکا و روسیه وجود دارد.

۳- انرژی زمین گرمایی و سنگ‌های داغ و خشک
ما انواع روش‌ها برای استفاده از زمین گرمایی بررسی کردیم سومین روش استفاده از این انرژی که برای گرم کردن آب استفاده می‌شود بهره وری از سنگ‌های داغ و خشک است.
این سنگ‌ها در عمق ۴ کیلومتری زمین قرار دارند و حدود ۲۴۰ درجه سانتی گراد حرارت دارند، اما چگونه می‌توان از این فرآیند استفاده کرد؟ با حفر چاه‌هایی عمیق که در مداری بسته در صخره‌ای جامد وجود دارد و بر روی منطقه‌ای از بخش داخلی زمین که دمای زیادی دارد طاق زده و آبسرد را با فشار زیاد به درون چاه‌ها پمپ می‌کند. البته برای سهولت بخشیدن در این کار ترک‌های مصنوعی نیز ایجاد می‌کنند. اکنون در نزدیکی لوس آلاموس و نیومکزیکو از این روش استفاده می‌شود

۴- انرژی زمین گرمایی و منابع تحت فشار زمین
منابع عظیمی هستند که از آب شور تشکیل یافته اند و از نظر شرایط کلی به درجه اشباع رسیده اند و در لایه‌های میان صخره‌های اعماق زمین به صورت محبوس وجود دارند. این منابع عمدتاً حاوی گاز متان محلول هستند و در عمق ۳ تا ۶ کیلومتری از سطح زمین یافت می‌شوند و درجه حرارت آن‌ها بین ۹۰ تا ۲۰۰ درجه سانتی گراد تخمین زده می‌شوند.

۵- انرژی زمین گرمایی و منابع ماگمایی
این منابع که آن‌ها را اغلب به نام گدازه‌ها می‌شناسیم، در واقع ایده آل‌ترین حالت ممکن برای منابع زمین گرمایی بوده که درجه حرارت آن بین ۷۰۰ تا ۲ هزار درجه سانتی گراد است. با توجه به درجه حرارت بالای این مخازن و محدودیت‌های فنی موجود، امروزه از این منابع عظیم بهره برده نمی‌شود؛ که با توجه به فناوری امروزه فقط از منابع آب گرمایی (هیدروترمال) جهت مصارف مستقیم و غیر مستقیم استفاده می‌شود.