نابع انرژی زمین گرمایی از قسمت کم عمق زمین آغاز شده و تا بخش هایی که دما بی نهایت است ادامه می یابد. در اعماق زمین آب های گرم و سنگ های داغ و همچنین سنگ های گداخته یا گدازه های آتشین یافت می شوند. تقریباً در همه قسمت های زمین چه کم عمق و چه عمیق درجه حرارت متفاوت است در برخی قسمت ها درجه حرارت بین ۵۰ تا ۶۰ درجه فارنهایت (۱۰ تا ۱۶ درجه سانتیگراد) می باشد. منابع بهره برداری شده از انرژی زمین گرمایی می تواند عهده دار گرمایش و سرمایش ساختمان ها باشد و توسط لوله های مدفون در قسمت های عمیق و نیمه عمیق به ساختمان ها انتقال می یابد به طوری که در زمستان، پمپ زمین گرمایی، گرما را از مبدل گرمایی گرفته و آنرا به درون ساختمان می فرستد.
در تابستان، فرآیند معکوس می شود، به طوری که پمپ گرمایی گرما را از هوای درون ساختمان به مبدل ها جابجا می کند. در این خصوص دولت ها به ایجاد نیروگاه هایی همت گماردند که در این نیروگاه ها گرمایش ساختمان ها و نیز تولید برق صورت می پذیرد این نیروگاه ها به سه دسته عمده تقسیم می گردد که در زیر به توضیح بیشتر آنها می پردازیم.
● انواع نیروگاه های زمین گرمایی
۱) نیروگاه خشک: این نیرو گاه روی مخازن ژئوترمالی که بخار خشک با آب خیلی کم تولید می کنند، ساخته می شوند. در این روش، بخار از طریق لوله به طرف نیروگاه هدایت می شود و نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می کند. این گونه مخازن با بخار خشک کمیاب است. بزرگترین میدان بخار خشک در دنیا، آب گرم جیزرز در ۹۰ مایلی شمال کالیفرنیاست که تولید الکتریسیته در آن، از سال ۱۹۶۲ شروع شده است و امروزه به عنوان یکی از موفق ترین پروژه های تولید انرژی جایگزین محسوب می شود.
در نیومکزیکو، ردیفی از لوله ها که زیر خاک دفن شده اند، آب زمین گرمایی را انتقال می دهند تا گل ها و سبزیجات پرورش یابند
۲) نیروگاه بخار حاصل از آب داغ: این نوع نیروگاه روی مخازن دارای آب داغ احداث می شود. در این مخازن با حفر چاه، آب داغ به سطح می آید و به دلیل آزاد شدن از فشار مخازن، بخشی از آن به بخار تبدیل می شود. این بخار برای چرخاندن توربین به کار می رود. چنین نیروگاه هایی عمومیت بیشتری دارند، زیرا بیشتر مخازن زمین گرمایی حاوی آب داغ هستند. فناوری مزبور برای اولین بار در نیوزیلند به کار گرفته شد.
۳) نیروگاه ترکیبی (بخار و آب داغ): در این سیستم، آب گرم از میان یک مبدل گرمایی می گذرد و گرما را به یک مایع دیگر می دهد که نسبت به آب در درجه حرارت پائین تری می جوشد. مایع دوم در نتیجه ی گرم شدن به بخار تبدیل می شود و پره های توربین را می چرخاند. سپس متراکم می شود و مایع حاصله دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. آب زمین گرمایی نیز دوباره به درون مخازن تزریق می شود. این روش برای استفاده از مخازنی که به اندازه یکافی گرم نیستند و بخار با فشار تولید می کنند، به کار می رود.
مزایای استفاده از انرژی گرمایی برای تولید الکتریسیته:
۱) تمیز بودن: در این روش همانند نیروگاه بادی و خورشیدی، نیازی به سوخت نیست، بنابراین سوخت های فسیلی حفظ می شوند و هیچگونه دودی وارد هوا نمی شود.
۲) بدون مشکل بودن برای منطقه: فضای کمتری برای احداث نیروگاه نیاز دارد و عوارضی چون ایجاد تونل، چاله های روباز، کپه های آشغال و یا نشت نفت و روغن را به دنبال ندارد.
۳) قابل اطمینان بودن: این نیروگاه می تواند در طول سال فعال باشد و به دلیل قرار گرفتن روی منبع سوخت، مشکلات مربوط به قطع نیروی محرکه در نتیجه ی بدی هوا، بلایای طبیعی و یا تنش های سیاسی را ندارد.
۴) تجدید پذیری و دائمی بودن
۵) صرفه جویی ارزی: هزینه ای برای ورود سوخت از کشور خارج نمی شود و نگرانی های ناشی از افزایش هزینه ی سوخت وجود نخواهد داشت.
۶) کمک به رشد کشورهای در حال توسعه: نصب آن در مکان های دور افتاده می تواند، استاندارد و کیفیت زندگی را با آوردن نیروی برق بالا ببرد.
این نیروگاه می تواند در طول سال فعال باشد و به دلیل قرار گرفتن روی منبع سوخت، مشکلات مربوط به قطع نیروی محرکه در نتیجه ی بدی هوا، بلایای طبیعی و یا تنش های سیاسی را ندارد.
با توجه به فوایدی که برشمردیم، انرژی زمین گرمایی، انرژی بدون آلودگی است که به رشد کشورهای در حال توسعه کمک می کند.
موارد مصرف دیگری نیز از گرمای زمین گرمایی وجود دارد. برای مثال، در (کلامث فالز) در اورگن آمریکا، زیر جاده ها و پیاده روها آب ژئوترمال لوله کشی می شود، تا از یخ زدن آن ها در شرایط هوای یخبندان جلوگیری شود. در نیومکزیکو، ردیفی از لوله ها که زیر خاک دفن شده اند، آب زمین گرمایی را انتقال می دهند تا گل ها و سبزیجات پرورش یابند. با این شیوه، اطمینان حاصل می شود که زمین یخ نمی زند. به علاوه، فصل رویش طولانی تر می شود و روی هم رفته، محصولات کشاورزی سریع تر رشد می کنند و بدون استفاده از گلخانه محافظت می شوند.
هزینه ای برای ورود سوخت از کشور خارج نمی شود و نگرانی های ناشی از افزایش هزینه ی سوخت وجود نخواهد داشت.
کشورهایی که در حال حاضر از مخازن زمین گرمایی برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند، عبارتند از آمریکا، نیوزیلند، ایسلند، مکزیک، فیلیپین، اندونزی و ژاپن. البته کارشناسان دفتر انرژی های نو در ایران اطلس قابلیت های انرژی زمین گرمایی را نیز تهیه کرده اند به طوری که در منطقه سبلان لکه? قرمز رنگی دیده می شود که نشانگر مستعدترین منطقه برای استفاده از انرژی زمین گرمایی است. تاکنون در این منطقه ده هزار متر حفاری صورت گرفته است. قرار است از این چاه عمیق، گرمای مورد نیاز برای تولید ۱۰۰ مگاوات برق استخراج شود که عملاً اهداف دولت را نشانه گرفته است.
استفاده از این انرژی در بسیاری از کشورها در حال گسترش است. راه حل استفاده ی بیشتر از انرژی زمین گرمایی، افزایش آگاهی عمومی و تقویت فناوری مرتبط با زمین گرمایی است.
استفاده از انرژی زمین گرمایی به دلیل پایین بودن هزینه در مقایسه با انرژی خورشیدی مورد توجه است، گر چه هنوز دو برابر انرژی باد خرج برمی دارد. حداقل ۱۰۰ مگاوات برق از این طریق تأمین شود.
خبرگزاری فارس
در تابستان، فرآیند معکوس می شود، به طوری که پمپ گرمایی گرما را از هوای درون ساختمان به مبدل ها جابجا می کند. در این خصوص دولت ها به ایجاد نیروگاه هایی همت گماردند که در این نیروگاه ها گرمایش ساختمان ها و نیز تولید برق صورت می پذیرد این نیروگاه ها به سه دسته عمده تقسیم می گردد که در زیر به توضیح بیشتر آنها می پردازیم.
● انواع نیروگاه های زمین گرمایی
۱) نیروگاه خشک: این نیرو گاه روی مخازن ژئوترمالی که بخار خشک با آب خیلی کم تولید می کنند، ساخته می شوند. در این روش، بخار از طریق لوله به طرف نیروگاه هدایت می شود و نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می کند. این گونه مخازن با بخار خشک کمیاب است. بزرگترین میدان بخار خشک در دنیا، آب گرم جیزرز در ۹۰ مایلی شمال کالیفرنیاست که تولید الکتریسیته در آن، از سال ۱۹۶۲ شروع شده است و امروزه به عنوان یکی از موفق ترین پروژه های تولید انرژی جایگزین محسوب می شود.
در نیومکزیکو، ردیفی از لوله ها که زیر خاک دفن شده اند، آب زمین گرمایی را انتقال می دهند تا گل ها و سبزیجات پرورش یابند
۲) نیروگاه بخار حاصل از آب داغ: این نوع نیروگاه روی مخازن دارای آب داغ احداث می شود. در این مخازن با حفر چاه، آب داغ به سطح می آید و به دلیل آزاد شدن از فشار مخازن، بخشی از آن به بخار تبدیل می شود. این بخار برای چرخاندن توربین به کار می رود. چنین نیروگاه هایی عمومیت بیشتری دارند، زیرا بیشتر مخازن زمین گرمایی حاوی آب داغ هستند. فناوری مزبور برای اولین بار در نیوزیلند به کار گرفته شد.
۳) نیروگاه ترکیبی (بخار و آب داغ): در این سیستم، آب گرم از میان یک مبدل گرمایی می گذرد و گرما را به یک مایع دیگر می دهد که نسبت به آب در درجه حرارت پائین تری می جوشد. مایع دوم در نتیجه ی گرم شدن به بخار تبدیل می شود و پره های توربین را می چرخاند. سپس متراکم می شود و مایع حاصله دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. آب زمین گرمایی نیز دوباره به درون مخازن تزریق می شود. این روش برای استفاده از مخازنی که به اندازه یکافی گرم نیستند و بخار با فشار تولید می کنند، به کار می رود.
مزایای استفاده از انرژی گرمایی برای تولید الکتریسیته:
۱) تمیز بودن: در این روش همانند نیروگاه بادی و خورشیدی، نیازی به سوخت نیست، بنابراین سوخت های فسیلی حفظ می شوند و هیچگونه دودی وارد هوا نمی شود.
۲) بدون مشکل بودن برای منطقه: فضای کمتری برای احداث نیروگاه نیاز دارد و عوارضی چون ایجاد تونل، چاله های روباز، کپه های آشغال و یا نشت نفت و روغن را به دنبال ندارد.
۳) قابل اطمینان بودن: این نیروگاه می تواند در طول سال فعال باشد و به دلیل قرار گرفتن روی منبع سوخت، مشکلات مربوط به قطع نیروی محرکه در نتیجه ی بدی هوا، بلایای طبیعی و یا تنش های سیاسی را ندارد.
۴) تجدید پذیری و دائمی بودن
۵) صرفه جویی ارزی: هزینه ای برای ورود سوخت از کشور خارج نمی شود و نگرانی های ناشی از افزایش هزینه ی سوخت وجود نخواهد داشت.
۶) کمک به رشد کشورهای در حال توسعه: نصب آن در مکان های دور افتاده می تواند، استاندارد و کیفیت زندگی را با آوردن نیروی برق بالا ببرد.
این نیروگاه می تواند در طول سال فعال باشد و به دلیل قرار گرفتن روی منبع سوخت، مشکلات مربوط به قطع نیروی محرکه در نتیجه ی بدی هوا، بلایای طبیعی و یا تنش های سیاسی را ندارد.
با توجه به فوایدی که برشمردیم، انرژی زمین گرمایی، انرژی بدون آلودگی است که به رشد کشورهای در حال توسعه کمک می کند.
موارد مصرف دیگری نیز از گرمای زمین گرمایی وجود دارد. برای مثال، در (کلامث فالز) در اورگن آمریکا، زیر جاده ها و پیاده روها آب ژئوترمال لوله کشی می شود، تا از یخ زدن آن ها در شرایط هوای یخبندان جلوگیری شود. در نیومکزیکو، ردیفی از لوله ها که زیر خاک دفن شده اند، آب زمین گرمایی را انتقال می دهند تا گل ها و سبزیجات پرورش یابند. با این شیوه، اطمینان حاصل می شود که زمین یخ نمی زند. به علاوه، فصل رویش طولانی تر می شود و روی هم رفته، محصولات کشاورزی سریع تر رشد می کنند و بدون استفاده از گلخانه محافظت می شوند.
هزینه ای برای ورود سوخت از کشور خارج نمی شود و نگرانی های ناشی از افزایش هزینه ی سوخت وجود نخواهد داشت.
کشورهایی که در حال حاضر از مخازن زمین گرمایی برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند، عبارتند از آمریکا، نیوزیلند، ایسلند، مکزیک، فیلیپین، اندونزی و ژاپن. البته کارشناسان دفتر انرژی های نو در ایران اطلس قابلیت های انرژی زمین گرمایی را نیز تهیه کرده اند به طوری که در منطقه سبلان لکه? قرمز رنگی دیده می شود که نشانگر مستعدترین منطقه برای استفاده از انرژی زمین گرمایی است. تاکنون در این منطقه ده هزار متر حفاری صورت گرفته است. قرار است از این چاه عمیق، گرمای مورد نیاز برای تولید ۱۰۰ مگاوات برق استخراج شود که عملاً اهداف دولت را نشانه گرفته است.
استفاده از این انرژی در بسیاری از کشورها در حال گسترش است. راه حل استفاده ی بیشتر از انرژی زمین گرمایی، افزایش آگاهی عمومی و تقویت فناوری مرتبط با زمین گرمایی است.
استفاده از انرژی زمین گرمایی به دلیل پایین بودن هزینه در مقایسه با انرژی خورشیدی مورد توجه است، گر چه هنوز دو برابر انرژی باد خرج برمی دارد. حداقل ۱۰۰ مگاوات برق از این طریق تأمین شود.
خبرگزاری فارس