انرژی زمین‌ گرمایی (Geothermal Energy) چیست؟ — از صفر تا صد

۶۸۹۷ بازدید
آخرین به‌روزرسانی: ۲۰ اردیبهشت ۱۴۰۲
زمان مطالعه: ۱۲ دقیقه
انرژی زمین‌ گرمایی (Geothermal Energy) چیست؟ — از صفر تا صد

به صورت کلی، «انرژی زمین‌ گرمایی» (geothermal energy) نوعی انرژی گرمایی است که در زمین تولید و ذخیره می‌گردد. انرژی گرمایی موجود در پوسته‌ی زمین به دلیل ماهیت تشکیل این سیاره و تجزیه‌ی رادیواکتیو مواد معدنی به صورت پیوسته حاصل می‌شود.

997696

«گرادیان زمین‌گرمایی» (The geothermal gradient) - تفاوت دمایی بین هسته و پوسته - منجر به ایجاد یک جریان همیشگی گرما از سمت هسته به سمت پوسته می‌گردد.

از انرژی زمین‌گرمایی که در دسته‌ی «انرژی‌های جایگزین» (alternative energies) دسته‌بندی می‌شود، برای کاربردهایی مانند گرم کردن ساختمان‌های شهری و صنعتی یا تولید برق استفاده می‌کنند. عبارت «برق زمین‌گرمایی» (geothermal power) دقیقاً به همین کاربرد تولید الکتریسیته اشاره دارد.

چهار روش اصلی برای استفاده از انرژی زمین‌گرمایی وجود دارد: نیروگاه زمین‌گرمایی، «پمپ حرارتی زمین‌گرمایی» (geothermal heat pumps)، استفاده مستقیم و «سیستم‌های تقویت‌شده‌ی زمین‌گرمایی» (enhanced geothermal systems).

این نوع انرژی در مقیاس زیاد، به شکل مطمئن و به عنوان یک نوع «منبع تجدید‌پذیر» (renewable resource) در دسترس است که به شرایط آب‌وهوایی وابستگی ندارد. با استفاده از گرمای زمین، وابستگی به سوخت‌های فسیلی کاهش می‌یابد و اگر بهره‌برداری از منبع مورد نظر بیش از ظرفیت نباشد، منجر به کمترین آسیب به محیط زیست می‌شود. به علاوه توسعه‌ی فناوری منجر به امکان استفاده از منابع در اندازه بسیار بزرگ و به شکل بسیار مطمئن شده است.

با این حال چالش‌هایی نیز در مقابل توسعه‌ی این منابع وجود دارد؛ یکی از این مشکلات نیاز به سرمایه اولیه‌ی بالا و دومی زمان زیاد احداث یک نیروگاه زمین‌گرمایی است. همچنین همه جا نمی‌توان چنین نیروگاهی ساخت و حفاری‌های زیاد و عمیق منجر به عدم ثبات پوسته در محل می‌گردد. یکی دیگر از معضلات چنین نیروگاه‌هایی امکان انتشار گازها یا عناصر سمی مانند جیوه، بورون و آرسنیک به محیط اطراف است.

چشمه‌های گرمایی زمین

انرژی‌های گرمایی زمین از گرمای تشکیل سیاره در ابتدا (حدود ۲۰ درصد) و تجزیه‌ی رادیواکتیو مواد معدنی (حدود ۸۰ درصد) تولید می‌شود. اصلی‌ترین ایزوتوپ‌های تولید کننده انرژی پتاسیم ۴۰، اورانیوم ۲۳۸، اورانیوم ۲۳۵، و توریم ۲۳۲ هستند. این انرژی از هسته به سطح با توان ۴۴.۲ تراوات (terawatts) با مکانیسم «انتقال حرارت هدایتی‌» (conduction) در جریان است. چنین توانی از انرژی بیشتر از دو برابر مصرف کنونی در کل جهان محاسبه شده که البته امکان بازیافت همه‌ی آن وجود ندارد. همچنین جالب است بدانید که سطح زمین تا عمق ۱۰ متر در طول فصول گرم توسط خورشید گرم می‌شود و این گرما را در طول فصول سرد تخلیه می‌نماید.

بدون توجه به تغییرات دمایی در فصول مختلف، گرادیان دما در هر کیلومتر از عمق پوسته‌ی زمین بین ۲۵ - ۳۰ درجه‌ی سانتیگراد است که منجر به شار هدایت حرارتی به میزان ۰.۱ مگاوات در هر کیلومتر مربع می‌گردد. در نقاطی از زمین که پوسته نازک‌تر است، شار حرارتی نیز بیشتر است. این شار با وجود تحرکات ماگما، چشمه‌های آب گرم، چرخه‌های آب یا مخلوطی از این عوامل افزایش می‌یابد.

انرژی زمین‌گرمایی را نوعی «انرژی پایدار» (sustainable energy) و تجدیدپذیر می‌دانند؛ چرا که این نوع منبع انرژی نسبت به میزان مصرف ممکن بسیار بزرگ است و به صورت پیوسته جایگزین می‌شود. با این که سیاره‌ی زمین به شکل مداوم و به آرامی خنک می‌شود، برداشت بخشی از انرژی توسط انسان تأثیر خاصی در تسریع روند خنک شدن نشان نمی‌دهد.

گرچه این منابع یارای تأمین تمام نیازهای بشر را دارند، تنها امکان استفاده از بخشی از این انرژی وجود دارد. دانشمندان تخمین‌های متفاوتی از میزان برداشت ممکن به شکل پایدار محاسبه کرده‌اند. در یکی از آخرین تحقیقات در سال ۲۰۰۸ توسط «Fridleifsson»، تا ۲۰۰۰ گیگاوات تولید برق نیز پیش‌بینی شده است.

در ۱۰ هزار متر مربع از مساحت سطح زمین تقریبا ۵۰ هزار برابر کل میزان انرژی ذخیره شده در مخازن نفت و گاز طبیعی دنیا وجود دارد.

GEOTHERMAL

بزرگ‌ترین منابع انرژی زمین‌گرمایی جهان در کشور چین در دل زمین نهفته و بعد از این کشور در مقام دوم مجارستان قرار گرفته است. مجارستان با توجه به مساحت کشور، غنی‌ترین کشور جهان به حساب می‌‌آید. بیشترین برق زمین‌گرمایی در فیلیپین، نیکاراگوئه، ایسلند و نیوزيلند تولید می‌شود.

بر اساس طبقه‌بندی‌های صورت گرفته‌ی جهانى، ایران در گروه کشورهایى که داراى ذخایر احتمالى براى تولید برق از انرژى زمین‌گرمایى با استفاده از سیکل‌هاى تبخیر لحظه‌ای و تمام سیال ( براى دوره ۳۰ ساله) قرار گرفته است و قابلیت تولید برق زمین‌گرمایی با ظرفیت بیش از ۲۰۰ مگاوات دارد.

احداث نیروگاه زمین‌گرمایى در ایران و در منطقه‌ی مشکین‌شهر، نخستین نیروگاه از این نوع در منطقه خاورمیانه است و امکان دستیابى به انرژى سبز با تولید برق عارى از هرگونه آلودگى زیست‌محیطی را فراهم می‌کند. نیروگاه زمین‌گرمایی مشکین‌شهر در ۲۵ کیلومتری این شهرستان در دامنه سبلان واقع شده است که علاوه بر تولید برق، در احداث استخر پرورش ماهی و واحدهای گلخانه‌ای و تأمین آب گرم منازل نیز کاربرد خواهد داشت .

جدول پتانسیل سنجی انرژی زمین‌گرمایی بر حسب کیلو ژول را در ادامه می‌بینید.

ردیفنام استانتعداد تقریبی چشمه های آب گرمتعداد مناطق زمین گرمایی احتمالیانرژی حرارتی

(Kj)

۱آذربایجان شرقی۱۵۷۱۰۱۶ × ۵۱,۸
۲آذربایجان غربی۴۱۱۰  ۱۰۱۶ × ۷۴
۳اردبیل۵۰۶۱۰۱۶ × ۴۴,۴
۴اصفهان۶۴ ۱۰۱۶  × ۲۹,۶
۵ایلام۲۱ ۱۰۱۶ × ۷,۴
۶بوشهر۳۳ ۱۰۱۶ × ۲۲,۲
۷تهران------
۸چهارمحال و بختیاری۱۱ ۱۰۱۶ × ۷,۴
۹خراسان جنوبی۱۱ ۱۰۱۶ × ۷,۴
۱۰خراسان رضوی۳۳۱۰۱۶ × ۲۲,۲
۱۱خراسان شمالی۳۳ ۱۰۱۶ × ۲۲,۲
۱۲خوزستان------
۱۳زنجان

۳

۳ ۱۰۱۶ × ۲۲,۲
۱۴سمنان۱۱ ۱۰۱۶ × ۷,۴
۱۵سیستان و بلوچستان۱۰۵۱۰۱۶  × ۳۷
۱۶فارس۳۳ ۱۰۱۶ × ۲۲,۲
۱۷قزوین۴۴ ۱۰۱۶ × ۲۹,۶
۱۸قم------
۱۹کردستان------
۲۰کرمان۹۸ ۱۰۱۶ × ۵۹,۲
۲۱کرمانشاه۲۲ ۱۰۱۶ × ۱۴,۸
۲۲کهکیلویه و بویراحمد۱۱ ۱۰۱۶ × ۷,۴
۲۳گلستان۱۱۱۰۱۶  × ۷,۴
۲۴گیلان۲۲ ۱۰۱۶ × ۱۴,۸
۲۵لرستان۲۲ ۱۰۱۶ × ۱۴,۸
۲۶مازندران۵۵ ۱۰۱۶ × ۳۷
۲۷مرکزی۶۱ ۱۰۱۶ × ۷,۴
۲۸هرمزگان۱۶۱۴۱۰۱۶ × ۱۰۳,۶
۲۹همدان------
۳۰یزد۱۱ ۱۰۱۶ × ۷,۴
۳۱البرز------
جمع۱۹۱۱۴۷ ۱۰۱۹ × ۱,۰۸۷

تولید انرژی

اولین مرحله‌ی استحصال گرما، ورود به مخزن ذخیره گرما در زمین است. همان‌طور که پیش از این اشاره شد، ۴ روش اصلی برای این کار وجود دارد.

  • نیروگاه‌های تولید برق
  • پمپ حرارتی زمین‌گرمایی
  • استفاده مستقیم سیستم‌های تقویت‌شده زمین‌گرمایی

باید به این نکته توجه کرد که نوع منبع انرژی تعیین می‌کند باید از کدام‌یک از روش‌های بالا استفاده کرد.

«نیروگاه دوفازی» (Flash plants) رایج‌ترین نوع تولید الکتریسیته از «ذخایر اکثرا مایع» (liquid-dominated reservoirs) یا به اختصار «LDR» است. LDRها را عموما با دمای بالاتر از ۲۰۰ درجه سانتیگراد و نزدیک آتش‌فشان‌های جان می‌شناسند. در این نوع مخازن عموما به پمپ نیازی نیست گرچه نوعی از این منابع با دمای پایین‌تر نیاز به پمپ دارند.

باید بدانید از منابع گرمایی با دمای بین ۳۰ - ۱۵۰ درجه‌ی سانتیگراد برای تولید برق استفاده نمی‌شود؛ بلکه از این منابع برای گرمایش ساختمان‌های مسکونی و تجاری، استخرهای پرورش ماهی، گرمایش مورد نیاز در فرایندهای صنعتی و حمام بهره می‌برند.

geothermal energy

همچنین در قریب به ۷۵ کشور جهان از پمپ حرارتی زمین‌گرمایی در قسمتی از زمین با دمای بین ۱۰ - ۲۰ درجه‌ی سانتیگراد برای گرمایش و سرمایش ساختمان‌ها استفاده می‌کنند. جالب است بدانید که گرمایش خانگی بیشترین سرعت رشد در میان روش‌‌های دیگر را به خود اختصاص داده است.

گرمایش از نظر اقتصادی در بسیاری از مکان‌های فعال بهتر از تولید برق است. آب چشمه‌های آب گرم را مستقیما می‌توان به درون رادیاتورها پمپ کرد.

در پوسته‌های گرم و خشک زمین نیز با کار گذاشتن «مبدل حرارتی» (heat exchangers) امکان جمع‌آوری گرما وجود دارد. شاید تعجب کنید حتی استخراج گرما از زمینی با دمای کمتر از دمای اتاق با استفاده از پمپ حرارتی بازدهی بیشتر از یک بخاری معمولی دارد و پاک‌تر است. در ادامه انواع روش‌های بهره‌برداری از انرژی زمین‌گرمایی را به تفصیل بررسی می‌کنیم.

نیروگاه

این تأسیسات از گرمای عمق زمین و انتقال آب یا بخار داغ به سطح زمین برای تولید برق استفاده می‌کنند. برای دسترسی بهتر به منابع گرمایی، چاه‌هایی در اعماق پوسته حفر می‌شود.

حفاری‌ها عموما در کنار چشمه‌های آب گرم، آتش‌فشان‌های جوان انجام می‌شود؛ چراکه در چنین مکان‌هایی در یک فاصله‌ی معقول دسترسی به نقطه‌ی داغ وجود دارد. آب داغ در چنین نقاطی می‌تواند به بالاتر از ۲۰۰ درجه سانتیگراد نیز برسد.

سه نوع طراحی برای چنین نیروگاه‌هایی وجود دارد: «بخار خشک» (dry steam)، «بخار دوفازی» (flash steam) و «مایع داغ» (binary cycle). تمام این سیستم‌ها آب یا بخار داغ را از اعماق بالا می‌آورند و با استفاده از این انرژی برق تولید می‌کنند. بعد از این مرحله، آب میعان شده به چاه‌ها باز می‌گردد تا ضمن حفظ تعادل، گرما مجددا استخراج شود. با بازگشت آب میعان شده عمر چاه نیز افزایش می‌یابد.

طراحی نیروگاه بر اساس دما، عمق و کیفیت آب یا بخار خارج شده دارد. اگر سیال خارج شده «بخاری فوق داغ یا خشک» (superheat vapor) باشد، از آن مستقیما برای به حرکت در آوردن توربین استفاده می‌گردد. اگر سیال خارج شده دوفازی یا مایعی با دمای بالا باشد، از سیستم دو فازی بهره می‌گیرند. در نهایت اگر دمای سیال پایین باشد در یک سیستم مایع داغ، ابتدا گرمای سیال در یک مبدل حرارتی منجر به تبخیر سیال دیگری با دمای جوش پایین‌تر می‌شود و در نهایت بخار تولیدی وارد توربین می‌گردد. در ادامه انواع این سیستم‌ها با شکل توضیح داده شده‌اند.

سیستم بخار خشک

در این نوع نیروگاه‌ها سیال خروجی از «چاه‌های تولیدی» (Production Wells) کاملاً بخار است و می‌توان بخار آن را مستقیم به توربین منتقل نمود تا با فشار سیال، ضمن به حرکت درآوردن توربین با استفاده از ژنراتور برق تولید کرد. در انتها سیال خروجی به یک دستگاه «صدا خفه کن» (Silencer) منتقل می‌شود تا آن قسمت از سیال که به‌صورت بخار بوده به فضا منتقل شود. می‌توان از مایع گرم خروجی از توربین برای استفاده‌های «مستقیم حرارتی زمین‌گرمایی» (Geothermal Direct Uses) استفاده نمود یا آن‌ را به داخل چاه‌های تزریق منتقل کرد.

geothermal power plant

بخار داغ مورد استفاده عموما دمایی بالاتر از ۲۳۵ درجه‌ سانتیگراد دارد. نکته این که این طراحی قدیمی‌ترین سیستم مورد استفاده بشر بوده است.

سیستم دوفازی

در این نوع نیروگاه، سیال خروجی از چاه‌های تولیدی به‌صورت دو فاز مایع و بخار وجود دارد. به‌طور تقریبی می‌توان نیروگاه‌های سیال دوفازی را بر اساس چرخه‌ی تولید برق و تجهیزات مورداستفاده در آن به سه دسته تقسیم نمود.

تک‌مرحله‌ای با خروجی اتمسفر

در این نوع نیروگاه، سیال خروجی از چاه‌های تولیدی، توسط خطوط انتقال لوله به داخل مخزن «تفکیک‌کننده» (Separator) هدایت می‌شود. در مخزن تفکیک‌کننده به دلیل افت فشار، قسمتی از سیال به بخار تبدیل‌، از قسمت خروجی بخار مخزن خارج و به داخل توربین هدایت می‌شود. در نیروگاه بخار «تک‌مرحله‌ای با خروجی اتمسفر» (Single Flash Backpressure) خروجی توربین به هوای آزاد رها می‌گردد. به همین دلیل میزان تولید توان در توربین و تولید برق در ژنراتور به فشار سیال و فشار جو بستگی دارد.

تک‌مرحله‌ای با کندانسور

تفاوت میان این نوع نیروگاه‌های زمین‌گرمایی با نیروگاه بخار تک‌مرحله‌ای با خروجی اتمسفر در این است که در این نیروگاه، سیال خروجی از توربین به داخل «چگالنده یا کندانسور» (Condenser) منتقل می‌شود. در کندانسور توسط آب سردی که توسط «برج خنک کننده» (Cooling Tower) تأمین می‌گردد،، فشار بعد از توربین کاهش می‌یابد تا ضمن افزایش راندمان نیروگاه، میزان تولید برق افزایش پیدا کند.

geothermal energy

دومرحله‌ای

در این نوع نیروگاه زمین‌گرمایی به دلیل بالا بودن میزان دبی فاز مایع و نیز فشار آن می‌توان با کاهش فشار مایع خروجی از مخزن تفکیک‌کننده اول در یک مخزن تفکیک‌کننده دیگر نسبت به افزایش دبی بخار اقدام نمود. با این روش بخار تولید شده در مخزن تفکیک‌کننده دوم را به داخل قسمت‌های کم فشار توربین می‌فرستند تا بتوان میزان توان تولیدی در توربین و درنتیجه میزان تولید برق در ژنراتور را افزایش داد.

سیستم مایع داغ

در این نوع نیروگاه‌های زمین‌گرمایی سیال خروجی از چاه‌های زمین‌گرمایی به‌صورت مایع داغ و فاقد هرگونه بخار به دست می‌آید. در این حالت می‌توان با استفاده از یک مبدل حرارتی، حرارت موجود در سیال زمین‌گرمایی را به سیال دیگری مانند ایزوپنتان، ایزوبوتان و سایر مواد دیگری که دمای جوشی پایین‌تر از آب دارند، منتقل نمود. در ادامه با انتقال بخار ایزوبوتان یا دیگر سیالات مشابه به توربین، نسبت به تولید توان و سپس تولید برق در ژنراتور اقدام می‌شود. این نوع نیروگاه‌های زمین‌گرمایی، را «دو سیاله» نیز می‌نامند.

پمپ حرارتی

پمپ حرارتی زمين‌گرمايی يا سيستم تبادل حرارت با زمين فن‎آوری نوینی است كه با استفاده از حرارت زمين (نه سيال زمين‌گرمايی) شرايطی مطبوع را براي مكان‌های سرپوشيده فراهم مي‎سازد.

از آنجا كه پمپ‌هاي حرارتي از سيال مخازن زمين‌گرمايی استفاده نمی‎كنند، از اين روش می‎توان تقريبا در همه جای جهان كه شيب حرارتی متعارف يا بالاتر دارند بهره‌گيری كرد.

geothermal power plant

پمپ‌های حرارتی زمين‌گرمايی از ويژگي دمای تقریبا ثابت خاك و يا سفره‎های آب زيرزمينی در چند متری زير سطح زمين استفاده می‎كنند. اين پمپ‌ها، آب يا مايعات ديگری را در داخل لوله‎هاي مدفون كه غالبا افقی يا عمودی هستند در زيرزمين و در مجاورت يك ساختمان به گردش در می‌آورند و حرارت را از زمين به داخل ساختمان منتقل می‌کنند يا از ساختمان به زمين انتقال می‎دهند.

بسته به درجه حرارت محيط زندگی، از اين سيستم می‌توان براي گرم يا سرد كردن ساختمان‌ها استفاده كرد. به منظور گرم كردن ساختمان، با توجه به اختلاف ميان درجه حرارت زمين و سرمای هوا، حرارت از زمين به سيال موجود در داخل لوله‌های مدفون شده منتقل گرديده و آن را گرم می‎كند. سيال گرم شده نيز به نوبه خود با رانش پمپ، حرارت را به درون ساختمان هدايت می‎كند. در هوای گرم نيز با توجه به اختلاف حرارت زمين و هوای خارج، سيال موجود در داخل لوله‎ها با جذب حرارت از ساختمان، آن را به درون زمين كه در مقايسه با دمای هوا خنك‌تر است انتقال می‌دهد و به برودت هوای داخل ساختمان كمك می‎كند.

همان‌طور که گفته شد با توجه به اينكه در زمستان دمای زمين از دمای متوسط هوای بيرون بيشتر و در تابستان كمتر است، اين منبع حرارت زمینی می‌تواند براي كاربردهای سرمايشی و گرمايشی توسط پمپ‌های حرارتی به كار گرفته شود. ظرفيت يك دستگاه پمپ حرارتی‌ زمین‌گرمایی تنها تابع اندازه سيستم نیست به شرايط زمين نيز بستگی دارد.

استفاده از پمپ‌های حرارتی زمین‌گرمایی برای گرمایش، سرمایش و تهیه آب گرم مصرفی دارای مزایای قابل‌اندازه‌گیری و غیرقابل‌اندازه‌گیری فراوانی است. در پتانسیل سنجی و بررسی توجیه اقتصادی استفاده از پمپ‌های حرارتی زمین‌گرمایی معمولا از قابلیت‌ها و مزایای غیرقابل محاسبه، غفلت می‌شود اما شاید این مزایای غیرقابل محاسبه را بتوان مهم‌تر از مزایای قابل محاسبه دانست؛ زیرا ارتقاء ابعاد معنوی و کیفیت زندگی معمولا در گرو همین مزایای غیرقابل محاسبه است.

مزایایی همچون آرامش بصری و صوتی، آرامش روانی حاصل از استفاده بی دغدغه از یک سیستم ایمن و پاک و کم دردسر، آرامش ناشی از ایمنی پایدار سیستم در برابر حوادث طبیعی و غیر طبیعی بر روی زمین و سایر مزایایی که اگر راهکاری برای عددی و محسوس کردن میزان اهمیت و مزیت‌های آن‌ها وجود داشت دیگر تردیدی در استفاده از سیستم‌های نوین و تجدید پذیر انرژی باقی نمی‌ماند و محاسبات مالی و بررسی توجیهات اقتصادی ناقص امروزی دیگر چالشی بر سر راه استفاده از انرژی‌های پاک و تجدیدپذیر باقی نمی‌گذاشت.

عواملی که غالبا در تحلیل‌های هزینه و مزایای سیستم مبدل زمینی مؤثر هستند عوامل قابل‌اندازه‌گیری هستند که می توانند بی‌واسطه و یا باواسطه مورداندازه‌گیری عددی قرار گیرند و عواملی غیر قابل اندازه‌گیری هستند که فقط باید حسشان کرد.

پمپ‌های حرارتی در ۴ شکل عمده طراحی و اجرا می‌شوند:

پمپ حرارتی با حلقه بسته

در این نوع تجهیز گرمایشی / سرمایشی، سیال جاری درون مبدل حرارتی واقع در زمین هیچ گونه تماس مستقیمی با محیط اطراف ندارد و تنها درون لوله‌های مبدل حرکت می‌کند. تبادل حرارتی سیال با محیط اطراف نیز به صورت هدایتی انجام می‌گیرد. اگر فضای مورد نیاز فراهم باشد، مبدل حرارتی را به صورت افقی در زمین کار می‌گذارند و اگر فضای کافی در اختیار نباشد، مبدل به صورت عمودی طراحی می‌شود. البته عوامل دیگری نیز در این تصمیم دخیل است. در ادامه تصویری از دو نوع «پمپ حرارتی حلقه بسته افقی» (horizontal closed loop heat pump) و «پمپ حرارتی حلقه بسته عمودی» (vertical closed loop heat pump) مشاهده می‌کنید.

geothermal energy

پمپ حرارتی با حلقه باز

در این نوع پمپ، سیال عامل انتقال حرارت مستقیما با زمین اطراف در تماس است و برای نمونه از چاهی وارد و به چاهی تزریق می‌شود. در حالی که بازده این سیستم بالاتر و هزینه‌ی اولیه آن پایین‌تر است، باید مراقب اثرات زیست محیطی بهره‌برداری از چنین سیستمی بود. در زیر شکل «پمپ حرارتی با حلقه باز» (open loop heat pump) را مشاهده می‌کنید.

geothermal energy

پمپ حرارتی دریاچه‌ای با حلقه بسته

مبدل حرارتی در این سیستم به صورت بسته و مشابه گروه اول اما درون یک دریاچه یا رودخانه جاری قرار می‌گیرد. در «پمپ حرارتی دریاچه‌ای با حلقه بسته» (pond/lake closed loop systems) بازده انتقال حرارت بسیار بالاست.

استفاده مستقیم

برخی مناطق از منابع انرژی زمین‌گرمایی به شکلی بهره‌مند هستند که می‌توانند به صورت مستقیم برای گرمایش ساختمان‌ها مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال از چشمه‌های آب گرم می‌توان در گرمایش ساختمان‌های مسکونی و تجاری، حوضچه‌های پرورش ماهی و ... بهره برد.

geothermal energy

کشور ایسلند پیشتاز استفاده از چنین سیستمی در جهان است. بیشت از ۵۰ درصد از انرژی مورد نیاز این کشور از گرمای زمین تأمین می‌گردد؛ بیش از ۹۳ درصد منازل با انرژی زمین‌گرمایی گرم می‌شود که منجر به صرفه‌جویی بالغ بر ۱۰۰ میلیون دلاری در سال برای مردم می‌گردد. با سیستم گرمایش مستقیمی با طول ۲۵ کیلومتر - بزرگ‌ترین سیستم جهان - «Reykjavík» که روزی از آلوده‌ترین شهرهای جهان بود، هم‌اکنون به یکی از پاک‌ترین مناطق جهان تبدیل شده است.

سیستم تقویت‌شده زمین‌گرمایی

با این که گرمای زمین در همه‌ی پوسته در سراسر جهان وجود دارد، تنها در ۱۰ درصد پوسته آب به شکلی جریان دارد که قابل استخراج است. این سیستم برای استخراج گرما از زمین‌های خشک طراحی می‌شود.

البته چنین طرحی برای استخراج گرما از مناطقی که به علت بهره‌برداری زیاد خشک شده‌اند نیز، کاربردی است.

در این سیستم‌ها آب به شکل فعال درون چاه‌های تزریق با فشار بالا پمپ می‌شود. آب پمپ شده بعد از حضور در لایه‌های داغ زیرین گرم می‌شود و بالا می‌آید. این روش از روش بهره‌برداری از چاه‌های نفت و گاز الگو گرفته است.

geothermal energy

در توضیح تصویر بالا در مرحله ۱، پوسته زمین تا عمق مورد نظر حفاری می‌شود. در مرحله‌ی ۲ آب به عمق زمین پمپ می‌گردد. در مرحله‌ی ۳، آب پمپ شده توسط صخره‌ها داغ می‌شود. در مرحله‌ی ۴، آب داغ به سطح زمین بر می‌گردد و در مرحله‌ی ۵ با استفاده از این انرژی، برق تولید می‌شود.

یکی از کلیدی‌ترین ویژگی‌های این سیستم عمق حداقل ۱۰ کیلومتری آن درون پوسته‌ی زمین است. توانایی حفاری چاهی با چنین عمقی هم‌اکنون در صنعت نفت‌ و گاز عادی است.

در آخر باید اشاره کرد که طبق گفته‌ی «سازمان زمین‌گرمایی بین‌المللی» (International Geothermal Association) یا به اختصار «IGA»، در سال ۲۰۱۰ به میزان ۱۰۷۱۵ مگاوات برق زمین‌گرمایی در ۲۴ کشور تولید شده است.

در صورتیکه این مطلب برای‌تان مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

^^

بر اساس رای ۴۴ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
اگر بازخوردی درباره این مطلب دارید یا پرسشی دارید که بدون پاسخ مانده است، آن را از طریق بخش نظرات مطرح کنید.
منابع:
NewWorldEncyclopedia
۵ دیدگاه برای «انرژی زمین‌ گرمایی (Geothermal Energy) چیست؟ — از صفر تا صد»

سلام و وقت به خیر. بنده در زمینه انرژی های زمین گرمایی در حال مطالعه و پژوهش هستم. به نظرم میشه محتوای این مطالب درباره انرژی زمین گرمایی را ارتقا داد و بهتر کرد.

سلام وقتتون بخیر ببخشیدشما مقاله در این مورد نوشتین یا اینکه مقاله فارسی درمورد انرژی زمین گرمایی تولید و استخراج و کاربرد هاش میتونید یه من معرفی کنید

خیلی عالی بود ممنون از فرادرس👌👌

با تشکر بسیار خیلی خوب و مفید بود

بسیار مفید و عالی بود.

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *