انرژی زمین گرمایی چیست؟ - مجله وبلاگ فروش

خبرنگاران | سرویس علوم - انرژی زمین گرمایی یک منبع انرژی تجدید پذیر (سرانجام ناپذیر) است و همچنین به عنوان منبع انرژی پاک شناخته می شود، زیرا گاز های گلخانه ای را که به انسان ها محیط زیست آسیب می رسانند، فراوری نمی نماید. این انرژی، گرما را از نقاط کم عمق و عمیق و از سنگ ها و سیالات گداخته (ماگما) که دمای بسیار زیادی دارند و مایل ها زیر زمین هستند نشأت می گیرد.

انرژی زمین گرمایی یا ژئوترمال چیست؟

واژه ژئوترمال ریشه یونانی دارد. ژئو به معنی زمین و ترمال به معنی گرما است. این واژه اقتباسی مستقیماً معنی آن یعنی گرمای زیر سطح زمین را در بر دارد. این انرژی هزاران سال پیش توسط تجزیه و واپاشی مواد معدنی و جنگل ها شکل گرفته است. پیشتر از این گرما برای استحمام و گرمایش استفاده می شد، اما امروزه برای فراوری برق مورد استفاده قرار می گیرد.

منابع انرژی زمین گرمایی

تقریباً چهار هزار مایل زیر سطح زمین و در مرکز هسته زمین، انرژی زمین گرمایی فراوری می شود. لایه های زمین به سه دسته تقسیم بندی می شوند: پوسته/گوشته/هسته

• قسمت خارجی پوسته زمین از سیلیکات تشکیل شده است. هسته (لایه داخلی و مرکزی) از گداخته ها (ماگما) و سنگ های ذوب شده ای که به دور مرکزی از جنس آهن می چرخند تشکیل شده است. واپاشی آهسته مواد رادیو اکتیو به طور مداوم درجه حرارت داخل زمین را بالا می برد.
• گوشته، لایه ای است که به دور هسته کشیده شده و حدود 1800 مایل ضخامت دارد و عمدتا از ماگما و سنگ تشکیل شده است.

  پوسته خارجی ترین لایه زمین است و اقیانوس ها و قاره ها روی آن قرار دارند.

• ضخامت پوسته زیر اقیانوس 3 تا 5 مایل و ضخامت پوسته زیر قاره ها 15 تا 35 مایل (هر مایل=1.609 کیلومتر) است. پوسته زمین به قطعات متعددی به نام صفحات تقسیم شده اند. ماگما از کنار همین صفحات راهی برای خروج به سطح زمین پیدا می نماید.
• در کناره صفحات کوه های آتشفشانی وجود دارند. وقتی که آتشفشان ها به وجود می آیند مواد مذاب از زیر زمین فوران می نمایند. این مواد مذاب نوعی ماگما هستند. در زیر سطح زمین، آب ها و سنگ ها گرما را از ماگما می گیرند.
• هرچی عمق بیشتر شود دمای آب و سنگ ها هم بالاتر می رود. افراد در سراسردنیا میتوانند با حفاری چاه های عمیق و پمپ آب و بخار آب گرم به سطح زمین؛ از انرژی زمین گرمایی برای گرم کردن خانه و فراوری برق استفاده نمایند.
• انرژی زمین گرمایی در دوران باستان برای گرمایش و استحمام استفاده می شد و امروزه در سراسر دنیا از چشمه های آبگرم برای استحمام استفاده می شود.

چگونه انرژی زمین گرمایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود؟

استفاده از انرژی زمین گرمایی برای فراوری برق به عنوان یک صنعت جدید شناخته شده است. ایتالیایی ها برای اولین بار در سال 1904 یک توربین ژنراتور را با استفاده از بخار طبیعی از زیر زمین طراحی کردند. در سال 1960 اولین عملیات پیروزیت آمیز نیروگاه فراوری برق در مقیاس عظیم در آمریکای شمالی انجام شد. بسیاری از نیروگاه های انرژی زمین گرمایی در اطراف کالیفرنیا قرار دارند در حالی که بقیه نیروگاه در هاوایی، نوادا، اتاوا، ایدیهو و مونتانا قرار دارند.

تبدیل انرژی زمین گرمایی به انرژی الکتریکی در نیروگاه انجام می شود. در نیروگاه ها با استفاده از بخار آب داغ ناشی از انرژی زمین گرمایی برای به چرخش در آوردن توربین ها و فراوری برق استفاده می شود.

انواع نیروگاه های انرژی زمین گرمایی:

1) نیروگاه بخار خشک

2) نیروگاه بخار لحظه ای

3) نیروگاه چرخه دوتایی

همه این نیروگاه ها یک ویژگی مشترک دارند و آن هم استفاده از توربین های بخار برای فراوری برق است. این ویژگی تقریبا با سایر نیروگاه های حرارتی که از منابع جایگزین غیر از زمین گرمایی استفاده می نمایند، قابل مقایسه است.

1) نیروگاه بخار خشک

• همانطور که از اسم آن پیداست از بخار خشک برای فراوری برق استفاده می شود. بخار خشک، همان بخار آب یا آب در حالت بخار است.
• نیروگاه های انرژی زمین گرمایی، دو چاه (یکی فراوریی و یکی تزریقی) را جداگانه به مخزن آب بسیار گرم در زیر سطح زمین متصل می نمایند. از چاه فراوریی، بخار آب 150°c خارج شده و مستقیماً به سمت توربین راهنمایی می شود. بخار آب باعث چرخش توربین و استوانه ای می شود که از طرف دیگر به ژنراتور متصل است و بدین صورت برق فراوری می شود. برق از طریق کابل ها به نیروگاه ها، منازل، موسسات و کارخانه ها منتقل می شود. بخار مصرف شده چگالش یافته و دوباره تبدیل به آب می شود از طریق چاه تزریقی به مخزن آب گرم برگردانده می شود و این چرخه دوباره ادامه دارد.
• نیروگاه بخار خشک قدیمی ترین نوع نیروگاه انرژی زمین گرمایی است. اولین نیروگاه بخار خشک در سال 1904 در ایتالیا تاسیس شد. این نوع از نیروگاه زمین گرمایی در آمریکا تنها در کوه های والکانیک کالیفرنیا وجود دارد.

2) نیروگاه بخار لحظه ای

• در این نوع از نیروگاه انرژی زمین گرمایی از آب 182°c استفاده می شود.
• همانطور که از نام آن پیداست بخار آب در یک لحظه با چرخش توربین می تواند برق فراوری کند، این بخار لحظه ای و فوری فرآیندی است که از طریق آن، آب داغ با فشار بسیار زیادی بخار می شود این بخار باعث چرخش توربین و استوانه ای میشود که از طرف دیگر به ژنراتور متصل است و بدین صورت برق فراوری می شود.
• نیروگاه های انرژی بخار لحظه ای از رایج ترین انواع نیروگاه های انرژی زمین گرمایی هستند. نیروگاه انرژی بخار لحظه ای برای اولین بار در سال 1958 در نیوزیلند تاسیس شد.

3) نیروگاه چرخه دوتایی

• این نیروگاهِ انرژی زمین گرمایی در مقایسه با دو نوع قبلی دارای مزیت بیشتری است، زیرا به گرمای کمتری احتیاج دارد تا مایعی با نقطه جوش پایین را گرم کند. نیروگاه های انرژی زمین گرمایی، مخازن آب خنک تر را برای استفاده در نیروگاه های بخار خشک و لحظه ای بکار می برند. در نیروگاه های بخار خشک و بخار لحظه ای از آب با دمای بیش از 180°c استفاده می شود که با فشار بسیار زیادی برای فراوری برق در نیروگاه پمپاژ می شود.
• در چرخه دو تایی از پمپ ها برای پمپاژ آب از مخزن زیرِ زمین (چاه فراوریی) برداشت می شود و آب با دمای کمتر دوباره مخزن باز می شود (چاه تزریقی).
• معمولاً از یک مایع جداگانه با نقطه جوش پایین مانند هیدروکربن پنتان یا بوتان استفاده می شود و توسط مبدل حرارتی پمپاژ می شود.
• در مبدل حرارتی این مایع بخار می شود و باعث چرخش توربین و استوانه میشود که از طرف دیگر به ژنراتور متصل است و بدین صورت برق فراوری می شود. بخار آب مصرف شده توسط رادیاتور های سرد نماینده دوباره تبدیل به آب میشود و از طریق چاه تزریقی به داخل مخزن آب فرستاده می شود.
• به طور کلی نیروگاه انرژی چرخه دوتایی برخلاف نیروگاه های بخار خشک و بخار لحظه این اجازه را میدهد که افراد با استفاده از مخازن آب گرم امکان دسترسی کامل به انرژی زمین گرمایی را داشته باشند؛ اگرچه نیروگاه های چرخه دوتایی تنها 10 تا 13 درصد کارایی دارند، اما با این حال روسیه در سال 1967 در ایجاد پروژه چرخه دوتایی پیروز بوده است.

سوالی که برای بیشتر مردم پیش می آید این است که برق فراوری شده از انرژی زمین گرمایی چگونه در حمل و نقل مورد استفاده قرار می گیرد؟ این نوع حمل و نقل، توسط برق فراوری شده از انرژی زمین گرمایی با دیگر منابع فراوری برق مانند منابع خورشیدی و باد بسیار مشابهاست. در نیروگاه، برق را به شبکه ها منتقل می نمایند و ولتاژ معمولاً برای کاهش اتلاف، افزایش می یابد. حمل و نقل با استفاده از انرژی الکتریکی حاصل انرژی زمین گرمایی در مسافت های طولانی ملزم یک سیستم لوله کشی و عایق شده است، اما این کار بسیار هزینه بردار است.

آینده انرژی زمین گرمایی

• آینده انرژی زمین گرمایی به سه فاکتور بستگی دارد: 1) عرضه 2) تقاضا 3) رقابت
• همزمان با رشد جمعیت و نابودی منابع تجدید ناپذیر، تقاضا برای این منبع افزایش می یابد. امروزه سازمان ها از منابع پاک که به محیط زیست آسیب نمی رسانند حمایت می نمایند.
• عرضه انرژی زمین گرمایی بسیار محدود است.
• ذخیره انرژی زمین گرمایی بسیار بیشتر از زغال سنگ، بنزین و گاز است. اگر راه های استخراج و استفاده از انرژی زمین گرمایی ارتقا یابد استفاده از آن بسیار گسترده و همگانی می شود.

bestcanadatours.com: مجری سفرهای کانادا و آمریکا | مجری مستقیم کانادا و آمریکا، کارگزار سفر به کانادا و آمریکا

abanhome.com: گروه ساختمانی آبان: بازسازی ساختمان و تعمیرات جزئی و کلی و طراحی ویلا و فضای سبز و روف گاردن، طراحی الاچیق، فروش درب های ضد سرقت