أصبح عالم الطاقات المتجددة أكثر فأكثر أجوفًا في الأسواق الدولية بسبب قدرته التنافسية العالية وكفاءته المتزايدة بشكل متزايد. هناك أنواع مختلفة من الطاقات المتجددة (كما أعتقد أننا نعلم جميعًا) ولكن من الصحيح أنه ضمن الطاقات المتجددة ، نجد بعضًا أكثر "شهرة" ، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، وأنواع أخرى أقل شهرة مثل الطاقة الحرارية الأرضية والكتلة الحيوية.
في هذا المنشور سأتحدث عن كل ما يتعلق بالطاقة الحرارية الأرضية. حيث ما هي وكيف تعمل ومزاياها وعيوبها في عالم الطاقة المتجددة.
ما هي الطاقة الحرارية الجوفية؟
الطاقة الحرارية الأرضية هي نوع من الطاقة المتجددة التي تعتمد على في استخدام الحرارة الموجودة في باطن أرض كوكبنا. أي استخدام حرارة الطبقات الداخلية للأرض وتوليد الطاقة بها. تستخدم الطاقات المتجددة عادة عناصر خارجية مثل الماء والهواء وأشعة الشمس. ومع ذلك، فإن الطاقة الحرارية الأرضية الوحيد الذي يفلت من هذه القاعدة الخارجية.
المصدر: https://www.emaze.com/@ALRIIROR/Presentation-Name
كما ترى ، هناك تدرج درجة حرارة عميق تحت الأرض نخطو عليه. أي أن درجة حرارة الأرض ستزداد كلما نزلنا واقتربنا من نواة الأرض. صحيح أن أعمق السبر الذي استطاع البشر الوصول إليه لا يتجاوز عمق 12 كم ، لكننا نعلم أن التدرج الحراري يزداد درجة حرارة الأرض بين 2 درجة مئوية و 4 درجات مئوية لكل 100 متر ننزل. هناك مناطق مختلفة من الكوكب يكون فيها هذا التدرج أكبر بكثير ويرجع ذلك إلى حقيقة أن قشرة الأرض تكون أرق في تلك المرحلة. لذلك ، فإن الطبقات الأعمق من الأرض (مثل الوشاح ، وهو أكثر سخونة) هي أقرب إلى سطح الأرض وتوفر مزيدًا من الحرارة.
حسنًا ، هذا يبدو رائعًا ، لكن أين وكيف يتم استخراج الطاقة الحرارية الأرضية؟
الخزانات الجوفية
كما ذكرت من قبل ، هناك مناطق من الكوكب يكون فيها التدرج الحراري في العمق أكثر وضوحًا من بقية الأماكن. هذا يؤدي إلى أن كفاءة الطاقة وتوليد الطاقة من خلال الحرارة الداخلية للأرض أعلى بكثير.
عموما إمكانية إنتاج الطاقة الحرارية الأرضية أقل بكثير من إمكانات الطاقة الشمسية (60 ميغاواط / متر مربع للطاقة الحرارية الجوفية مقارنة بـ 340 ميغاواط / متر مربع للطاقة الشمسية). ومع ذلك ، في الأماكن المذكورة حيث يكون التدرج الحراري أكبر ، والتي تسمى الخزانات الحرارية الأرضية ، تكون إمكانية إنتاج الطاقة أعلى بكثير (تصل إلى 200 ميغاواط / متر مربع). هذه الإمكانية العالية لإنتاج الطاقة تخلق تراكمًا للحرارة في طبقات المياه الجوفية يمكن استغلالها صناعيًا.
من أجل استخراج الطاقة من الخزانات الحرارية الأرضية ، من الضروري أولاً إجراء دراسة سوقية قابلة للتطبيق لأن تكلفة الحفر تنمو بشكل كبير مع العمق. هذا هو ، حيث نتعمق أكثر في يتم زيادة الجهد لاستخراج الحرارة إلى السطح.
من بين أنواع الرواسب الجيولوجية نجد ثلاثة: الماء الساخن والجاف والسخانات
خزانات الماء الساخن
هناك نوعان من خزانات الماء الساخن: تلك من المصدر وتحت الأرض. يمكن استخدام الأولى كحمامات حرارية ، حيث يتم مزجها قليلاً بالماء البارد لتتمكن من الاستحمام بها ، لكن لديهم مشكلة معدلات التدفق المنخفضة.
من ناحية أخرى ، لدينا طبقات المياه الجوفية التي هي خزانات للمياه ذات درجات حرارة عالية جدًا وفي أعماق ضحلة. يمكن استخدام هذا النوع من الماء لتتمكن من استخلاص الحرارة الداخلية. يمكننا تدوير الماء الساخن من خلال المضخات للاستفادة من حرارته.
كيف يتم استغلال خزانات المياه الساخنة؟ من أجل الاستفادة من طاقة المياه الحرارية ، يجب أن يتم الاستغلال مع عدد زوجي من الآبار ، بحيث يتم الحصول على المياه الحرارية لكل بئرين ويتم إعادتها عن طريق الحقن إلى طبقة المياه الجوفية بعد تبريدها. تحت. يتميز هذا النوع من الاستغلال pأو مدة زمنية لا نهائية تقريبًا لأن احتمالات استنفاد هذا الخزان الحراري تكاد تكون معدومة ، حيث يتم حقن المياه مرة أخرى في الخزان الجوفي. الماء يحافظ على تدفق مستمر وكمية الماء لا تتغير ، لذلك نحن لا نستنفد المياه الموجودة في الخزان الجوفي ، ولكننا نستخدم طاقتها الحرارية للتدفئة وغيرها. كما أن لها ميزة كبيرة في أننا نرى أنه لا يوجد نوع من التلوث لأن دائرة المياه المغلقة لا تسمح بأي تسرب.
اعتمادًا على درجة الحرارة التي نجد فيها الماء في الخزان ، سيكون للطاقة الحرارية الأرضية المستخرجة وظائف مختلفة:
مياه حرارية عند درجات حرارة عالية
نجد المياه مع درجات حرارة حتى 400 درجة مئوية وينتج بخار على السطح. عن طريق التوربينات والمولد ، يمكن توليد الطاقة الكهربائية وتوزيعها على المدن من خلال الشبكات.
مياه حرارية عند درجات حرارة متوسطة
توجد هذه المياه الحرارية في طبقات المياه الجوفية ذات درجة الحرارة المنخفضة ، والتي ، تصل إلى 150 درجة مئوية على الأكثر. هذا هو السبب في أن تحويل بخار الماء إلى كهرباء يتم بكفاءة أقل ويجب استغلاله عن طريق سائل متطاير.
مياه حرارية عند درجات حرارة منخفضة
هذه الودائع لها الماء عند حوالي 70 درجة مئوية لذلك تأتي حرارته من التدرج الحراري الأرضي فقط.
مياه حرارية عند درجة حرارة منخفضة للغاية
نجد المياه التي درجة حرارتها تصل إلى 50 درجة مئوية كحد أقصى. تساعدنا الطاقة الحرارية الأرضية التي يمكن الحصول عليها من خلال هذا النوع من المياه على تغطية بعض الاحتياجات المنزلية مثل التدفئة المنزلية.
الحقول الجافة
الخزانات الجافة هي مناطق تكون فيها الصخور جافة وساخنة جدًا. في هذا النوع من الودائع لا توجد سوائل تحمل الطاقة الحرارية الأرضية أو أي نوع من المواد القابلة للاختراق. إن المتخصصين هم الذين يقدمون هذه الأنواع من العوامل لتكون قادرة على نقل الحرارة. هذه الودائع لها عائد أقل وتكلفة إنتاج أعلى.
كيف نستخرج الطاقة الحرارية الجوفية من هذه المجالات؟ من أجل الحصول على أداء مناسب والحصول على فائدة اقتصادية ، هناك حاجة إلى منطقة تحت الأرض ليست عميقة جدًا (نظرًا لزيادة تكاليف التشغيل بشكل كبير مع زيادة العمق) وتحتوي على مواد جافة أو أحجار ولكن في درجات حرارة عالية جدًا يتم حفر الأرض للوصول إلى هذه المواد ويتم حقن الماء في الحفر. عند حقن هذا الماء ، يتم عمل ثقب آخر نقوم من خلاله بإزالة الماء الساخن للاستفادة من طاقته.
عيب هذا النوع من الرواسب هو أن التكنولوجيا والمواد اللازمة لتنفيذ هذه الممارسة لا تزال غير مجدية اقتصاديًا ، لذلك يجري العمل على تطويرها وتحسينها.
رواسب السخان
السخانات هي ينابيع ساخنة تنفث بشكل طبيعي أعمدة من البخار والماء الساخن. يوجد عدد قليل جدًا على هذا الكوكب. بسبب حساسيتها ، توجد السخانات في البيئات التي يجب أن يكون احترامهم وعنايتهم عالياً حتى لا يتسبب في تدهور أدائهم.
من أجل استخلاص الحرارة من خزانات السخان ، يجب تسخير حرارتها مباشرة عن طريق التوربينات للحصول على الطاقة الميكانيكية. المشكلة في هذا النوع من الاستخراج هي أن إعادة حقن الماء بالفعل في درجة حرارة منخفضة يجعل الصهارة باردة وتجعلها تنفد. كما تم تحليل أن حقن الماء البارد وتبريد الصهارة ينتج عنها زلازل صغيرة ولكنها متكررة.
استخدامات الطاقة الحرارية الجوفية
لقد رأينا أنواع الخزانات لاستخراج الطاقة الحرارية الأرضية ، لكننا لم نحلل بعد الاستخدامات التي يمكن إعطاؤها لها. اليوم يمكن تسخير الطاقة الحرارية الأرضية في العديد من جوانب حياتنا اليومية. يمكن استخدامه للتدفئة وخلق الظروف المناسبة في الصوبات الزراعية ولتوفير التدفئة للمنازل ومراكز التسوق.
يمكن استخدامه أيضًا للتبريد وإنتاج الماء الساخن المنزلي. بشكل عام ، يتم استخدام الطاقة الحرارية الأرضية المنتجعات الصحية والتدفئة والمياه الساخنة وتوليد الطاقة الكهربائية لاستخراج المعادن والزراعة وتربية الأحياء المائية.
مزايا الطاقة الحرارية الجوفية
- أول شيء يجب أن نسلط الضوء عليه فيما يتعلق بمزايا الطاقة الحرارية الأرضية هو أنها نوع من طاقة متجددة لذلك تعتبر طاقة نظيفة. لا ينتج عن استغلالها واستخدام الطاقة انبعاثات غازات الاحتباس الحراري ، وبالتالي لا تلحق الضرر بطبقة الأوزون أو تساهم في زيادة آثار تغير المناخ.
- لا تنتج النفايات.
- إن تكاليف إنتاج الطاقة الكهربائية من هذا النوع من الطاقة رخيصة جدًا. إنها أرخص من محطات الفحم أو محطات الطاقة النووية.
- يُعتقد أن كمية الطاقة الحرارية الأرضية التي يمكن توليدها في العالم أعلى من كل النفط والغاز الطبيعي واليورانيوم والفحم مجتمعين.
مساوئ الطاقة الحرارية الجوفية
أخيرًا ، نظرًا لأن كل شيء ليس جميلًا ، يتعين علينا تحليل عيوب استخدام الطاقة الحرارية الأرضية.
- واحدة من العوائق الكبيرة هي أنه لا يزال لديه القليل من التطور التكنولوجي. في الحقيقة اليوم نادرًا ما يتم ذكره عند سرد مصادر الطاقة المتجددة.
- هناك مخاطر أثناء استغلالها من التسريبات المحتملة كبريتيد الهيدروجين والزرنيخ، وهي مواد ملوثة.
- تعني الحدود الإقليمية أنه يجب تركيب محطات الطاقة الحرارية الأرضية فقط في المناطق التي تكون فيها حرارة باطن الأرض عالية جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، يجب استهلاك الطاقة المنتجة في المنطقة التي يتم استخراجها فيها ، لا يمكن نقله إلى أماكن بعيدة جدًا حيث ستفقد الكفاءة.
- تسبب مرافق محطات الطاقة الحرارية الأرضية كبيرة تأثيرات المناظر الطبيعية.
- الطاقة الحرارية الجوفية ليست طاقة لا تنضب في حد ذاتها لأن حرارة الأرض آخذة في النفاد.
- في بعض المناطق التي يتم فيها استخراج هذه الطاقة ، تحدث زلازل صغيرة نتيجة حقن الماء.
كما ترون ، فإن الطاقة الحرارية الأرضية ، على الرغم من أنها ليست معروفة جيدًا ، لها العديد من الوظائف والخصائص التي لا نهاية لها لتأخذ في الاعتبار مستقبل الطاقة.
اكتشف الأنواع الأخرى من الطاقات المتجددة:
