نظرًا للقدرة التنافسية العالية والكفاءة الأكبر للطاقة المتجددة ، فهي فارغة بشكل متزايد في السوق الدولية. هناك العديد من أنواع الطاقة المتجددة (أعتقد أننا جميعًا نعرف ذلك) ، ولكن في الواقع ، في مصادر الطاقة المتجددة ، وجدنا المزيد من مصادر الطاقة "الشهيرة" ، مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح ، ومصادر طاقة أخرى أقل شهرة مثل الطاقة الحرارة الأرضية. كثير من الناس ما زالوا لا يعرفون كيف تعمل الطاقة الحرارية الأرضية.
لذلك ، سنخصص هذه المقالة لنخبرك بكل ما تحتاج لمعرفته حول كيفية عمل الطاقة الحرارية الأرضية ومدى أهميتها.
الطاقة الحرارية الأرضية
قبل معرفة كيفية عمل الطاقة الحرارية الأرضية ، يجب أن نعرف ما هي. الطاقة الحرارية الأرضية هي مصدر طاقة متجددة يعتمد على استخدام الحرارة الموجودة في الأرض تحت الأرض. بمعنى آخر ، يستخدم الحرارة من الطبقات الداخلية للأرض ويولد الطاقة معها. غالبًا ما تستخدم الطاقة المتجددة عناصر خارجية مثل الماء والهواء وضوء الشمس. ومع ذلك ، فإن الطاقة الحرارية الأرضية هي مصدر الطاقة الوحيد الخالي من هذه القاعدة الخارجية.
هناك درجة حرارة متدرجة في عمق الأرض حيث نخطو. بعبارة أخرى ، ستقترب درجة حرارة الأرض أكثر فأكثر من لب الأرض كلما نزلنا. صحيح أن أعمق عمق للصوت يمكن أن يصل إليه الإنسان لا يتجاوز 12 كيلومترًا ، لكننا نعرف ذلك ستؤدي التدرجات في درجات الحرارة إلى زيادة درجة حرارة التربة بمقدار 2 درجة مئوية إلى 4 درجات مئوية كل 100 متر. تكون منحدرات المناطق المختلفة من الكوكب أكبر بكثير ، لأن القشرة تضعف عند هذه النقطة. لذلك ، فإن الطبقة الأعمق من الأرض (مثل الوشاح الأكثر سخونة) هي أقرب إلى سطح الأرض وتوفر مزيدًا من الحرارة.
كيف تعمل الطاقة الحرارية الجوفية: الاستخراج
سنقوم بإدراج مصادر الاستخراج لفهم كيفية عمل الطاقة الحرارية الأرضية بشكل أفضل.
الخزانات الجوفية
تكون التدرجات الحرارية العميقة في مناطق معينة من الكوكب أكثر وضوحًا من مناطق أخرى. وهذا يؤدي إلى زيادة كفاءة الطاقة وتوليد الطاقة من خلال الحرارة الداخلية للأرض. بشكل عام ، تعد إمكانات إنتاج الطاقة الحرارية الأرضية أقل بكثير من الطاقة الشمسية (60 ميجاوات / متر مربع للطاقة الحرارية الأرضية و 340 ميجاوات / متر مربع للطاقة الشمسية). ومع ذلك ، عندما يكون تدرج درجة الحرارة المذكور أعلى (يسمى الخزان الجيوحراري) ، إمكانية توليد الطاقة أعلى من ذلك بكثير (حتى 200 ميغاواط / متر مربع). تولد هذه القدرة الهائلة لإنتاج الطاقة تراكمًا للحرارة في الخزان الجوفي ، والذي يمكن استخدامه في الصناعة.
لاستخراج الطاقة من الخزانات الحرارية الأرضية ، يجب أولاً إجراء أبحاث سوقية مجدية ، لأن تكاليف الحفر تزداد بشكل كبير مع العمق. أي ، كلما تعمقنا في الحفر ، تزداد جهود سحب الحرارة إلى السطح. من بين أنواع الرواسب الجيولوجية ، وجدنا ثلاثة أنواع: الماء الساخن ، والمعادن الجافة ، والسخانات.
خزانات الماء الساخن
هناك نوعان من خزانات الماء الساخن: مصدر المياه والمياه الجوفية. يمكن استخدام الأول كحمام ساخن عن طريق مزجها قليلاً بالماء البارد لتتمكن من الاستحمام بها ، لكن الأول يعاني من مشكلة انخفاض تدفقه. من ناحية أخرى، لدينا طبقات المياه الجوفية ، وهي خزانات ذات درجات حرارة عالية جدًا وعمق ضئيل. يمكن استخدام هذا النوع من الماء لاستخراج الحرارة الداخلية. يمكننا تدوير الماء الساخن من خلال مضخة للاستفادة من حرارتها.
الرواسب الجافة هي منطقة تكون فيها الصخور جافة وساخنة جدًا. في هذا النوع من الخزانات لا يوجد سائل يحمل الطاقة الحرارية الجوفية أو أي نوع من المواد القابلة للاختراق. إن الخبراء هم الذين أدخلوا هذه الأنواع من العوامل لنقل الحرارة. هذه الحقول لديها إنتاج أقل وتكاليف إنتاج أعلى. عيب هذا النوع من المجال هو أن التكنولوجيا والمواد المستخدمة في هذه الممارسة لا تزال غير قابلة للتطبيق اقتصاديًا ، لذلك يجب تطويرها وتحسينها.
رواسب السخان
السخان هو ينبوع ساخن ينبعث منه بشكل طبيعي عمود من البخار والماء الساخن. قليل على هذا الكوكب. نظرًا لحساسية السخانات ، يجب استخدام السخانات في بيئة عالية التصنيف وحذرة حتى لا تقلل من أدائها التشغيلي. لاستخراج الحرارة من رواسب السخان ، يجب استخدام الحرارة مباشرة بواسطة التوربين للحصول على الحيوية الميكانيكية.
تكمن مشكلة هذا الاستخراج في أن إعادة حقن الماء في درجات حرارة منخفضة ستبرد الصهارة وتستنفدها. كما تم تحليل أن حقن الماء البارد وتبريد الصهارة يسببان زلازل صغيرة ومتكررة.
كيف تعمل الطاقة الحرارية الأرضية: محطة توليد الطاقة الحرارية الأرضية
لمعرفة كيفية عمل الطاقة الحرارية الأرضية ، يجب أن نذهب إلى محطات الطاقة الحرارية الأرضية. إنها الأماكن التي يتم فيها توليد هذا النوع من الطاقة. يعتمد تشغيل محطة لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية على عملية معقدة نوعًا ما تعمل فيها نظام النبات الميداني. بمعنى آخر ، يتم استخراج الطاقة من باطن الأرض ونقلها إلى المصنع حيث يتم توليد الكهرباء.
التدرج الحراري الأرضي للحقل الجيوحراري الذي تعمل فيه أعلى من درجة حرارة الأرض العادية. أي أن درجة الحرارة في العمق ترتفع أكثر. ترجع هذه المنطقة ذات التدرج الحراري الأرضي العالي بشكل عام إلى وجود طبقة مياه جوفية محدودة بالمياه الساخنة ، و يتم حفظ طبقة المياه الجوفية وتقييدها بطبقة غير منفذة تحد من الحرارة والضغط. هذا هو ما يسمى بخزان الطاقة الحرارية الأرضية ، حيث يتم استخراج الحرارة لتوليد الكهرباء.
توجد آبار استخراج الطاقة الحرارية الجوفية المتصلة بمحطات الطاقة في هذه المناطق الحرارية الأرضية. يستخرج البخار عبر شبكة من الأنابيب ويوجه إلى المصنع حيث يتم تحويل الطاقة الحرارية للبخار إلى طاقة ميكانيكية ومن ثم إلى طاقة كهربائية. بمجرد أن نحصل على الطاقة الكهربائية ، علينا فقط نقلها إلى مكان الاستخدام.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد حول كيفية عمل الطاقة الحرارية الأرضية.