الطاقة الحرارية الأرضية هي نوع من الطاقة المتجددة القادرة على تسخير الحرارة من باطن الأرض لتدفئة المباني والحصول على الماء الساخن بطريقة أكثر بيئية. إنه أحد المصادر المتجددة الأقل شهرة ، لكن نتائجه رائعة للغاية.
هذه الطاقة يجب أن يتم توليدها في محطة للطاقة الحرارية الأرضية ، ولكن ما هي محطة الطاقة الحرارية الأرضية وكيف تعمل؟
محطة لتوليد الطاقة الحرارية الجوفية
محطة الطاقة الحرارية الأرضية هي منشأة يتم فيها استخراج الحرارة من الأرض لتوليد الطاقة المتجددة. تبلغ انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي من توليد هذا النوع من الطاقة حوالي 45 جرامًا في المتوسط. هذا تمثل أقل من 5٪ من الانبعاثات المقابلة في محطات حرق الوقود الأحفوري ، لذلك يمكن اعتبارها طاقة نظيفة.
أكبر منتجي الطاقة الحرارية الأرضية في العالم هم الولايات المتحدة والفلبين وإندونيسيا. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الطاقة الحرارية الأرضية ، على الرغم من تجديدها ، هي طاقة محدودة. إنه محدود ، ليس لأن حرارة الأرض ستستنفد (بعيدًا عنها) ، ولكن لا يمكن استخلاصها إلا بطريقة قابلة للتطبيق في بعض أجزاء الكوكب حيث يكون النشاط الحراري الأرضي أكثر قوة. فهو يقع في حوالي تلك "النقاط الساخنة" حيث يمكن استخراج المزيد من الطاقة لكل وحدة مساحة.
نظرًا لأن المعرفة حول الطاقة الحرارية الأرضية ليست متقدمة جدًا ، تقدر جمعية الطاقة الحرارية الأرضية أنه يتم تسخيرها فقط حاليًا 6,5٪ من الإمكانات العالمية لهذه الطاقة.
موارد الطاقة الحرارية الجوفية
نظرًا لأن قشرة الأرض تعمل كطبقة عازلة ، فمن أجل الحصول على الطاقة الحرارية الأرضية ، يجب ثقب الأرض بالأنابيب أو الصهارة أو الماء. هذا يسمح بانبعاث الداخل والتقاطه من خلال محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية.
توليد الكهرباء الحرارية الجوفية يتطلب درجات حرارة عالية لا يمكن أن يأتي إلا من أعمق أجزاء الأرض. من أجل عدم فقد الحرارة أثناء النقل إلى المصنع ، يجب بناء قنوات صخرية أو مناطق الينابيع الساخنة أو الدوران الحراري المائي أو آبار المياه أو مزيج منها جميعًا.
كمية الموارد المتاحة من هذا النوع من الطاقة يزداد مع العمق الذي يتم حفره فيه والقرب من حواف الألواح. في هذه الأماكن ، يكون النشاط الحراري الأرضي أكبر ، لذلك هناك حرارة أكثر قابلية للاستخدام.
كيف تعمل محطة توليد الطاقة الحرارية الأرضية؟
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.
مجال الطاقة الحرارية الجوفية
يتوافق مجال الطاقة الحرارية الأرضية حيث تعمل مع مساحة الأرض ذات تدرج حراري أرضي أعلى من المعتاد. أي زيادة أكبر في درجة الحرارة في العمق. هذه المنطقة ذات التدرج الحراري الأرضي العالي ترجع عادةً إلى وجود طبقة مياه جوفية محصورة بالماء الساخن والتي يتم تخزينها ومحدودة بطبقة غير منفذة تحافظ على الحرارة والضغط. يُعرف هذا باسم الخزان الحراري الأرضي ومن هنا يتم استخراج تلك الحرارة لتوليد الكهرباء.
تقع آبار استخلاص الحرارة الجوفية التي تتصل بمحطة الطاقة في حقول الطاقة الحرارية الأرضية هذه. يستخرج البخار من خلال شبكة من الأنابيب وينقل إلى المصنع حيث يتم تحويل الطاقة الحرارية للبخار إلى طاقة ميكانيكية ومن ثم إلى طاقة كهربائية.
عملية التوليد
تبدأ عملية التوليد باستخراج خليط البخار والماء من الخزان الجيوحراري. بمجرد نقل البخار إلى المحطة ، يتم فصله عن المياه الجوفية باستخدام المعدات يسمى الفاصل الإعصاري. عندما يتم استخراج البخار ، يتم إرجاع الماء إلى السطح مرة أخرى إلى الخزان لإعادة تسخينه (وبالتالي فهو مصدر متجدد).
يتم نقل البخار المستخرج إلى المحطة ويقوم بتنشيط التوربينات التي يدور دوارها تقريبًا 3 دورة في الدقيقة ، والذي بدوره ينشط المولد ، حيث يحول الاحتكاك بالمجال الكهرومغناطيسي الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية. يخرج 13800 فولت من المولد عند نقله إلى المحولات ، تم تحويلها إلى 115000 فولت. يتم إدخال هذه الطاقة في خطوط الكهرباء العالية ليتم إرسالها إلى المحطات الفرعية ومن هناك إلى باقي المنازل والمصانع والمدارس والمستشفيات.
يتم إعادة تكثيف البخار الجيوحراري وإعادة حقنه في باطن الأرض بعد تدوير التوربين. تعمل هذه العملية على إعادة تسخين المياه في الخزان الحراري الأرضي وتجعله مستخرجًا للطاقة المتجددة ، لأنه عند إعادة تسخينه سيتحول إلى بخار ويدور التوربين مرة أخرى. لكل هذا يمكن القول أن الطاقة الحرارية الأرضية إنها طاقة نظيفة ودورية ومتجددة ومستدامة، لأنه مع إعادة الحقن ، يتم إعادة شحن المورد الذي يتم توليد الطاقة به. إذا لم يتم إعادة حقن الماء المنفصل والبخار المكثف في الخزان الحراري الأرضي ، فلن يتم اعتبارهما طاقة متجددة ، لأنه بمجرد نفاد المورد ، لا يمكن استخراج المزيد من البخار.
أنواع محطات الطاقة الحرارية الأرضية
هناك ثلاثة أنواع من محطات الطاقة الحرارية الأرضية.
محطات البخار الجاف
هذه اللوحات لها تصميم أبسط وأقدم. هم الذين يستخدمون البخار مباشرة عند درجة حرارة حوالي 150 درجة أو أكثر لتشغيل التوربين وتوليد الكهرباء.
محطات البخار السريع
تعمل هذه المصانع عن طريق رفع الماء الساخن عند الضغط العالي عبر الآبار وإدخاله في خزانات الضغط المنخفض. عندما ينخفض الضغط ، يتبخر بعض الماء وينفصل عن السائل لتشغيل التوربين. كما هو الحال في المناسبات الأخرى ، يتم إرجاع الماء السائل الزائد والبخار المكثف إلى الخزان.
Binary Cycle Centrals
هذه هي الأحدث ويمكن أن تعمل في درجات حرارة السوائل فقط 57 درجة. الماء ساخن بشكل معتدل ويمر بجانب سائل آخر له درجة غليان أقل بكثير من الماء. بهذه الطريقة ، عندما يتلامس مع الماء ، حتى عند درجة حرارة 57 درجة فقط ، فإنه يتبخر ويمكن استخدامه لتحريك التوربينات.
مع هذه المعلومات ، بالتأكيد لا شك في تشغيل محطة لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية.
كيف يعمل التسخين الحراري؟ نقول لك:
