الطاقة الحرارية الأرضية Geothermal
energy
1.
تعريف الطاقة
المتجددة :
الطاقة المتجددة هي طاقة ناتجة عن مصادر طبيعية تتجدد
بمعدل يفوق ما يتم استهلاكه. أشعة الشمس والرياح، على سبيل المثال، من المصادر
التي تتجدد باستمرار. وإن مصادر الطاقة المتجددة وفيرة وموجودة في كل مكان حولنا.
بالمقابل، الوقود الأحفوري (الفحم والنفط والغاز) من
الموارد غير المتجددة التي يستغرق تشكيلها مئات الملايين من السنين. ويتسبب الوقود
الأحفوري، عند حرقه لإنتاج الطاقة، في انبعاثات ضارة من غازات الدفيئة، مثل ثاني
أكسيد الكربون.
أما الانبعاثات الناجمة عن توليد الطاقة المتجددة، فهي
أقل بكثير من تلك الناجمة عن حرق الوقود الأحفوري. ولهذا يعد التحول من الوقود
الأحفوري، الذي يمثل حاليًا حصة الأسد من الانبعاثات، إلى الطاقة المتجددة أمرًا
أساسيًا لمعالجة أزمة المناخ.
إقرأ أيضاً التقرير الشامل حول الطاقة الطاقة المتجددة https://www.rahtipsy.com/2024/03/blog-post_9.html?m=1
إستكمالا لمواضيعنا السابقة المتعلقة
بالطاقة المتجددة ، سوف نركز في هذا التقرير على الطاقة الحرارية الأرضية
2. الطاقة
الحرارية الأرضية
الطاقة الحرارية الأرضية، المعروفة
أيضًا بالطاقة الجيوحرارية أو الطاقة الجيوثرمية، هي نوع من الطاقة المتجددة
يستخرج من باطن الأرض. تعتمد هذه التقنية على الحرارة المختزنة في الصخور الساخنة
والمياه العميقة تحت سطح الأرض. يمكن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية لتوليد
الكهرباء وتسخين وتبريد المباني، وتوفير المياه الساخنة للاستخدام المنزلي
والصناعي.
تستخدم
الطاقة الحرارية الأرضية الطاقة الحرارية المتوفرة في
باطن الأرض. ويتم استخراج الحرارة من الخزانات الحرارية الأرضية باستخدام آبار أو
وسائل أخرى.
وتعرف
الخزانات الساخنة بدرجة كافية طبيعياً والقابلة للنفاذ بالخزانات الحرارية
المائية، في حين يطلق على الخزانات الساخنة بدرجة كافية والتي يتم تحسينها
بالتحفيز الهيدرولي إسم أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة.
بمجرد وصولها
إلى السطح، يمكن استخدام سوائل بدرجات حرارة مختلفة لتوليد الكهرباء. وتعد
تكنولوجيا توليد الكهرباء من الخزانات الحرارية المائية ناضجة وموثوقة، فهي تستعمل
منذ أكثر من 100 عام.
3.
أنواع محطات
الطاقة الحرارية الأرضية
تعتبر الطريقة
الأولى والأهم للاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية هي بتحويلها إلى طاقة
كهربائية، ويتم ذلك في محطات توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية.
هناك ثلاث
أنواع من محطات توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية، وهي كالتالي:
محطات البخار الجاف
هذه الطريقة
هي أقدم الطرق واكثرها إنتشارا، وهي نفس الطريقة التي استخدمت في إيطاليا سنة
1904م. تستخدم هذه المحطات الماء الموجود بشكل طبيعي في الطبقات الأرضية العميقة
والموجود تحت تأثير ضغط وحرارة عاليين، فيتم إستخراجه بواسطة حفر آبار عميقة فيخرج
على شكل بخار ماء بسبب حرارته العالية وبسبب فرق الضغط . يسير هذا البخار في
أنابيب ثم يعرض لتوربينات تدور المولدات الكهربائية التي تنتج الطاقة الكهربائية.
يضخ الماء المتكثف إلى الأرض عبر بئر آخر بسمى بئر الحقن
محطات التبخير
تستخدم هذه
المحطات السوائل الموجودة بضغط عالي تحت الأرض حيث يتم تركزها في وعاء ذي ثقب صغير
يؤدي إلى وعاء أخر ذي ضغط معتدل، فعند حركة السائل من الوعاء الأول إلى الثاني عبر
الثقب يتبخر بسبب السرعة وفرق الضغط العالي. يحرك البخار التوربين فيحرك بدوره
المولدات الكهربائية التي تنتج الكهرباء. يضخ الماء المتكثف المتبقي إلى الأرض عبر
بئر الحقن.
محطات الدائرة المزدوجة
تستخدم هذه
المحطات السوائل الموجودة تحت الارض ذات درجة غليان مرتفعة (حوالي 200 مئوبة) يتم
ضخها إلى الأعلى حيث تقوم بتسخين الماء ذي درجة غليان عادية (100 مئوية) في أنبوب
آخر يمر بمحاذات الأنبوب الساخن. يتبخر الماء الذي تم تسخينه بسبب درجة الحرارة
المرتفعة للسائل في الأنبوب الآخر. يحرك البخار توربين المولد الكهربائي ويتكثف
فيعود مجددا إلى محاذات الأنبوب الساخن، ويتحرك بهذه الطريقة في دوران مستمر. يضخ
الماء المستخرج مجددا إلى الأرض عبر بئر الحقن.
4.
مزايا الطاقة
الحرارية الأرضية
§
صديقة للبيئة :تعتبر الطاقة الحرارية الأرضية بشكل عام صديقة للبيئة .البصمة
الكربونية لمحطة الطاقة الحرارية الأرضية ضئيلة. تطلق محطة الطاقة الحرارية
الأرضية المتوسطة ثاني أكسيد الكربون بنسبة 99٪ أقل لكل ميجاوات / ساعة (MWh) من الكهرباء
التي تولدها، وفقًا لتقييم الأثر البيئي .في
حين أن هناك بعض الجوانب الملوثة لتسخير الطاقة الحرارية الأرضية، إلا أنها طفيفة
بالمقارنة مع التلوث المرتبط بمصادر الوقود الأحفوري التقليدية مثل الفحم والغاز
الطبيعي.
§ إن
مواصلة تطوير موارد الطاقة الحرارية الأرضية لدينا تعتبر مفيدة في مكافحة ظاهرة
الاحتباس الحراري.
§ المتجددة
والمستدامة :تأتي خزانات الطاقة الحرارية الأرضية من الموارد الطبيعية
ويتم تجديدها بشكل طبيعي. وبالتالي فإن الطاقة الحرارية الأرضية هي مصدر للطاقة
المتجددة.المستدامة هي تسمية
أخرى تستخدم لمصادر الطاقة المتجددة. وبعبارة أخرى، فإن الطاقة الحرارية الأرضية
هي مورد قادر على دعم معدل الاستهلاك الخاص به ــ على عكس مصادر الطاقة التقليدية
مثل الفحم والوقود الأحفوري. وفقا للعلماء، فإن الطاقة الموجودة في خزاناتنا الحرارية
الأرضية سوف تستمر حرفيا لمليارات السنين.
§ إمكانات
هائلة :يبلغ استهلاك الطاقة في جميع أنحاء العالم حاليًا حوالي
17 تيراواط من جميع المصادر، الأحفورية والمتجددة. في حين أن هذا قد يبدو كثيرًا،
إلا أنه مجرد جزء صغير من الطاقة الحرارية المخزنة داخل الأرض !ومع ذلك، فإن
معظم الطاقة الحرارية الأرضية يصعب الحصول عليها أو غير مربحة. تتراوح التقديرات
الواقعية لإمكانيات محطات الطاقة الحرارية الأرضية بين 0.035 إلى 2 تيراواط .توفر محطات
الطاقة الحرارية الأرضية في جميع أنحاء العالم حاليًا 12.7 جيجاوات فقط من
الكهرباء، مع قدرة التدفئة الحرارية الأرضية المثبتة أعلى قليلاً عند 28 جيجاوات.
وهذا يعني أن هناك مجالًا واسعًا لتوليد المزيد من الطاقة الحرارية الأرضية.
§ مستقرة :الطاقة الحرارية الأرضية هي مصدر موثوق للطاقة. يمكننا التنبؤ بإنتاج الطاقة لمحطة الطاقة الحرارية
الأرضية بدقة ملحوظة. وهذا ليس هو الحال بالنسبة للطاقة الشمسية وطاقة الرياح، حيث
يلعب الطقس دورا كبيرا في إنتاج الطاقة. ولذلك فإن محطات الطاقة الحرارية الأرضية
ممتازة لتلبية الطلب على الطاقة الأساسية. تتمتع محطات الطاقة الحرارية الأرضية بعامل قدرة عالية،
مما يعني أنها توفر مستوى عالٍ جدًا من الإنتاج مقارنة بإجمالي القدرة المركبة. على الصعيد العالمي، تعمل محطات الطاقة الحرارية الأرضية
بمعامل قدرة يزيد عن 80%، ولكن تم تحقيق عوامل قدرة تصل إلى 96% هنا في الولايات
المتحدة.
§ رائع
للتدفئة والتبريد :يتطلب توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية
درجات حرارة عالية للمياه - تزيد عن 150 درجة مئوية (حوالي 300 درجة فهرنهايت) أو
أكثر - من أجل تشغيل توربينات توليد الطاقة بشكل فعال. الطريقة الأخرى الأسهل للاستفادة من الطاقة الحرارية
الأرضية هي استخدامها للتدفئة والتبريد. يستفيد هذا الأسلوب من فرق درجة الحرارة
(الصغير نسبيًا) بين السطح والمصدر الأرضي. تعتبر الأرض بشكل عام أكثر مقاومة للتغيرات في درجات
الحرارة الموسمية من الهواء. وبالتالي، يمكن للأرض التي تقع على بعد بضعة أقدام
فقط من السطح أن تعمل كمشتت/مصدر حراري لمضخة حرارية أرضية - بنفس الطريقة التي
تستخدم بها المضخة الحرارية الكهربائية الحرارة الموجودة في الهواء. لقد شهدنا نموًا هائلاً في عدد أصحاب المنازل الذين
يستخدمون التدفئة والتبريد بالطاقة الحرارية الأرضية في العامين الماضيين.
5.
سلبيات الطاقة
الحرارية الأرضية :
§ القضايا
البيئية :هناك وفرة من الغازات الدفيئة تحت سطح الأرض. عند استخدام
الطاقة الحرارية الأرضية، تتسرب بعض هذه الغازات نحو السطح وإلى الغلاف الجوي.
تميل هذه الانبعاثات إلى أن تكون أعلى بالقرب من محطات الطاقة الحرارية الأرضية .تولد محطات
الطاقة الحرارية الأرضية كميات صغيرة من انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت والسيليكا.
يمكن أن تحتوي الخزانات أيضًا على آثار من المعادن الثقيلة السامة بما في ذلك
الزئبق والزرنيخ والبورون .ومع
ذلك، فإن التلوث المرتبط بالطاقة الحرارية الأرضية منخفض للغاية، وهو مجرد جزء
صغير مما نراه مع طاقة الفحم والوقود الأحفوري. علاوة على ذلك، لم يتم الإبلاغ عن
حالات تلوث المياه من مواقع الطاقة الحرارية الأرضية في الولايات المتحدة، وفقًا
لاتحاد العلماء المعنيين.
§ عدم
الاستقرار السطحي (الزلازل) :يمكن أن يؤثر بناء محطات الطاقة الحرارية الأرضية على
استقرار الأرض. وفي الواقع، أدت محطات الطاقة الحرارية الأرضية إلى الهبوط (غرق
سطح الأرض) في كل من ألمانيا ونيوزيلندا. يمكن أن تحدث الزلازل بسبب التكسير الهيدروليكي، وهو جزء
أساسي من تطوير محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية (EGS) .وفي عام
2006، أدى بناء محطة للطاقة الحرارية الأرضية في سويسرا إلى حدوث زلزال بقوة 3.4
درجة على مقياس ريختر.
§
الأخرى.
6.
استخدامات الطاقة
الحرارية الأرضية
تُستخدم الطاقة الحرارية الأرضية في وقتنا الحاضر في الكثير من المجالات، وهي كالآتي:
توليد الكهرباء: يمكن استخدام الحرارة المستخرجة من باطن الأرض
لتوليد الكهرباء. يتم ذلك عادةً عن طريق استخدام البخار المنبعث من المياه الساخنة
الموجودة في العروق الساخنة في باطن الأرض لتشغيل توربينات كهربائية.
تسخين المباني والمنازل: يمكن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية
لتسخين المياه أو تدفئة المباني والمنازل في فصل الشتاء عبر أنظمة مبادل حراري يتم
تمرير السوائل الحرارية من خلالها.
الاستخدامات الصناعية: يمكن استخدام الحرارة الأرضية في عدة
عمليات صناعية مثل تجفيف المنتجات الزراعية، وتسخين المواد الخام في صناعات
التحويل.
الزراعة الحرارية: يمكن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية في
تشغيل أنظمة الزراعة الحرارية مثل البيوت البلاستيكية المدفئة لتمديد موسم الزراعة
وزيادة إنتاجية المحاصيل.
الاستخدامات البيئية: يمكن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية في
تدفئة البحيرات والمسابح الاصطناعية للحفاظ على درجات حرارة مريحة للسباحين.
7.
إحصائيات مهمة:
النمو العالمي للقطاع: وفقًا لتقارير منظمة الطاقة الدولية (IEA)،
يتوقع أن يشهد قطاع الطاقة الحرارية الأرضية نموًا ملحوظًا في السنوات القادمة،
حيث يتم التركيز على تطوير التكنولوجيا وزيادة الاستثمارات.
السوق الرئيسية: تعتبر الولايات المتحدة
والصين وأوروبا الرائدة في استخدام وتطوير تقنيات الطاقة الحرارية الأرضية، حيث
تمتلك نسبة كبيرة من محطات توليد الكهرباء من هذه الطريقة.
الطاقة المولدة: وفقًا لتقارير
IEA، تم توليد حوالي
164 تيراواط-ساعة من الكهرباء عالميًا باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية في عام
2020.
الاستثمارات العالمية: يتوقع أن تزداد الاستثمارات في قطاع الطاقة الحرارية الأرضية
بنسبة معتبرة خلال السنوات القادمة، وذلك نتيجة لتوسع استخدام هذه التقنية
وتطويرها.
التنوع الجغرافي: يشهد العديد من الدول
حول العالم، بما في ذلك دول أوروبية وآسيوية وأمريكية، زيادة في استخدام الطاقة
الحرارية الأرضية كجزء من استراتيجياتها للحد من الانبعاثات الكربونية وتحقيق الاكتفاء
الذاتي في الطاقة.
8.
المراجع:
Renewable Energy Explained", U.S. Energy
Information Administration, https://www.eia.gov/energyexplained/renewable-sources/.
"Renewable Energy Statistics 2021", International
Renewable Energy Agency, https://www.irena.org/publications/2021/Mar/Renewable-energy-statistics-2021
https://youmatter.world/fr/?s=energie+renouvelables
https://www.un.org/ar/climatechange
https://www.iea.org/energy-system
https://www.energy.gov/eere/renewable-energy
https://www.energysage.com/about-clean-energy/
https://www.syntechbioenergy.com/
تعليقات
إرسال تعليق