موقع المهندس موقع المهندس بيت كل مهندس لا تتوفر الطاقة الحرارية بصورة مباشرة في الطبيعة إلا فيما يصل الأرض من حرارة الشمس والحرارة الجوفية للأرض، وهذا ما يجعل الحرارة الجوفية سهلة الاستغلال فهي طاقة مستدامة وواسعة الانتشار. ويقدر احتياطى الطاقة الحرارية الأرضية في حزام عمقه 2000 متر تحت سطح الأرض ما يعادل ما ينتجه 250 مليار طن من الفحم من الطاقة.
نظريا يمكن أن يغطي هذا المقدار من الطاقة حاجة العالم من الطاقة لمدة 100000 سنة قادمة
وبالتالي يعتبر مصدر الطاقة هذا محط أنظار الكثير من الدول المتقدمة، ويرتب عليها خطط وآمال مستقبلية كبيرة، .
فهي مصدر طاقة بديل نظيف ومتجدد، وهي طاقة حرارية مرتفعة ذات منشأ طبيعي مختزنة في الصهارة في باطن الأرض. حيث يقدر أن أكثر من 99% من كتلة الكرة الأرضية عبارة عن صخور تتجاوز حرارتها 1000 درجة مئوية. وتر…تفع درجة الحرارة بزيادة تعمقنا في جوف الأرض بمعدل نحو 7 و2 درجة مئوية لكل 100 متر في العمق، أي أنها تصل إلى معدل 27 درجة مئوية على عمق 1 كيلومتر أو 55 على عمق 2 كيلومتر وهكذا. ويستفاد من هذه الطاقة الحرارية بشكل أساسي في توليد الكهرباء، ويتطلب ذلك حفر أنابيب كثيرة إلى أعماق سحيقة قد تصل إلى نحو 5 كيلومترات. وفي بعض الأحيان تستخدم المياه الساخنة للتدفئة عندما تكون الحرارة قريبة من سطح الأرض، ونجدها على عمق 150 متر أو أحيانا في مناطق معينة على صورة ينابيع حارة تصل إلى سطح الأرض.
هذة الطاقة المتجددة، نظريا، يمكن أن تكفي لتغطية حاجة العالم من الطاقة لمدة 100.000 سنة قادمة إلا أن تحويلها إلى طاقة كهربائية هي عملية باهظة التكاليف بسبب عمليات الحفر إلى أعماق سحيقة والحاجة إلى أنابيب كثيرة لاستخراج الماء الساخن بكميات وفيرة، وذلك رغم أن الطاقة الأساسية (المادة الأولية) مجانية وهي متوفرة بكثرة لكن صعب الحصول عليها.
مصادر الطاقة الحرارية الأرضية :
تقسم مصادر الحصول على الطاقة الحرارية الأرضية إلى قسمين:
– المياه الحارة الجوفية
– الصخور الحارة التي توجد في المناطق النشطة بركانيا أو في الأعماق البعيدة تحت سطح الأرض
ويمكن الاستفادة من المياه الجوفية الحارة والصخورالحارة في توليد الطاقة الكهربائية وتسخين المياه التي تستخدم في التدفئة, بالإضافة إلى استعمالها في الكثير من ميادين الصناعة والزراعة الأخرى
يعتبر مصدر الطاقة هذا محط أنظار الكثير من الدول المتقدمة، ويرتب عليها خطط وآمال مستقبلية كبيرة وذلك للكثير من إيجابيات هذه الطاقة الفتية.
أهم إيجابيات هذه الطاقة :
كونها طاقة متجددة، فهي من مصادر الطاقة التي لاتنفد على الأقل للأجيال القادمة.
كونها طاقة نظيفة غير مضرة بالبيئة، ولا تسبب أي تلوث سواء في استخراجها أو في تحويلها أو استعمالها.
توفرها بكميات كبيرة جدا وفي مساحات شاسعة ولأغلب بلدان العالم.
قلة تكاليف إنتاج الطاقة بعد التكاليف الأولية لإنتاج المحطة (والتي يمكن أن تكون باهظة).
المردود العالي للطاقة المستخرجة.
سلبيات ومعوقات :
رغم كل مميزات الطاقة الحرارية الأرضية، والتي جعلتها في طليعة مصادر الطاقة البديلة المستقبلية، إلا أن هناك بعض عوامل التي تصعب انتشارها على الأقل في وقتنا الحالي. ومن أهم هذه الأسباب ارتفاع تكلفة إقامة محطات توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية. ويرجع السبب في ذلك إلى صعوبة حفر آبار بأعماق سحيقة قد تصل إلى عمق 5 كيلومترات ووسط درجات حرارة مرتفعة وبأعداد كبيرة تتيح إنشاء محطة قوى متوسطة القدرة.
تأثيرها على البيئة :
تحتوي السوائل المستخرجة من باطن الأرض على مخلوط غازات، منها ثاني أكسيد الكربون وسلفيد الكبريت (H2S), والميثان والأمونيا. وتشارك تلك الغازات في مشكلة الانحباس الحراري والمطر الحمضي. وتبلغ مقدار ما ينطلق من محطات الحرارة الأرضية من غاز ثاني أكسيد الكربون نحو 122 كيلوجرام لكل 1 ميجاوات ساعي من الكهرباء، وهي نسبة صغيرة بالمقارنة بما تنتجه محطات الوقود الأحفوري.
لهذا تزود محطات القوى التي تتسم بإصدار كميات كبيرة من تلك الغازات التي تسبب المطر الحمضي بوحدات لضبط وفصل تلك الغازات لخفض تأثيراتها السلبية على البيئة.
و بالإضافة إلى الغازات الذائبة فقد يحتوي الماء الساخن المستخرج من أعماق الأرض على أملاح ذائبة ومواد سامة مثل الزئبق والزرنيخ والبور والأنتيمون.
وتترسب تلك الكيماويات عند تبريد الماء وقد تتسبب في أضرار بالبيئة إذا أطلقت على الأرض. وتعمل سياسة إعادة استخدام الماء الساخن المستخرج وضخه إلى أعماق الأرض ثانيا من العوامل التي تقلل من التاثير السيئ على البيئة عند استغلال تلك الطاقة
ومن المؤكد أن طاقة حرارة باطن الأرض هي الأكثر أماناً بيئياً على الاطلاق، فهي تتميز بأنها لا تنتج ملوثات غازية أو صلبة، فيما عدا ترسيب أملاح الكبريتيدات في المواسير، الأمر الذي يحتاج إلى أعمال صيانة روتينية ودورية. وحرارة باطن الأرض هي معين لاينضب من الطاقة التي يمكن أن تجعل بيئة الإنسان أكثر نقاءً، وأيضاً لا خوف من نفادها.
توليد الكهرباء باستخدام 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 انتشارا، 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 استخراجه 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 يسمى 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 الأرض 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 بمحاذاة الأنبوب الساخن (مبادل حراري). 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. يُعاد ضخ الماء المستخرج مجددا إلى الأرض عبر بئر الحقن
