انرژی پاک در اعماق خاک

دوشنبه ۱۶ خرداد ۱۳۸۴
انرژی زمين گرمايی يا ژئوترمال، از حرارت درون زمين به دست می‌آيد. در طول عمر زمين، مقدار زيادی انرژی حرارتی در هسته زمين ذخيره شده است. با نزديک تر شدن به هسته زمين، ميزان حرارت تا ۴۰۰۰ درجه سانتی گراد افزايش می‌يابد. در عمق ۷۰ کيلومتری زمين، تفتال مذاب با مخلوطی از انواع کانی‌های مذاب در حال گردش وجود دارد. معمولاً در طبقات رسوبی به ازای هر صد متر افزايش عمق، به طور متوسط ۳ درجه به دمای زمين افزوده می‌شود.

بشر تاکنون موفق به دستيابی مستقيم به حرارت هسته زمين نشده ولی در استفاده از مراکز انرژی پرحرارت موجود در اعماق نزديک تر به سطح زمين موفق بوده است. در اين مراکز، آب‌های داغ ذخيره می‌شوند و از طريق لايه سنگ‌های نفوذ ناپذير به سطح زمين رخنه می‌کنند و چشمه‌های آب گرم را تشکيل می‌دهند. در بعضی از مناطق با حفر چاه می‌توان به آب گرم و بخار دست يافت. از حرارت زمين گرمايی برای گرمايش مکان‌ها و محله‌های مسکونی، مصارف صنعتی و توليد برق استفاده می‌کنند.
در سال ۱۹۰۴، نخستين بار در شهر لاردرلوی ايتاليا از انرژی زمين گرمايی برای توليد برق استفاده شد. پيشروان استفاده از انرژی ژئوترمال ايتاليا، زلاندنو، آمريکا، فرانسه، ژاپن، ايسلند و مجارستان هستند. در ايران امکان استفاده از منابع انرژی زمين گرمايی در مناطق دماوند، سبلان، ماکو، خوی و سهند وجود دارد. در حال حاضر، ميزان توليد برق از انرژی ژئوترمال ۱/۰ درصد کل انرژی جهان است. در سال ۱۹۹۶ کل ظرفيت نصب شده انرژی زمين گرمايی در ۵۲ کشور جهان به ۶۵۰۰ مگاوات برق (Mwe) رسيد و جمع برق توليدی، افزون بر ۳۸ هزار گيگاوات ساعت (GWH) شد.
هزينه توليد برق از انرژی زمين گرمايی ۲۵ تا۳۰ درصد کمتر از هزينه توليد برق از زغال سنگ، نفت يا انرژی هسته ای است. در سال ۱۹۷۸ هزينه توليد هر بشکه نفت۲۱ دلار تخمين زده شد؛ در حالی که موسسه تحقيقاتی استانفورد آمريکا اين هزينه را ۳۵ دلار هر بشکه برآورد می‌کند. کارشناسان انرژی زمين گرمايی، هزينه استفاده از انرژی زمين گرمايی را معادل هزينه توليد برق آبی برآورد می‌کنند.
منابع زمين گرمايی «نيمه گرمايی»، «خيلی گرم» و « فشرده» هستند. نخستين چاه‌های ژئوترمال در سال ۱۹۱۹ در ژاپن و در سال ۱۹۲۱ در کاليفرنيا حفر شدند. هم اکنون ايسلند در حال ساخت يک پايگاه هيدروژنی با بهره گيری از ذخاير عظيم انرژی هيدروليک (آب – برق) و زمين گرمايی است. ساخت اين تاسيسات، الگويی برای توليد هيدروژن به روش الکترونيکی از آب که يک انرژی پاک و تجديدپذير است.
آمريکا منابع عظيم ژئوترمال دارد که از مناطق آتشفشانی اين کشور تهيه می‌شود. مناطق ساحلی اقيانوس آرام و کشورهای حاشيه آن و جزيره هاوايی، بزرگ ترين منابع انرژی ژئوترمال دنيا هستند.
در حال حاضر، بزرگ ترين نيروگاه ژئوترمال دنيا در «گی ستر» کاليفرنيا و جزيره آتشفشانی «کيلائوآ» در هاوايی قرار دارند،اما تنها ۶/۰ درصد از برق توليد شده را در برمی گيرند.
انرژی ژئوترمال از آب موجود در لايه‌های درونی زمين که در مناطق بسيار گرم قرار دارند، استخراج می‌شود. بخار موجود در سفره‌های زير زمينی پس از رسيدن به سطح زمين می‌توانند توربين‌های توليد کننده نيروی ژنراتورهای برق را به حرکت در آورند. البته بايد توجه داشت که تمام نقاط گرم زمين سفره‌های آب گرم ندارند. برای استخراج و دست يابی به گرمای صخره‌های درون زمين بايد دو يا چند حفره در سطح زمين ايجاد کرد. سپس برای نفوذ به درون سنگ‌ها بايد مته‌های بادی را با فشار زياد به کارانداخت تا سنگ‌ها شکسته شوند. آنگاه درون سوراخ‌های ايجاد شده در سنگ‌ها مايعی تزريق می‌شود تا گرما به سطح زمين منتقل شود. اين مايع تزريق شده می‌تواند آب يا حتی هوا باشد که پس از بازگشت از زمين بسيار گرم می‌شود. هم اکنون ميزان ذخاير ژئوترمال کره زمين نزديک به ۱۵ هزار بار بيش از ذخاير شناخته شده نفت است. اين رقم بسيار سرگيجه آور است و به راحتی می‌تواند مشکلات انرژی آينده را حل کند.