La الطاقة الحرارية الأرضية وهي إحدى الطاقات قابل للتجديد أقدم وفي نفس الوقت أقل استغلالا إذا قارناها مع غيرها مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. على الرغم من كونها تقنية معروفة منذ عقود، إلا أن استخدامها اكتسب أهمية أكبر في السنوات الأخيرة بسبب زيادة الطلب على مصادر الطاقة المستدامة والنظيفة.
تستخدم الطاقة الحرارية الأرضية الحرارة الداخلية للأرض لتوليد الطاقة الكهربائية أو توفير التدفئة. ومن خلال حفر سطح الأرض في المناطق ذات النشاط الحراري العالي، يمكنك الوصول إلى طبقات أعمق حيث تكون درجة الحرارة مرتفعة بما يكفي لتسخين المياه. تطلق هذه العملية البخار الذي يستخدم لتحريك التوربينات المتصلة بمولدات الكهرباء، أو مباشرة لتدفئة البنية التحتية الحضرية والريفية. ويتم استخراج هذه الحرارة بشكل أساسي في أماكن محددة، تتميز بوجود عوامل جيولوجية مثل البراكين أو الصدوع التكتونية، مما يجعل توزيع النباتات الحرارية الأرضية غير متساوٍ على كوكب الأرض.
عملية استخراج الطاقة الحرارية الأرضية
الاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية وهي عملية تقنية تتطلب الحفر في الأرض في الأماكن التي تكون فيها درجة الحرارة تحت الأرض مرتفعة بما يكفي للاستفادة من الموارد الحرارية. ويوجد هذا النوع من الطاقة في أعماق تتراوح بين 3.000 و10.000 متر تحت سطح الأرض. وفي هذه الأعماق يتم تسخين المياه الجوفية بواسطة الصخور الساخنة حتى تصل إلى درجات حرارة قد تتجاوز 300 درجة مئوية في بعض الحالات.
يبدأ الإجراء بحفر الآبار التي تسمح باستخراج الماء والبخار من باطن الأرض. يتم توجيه هذا البخار لتشغيل توربين واحد أو أكثر متصل بالمولدات الكهربائية. بعد الاستخدام، يمكن إعادة حقن الماء والبخار في باطن الأرض لتبدأ الدورة مرة أخرى، مما يجعل هذا النظام أ حلقة مغلقة مما يقلل من الاستخراج الضخم للموارد الجوفية.
أنواع موارد الطاقة الحرارية الأرضية
هناك عدة أنواع من موارد الطاقة الحرارية الأرضية التي يمكن استخدامها لإنتاج الطاقة:
- أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية الجافة: وهي المناطق التي لا تحتوي فيها التكوينات الصخرية تحت الأرض على الماء، ولكنها تتمتع بدرجات حرارة مرتفعة بدرجة كافية. تتطلب هذه الأنظمة حقن الماء في الصخور لإنتاج البخار.
- خزانات البخار الجاف: في هذا النوع من الأنظمة، يتم احتجاز البخار في تجاويف تحت الأرض. ويمكن استخراج هذا البخار مباشرة لتشغيل التوربينات.
- خزانات المياه الساخنة: وهي الأكثر شيوعا. وفي هذه الخزانات، تكون درجة حرارة المياه الجوفية مرتفعة، وبمجرد استخراجها تتحول إلى بخار عند انخفاض الضغط.
- أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة (EGS): هنا يتم تعديل التكوينات الصخرية عن طريق تكسيرها (على غرار التكسير الهيدروليكي في صناعة الغاز)، مما يسمح بمرور الماء عبر الشقوق وتسخينها، مما يؤدي إلى توليد البخار.
ومن الناحية التكنولوجية، هناك عدة طرق لتحويل الحرارة الأرضية إلى كهرباء:
- محطات البخار الجاف: يستخدمون البخار الحراري الأرضي بشكل مباشر لتحريك التوربينات.
- محطات بخار فلاش: يتم فك ضغط الماء الساخن عند الضغط العالي وتحويله إلى بخار، والذي يقوم بعد ذلك بتشغيل التوربينات.
- نباتات الدورة الثنائية: يستخدم سائل ثانوي ذو نقطة غليان أقل من الماء، مما يسمح بتوليد الطاقة في التكوينات ذات درجات الحرارة المنخفضة.
مزايا استخدام الطاقة الحرارية الأرضية
تتمتع الطاقة الحرارية الأرضية بفوائد متعددة تجعلها بديلاً جذابًا لمصادر الطاقة المتجددة الأخرى:
- وهو مورد قابل للتجديدحيث أن كمية الطاقة الحرارية المتوفرة داخل الأرض غير محدودة عمليا على نطاق الإنسان.
- إنها قادرة على توليد الطاقة باستمرار ساعات 24 من اليومعلى عكس الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح التي تعتمد على الظروف الجوية والوقت من اليوم.
- الطاقة الحرارية الأرضية لديها بصمة كربونية منخفضة، مما يساهم في التخفيف من تغير المناخ. لا توجد عمليات احتراق أو انبعاثات كبيرة لغازات الدفيئة.
- ال محطات الطاقة الحرارية الأرضية تشغل مساحة صغيرة مقارنة بمحطات الطاقة الشمسية أو الطاقة الكهرومائية.
علاوة على ذلك، تسلط الدراسات الدولية الضوء على أن الطاقة الحرارية الأرضية يمكن أن تكون حلاً رئيسياً للكثيرين الدول النامية التي لديها إمكانات كبيرة للطاقة الحرارية الأرضية. المناطق مثل أفريقيا وآسيا وأجزاء من جنوب أمريكا لديهم موارد هائلة من الطاقة الحرارية الأرضية التي يمكن أن تساعد في تقليل اعتمادهم على الوقود الأحفوري وتحسين الوصول إلى الكهرباء.
الاتجاه الجديد: الطاقة الحرارية الأرضية على مستوى العالم
اكتسبت الطاقة الحرارية الأرضية أهمية خاصة في بلدان مثل الولايات المتحدة e أندونيسيا، وهم قادة العالم سواء من حيث القدرة المركبة أو في المشاريع الجديدة. ومن جانبها، وصلت الولايات المتحدة إلى قدرة مركبة تزيد على 3.900 ميجاوات في عام 2023، في حين وسعت إندونيسيا قدرتها إلى 2.418 ميجاوات، مع استثمارات كبيرة تهدف إلى التوسع في السنوات المقبلة.
دول أخرى مثل تركيا، الفلبين y المكسيك لقد أحرزوا أيضًا تقدمًا في هذا المجال. فقد تمكنت تركيا، على سبيل المثال، من تجاوز 1.600 ميجاوات من القدرة المركبة في عام 2023، وعلى الرغم من أن نموها أبطأ، إلا أنها لا تزال واحدة من الدول الرائدة في أوروبا.
التحديات والعيوب
على الرغم من مزاياها العديدة، فإن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية لا يخلو من التحديات. القيد الأول هو أنه فقط في مناطق جغرافية محددة، مثل تلك التي تشهد نشاطًا بركانيًا وصدوعًا تكتونية، توجد موارد الطاقة الحرارية الأرضية بكميات يمكن استخدامها لإنتاج الطاقة. وبالتالي، فإن تنفيذها على المستوى العالمي محدود.
وبالإضافة إلى ذلك، ارتفاع تكاليف الاستكشاف والحفر الأحرف الأولى هي عامل حاسم. يعد الحفر إلى أعماق كبيرة عملية مكلفة للغاية، كما أن مرحلة الاستكشاف تنطوي على مخاطر، حيث إن النجاح في استخراج الموارد الفعالة ليس مضمونًا دائمًا.
والعيب الآخر هو أنه على الرغم من أن توليد الكهرباء يمكن أن يكون ثابتًا بمجرد تشغيل المحطة، إلا أن قدرتها على الاستفادة منها تعتمد بشكل كبير على الظروف الجيولوجية للمكان. يمكن أن تعني الاختلافات في توافر الموارد الحرارية تقلبات في كفاءة المصنع.
وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه في بعض الحالات، يمكن أن يؤدي الاستخدام غير السليم للمرافق إلى تدهور باطن الأرض، مما قد يسبب أضرارًا لطبقات المياه الجوفية أو حتى يؤدي إلى حدوث زلازل طفيفة تعرف باسم الزلازل المستحثة.
ولذلك، لا تزال هناك عوائق اقتصادية وتقنية يجب التغلب عليها حتى تتمكن الطاقة الحرارية الأرضية من التوسع عالميًا. ومع ذلك، تتم معالجة هذه القيود من خلال التقدم التكنولوجي وتنفيذ أنظمة تخفيف المخاطر.
ومع المشاريع الجارية والتقدم المستمر في تقنيات الحفر والتوليد الجديدة، تواصل الطاقة الحرارية الأرضية وضع نفسها كواحدة من أكثر الحلول المستدامة والقابلة للتطبيق استراتيجيًا لمستقبل الطاقة العالمية.
جيد جيد جدا
سخيفة ملاحظة إليزابيث