La الطاقة الحرارية الأرضية إنها واحدة من أكثر مصادر الطاقة المتجددة غير المعروفة. وهي نوع من الطاقة النظيفة التي تستفيد من الحرارة الموجودة داخل الأرض لتوليد الكهرباء والتدفئة والعديد من الاستخدامات الأخرى. ونظرًا لمنشأه فهو متاح على مدار السنة ولا يعتمد على العوامل المناخية، مما يجعله جذابًا للغاية، على الرغم من أنه أقل وضوحًا من المصادر المتجددة الأخرى مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. وفي هذا المقال سنتعلم بالتفصيل كيف تعمل الطاقة الحرارية الأرضيةوتطبيقاتها ومزاياها وجوانبها المهمة التي يجب أن تعرفها لفهم أهميتها في مشهد الطاقة الحالي.
الطاقة الحرارية الأرضية
يتم إنتاج الطاقة الحرارية الأرضية بفضل الحرارة الداخلية للأرض. تأتي هذه الحرارة من اضمحلال المعادن المشعة والحرارة المتبقية من تكوين الكوكب. لأن الحرارة تزداد كلما تعمقنا في الأرض (المعروفة باسم التدرج الجيوحراري) يمكن الوصول إلى الطاقة الحرارية الأرضية عن طريق الحفر في الأرض في مواقع محددة. هناك أنواع مختلفة من حقول الطاقة الحرارية الأرضية، ويقدم كل منها مستويات مختلفة من الاستخدام اعتمادًا على كمية وطريقة تخزين الحرارة. تشمل المصادر الأكثر شيوعًا للطاقة الحرارية الأرضية طبقات المياه الجوفية. مع ارتفاع درجات الحرارة أو غيرها من الرواسب الحرارية الأرضية مثل المعادن الجافة أو السخانات.
كيف تعمل الطاقة الحرارية الجوفية: الاستخراج
تختلف عملية استخراج الطاقة الحرارية الأرضية حسب نوع الرواسب. وفيما يلي وصف مصادر الاستخراج الرئيسية:
الخزانات الجوفية
الكثير رواسب الطاقة الحرارية الأرضية وهي تقع في الأماكن التي التدرج الحراري أكبرأي أن الحرارة أقرب إلى السطح بسبب رقة القشرة الأرضية. تكون هذه الرواسب أكثر قابلية للحياة في الأماكن ذات النشاط البركاني أو الزلزالي. ومن أجل تسخير هذه الطاقة لا بد من الحفر في الأرض. بشكل عام، قد تكون لهذه العملية تكاليف عالية، لكن إمكانات الطاقة هائلة.
خزانات الماء الساخن
الودائع الماء الساخن يمكن العثور عليها على السطح وتحته. يتم استخراج الطاقة باستخدام الحرارة من الماء، والتي يتم بعد ذلك إعادة تدويرها من خلال أنظمة إعادة الحقن للحفاظ على التوازن الحراري. يمكن استخدام هذه المياه الجوفية إنتاج الكهرباء أو التدفئة المباشرة في المنزل أو الصناعة.
الرواسب الجافة والسخانات
في الودائع المعادن الجافةالمشكلة هي عدم وجود الماء بشكل طبيعي. ويجب إدخال سائل، مما يجعل العملية أكثر تكلفة بشكل ملحوظ. ومن ناحية أخرى فإن السخانات وهي مصادر طبيعية يخرج فيها الماء والبخار بشكل عفوي إلى السطح مما يسهل عملية استخلاص الحرارة. ومع ذلك، يجب أن تكون إدارتها حريصة على تجنب الإضرار بالنظم البيئية المحيطة بها.
كيف تعمل الطاقة الحرارية الأرضية: محطة توليد الطاقة الحرارية الأرضية
ال محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية وهي منشآت يتم فيها تحويل الحرارة الناتجة عن الرواسب إلى طاقة مفيدة، مثل الكهرباء أو الحرارة للتدفئة. وتتم هذه العملية من خلال ربط شبكة من الأنابيب التي تستخرج البخار أو الماء الساخن إلى محطة توليد الطاقة. بخار شديد السخونة يتم استخدامه لتشغيل التوربينات التي تنتج الكهرباء. يتم بعد ذلك تبريد البخار وتكثيفه وإعادة حقنه في الأرض للحفاظ على استدامة النظام. وهذا النوع من الطاقة مفيد بشكل خاص للمناطق ذات النشاط الحراري الأرضي المرتفع، مثل أيسلندا، التي تحصل على جزء كبير من طاقتها الكهربائية من الطاقة الحرارية الأرضية.
أنواع محطات الطاقة الحرارية الأرضية
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من محطات الطاقة الحرارية الأرضية:
- محطات البخار الجاف: يستخدمون البخار المسخن بدرجة تزيد عن 150 درجة مئوية لتحريك التوربينات مباشرة.
- محطات بخار فلاش: يفصلون البخار عن الماء الساخن ويستخدمون البخار لتوليد الكهرباء.
- نباتات الدورة الثنائية: يستخدمون سائلًا وسيطًا لنقل الحرارة من الماء الساخن أو البخار في الأماكن ذات درجات الحرارة المنخفضة.
تطبيقات الطاقة الحرارية الجوفية
La الطاقة الحرارية الأرضية لديها تطبيقات متعددة تتجاوز إنتاج الكهرباء.
- التدفئة والتبريد: في العديد من البلدان، تُستخدم الطاقة الحرارية الأرضية لتدفئة المناطق أو المباني بأكملها أو حتى أنظمة التدفئة الأرضية في المنازل.
- صناعة: تستخدم الحرارة في عمليات مثل البسترة وتحلية المياه وتجفيف المنتجات الزراعية أو المنسوجات. بالإضافة إلى ذلك، فهو حليف كبير لتربية الأحياء المائية لتسخين الأحواض.
- الاستخدام الزراعي: يسمح للدفيئات الزراعية في المناخات الباردة بالعمل على مدار السنة.
قدرة هذه الطاقة على توفيرها الحرارة المستمرة طوال العام، دون الاعتماد على التقلبات المناخية، يجعلها خيارًا متزايد الأهمية في سلسلة الطاقة العالمية بينما نتحرك نحو اقتصاد خالٍ من الكربون، يتم تقديم الطاقة الحرارية الأرضية كبديل بديل حيوي وحاسم في مكافحة تغير المناخ، بالإضافة إلى توفير تدفق الطاقة المستمر دون التعرض لمحدودية بسبب الظروف الجوية، كما هو الحال مع الطاقات المتجددة الأخرى.