تعد الطاقة الحرارية الأرضية واحدة من أكثر الموارد المتجددة إثارة للاهتمام والواعدة بفضل قدرتها على تسخير الحرارة الداخلية للأرض. إن قدرتها على تحسين ظروف إمدادات الطاقة في مختلف القطاعات تجعلها واحدة من أكثر تقنيات الطاقة المتجددة جاذبية للمستقبل. بعد ذلك، سوف نتعمق في ماهية الطاقة الحرارية الأرضية، وكيفية عملها، وتاريخها، وتطبيقاتها، ومزاياها وعيوبها، ووضعها في إسبانيا.
ما هي الطاقة الحرارية الجوفية؟
الطاقة الحرارية الأرضية يتم تعريفه على أنه مصدر للطاقة المتجددة الذي يستفيد من الحرارة القادمة من باطن الأرض. تتولد هذه الحرارة داخل الأرض وتصعد إلى السطح في الظواهر الجيولوجية مثل البراكين والسخانات والينابيع الساخنة. ومع ذلك، لا يمكن استخدام هذه الحرارة فقط في هذه الظواهر. ومن الممكن أيضًا عن طريق تركيب أنظمة استخراج الحرارة من باطن الأرض، مثل مضخات الحرارة الجوفيةوالتي تسمح باستخدامها للتدفئة والتبريد وحتى توليد الكهرباء.
عندما نتحدث عن الطاقة الحرارية الأرضية ذات المحتوى الحراري المنخفض، فإننا نشير إلى تلك الموجودة على عمق أقل عمقًا، في حين أن الموارد ذات المحتوى الحراري العالي يمكن أن يصل عمقها إلى كيلومترات.
أثبتت الطاقة الحرارية الأرضية أنها خيار موثوق وثابت وطويل الأمد، لأنها قادرة على توليد الطاقة دون الاعتماد على التقلبات الموسمية كما يحدث مع الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح. ومع ذلك، فإن توزيعها الجغرافي مشروط بتوافرها الودائع الحرارة في مناطق مواتية.
تاريخ الطاقة الحرارية الأرضية
بدأ تاريخ الطاقة الحرارية الأرضية في أوروبا مع السويد كدولة رائدة، مدفوعة بأزمة النفط عام 1979. وقد دفعت الحاجة إلى مصادر بديلة للطاقة العديد من الدول إلى الاستفادة من هذا المصدر المتجدد. كما طورت فنلندا والولايات المتحدة واليابان وألمانيا وفرنسا وهولندا قدرات كبيرة في هذا المجال على مدى عقود.
وعلى الصعيد العالمي، تعد أيسلندا من الدول التي حققت أكبر تقدم في هذا المجال، مستفيدة من مواردها البركانية ذات درجات الحرارة المرتفعة لإنتاج الكهرباء وتدفئة المباني. وفي الآونة الأخيرة، افتتحت شيلي في أمريكا الجنوبية أول محطة للطاقة الحرارية الأرضية في القارة، مما يدل على الاهتمام المتزايد بهذه التكنولوجيا في مناطق أخرى.
تطبيقات الطاقة الحرارية الجوفية
تتنوع تطبيقات الطاقة الحرارية الأرضية وتعتمد على درجة حرارة موارد الطاقة الحرارية الأرضية المتاحة:
- إنتاج الكهرباء: تعتبر مصادر المحتوى الحراري العالي (> 150 درجة مئوية) مثالية لتوليد الكهرباء من خلال التوربينات البخارية.
- أنظمة الضخ الحراري: تُستخدم موارد المحتوى الحراري المنخفض (30-150 درجة مئوية) لتكييف المباني، مثل المنازل والمكاتب أو حتى الدفيئات الزراعية وبرك تربية الأحياء المائية. ويجري تطوير هذه الأنواع من التطبيقات بشكل متزايد في دول مثل الولايات المتحدة واليابان وبعض أجزاء أوروبا.
- الصناعة والزراعة: وتتطلب الصناعات طاقة حرارية لعمليات مثل التجفيف والاستخلاص الكيميائي والبسترة والتدفئة في البيوت الزجاجية، مما يجعل الطاقة الحرارية الأرضية موردا قيما.
- التدفئة الحضرية: وتستخدم بعض البلدان مثل أيسلندا الطاقة الحرارية الأرضية لتوفير التدفئة لمناطق بأكملها من خلال أنظمة مركزية، مما يقلل الاعتماد على الوقود الأحفوري.
مزايا الطاقة الحرارية الجوفية
تتمتع الطاقة الحرارية الأرضية بالعديد من المزايا:
- المصدر المحلي والمجاني: الطاقة الحرارية الأرضية لا تعتمد على الواردات وهي متاحة باستمرار في البلدان التي لديها رواسب مناسبة.
- احترام البيئة: ينتج توليد الطاقة الحرارية الأرضية عددًا قليلاً جدًا من انبعاثات الغازات الدفيئة، مما يجعلها مصدرًا للطاقة النظيفة.
- إمكانية خلق فرص العمل: تخلق مرافق الطاقة الحرارية الأرضية طلبًا على العمال المهرة في مجالات الهندسة والحفر والمجالات التقنية الأخرى.
- التكلفة المستقرة على المدى الطويل: وعلى عكس مصادر الطاقة غير المتجددة، فإن الطاقة الحرارية الأرضية لا تخضع لتقلبات أسعار الوقود، مما يضمن الاستقرار في تكاليف التوليد.
عيوب الطاقة الحرارية الأرضية
على الرغم من فوائدها العديدة، إلا أن للطاقة الحرارية الأرضية أيضًا بعض العيوب التي يجب حلها:
- يقتصر الأداء على مكان المنشأ: ويجب أن تكون المرافق قريبة من الرواسب مما يحد من توزيعها ووصولها إلى المناطق الحضرية النائية.
- ارتفاع الاستثمار الأولي: تتطلب البنية التحتية لاستغلال رواسب الطاقة الحرارية الأرضية استثمارات كبيرة، سواء في التنقيب أو في حفر وبناء المحطات.
- تدهور الودائع: يمكن أن يؤدي الاستغلال المفرط للودائع إلى استنفاد المورد إذا لم يكن هناك سيطرة كافية على قدرته على التجديد.
- خطر الزلازل: وفي حالات نادرة، يمكن أن تؤدي عمليات الطاقة الحرارية الأرضية إلى حدوث زلازل بسبب تغير الضغط في باطن الأرض.
الطاقة الحرارية الجوفية في أسبانيا
وفي حالة إسبانيا، لا يزال استخدام الطاقة الحرارية الأرضية محدودًا جدًا مقارنة بالدول الأوروبية الأخرى. على الرغم من اكتشاف إمكانات كبيرة في بعض المناطق، مثل جزر الكناري ونظرًا لأصلها البركاني، فقد حال نقص الاستثمار والسياسات المناسبة دون تطوير هذه التكنولوجيا في البلاد.
ومع ذلك، هناك أخبار مشجعة: يمكن أن تصبح غاليسيا واحدة من أولى المناطق التي تستخدم الطاقة الحرارية الأرضية للتدفئة وتكييف الهواء والمياه الساخنة في المباني. بالإضافة إلى ذلك، فإن الاهتمام المتزايد بالمضخات الحرارية الأرضية يزيد الطلب في القطاع السكني.
على الرغم من أن تطوير مشاريع واسعة النطاق لتوليد الكهرباء غير قابل للتطبيق في العديد من مناطق إسبانيا، إلا أن استخدامه في التطبيقات الأصغر، مثل أنظمة التدفئة، آخذ في التوسع، بمساعدة الحوافز الاقتصادية والتكنولوجية.
المنظور العالمي والمشاريع ذات الصلة
وعلى الصعيد العالمي، يتوسع استخدام الطاقة الحرارية الأرضية بشكل ملحوظ في المناطق ذات الإمكانات العالية، مثل أيسلندا ونيوزيلندا وأجزاء من أمريكا الوسطى. فقد افتتحت شيلي، على سبيل المثال، مؤخراً أول محطة للطاقة الحرارية الأرضية في أمريكا الجنوبية، وهي قادرة على توليد الطاقة لأكثر من 165.000 ألف أسرة.
وتتميز هذه الأنواع من المشاريع بقدرتها على توليد الطاقة النظيفة، مع الاستفادة من الموارد الطبيعية للأرض دون التسبب في تأثير كبير على البيئة. في الواقع، الطاقة الحرارية الأرضية هي واحدة من مصادر الطاقة المتجددة ذات البصمة الكربونية الأقل.
وعلى الرغم من بعض التحديات المتعلقة بالجغرافيا والاستثمار الأولي، فإن الطاقة الحرارية الأرضية تعتبر حلا قابلا للتطبيق لتقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري. بالمقارنة مع مصادر الطاقة المتجددة الأخرى مثل الطاقة الشمسية أو الرياح، فهي تتميز بكونها ثابتة ولا تعتمد على العوامل المناخية.
في بلدنا، لا يزال هناك طريق طويل لنقطعه لتحقيق التنفيذ الشامل، ولكن مع السياسات المناسبة، يمكن أن ينمو استخدام مصدر الطاقة هذا بشكل كبير في السنوات القادمة.