X
تبلیغات
رایتل

کشکول

صنعت گردشگری

جمعه 8 خرداد‌ماه سال 1394 ساعت 09:01 ق.ظ

گرمای زمین منبع قابل اعتماد در تولید انرژی

همه ازحرارات بالای مرکز زمین اطلاع داریم و کم و بیش مطالبی در این زمینه خوانده‌ایم اما شاید کمتر درباره امکان استفاده از این منبع عظیم حرارتی در تولید انرژی بخصوص در کشورمان شنیده‌ایم چون هنوز در این زمینه فعالیت گسترده‌ای صورت نگرفته است درحالی که با توجه به اهمیت استفاده از انرژی‌های تجدید پذیر و البته جایگاه اقتصادی آن باید از بیشتر از قبل برای این مهم برنامه ریزی کنیم.

بطور کلی تولید انرژی با استفاده از گرمای داخل زمین را زمین گرمایی یا ژئوترمال می‌نامند  همانطور که می‌دانیم حرارت در هسته زمین بیشتر از 5000 درجه سانتیگراد است که معمولا در مناطقی که پوسته نازکتر و شکننده‌تر شده به صورت چشمه‌های آبگرم، آتشفشان، آبفشان‌ها وگل فشان‌ها به سطح هدایت می‌شود و براساس تحقیقات مشخص شده است به ازای هر 100 متر عمیق زمین تقریبا 3 درجه به درجه حرارت افزوده می‌شود بنابراین تنها در یازده کیلومتر فوقانی پوسته زمین نزدیک به 50 هزار برابر کل انرژی به دست آمده از منابع فسیلی شناخته شده امروزی جهان انرژی ذخیره شده است.

منابع انرژی زمین گرمایی

شاید در نگاه اول تصور براین باشد که منابع حرارتی این روش تولید انرژی صرفا همان گرمای داخلی زمین است درحالی که براساس تحقیقات انجام شده از سوی محققان این منبع انرژی تقریبا از قرن 17 میلادی برای بشر شناخته شده بوده و از آن بهره‌برداری می‌کرده اما اوایل قرن نوزدهم در ایتالیا برای اولین بار سیالات داغ داخل زمین را برای به کار گیری انرژی گرمایی آن مورد استفاده قرار گرفته است و بطور کلی منابع مختلف آن امروز برای دسترسی به انرژی پاک و اقتصادی مورد استفاده است که عبارتند از:

1.        منابع آب داغ

در این روش منابع آبی در عمق مناسب گرم شده و به سطح هدایت می‌شوند و براساس نوع دسترسی و البته هزینه تولید این روش متداول‌ترین روش مورد استفاده امروزی است اما این نوع دستیابی به حرارت داخلی زمین خود در سه گروه مختلف تقسیم بندی شده است که براساس میزان درجه حرارت منبع انرژی تقسیم بندی شده‌اند

الف- دسته اول: مخازن دما بالا با دمای بالاتر از ºC150 که مناسب برای تولید برق با تکنیکهای معمول

ب- دسته دوم: مخازن با دمای بین 100 الی ºC150که مناسب برای تولید برق با تکنیکهای پیشرفته‌تر باینری

ج- دسته سوم: مخازن دما پائین با دمای کمتر از  ºC100 و مناسب برای کاربردهای مستقیم

2.منابع بخار خشک

این نوع منبع انرژی که جزو نادرترین منابع انرژی زمین گرمایی با درجه حرارت بسیار بالا هستند می‌توانند منبع انرژی گرمایی را به صورت بخار خشک و یا آمیزه ای از بخار و آب با درجه حرارت بسیار بالا را به عنوان گزینه‌ای ایده‌ال دراختیار ما برای تولید برق قرار دهند .

3.منابع تحت فشار: 

منابع عظیمی از آب شور اشباع شده که در صخره‌های اعماق زمین تحت فشار به صورت محبوس قرار گرفته در واقع اصلی‌ترین منبع حرارت در عمق 3 تا 6 کیلومتری از سطح زمین با درجه حرارتی بین 90 تا 300 درجه سانتی‌گراد است.

4.تخته سنگهای خشک داغ یاEGS:

بطورکلی تخت سنگ‌های داغ لایه‌های زیرین زمین منبع اصلی مورد استفاده در این روش هستند و برای استفاده از حرارت آنها باید یک حلقه چاقه تغذیه و یک حلقه چاه استخراج (تولید)به طول 4 تا 6 کیلومتری از سطح زمین که بین‌انها ارتباطی برقرار شده است در اختیار داشته باشیم تا با استفاده از تزریق تحت فشار آب سرد و گرم شدن آن در شکاف‌های موجود حرارت صخره‌را به خود گرفته و به چاه استخراج برسد بدین صورت آب داغ از چاه تولید خارج و وارد سیکل نیروگاه می شود. درجه حرارت آب حاصل از این منابع بین 135 تا 180 درجه سانتیگراد بوده و در  این حالت امکان افزایش بازده نیروگاه تا 15 درصد وجود دارد.

 5.مواد مذاب:

این منابع که به نام گدازه ها می شناسیم در واقع ایده آل ترین حالت ممکن برای منابع زمین گرمایی بوده که درجه حرارت آن بین 700 تا 2 هزار درجه سانتی گراد است. هرچند با توجه به درجه حرارت بالای این مخازن و محدودیت های فنی موجود،امروزه از این منابع عظیم استفاده نمی شود.

 

اقتصاد و ارزیابی پروژه‌های زمین گرمایی

 بطور کلی توان تولیدی هر چاه از 2 تا 30 مگاوات الکتریکی متغیر است بنابراین هزینه بهره برداری از منابع انرژی زمین گرمایی به میزان زیادی به توان تولیدی چاه‌ها بستگی دارد. بطور مثال هزینه حفر یک چاه در حوزه زمین گرمایی پاریس تا یک میلیون دلار می رسد در حالیکه در میدانهای زمین گرمایی ایسلند و ایتالیا این میزان در حدود چند صد هزار دلار است.

از سوی دیگر در تولید برق از انرژی زمین گرمایی معمولاً میزان سرمایه گذاری اولیه برای انجام اکتشافات مربوطه و نصب نیروگاه نسبت به نیروگاه های دیگر بالاتر است. اما به دلیل پایین بودن هزینه‏های تعمیر و نگهداری و عدم نیاز به سوخت در حین بهره برداری از نیروگاه، قیمت تمام شده برق در نیروگاه های زمین گرمایی با نیروگاه های متعارف سوخت فسیلی قابل مقایسه و از انواع دیگر انرژی های نو به مراتب ارزانتر است.

به این صورت که کمیسیون Public Service of Nevada هزینه های جانبی سوختهای فسیلی شامل هزینه های رفع آلودگی های مختلف ناشی از سوختهای فسیلی از جمله گازهای SO2 , NO2 , CH4 , CO, CO2 و را برآورده کرده است که اگر این هزینه ها به هزینه تولید الکتریسیته از سوختهای فسیلی اضافه شود تولید برق ژئوترمال مقرون به صرفه خواهد بود.

در این محاسبات مدت زمان احداث یک نیروگاه زمین گرمایی بدون احتساب زمان مطالعات اکتشافی و حفاری 3 تا 6 سال و عمر مفید آن 25 تا 35 سال تعیین شدها ست و با توجه به ضریب تولیدش که 90 درصد بوده حدود 4000 دلار برای هر کیلووات هزینه تولید درنظر گرفته شده است.

تاریخچه زمین گرمایی در ایران

در ایران از سال 1354 مطالعات گسترده ای بمنظور شناسایی پتانسیل های منبع انرژی زمین گرمایی  توسط وزارت نیرو با همکاری مهندسین مشاور ایتالیاییENEL در نواحی شمال و شمال غرب ایران در محدوده ای به وسعت 260 هزار کیلومتر مربع آغاز شد کهنتیجه این تحقیقات مشخص کرد مناطق سبلان، دماوند، خوی، ماکو و سهند با مساحتی بالغ بر 31 هزار کیلومتر مربع جهت انجام مطالعات تکمیلی و بهره برداری از انرژی زمین گرمایی مناسب هستند. در همین راستا برنامه اکتشاف، مشتمل بر بررسیهای زمین شناسی، ژئوفیزیک و ژئوشیمیایی برنامه ریزی شد. در سال 1361 با پایان یافتن مطالعات اکتشاف مقدماتی در هر یک از مناطق ذکر شده، نواحی مستعد با دقت بیشتری شناسایی شده و در نتیجه در منطقه سبلان: نواحی مشکین شهر، سرعین و بوشلی، در منطقه دماوند ناحیه: نونال، در منطقه ماکو- خوی نواحی: سیاه چشمه و قطور و در منطقه سهند پنج ناحیه کوچکتر جهت تمرکز فعالیتهای فاز اکتشاف تکمیلی انتخاب شدند. پس از یک وقفه نسبتاً طولانی و با هدف فعال نمودن مجدد طرح، گزارشهای موجود مجدداً در سال 1369 توسط کارشناسانUNDP بازنگری شده و منطقه زمین گرمایی مشکین شهر بعنوان اولین اولویت جهت ادامه مطالعات اکتشافی معرفی شد. پیرو مطالعات ذکر شده پروژه انجام حفاری های اکتشافی ، تزریقی، توصیفی به منظور شناسایی بیشتر پتانسیل در منطقه سرعین مشکین شهر در سال تعریف 1381گردید که عملیات حفر اولین چاه زمین گرمایی نیز در همان سال آغاز شد .فاز اول این پروژه در سال 1383 اتمام یافت که درمجموع سه حلقه چاه اکتشافی و دو حلقه چاه تزریقی در این مرحله حفر گردید و تست دوحلقه از سه حلقه چاه اکتشافی با موفقیت انجام گرفت که مهم ترین دستاورد این فاز از پروژه کسب دانش فنی مربوط به حفر چاههای زمین گرمایی بود . فاز دوم این پروژه در سال 1384 آغاز شده است.

توانمندی های حاصله در کشور در حوزه انرژی زمین گرمایی:

در پروژه توسعه میدان زمین گرمایی و ساخت نیروگاه مشکین شهر مراحل حفاری چاهها،بهره برداری از چاه ها در دوره تست،ساخت دستگاههای مربوط به تست در کشور کاملا بومی شده و توسط متخصصان داخلی به انجام رسیده است.

همچنین در زمینه استفاده از پمپ های حرارتی زمین گرمایی تا کنون تکنولوژی نصب کویل های زمینی به صورت کامل و 100% در کشورمان ایران بومی شده است.

و ضعیت صنعت و بازار زمین گرمایی در جهان :

در سال 2011 از انرژی زمین گرمائی در حدود 205 تراوات ساعت انرژی دریافت شده که یک سوم برای تولید برق که در حدود 2/11 گیگاوات ظرفیت نصب شده داشته و دو سوم باقی مانده برای تولید گرمایش بوده است.  بیشترین رشد در کاربرد مستقیم در استفاده از پمپهای حرارتی زمین گرمائی بوده که می توانند گرمایش و سرمایش تولید نمایند و نرخ رشد متوسطی معادل 20% سالانه داشته است.

این درحالی است که رشد جهانی استفاده مستقیم از انرژی حرارتی زمین گرمایی در سال 2011  همچنان ادامه پیدا کرده و با رشدی معادل 10 برابر سال 2005 میلادی به 58 گیگاوات ساعت رسیده است . جالب است بدانیم  در میان کاربردهای مستقیم ، پمپ های حرارتی زمین گرمایی بیشترین میزان نرخ رشد متوسط 20 درصد را به خود اختصاص داده است  بصورتی که در سال 2010 میلادی حدود 9/2 میلیون هیت پمپ در سراسر جهان فعال شدند که بیشتر آنها در ایالات متحده آمریکا، چین و اروپا قرار گرفته‌اند. انگلستان، کره جنوبی، ایرلند، اسپانیا و هلند شاهد افزایش بیش از حد ظرفیت نصب شده هیت پمپهای زمین گرمائی در بین سالهای 2005 تا 2010 بوده اند.

 به طور کلی 42 گیگاوات ساعت از تولید انرژی مستقیم زمین گرمایی در سال 2011 مربوط به پمپ های حرارتی زمین گرمایی بوده که این مقدار برابر 72 درصد از کل استفاده های مستقیم زمین گرمایی در سال 2011 و 53 درصد از کل استفاده مستقیم حرارتی زمین گرمایی در این سال بوده است .

در حدود یک چهارم از کل انرژی حرارتی مستقیم زمین گرمایی در سال 2011 صرف حمام ها و استخرهای شنا شده است و در حدود 13 درصد از کل انرژی حرارتی مستقیم زمین گرمایی در این سال نیز برای گرمایش فضا مورد استفاده قرار گرفته است . لیکن مابقی آن مربوط به گلخانه های صنعتی ، پرورش آبزیان ، خشک کن های کشاورزی و ذوب برف در معابر بوده است . در سال 2011حداقل 78 کشور جهان از منبع انرژی زمین گرمایی بهره مند شده اند و این درحالی است که این تعداد در سال 2005 برابر 72 کشور بوده است .پنج کشور برتر در زمینه کاربردهای زمین گرمایی ایالات متحده آمریکا ، چین ، سوئد ، آلمان و ژاپن می باشند که در حدود دو سوم از مجموع کل ظرفیت نصب شده دنیا را به خود اختصاص داده اند . در بین کشورهای یاد شده چین توانسته بیشتر مقدار مصرف کاربردهای مستقیم در سال 2010 را که برابر 21 تراوات ساعت است به خود اختصاص دهد .

 

 

برچسب‌ها: زمین گرمایی، گرمایشی زمین، زمین، برق از گرمای زمین، برق، تولید برق