انرژی زمین گرمایی

گرمای داخلی زمین، خود منبعی از انرژی پتانسیل است. معمول‌ترین روش بهره‌برداری از انرژی زمین گرمایی،استفاده‌ي طبیعی از پدیده‌ی همرفت است؛ بدین صورت که آب سردتر به پوسته‌ی زمین رسیده، گرم شده و به سطح می‌آید. وقتی آب گرم شده به سطح نیرو وارد می‌کند، می‌توان به‌طور مستقیم بخار را کنترل کرده و ژنراتورها را از طریق آن به کار انداخت.
چشمه‌ي زمین گرمایی برای دستگاه‌های تولید برق

سیستم‌های تولید برق به سه شکل طراحی می‌شوند؛ در هر سه روش، آب داغ و بخار را از زمین بالا کشیده، سپس آن را به صورت آب گرم برای طولانی کردن زمان منبع گرما استفاده می‌کنند.

روش اول: «ساده‌ترین طرح این است که بخار مستقیما از توربین می‌گذرد، به بخش چگاش می‌رود تا بخار به آب مایع تبدیل شود».

روش دوم :«بدین شکل است که آب بسیار داغ به‌سرعت تبخیر می‌شود و می‌توان از آن برای به کار انداختن توربین استفاده کرد».

روش سوم: «سیستم دوگانه نامیده می‌شود. آب داغ از مبدل آب گرم گذشته و در چرخه بسته به مایعی با خصوصیت فیزیکی دیگری تبدیل می‌شود (ایزوبوتان: چرخه‌ي هیدروکربنی ایزومتری که با بوتان معمولی به‌عنوان سوخت استفاده می‌شود). ایزو بوتان در دمای پایین‌تری نسبت به آب جوش آمده و در نتیجه آن بخار به‌راحتی توریبن را به کار می‌اندازد.»

انتخاب یکی از این سه روش بستگی به محل آن دارد. اگر آب از زمین به صورت بخار بیرون بیاید، بهترین روش اولین روش است. اگر آب داغ دمایی به اندازه کافی زیاد داشته باشد، روش دوم را باید استفاده کرد. در غیر این صورت باید از روش سوم یعنی مبدل گرمایی استفاده کرد. اگر منابع بیشتری از آب داغ در یک منطقه وجود داشته باشد (به‌صورت بخار یا آب با دمای بالا) باید از روش مبدل گرمایی با ظرفیت بالاتری استفاده کرد.

روش مستقیم استفاده از گرمای زمین

چشمه‌ی زمین گرمایی هم می‌تواند مستقیما برای فرایند گرمایش مورد استفاده قرار گیرد. چشمه‌ی آب گرم برای خشک کردن ماهی و یخبندان دوباره‌ي جاده‌ها، توسعه‌ی بازیابی نفت، و نیز گرم کردن آب استخرها یا دریاچه‌های پرورش ماهی به‌عنوان سوخت سبز مورد استفاده قرار گیرد. در ایسلند بیشتر ساختمان‌ها با چشمه‌های آب گرم برق و انرژی خود را تامین می‌کنند. در حقیقت این جزیره بیش از 50 % انرژی خود را از منابع زمین گرمایی تامین می‌کند. در برخی مناطق هم که حتی این منبع را در نزدیکی خود نداشته باشند، از طریق کانال‌‌هایی گرما به‌ آن‌جا رسیده و آب گرم مورد نیاز آن محل تامین می‌شود.

سنگ‌های خشک و سرد

گرمای ناشی از زمین گرمایی در هر جایی روی سطح زمین می‌تواند وجود داشته باشد، ولی شرایطی که باعث می‌شود آب به سطح بیایید فقط در کمتر از 10% سطح زمین شناسایی شده است. در مناطق خشک نیز روشی به نام سنگ خشک و سرد وجود دارد. سنگ‌ها اول با فشار پمپاژ طبیعی آب گرم شکسته می‌شوند. سپس آب از سنگ‌های شکسته شده به چاه طبیعی نزدیک سطح می‌رسد. بعد از آن‌که آب گرم می‌شود، به سطح می‌رسد و وارد توربین‌ها شده و برق یا گرما تولید می‌شود.

تولید برق از زمین گرمایی، منبعی برای امروز و آینده

حدود 8000 مگاوات برق حاصل از این منبع در حال حاضر در جهان در حال تولید است. با فناوری امروز تقریبا اکثر برق تولیدی از منابع هیدروگرمایی (آب داغ/ بخار) تامین می‌شود. در آینده ما قادر خواهیم بود تا بیشتر این انرژِی را از اعماق زمین، ساختارهای صخره‌ای پوسته‌ي زمین گرفته و حتی به اعماق برویم تا از منابع معدنی زمین استفاده‌ي بهینه‌ای کنیم.

• این مطلب پیش‌تر در سایت رشد در زمان دبیری اینجانب در سایت رشد در بخش فیزیک (فعالیت‌های علمی) نوشته شده. تمامی مطالب ارجاع داده شده به فعالیتهای علمی رشد که در سایت شخصی من می‌آید، توسط من نوشته یا ترجمه شده.