المناخات الباردة للطاقة الحرارية الأرضية

تعتبر الطاقة الحرارية الأرضية مورداً متجدداً؛ لأن الطاقة المستخرجة من الأرض حتى لو تم استخدامها لتلبية 100٪ من احتياجاتنا من الطاقة لن تمثل سوى جزء ضئيل من إجمالي مخزون الطاقة على كوكب الأرض، حيث يأتي الإمداد العالمي للطاقة الحرارية الأرضية من مزيج من الانبعاثات المشعة من المركبات الموجودة في التربة والطاقة الكامنة المتبقية من تكوين الكوكب، وكما هو الحال مع الطاقة الشمسية وطاقة الرياح فإنه من المرجح أن يستمر الإمداد إلى ما بعد الوقت الذي يمكن فيه اعتبار الأرض صالحة للسكن.

ما هي الطاقة الحرارية الأرضية؟

هي عبارة عن طاقة حرارية متجددة تأتي من أعماق الأرض، حيث تنشأ هذه الطاقة عادةً في الكتلة ذات درجات الحرارة المرتفعة لقشرة الأرض وغطائها ولبها، ونظراً لأن درجة حرارة باطن الأرض أعلى بكثير من سطحها فإن الطاقة تتدفق باستمرار من الداخل العميق إلى السطح، وهذا هو ما يسمى بالتدفق الحراري الأرضي.

عالمية الطاقة الحرارية الأرضية

يمكن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية في المناطق التي تكون فيها درجة الحرارة في الخارج أقل من درجة التجمد، حيث يمكننا استخراج الطاقة بسهولة؛ لأن درجة الحرارة داخل الأرض تظل ثابتة تقريباً طوال العام، لذلك حتى في حالة وجود درجة حرارة متجمدة بالخارج لا يزال بإمكاننا استخدام هذه الطاقة التي يتم من أجلها حفر المضخات الأرضية واستخدامها لاستخراج الطاقة لتدفئة منازلنا، وكلما كانت درجة الحرارة في الخارج أكثر سخونة زادت الطاقة التي نحصل عليها، ولكن يمكن أيضاً تطبيقها في مناطق درجات الحرارة المنخفضة.

الصعوبات في مناطق درجات الحرارة المنخفضة

يمكن استخدام قانون الطاقة الحرارية الأرضية في مناطق درجات الحرارة المنخفضة، حيث تتجمد الأرض داخل وخارج أو في بعض أجزاء السنة، ولكن المشكلة هي أنه عندما تتجمد الأرض فإن المضخات تحت الأرض لا تتعمق أكثر من ثلاثة إلى أربعة أقدام، وكما نعلم أن الأنابيب يتم حفرها أكثر للوصول إلى مصدر الطاقة، لذلك في فصل الشتاء بسبب قلة الحفر لا يمكننا استخراج الكثير من الحرارة مقارنة بالصيف.

لحل هذه المشكلة بالنسبة للمناطق الأكثر برودة، حيث تتجمد الأرض معظم السنة يفضل استخدام التركيب الرأسي للمضخات في الأرض، والسبب هو أنه كلما حفروا تحت الأرض كلما قد ابتعدوا عن طبقة الأرض المتجمدة، فلذلك من خلال التركيب الرأسي للمضخات في الأرض لا يزال بإمكاننا الاستمتاع بالطاقة الحرارية الأرضية في المناخ البارد.

الطاقة الحرارية الأرضية في المناطق الباردة

بقدر ما يتم النظر في المنطقة الباردة فإنه يظهر أنه يمكن الحصول على الطاقة من الأرض حتى في درجة الحرارة عندما تتجمد الأرض، حيث تُستخدم الطاقة الحرارية الأرضية في معظم دول العالم لتسخين حوالي 79٪ من المنازل والمباني، كما يأتي ما يقرب من حوالي 54٪ من الطاقة الأولية من الطاقة الحرارية الأرضية.

فعلى سبيل المثال كانت آيسلندا تستخدم الينابيع الساخنة للغسيل والاستحمام لعدة قرون، ولكن مصطلح الطاقة الحرارية الأرضية لتدفئة المنازل قد بدأ في عام 1907 عندما اخترعها مزارع، ومع ذلك تُستخدم الطاقة الحرارية الأرضية في العديد من الأقسام في أيسلندا مثل تدفئة المساحات وإنتاج الكهرباء والصوبات الزراعية وأحواض السباحة وتربية الأسماك.

كما لعبت العديد من الحكومات دوراً حيوياً في إنشاء هذا المورد المتجدد في أوائل القرن العشرين، حيث بدأت المنظمات في زيادة استخدام هذا المصدر من الطاقة والبحث فيه، كما حققت هذه المنظمات نجاحاً تاماً، والآن يتم استخدام كمية كبيرة من الطاقة الحرارية الأرضية لتدفئة العديد من المنازل وإنتاج الكهرباء.

هل يمكن استخدام الطاقة الحرارية الأرضة في القارة القطبية الجنوبية؟

كما نعلم أنه لا توجد حياة بشرية ممكنة في القارة القطبية الجنوبية؛ ذلك بسبب درجة الحرارة شديدة البرودة وبيئة التجمد، حيث إنه أبرد مكان في العالم مع أدنى درجة حرارة مسجلة بحوالي (-89.2 درجة مئوية)، ولكن هل يمكن أن تظل الطاقة الحرارية الأرضية قابلة للتطبيق في مثل هذا المكان البارد؟ الجواب بكل بساطة هو نعم! يمكن أن يكون، وكل ما نحتاجه هو نظام جيد لحفر الأنابيب وإنشاء نظام أنابيب عمودي.

وإذا كنا قد استعمرنا القارة القطبية الجنوبية من قبل عندها سيكون هذا بمثابة مصدر جيد للطاقة وتدفئة المنازل أيضاً، ولكن له عيوب مثل التكلفة؛ لأن هذا النظام سيكون مكلفاً للغاية وسيتم إنفاق الكثير من المال لتثبيته، والعيب الثاني هو قدرته على التوسع، ولكن لا يمكن التغاضي عن المزايا، لذلك يجب إجراء البحث عنها ويجب اعتبارها خياراً مستقبلياً.

لذا فإن التبرير أعلاه يثبت عالمية وفوائد نظام الطاقة الحرارية الأرضية، وهذا يدل على أن البحث يجب أن يتم في هذه العملية بسبب طبيعتها الفعالة من حيث التكلفة والصديقة للبيئة.