تاريخ الطاقة الحرارية الأرضية

هناك الكثير من مصادر الطاقة اليوم، وبعضها متجدد والبعض الآخر ليس كذلك، ويعتبر حرق الوقود الأحفوري مثل النفط والغاز الطبيعي مصدراً ممتازاً للطاقة غير المتجددة، بينما تشمل بعض مصادر الطاقة المتجددة الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة الكهرومائية والطاقة الحرارية الأرضية.

وتُشتق الطاقة الحرارية الأرضية من الحرارة التي تأتي من تحت سطح الأرض، حيث إنها تحتوي على صخور وسوائل تحت قشرة الأرض، ويمكن العثور عليه حتى أسفل صخور الأرض المنصهرة الساخنة (الصهارة)، وسنتحدث في هذه المقالة عن الطاقة الحرارية الأرضية وماضيها وحاضرها ومستقبلها.

بشكل عام إن الطاقة الحرارية الأرضية موجودة منذ مليارات السنين، ومع ذلك يقول التاريخ أن الطاقة الحرارية الأرضية كانت مستخدمة منذ حوالي 10.000 عام، بدءاً من الهنود الذين استخدموا الينابيع الساخنة والمسابح الطبيعية للطهي والاستحمام والدفء، ووفقاً للعديد من الأبحاث تم تركيب أول نظام تدفئة للمناطق في العالم في (Chaudes-Aigues) بفرنسا في القرن الرابع عشر، ولكن لم تدرك المدن والصناعات الأخرى الإمكانات الاقتصادية لموارد الطاقة الحرارية الأرضية حتى أواخر القرن التاسع عشر.

وبدأ أول استخدام صناعي للطاقة الحرارية الأرضية بالقرب من بيزا بإيطاليا في أواخر القرن الثامن عشر، حيث تم استخدام البخار القادم من الفتحات الطبيعية والثقوب المحفورة لاستخراج حمض البوريك من البرك الساخنة، والتي تُعرف حالياً باسم حقول (Larderello).

كما كانت أول المساكن التي تتلقى الطاقة الحرارة الأرضية هي منطقة (Warm Springs Avenue، وهي منطقة سكنية بها 96 منزلاً)، وايضاً تم إنشاء أول طاقة كهربائية حرارية أرضية في (Larderello Italy) في عام 1904 بواسطة العالم الإيطالي (Piero Ginori Conti).

وتم تشغيل اول محطات الطاقة الحرارية الأرضية في نيوزيلندا في عام 1958، حيث يتم توليد البخار من الأرض لإنتاج الطاقة على الفور ويتم إرساله إلى محطات الطاقة عبر الأنابيب، وفي المقابل يتم فصل الماء الساخن من الأرض عن الخليط ، وبعد ذلك يومض في البخار، وأن معظم محطات الطاقة الحرارية الأرضية في الوقت الحاضر هي من هذا النوع الأخير وهو البخار الرطب (وميض البخار).

تطوير تقنيات الطاقة الحرارية الأرضية:

• محطات البخار الجاف: هذه هي أنظمة محطات الطاقة الحرارية الأرضية الأصلية، حيث أنهم كان يستخدمون البخار الذي يوفره خزان حراري مائي مباشرة لتدوير توربينات المولد.

• محطات الطاقة البخارية السريعة: وتعد هذه المحطات هي أكثر أنواع محطات الطاقة الحرارية الأرضية شيوعاً في العالم، وهي أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من محطات البخار الجاف، حيث تعتمد هذه المحطات على خزانات عالية الضغط، حيث تتجاوز المياه 360 درجة فهرنهايت.

• محطات الطاقة ذات الدورة الثنائية: وهذه هي أحدث تقنية في توليد الطاقة الحرارية الأرضية، حيث أنها تمثل الغالبية العظمى من نمو الطاقة الحرارية الأرضية حول العالم على مدى العقود القليلة الماضية.

• نظم الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة (EGS): تستفيد الأنظمة المحسنة من موارد الطاقة الحرارية الأرضية المستمدة من خزانات أعمق بكثير من الأنظمة التي تمت مناقشتها أعلاه، وعادةً ما تكون هذه الموارد غير اقتصادية بالنسبة للمطورين لأسباب متنوعة، وأكثرها شيوعاً هو أن الخزانات العميقة غالباً ما تكون غير منفذة بما يكفي لتدفق الماء الساخن أو البخار إلى السطح، وللتغلب على هذه المشكلة تقوم أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة بحقن السوائل في الأرض بسرعات عالية جداً لتكسير الصخور العميقة، مما يسمح للقنوات المتدفقة بالتشكل والمياه للوصول إلى أعماق ورواسب يمكن الوصول إليها بشكل أكبر.

مستقبل الطاقة الحرارية الأرضية:

• حفر الآبار: على مر السنين أصبح البشر أفضل في توليد الطاقة الحرارية الأرضية، وبالنسبة للمستقبل سوف نتحسن ايضاً في حفر الآبار الحرارية الأرضية بكفاءة متزايدة، مما يسمح بتجميع المزيد من الطاقة في كل محطة.

• تجاوز أنواع الطاقة الأخرى: تعتبر الطاقة الحرارية الأرضية ثالث أو رابع أهم مصدر للطاقة المتجددة بعد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح والطاقة المائية، حيث أنها تمثل جزءاً صغيراً من قدرة الطاقة المتجددة في العالم وجزءاً أصغر من إجمالي سعة الطاقة في العالم، والتي تشمل أيضاً طاقة الوقود الأحفوري، وبالتوجه إلى المستقبل، حيث يتم الدفاع عن الطاقات المتجددة والمستدامة ستستمر قدرة الطاقة الحرارية الأرضية في النمو متجاوزة أشكال الطاقة الأخرى مثل الوقود الأحفوري وحتى الكتلة الحيوية التقليدية.

• إمكانيات متزايدة: لا تزال الطاقة الحرارية الأرضية تمثل شكلاً تنافسياً للطاقة في مزيج الطاقة المتجددة اليوم، فهي تمثل ما يزيد قليلاً عن 1٪  من الطلب العالمي على الطاقة وحوالي 3٪ من الطلب على الحرارة، وإن إمكانيات الطاقة الحرارية الأرضية هائلة، وسوف تستمر في النمو مع رؤية الكمية الهائلة من الحرارة المخزنة في أقدامنا.

• تنمية موارد الطاقة الحرارية الأرضية من مصادر أخرى: إن المناطق الساخنة ليست هي المناطق الوحيدة التي يمكن الاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية، مما يعطي الأخبار السارة للدول غير الواقعة على القمم البركانية، حيث يمكن الآن تطوير موارد الطاقة الحرارية الأرضية من الصخور السفلية مثل الجرانيت.