اقرأ في هذا المقال
- ما هي الطاقة الحرارية الأرضية؟
- كيف تنتج محطات الطاقة الحرارية الأرضية الكهرباء؟
- استخدامات أخرى للطاقة الحرارية الأرضية
بشكل عام في بيئة يتزايد فيها الطلب على موارد الطاقة المتجددة ومشتقاتها، تعتبر الطاقة الحرارية الأرضية هي أحد أهم الموارد الطبيعية التي قد تتجه اليها العديد من الصناعات والقطاعات الأخرى، حيث إن الطاقة الحرارية الأرضية هذه من أنظف مصادر الطاقة المتجددة، ولكن العيب في هذه الطاقة هو أن إنشاء محطات الطاقة الحرارية الأرضية باهظ التكلفة وأكثر تكلفة في التشغيل من محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم؛ وذلك لأنه يجب حفر الآبار للوصول إلى الطاقة الحرارية المائية، ومع ذلك لا توجد طريقة محددة لتحديد موقع الطاقة الحرارية المائية، لذلك يتم إجراء الكثير من التخمين عند حفر الآبار، وقد تكلف حفر الآبار هذه حوالي ملايين الدولارات.
ما هي الطاقة الحرارية الأرضية؟
إن الطاقة الحرارية الأرضية عبارة عن الطاقة التي يتم تسخيرها من الطاقة الحرارية الجوفية الموجودة تحت سطح الأرض، وتستغل محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية حرارة الأرض لإنتاج الطاقة (الكهرباء)، حيث تستخدم محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية الطاقة الحرارية المائية لإنشاء مصدر طاقة نظيف حقاً، وإن الطاقة الحرارية المائية هي عبارة عن مصادر مائية على شكل بخار أو ماء ساخن يتم الحصول عليها من تحت سطح الأرض.
كيف تنتج محطات الطاقة الحرارية الأرضية الكهرباء؟
تنتج معظم محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية الكهرباء عن طريق استخدام البخار الجاف ذي الطاقة الحرارية الأرضية أو المياه الساخنة الجوفية، والتي يتم الوصول إليها عن طريق حفر الآبار، حيث يتم إحضار البخار الجاف أو الماء الساخن إلى السطح من خلال الأنابيب ومعالجتهما في محطة توليد الكهرباء، ويوجد هناك ثلاث طرق مختلفة تعالج بها محطات الطاقة الحرارية الأرضية الكهرباء، وهذه الطرق هي: البخار الجاف والبخار السريع والدورة الثنائية، وفيما يلي كيفية عمل محطات الطاقة هذه لتوليد الكهرباء:
محطة توليد الكهرباء بالبخار الجاف:
تستخدم محطات البخار الجاف السوائل الحرارية المائية، والتي قد تتكون أساساً من البخار، حيث ينتقل البخار مباشرة إلى التوربينات، ومن ثم تدير هذه التوربينات مولداً لينتج الكهرباء، كما يلغي هذا البخار الحاجة إلى حرق الوقود الأحفوري لتشغيل هذه التوربينات، وأيضاً فإنه قد يلغي الحاجة إلى نقل الوقود وتخزينه، لهذا تنبعث من هذه المصانع بخاراً زائداً وكميات ضئيلة جداً من الغازات.
محطة توليد الكهرباء بالبخار السريع:
تعد محطات البخار السريع هي النوع الأكثر شيوعاً من محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية العاملة اليوم، حيث أنها تُضخ السائل عند درجات حرارة تزيد عن حوالي 360 درجة فهرنهايت (182 درجة مئوية) تحت ضغط عالٍ في خزان عند السطح والذي يتم الاحتفاظ به عند ضغط أقل بكثير، مما يتسبب في تبخر بعض السائل بسرعة، ويقوم البخار بعد ذلك بتشغيل التوربينات والتي تقوم بتشغيل المولد، وإذا بقي أي سائل في الخزان فيمكن وميضه مرة أخرى في خزان آخر لاستخراج المزيد من الطاقة.
محطة توليد الكهرباء ذات الدورة الثنائية:
قد تختلف محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية ذات الدورة الثنائية عن أنظمة البخار الجاف والبخار السريع من حيث أن الماء أو البخار من خزان الطاقة الحرارية الأرضية لا يتلامس أبداً مع وحدات التوربينات، حيث أن معدل التسخين يكون عادةً أقل من 400 درجة فهرنهايت مع مائع حراري أرضي، وتتسبب الحرارة الناتجة عن المائع الحراري الأرضي في وميض السائل الثانوي إلى بخار، والذي بدوره يقود التوربينات ومن ثم المولدات لإنتاج الكهرباء.
ومحطات توليد الطاقة ذات الدورة الثنائية هي أنظمة ذات حلقة مغلقة، ولا ينبعث أي شيء منها باستثناء بخار الماء إلى الغلاف الجوي، ونظراً لأن أغلب الموارد التي تقل عن 300 درجة فهرنهايت تمثل أكثر موارد الطاقة الحرارية الأرضية شيوعاً، يمكن أن تأتي نسبة كبيرة من الكهرباء الحرارية الأرضية في المستقبل من محطات الدورة الثنائية.
استخدامات أخرى للطاقة الحرارية الأرضية:
- الطاقة الحرارية الأرضية للمزارع: قد تُستخدم الطاقة الحرارية الأرضية على نطاق واسع بين المزارعين لتدفئة الصوبات الزراعية، وبفضل التقنية هذه فإنه من الممكن زراعة النباتات الاستوائية مثل: أشجار الحمضيات في منتصف الشتاء.
- الطاقة الحرارية الأرضية للصناعات: تُستخدم الطاقة الحرارية الأرضية لتجفيف أنواع مختلفة من الأطعمة (معظمها من الفواكه والخضروات)، كما يمكن استخدامها أيضاً في عملية استخلاص المعادن النفيسة من الخام.
- الطاقة الحرارية الأرضية للبنية التحتية: من المثير للاهتمام أن العديد من الدول مثل: هولندا على سبيل المثال بدأت فعلاً في استخدام الطاقة الحرارية الأرضية؛ للحفاظ على طرق الدراجات من الجليد في المواسم الباردة، لذلك تعتبر الطاقة الحرارية الأرضية مصدراً رائعاً لمنع الأرصفة والطرق من التجمد في فصل الشتاء.
