گرمای زمین؛ منبع قابل‌ اعتماد تولید انرژی

به گزارش "برق نيوز" همه از حرارت 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 شنیده باشیم. چون هنوز در این زمینه برخلاف دنیا، فعالیت گسترده‌ای در کشورمان صورت نگرفته است؛ در حالی که با توجه به اهمیت استفاده از انرژی های تجدیدپذیر و البته جایگاه اقتصادی آن باید برای این مهم برنامه‌ریزی کنیم.به طور کلی تولید انرژی با استفاده از گرمای داخل زمین را «زمین گرمایی» یا «ژئوترمال» می‌نامند.

همان طور که می دانیم حرارت در هسته زمین بیشتر از 5000 درجه سانتی گراد است که معمولا در مناطقی که پوسته نازک تر و شکننده تر شده به صورت چشمه های آبگرم، آتشفشان، آبفشان ها و گل فشان ها به سطح هدایت می شود.

براساس تحقیقات مشخص شده است به ازای هر 100 متر عمق زمین تقریبا 3 درجه به درجه حرارت افزوده می شود؛ بنابراین تنها در 11 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 بر این باشد که منابع حرارتی این روش تولید انرژی، صرفا همان گرمای داخلی زمین است. در حالی که براساس نتایج تحقیقات انجام شده، این منبع انرژی تقریبا از قرن 17 میلادی برای بشر شناخته شده بوده و از آن بهره برداری می کرده است، اما اوایل قرن نوزدهم در ایتالیا برای اولین بار سیالات داغ داخل زمین به منظور به کارگیری انرژی گرمایی آن مورد استفاده قرار گرفته است. در همین حال منابع مختلف انرژی زمین گرمایی که امروز برای دسترسی به انرژی پاک و اقتصادی مورد استفاده است، عبارتند از:

1 ـ منابع آب داغ

در این روش منابع آبی در عمق مناسب گرم شده و به سطح هدایت می شوند و براساس نوع دسترسی و البته هزینه تولید، این روش متداول ترین روش مورد استفاده امروزی از انرژی زمین گرمایی 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 شده اند:

الف ـ دسته اول: مخازن دمای بالا با دمای بالاتر از 150درجه سانتی گراد که برای تولید برق با تکنیک های معمول مناسبند.

ب ـ دسته دوم: مخازن با دمای بین 100 الی 150 درجه سانتی گراد که برای تولید برق با تکنیک های پیشرفته تر مناسبند.

ج ـ دسته سوم: مخازن دمای پایین با دمای کمتر از 100 سانتی گراد و مناسب برای کاربردهای مستقیم.

2 ـ منابع بخار خشک

این نوع منبع انرژی که جزو نادرترین منابع انرژی زمین گرمایی با درجه حرارت بسیار بالا هستند، می توانند منبع انرژی گرمایی را به صورت بخار خشک یا آمیزه ای از بخار و آب با درجه حرارت بسیار بالا، به عنوان گزینه ای ایده ال در اختیار ما برای تولید برق قرار دهند.

3 ـ منابع تحت فشار

منابع عظیمی از آب شور اشباع شده که در صخره های اعماق زمین تحت فشار به صورت محبوس قرار گرفته در واقع اصلی ترین منبع حرارت در عمق سه تا شش کیلومتری از سطح زمین با درجه حرارتی بین 90 تا 300 درجه سانتی گراد است.

4 ـ تخته سنگ های خشک داغ یا EGS

تخته سنگ های داغ لایه های زیرین زمین، منبع اصلی مورد استفاده در این روش هستند و برای استفاده از حرارت آنها باید یک حلقه چاه تغذیه و یک حلقه چاه استخراج (تولید) به طول چهار تا شش کیلومتری از سطح زمین که بین آنها ارتباطی برقرار شده است، در اختیار داشته باشیم تا با استفاده از تزریق تحت فشار آب سرد و گرم شدن آن در شکاف های موجود، آب، حرارت صخره را به خود گرفته و به چاه استخراج برسد. به این صورت آب داغ از چاه خارج و وارد سیکل کاری نیروگاه می شود. درجه حرارت آب حاصل از این منابع، بین 135 تا 180 درجه سانتی گراد بوده و در این حالت امکان افزایش بازده نیروگاه تا
15 درصد وجود دارد.

5 ـ مواد مذاب

این منابع که آن را به نام گدازه ها می شناسیم در واقع ایده آل ترین حالت ممکن برای منابع انرژی زمین گرمایی بوده که درجه حرارت آن بین 700 تا 2000 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 انرژی زمین گرمایی

به طور کلی توان تولیدی هر چاه انرژی زمین گرمایی از دو تا 30 مگاوات الکتریکی متغیر است. بنابراین هزینه بهره برداری از منابع انرژی زمین گرمایی به میزان زیادی به توان تولیدی چاه ها بستگی دارد؛ به طور مثال هزینه حفر یک چاه در حوزه زمین گرمایی پاریس تا یک میلیون دلار می رسد، در حالی که در میدان های زمین گرمایی ایسلند و ایتالیا این میزان حدود چند صد هزار دلار است.

از سوی دیگر، در تولید برق از انرژی زمین گرمایی معمولا میزان سرمایه گذاری اولیه برای انجام اکتشافات 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 ارزان تر است. همچنین در این محاسبات، مدت زمان احداث یک نیروگاه زمین گرمایی بدون احتساب زمان مطالعات اکتشافی و حفاری سه تا شش سال و عمر مفید آن 25 تا 35 سال تعیین شده است و با توجه به ضریب تولیدش که 90 درصد بوده حدود 4000 دلار برای هر کیلووات هزینه تولید می بلعد.

منبع: جام جم