علوم زمین

بسم الله الرحمن الرحيم انرژي زمين گرمايي برگردان : رمضان امینی به نام خدا انرژی زمين گرمایی چيست؟ مقدمه نياز بشر به انرژی انکار ناپذیر است. همان طور که می دانيد، اساس زندگی انسان بر پایه انرژی استوار است. ولی منابع انرژی بر روی زمين محدود هستند. این انرژیها مانند نفت، گاز، زغال سنگ، برق آبی، انرژی هسته ای، انرژی خورشيدی و انرژی باد و ... می باشند. از ميان انرژیهایی که نام بردیم، بعضی مثل نفت، گاز و زغال سنگ منابع فسيلی هستند که در همه کشورها وجود ندارند، هر جا هم باشند، به هر حال یک روز تمام می شوند. بالاخره روزی همه چاههای نفت خشک خواهند شد، همه منابع گاز و زغال سنگ خالی خواهند شد. استفاده از انرژی آب و باد در همه نقاط کره زمين ميسر نخواهد بود. استفاده از انرژی خورشيدی و انرژی هسته ای هزینه زیاد دارد پس چه باید کرد؟ باید در جستجوی منابع دیگر از انرژی بود. یکی از این منابع خود کره زمين است ، دل زمين بسيار گرم است و اگر ما بتوانيم به این گرما دست یابيم، در واقع به منبع عظيمی از انرژی دست یافته ایم. این انرژی را انرژی گرمایی زمين یا زمين گرمایی می نامند. انرژی زمين گرمایی یکی از انرژیهای نو به انرژی حرارتی که از داخل زمين به نزدیکی سطح زمين راه می یابد زمين گرمایی گفته می شود. ابتدا زمين چون گوئی از آتش بود و اکنون نيز هست و فقط قشر نازکی در روی آن سرد شده است. گدازه یا (( ماگما ))همان سنگهای ذوب شده ایی است که به نزدیکی سطح زمين می رسد و سپس شروع به سرد شدن می کند. گذازه ها طی سرد شدن گرمای خود را به سنگهای اطراف می دهند و به این شکل منطقه وسيعی را گرم می کنند. پس می بينيد که به این ترتيب زیز زمين می تواند یک منبع انرژی زمين گرمایی به حساب آید. آنچه از این انرژی در سطح زمين نمایان می شود آتش فشانها این وقتی است که گدازه های آذرین خود به سطح زمين می رسند و از قله های آتش فشان جاری می شوند. چشمه های آب گرم یا منابع بخار طبيعی این هنگامی است که آبهای سطحی به مجاورت منطقه گرم می رسد و مجددا به سطح زمين باز می گردد. در باره زمين چه می دانيد؟ زمين گرمایی منبع انرژی وسيعی است که می تواند نيازهای ما را تامين کند، یعنی می تواند به ما کمک کند که از نظر انرژی مستقل شویم. انرژی زمين گرمایی در کشورهای مختلف دنيا در حال حاضر کشورهای زیادی از انرژی زمين گرمایی استفاده می کنند و بسياری از کشورهای دیگر در مراحل اکتشاف و تحقيق هستند ایسلند در کشور ایسلند استفاده از انرژی زمين گرمایی به طور وسيعی کسترش یافته است. این انرژی بطور مستقيم جهت تامين حرارت مناطق مسکونی و تاسيسات شهری و صنعتی مورد استفاده قرار می گيرد. در این کشور انرژی زمين گرمایی برای تهيه برق نيز کاربرد دارد. ایتاليایی ها ایتاليایی ها اولين کسانی بودند که به سودمندی های اقتصادی این منبع انرژی در کشور خود پی بردند. در سال ١٩٠۴ ميلادی اولين نيروگاه برق زمين گرمایی در منطقه لاردرلو ( نزدیک پيزا ) که به راه افتاد. هم اکنون در این منطقه نيروگاههای برق بسياری مشغول کار هستند. منابع انرژی زمين گرمایی: بالاترین و پر حرارت ترین منابع زمين گرمایی در روی کمربند آتش قرار دارد. این کمربند از منطقه هایی می گذرد که صفحات زمين با یکدیگر برخورد می کنند و موجب آتشفشانی و یا زلزله می گردند. در منطقه های دیگری نيز انرژی زمين گرمایی با درجه حرارت کمتر موجود است. کشورهای دیگری هم از انرژی زمين گرمایی استفاده می کنند. این کشورها عبارتند از: مکزیک 􀂃 فيلی پين 􀂃 زلاند نو 􀂃 ژاپن ترکيه 􀂃 شوری 􀂃 چين 􀂃 فرانسه 􀂃 نواحی دارای انرژی زمين گرمایی ایالات متحده آمریکا یکی از بزرگترین نيروگاههای برق زمين گرمایی جهان، در کاليفرنيای شمالی واقع است. در ایالات متحده آمریکا از سال ١٩٨٠ ميلادی، برای گرم کردن خانه ها از انرژی زمين گرمایی استفاده کرده اند. در بعضی از شهرها برای گرم کردن خانه ها، مغازه ها، بيمارستانها و دانشگاهها از آن استفاده می کنند. تحقيق و مطالعه برای استفاده بيشتر از انرژی زمين گرمایی در حال پيشرفت و توسعه است. انرژی زمين گرمایی به دو شکل استخراج و بهره برداری می شود: ١- در درجه حرارتهای بالا این انرژی با درجه حرارت بالا برای توليد برق مورد استفاده قرار می گيرد. در بسياری از نيروگاههای برق، سوختی مثل زغال، نفت یا گاز مصرف می شود تا آب تبدیل به بخار شود و بخار توربين را برای توليد برق به حرکت در آورد. در نيروگاههای برق زمين گرمایی، بخار طبيعی یا آب گرم دارای بخار، با فشار زیاد به سطح زمين می رسد و سپس از این بخار برای چرخاندن توربين و توليد برق استفاده می شود. به سبب استفاده از این انرژی آلودگی در هوا به وجود نمی آید و نيازی به تهيه سوخت از کشورهای خارجی نيست. ( یا می توان سوخت فسيلی را صادر کرد ) نيروگاههای زمين گرمایی یک منبع قابل اطمينان برای توليد برق هستند. ٢- انرژی زمين گرمایی در دماهای پائين ( کمتر از ٣۵٠ درجه فارنهایت و ١٧۶ درجه سانتيگراد ) می توان در موارد زیر استفاده کرد: برای تهيه غذا: برای پختن غذا و خشک کردن مواد غذائی و استرليزه کردن وسائل و تجهيزات، می توان به چند روش از انرژی زمين گرمایی استفاده کرد. پمپهای حرارتی: از پمپهای حرارتی برای گرم کردن و خنک کردن هوا استفاده می کنند پمپهایی که از انرژی زمين گرمایی استفاده می کنند دارای کارآیی بيشتری نسبت به سایر پمپها هستند. مصرف حرارتی: از انرژی زمين گرمایی می توان برای گرم کردن ساختمانها استفاده کرد (یک ساختمان بطور مجزا یا برای چند ساختمان در یک ناحيه ) برای پرورش ماهی : برای پرورش ماهی گرم کردن آب به وسيله گرمای زمين برای توسعه پرورش ماهی برای تهيه چوب : از انرژی زمين گرمایی می توان در کوره های حرارتی برای خشک کردن چوب در تهيه کاغذ استفاده کرد. برای گرم کردن گلخانه ها و گرم کردن زمين کشاورزی : انرژی مستقيم از انرژی زمين گرمایی می تواند در مناطقی با آب و هوای سرد بيشتر مورد استفاده قرار بگيرد. چهار نوع اصلی انرژی زمين گرمایی وجود دارد: ١- انرژی آبی – حرارتی امروزه این انرژی برای توليد برق و همچنين استفاده مستقيم از حرارت مورد توجه است. مخزنهای آب گرم یا بخار در چين و شکن صخره ها یا در لایه های رسوبی پوسته زمين مهار شده است. چاههای بخار خشک برای آزاد شدن بخار از مخزنهای زیرزمينی، یک حفره عميق کنده و از داخل آن لوله رد می کنند. بعد از اینکه چاه به مخزن بخار رسيد بخار از آن خارج می شود که می تواند پره های یک توربين را به حرکت در آورد، و برق توليد کند. بخار خشک، بزرگترین منبع مورد استفاده برای توليد برق از انرژی زمين گرمایی در کشورهای آمریکا و ایتالياست. چاههای آبگرم آب و بخاری که از این گونه چاهها خارج می شود، از دو طریق در توليد برق مورد استفاده قرار می گيرد: ١- با جدا ساختن بخار از آب، در یک مخزن خاص و استفاده از آن برای راه انداختن توربين، آب باقيمانده معمولا در زمين تزریق می گردد. ٢- آب گرم برای به جوش آوردن مایعی دیگر، که دارای نقطه جوش کمتر است مورد استفاده قرار می گيرد. سپس این مایع به بخار تبدیل می گردد که ميتوان به وسيله آن یک توربين را به حرکت در آورد. آب گرم اصلی به زمين برگردانده می شود. ( این سيکل دوتایی ناميده می شود. ) چاههای آب گرم یک منبع قابل رشد برای انرژی زمين گرمایی هستند. آنها امروزه در بسياری از نقاط مورد استفاده قرار می گيرند. بایددر باره انواع دیگر انرژی زمين گرمایی، که در آینده ممکن است توسعه یابد مطالبی آموخت. ٢- زمين گرمایی از صخره های داغ و خشک در بعضی از منطقه ها، ماگماکاملا به سطح زمين نزدیک است و می تواند صخره های دارای آب و یا بدون آب را گرم می کند. مناطق دارای صخره های گرم و خشک فراوانتر هستند و منابع گسترده ای می باشند. با وجود این، باید تحقيق بيشتری روی این منطقه ها انجام گيرد، تا معلوم شود که از نظر اقتصادی منبع انرژی خوبی هستند یانه؟ ٣- مخزنهای تحت فشار زیرزمينی این مخزنها دارای مخلوطی از آب و متان هستند. ( گاز طبيعی متان ) این مخزنها در سنگهای بين لایه های زمين پيدا شده اند. در ایالات متحده آمریکا، تعدادی از بزرگترین مخزنهای تحت فضار زیرزمينی در طول ساحل خليج تگزاس و لویيز یانا پيدا شده است. بعضی از این منابع در آستانه بهره برداری اقتصادی قرار گرفته اند. ۴- ماگما ماگما سنگهای بسيار داغ مذابی هستند که در پوسته زیرزمين وجود دارند. در منطقه های خاصی در غرب قاره آمریکا، آلاسکاو هاوایی احتمال وجود ماگما زیاد است. ادامه تحقيقات در این زمينه کليدهای مهمی برای بهره گيری بيشتر از این منابع را در اختيار ما می گذارد. منافع انرژی زمين گرمایی زمين گرمایی نسبت به سایر انواع انرژی، مزایایی دارد که به شرح زیر می باشد: در محيط زیست ایجاد آلودگی نمی کند: به دليل اینکه انرژی زمين گرمایی به هيچ ماده ای برای سوخت نياز ندارد. وقتی برای تامين انرژی از سوخت فسيلی استفاده کنيم، آلودگی هایی را در محيط زیست به وجود می آوریم، که بعضی از آنها به شرح زیر است: ١- بارانهای اسيدی: که زیانهای فراوانی برای زندگی ماهی ها و موجودات دیگری که در رودخانه ها و برگه ها و دریاچهها بسر می برند دارد. این بارانها فضای سبز را نيز مورد حمله قرار می دهند و همچنين پيکر بناها و آثار تاریخی نيز از صدمه بارانهای اسيدی مصون نخواهند ماند. ٢- اثر گلخانه ای که سبب گرم شدن هوای جو زمين می شود این گرم شدن می تواند تا چند دهه دیگر آثار بسيار مخربی در ادامه حيات بشر و دیگر جانداران روی کره زمين داشته باشد. ٣- نامطلوب کردن هوای تنفسی که برای همه غير مطبوع است، به ویژه کسانی که بيماریهای قلبی و ریوی دارند. انرژی زمين گرمایی سبب ذخيره کردن سوختهای فسيلی می شود. به عنوان 􀂃 مثال، استفاده از انرژی زمين گرمایی سبب می شود سالانه ميليونها بشکه نفت صرفه جویی شود و این امر موجب می شود که وابستگی به منابع خارجی سوخت کمتر گردد و سوختهای فسيلی بتواند برای موارد دیگر ذخيره گردند. انرژی زمين گرمایی برای یک منطقه محدود مورد نظر است. وقتی عمليات زمين 􀂃 گرمایی، در یک محدوده خاص انجام گيرد، نيازی به بهره برداری از معدن یا حمل و نقل سوخت یا پسماند برای فاصله های طولانی ندارد. انرژی زمين گرمایی یک منبع مورد اعتماد است منبع انرژی زمين گرمایی با تغيير 􀂃 موقعيت آب و هوا مثل انرژیهای نو دیگر مانند خورشيد و باد تغيير نمی کند. انرژی زمين گرمایی کاملا قابل تجدید است بر خلاف سوختهای فسيلی، منابع زمين 􀂃 گرمایی می توانند با برنامه ریزی دقيق و گذشت زمان، خود را بازسازی کنند. آینده زمين گرمایی روشن است منافع انرژی زمين گرمایی بسيار است. انرژی زمين گرمایی با درجه حرارتهای پائين و متوسط می تواند مستقيما جهت تامين حرارت مورد استفاده قرار گيرد. با درجه حرارتهای بالا جهت توليد برق از آن بهره وری می شود. انرژی زمين گرمایی یک منبع قابل اعتماد و انرژی است که آلودگی در محيط زیست ایجاد نمی کند و در مصرف سوخت فسيلی که ارزش حياتی برای بشر دارد صرفه جوئی می نماید. شهرها و روستاهای نزدیک محل گسترش انرژی زمين گرمایی از مزایای اقتصادی آن بهره مند می شوند. و اما دشواریهایی هم وجود دارند که باید هموار شوند: ١- پيشرفت تکنولوژی جهت استفاده بيشتر از انواع مختلف انرژی زمين گرمایی ضرورت دارد. ٢- مدیریت مسئول جهت استفاده بهينه از منبع زمين گرمایی از اهميت خاصی برخوردار است. ٣- تحقيق و پژوهش علمی جهت ایجاد سيستمهای جدید و روشهای نوین برای استفاده متنوعتر از این انرژی از عوامل اساسی است. بنابر این: انرژی زمين گرمایی یک منبع انرژی قابل رشد است. منافع انرژی زمين گرمایی را باید آموخت. حمایت از پروژه های زمين گرمایی بع توسعه استفاده از این انرژی کمک می کند زمين گرمایی یک منبع مهم برای تامين انرژی برای امروز و فرداست. انرژی زمين گرمایی یک منبع مهم برای تامين انرژی مورد نياز بخصوص برای ایجاد گرما در مناطق کوهستانی دورافتاده و سردسير کشور است که امکان تامين انرژی برای آن مناطق از طریق سوختهای معمولی مشکل است. انرژی زمين گرمایی مانند انرژی خورشيدی وباد یک منبع تجدیدپذیر است. از این رو نيروگاههای زمين گرمایی با منابع فسيلی مثل زغال سنگ، نفت و گاز طبيعی و نيروگاههای هسته ای قابل مقایسه نيست. هزینه انرژی زمين گرمایی هم از نظر توليد الکتریسيته و هم از جهت توليد حرارت ارزانتر از سایر منابع است. سابقه انرژی زمين گرمایی در ایران کشور ما ایران، از نظر منابع انرژی زمين گرمایی، بسيار غنی است و بر روی کمربند زمين گرمایی جهان قرار دارد. از نظر بين المللی در مقام چهاردهم قرار گرفته است. صدها چشمه آب گرم و سابقه آتشفشانی و زلزله خيز بودن ایران نيز این نکته را تایيد می کند. به هر حال زمين شناسان عقيده دارند که ایران دارای منابع عظيم انرژی زمين گرمایی است که می تواند آن را به مقدار چشمگيری برق تبدیل کند. دماوند، سبلان، خوی ماکو و سهند برای بهره برداری زمين گرمایی مناسب تشخيص داده شده اند. در منطقه سبلان دمای چشمه های آب گرم در عمق بسيار کمی به ٢٠٠ درجه سانتی گراد می رسد. تقریبا ٢۶٠٠٠٠ کيلومتر مربع ( در شمال غربی ایران ) منطقه زمين گرمایی وجود دارد. منابع زمين گرمایی به روشهای زیر تشخيص داده می شوند: ١- مشاهده اثرات گرمایی در سطح زمين ( مانند چشمه های آبگرم و غيره ) ٢- اختلاف دمای غير معمولی در لایه های بالایی زمين ٣- تفاوت در وزن مخصوص لایه های بالایی زمين ۴- استفاده از روشهای مغناطيسی و الکتریکی ۵- استفاده از روشهای صوتی ۶- مشاهده اثر آب شدن برف در یک منطقه نسبت به نقاط دیگر که روشی بسيار ساده و آسان است. پس از تشخيص و پيش بينی مناطقی که امکان استفاده از انرژی زمين گرمایی در آنها هست و بررسی امکان بهره برداری، تخمين هزینه و مقرون به صرفه بودن آن حفاری انجام می گيرد. در منابع زیر زمينی هنگامی که از گدازه ها و آتشفشانها انرژی زمين گرمایی ایجاد می گردد، درجه حرارت بدست آمده بين ١۵٠ تا ٢٠٠ درجه سانتی گراد و حتی گاهی بيشتر نيز می شود. بخار آب با فشار زیاد ازمنشا اصلی در اعماق زمين به سطح زمين می رسد. اگر حفاری صورت گيرد بصورت آتشفشان و چشمه های آب گرم ظاهر می شود . اگر دمای بخار زمين بين ١۵٠ تا ١٨٠ درجه سانتی گراد باشد، در توليد برق می توان از آن استفاده کرد. در منطقه سبلان حتی بدون حفر چاههای مورد نظر می توان از وجود ذخایر عظيم زمين گرمایی مطمئن بود. مطالعات و تحقيقات حاکی از آن است که دمای چشمه های این منطقه درعمق بسيار کمی بالغ بر ٢٠٠ درجه سانتيگراد است. در حال حاضر طرح دو نيروگاه ٢٠ مگاواتی برای استان آذربایجان ( اردبيل و خوی ) بوسيله مرکز تحقيقات و کاربرد انرژیهای نو (( سازمان انرژی اتمی ایران )) در دست اجرا است و کارهای مقدماتی آن انجام یافته است. اميد است که بتوانيم در آینده نزدیکی از این چشمه انرژی ارزان و بدون آلودگی در کشورمان استفاده کنيم. با تلاش متخصصين و پژوهشگران مرکز تحقيقات و کاربرد انرژیهای نو سازمان انرژی اتمی ایران اکتشاف منابع زمين گرمایی در منطقه بوشلی جنوب سبلان برای احداث یک نيروگاه برق ٢٠ مگاواتی فصل جدیدی در بخش انرژی کشور گشوده شد، انشاالله با ادامه این فعاليتها به ٢٠٠ مگاوات برق زمين گرمایی نيز دسترسی پيدا کنيم.__