انرژی زمین گرمایی

انرژی زمین گرمایی نوعی از انرژی حرارتی است که در زمین تولید و ذخیره می شود. انرژی حرارتی انرژی ای است که درجه حرارت مواد را تعیین می کند. انرژی زمین گرمایی پوسته زمین حاصل از تشکیل اولیه سیاره و تجزیه ی مواد رادیواکتیو موجود در زمین است. گرادیان ژئوترمال که تفاوت دما بین هسته سیاره و سطح آن را مشخص می کند، به طور مستمر انرژی حرارتی را در قالب گرما از هسته به سطح سیاره هدایت می کند. ژئوترمال یا همان انرژی زمین گرمایی نشأت گرفته از ریشه ای یونانی به معنی زمین، و θερμος) thermos)، به معنی گرم است.

نحوه تشکیل

گرمای داخلی زمین، از انرژی حرارتی حاصل از فروپاشی رادیواکتیو و تلفات مداوم گرمای زمین تشکیل شده است. درجه حرارت در مرز هسته و گوشته ی زمین ممکن است به بیش از ۴۰۰۰ درجه سانتیگراد (۷۲۰۰ درجه فارنهایت) برسد. دما و فشار بالا در داخل زمین سبب می شود که برخی از سنگ ها ذوب شوند و لایه های جامد نیز به صورت پلاستیکی رفتار کنند و بخشی از گوشته را که چگالی کمتری پیدا کرده است به سمت بالا حرکت دهند تا از سنگ های اطراف آن سبک تر باشد. سنگ و آب در پوسته گرم می شوند، گاهی درجه حرارت آن ها تا ۳۷۰ درجه سانتی گراد (۷۰۰ درجه فارنهایت) نیز می رسد.

کاربرد

با استفاده از چشمه های آب گرم، انرژی زمین گرمایی از زمان پالئولیتیک برای حمام کردن و از دوران رومیان باستان برای گرم کردن فضا استفاده می شد، اما اکنون برای تولید برق شناخته شده تر است. در سال ۲۰۱۳ در سراسر جهان، ۱۱۷۰۰ MW (مگاوات) انرژی زمین در دسترس قرار گرفت. علاوه بر این از سال ۲۰۱۰، به میزان ۲۸ گیگاوات از ظرفیت گرمایی مستقیمی که از گرمای زمین بدست آمده بود برای سیستم های گرمایشی، گرمایش فضایی، حوضچه های آب گرم، فرآیند های صنعتی، آب شیرین کن و برنامه های کاربردی کشاورزی مورد استفاده قرار گرفته است.

انرژی زمین گرمایی یا همان ژئوترمال، مقرون به صرفه، قابل اعتماد، پایدار و سازگار با محیط زیست است، اما از زمان های خیلی دور نیز محدود به مناطق خاصی از زمین بوده است. پیشرفت های تکنولوژیکی اخیر، استفاده از این انرژی را به صورت قابل ملاحظه ای به ویژه برای کاربرد هایی مانند گرمایش خانگی و همچنین ایجاد پتانسیل برای بهره برداری های گسترده، بسط داده اند.

هزینه ها

از لحاظ تئوری منابع ژئوترمال زمین، بیش از اندازه ی لازم برای تامین نیاز های انسانی است. اما متاسفانه تنها بخش کوچکی از آنها می تواند به شکل مفیدی استخراج شود. حفاری و استخراج منابعی که در عمق زیاد قرار گرفته اند، بسیار گران است. پیش بینی های آینده درباره ی انرژی زمین گرمایی به مفروضات مربوط به فناوری، قیمت انرژی، یارانه ها، حرکت مرزی صفحات و نرخ بهره برداری بستگی دارد. برنامه های مختلفی در زمینه ی انرژی نشان می دهند که مشتریان مایل به پرداخت هزینه ی بیشتری برای یک منبع انرژی تجدید پذیر مانند زمین گرمایی هستند. اما در نتیجه ی کمک های دولتی برای تحقیقات و تجربیات صنعتی در زمینه های انرژی های تجدید پذیر، هزینه تولید انرژی زمین گرمایی در دو دهه گذشته به میزان ۲۵ درصد کاهش یافته است. در سال ۲۰۰۱، هزینه ی انرژی زمین گرمایی بین دو تا ده سنت آمریکا برای هر کیلووات ساعت تعیین شده بود.

انرژی زمین گرمایی ۱

تاریخچه

چشمه های آب گرم برای حمام حداقل از زمان پالئولیتیک استفاده شده اند. قدیمی ترین آب گرم شناخته شده، یک استخر سنگی در کوه لیسان چین است که در قرن سوم قبل از میلاد در سلسله کوه های چین ساخته شده است، در همان محلی که بعد ها در آن کاخ هوای چینگ کاو ساخته شد. در قرن اول میلادی، رومی ها بخش هایی از حمام های آب گرم در انگلستان را فتح کردند و از چشمه های گرم آنها برای ایجاد حمام عمومی و گرمایش کف زمین استفاده می کردند. هزینه های ورودی برای این حمام ها احتمالا اولین استفاده تجاری از انرژی زمین گرمایی را نشان می دهد. قدیمی ترین سیستم گرمایش منطقه ای زمین گرمایی در قرن چهاردهم در Chaudes-Aigues، فرانسه، ساخته شده است. اولین بهره برداری صنعتی در سال ۱۸۲۷ با استفاده از بخار آتشفشان ها برای استخراج اسید بوریک از گل های آتشفشانی در Larderello، ایتالیا آغاز شد.

در سال ۱۸۹۲، اولین سیستم گرمایش مرکزی در بویز (آیداهو) توسط انرژی زمین گرمایی به طور مستقیم به کار گرفته شد و در سال ۱۹۰۰ در کلامات فالز (اورگن) نیز این کار تکرار شد. اولین ساختمان شناخته شده در جهان برای استفاده از انرژی زمین گرمایی به عنوان منبع حرارت اولیه، هتل Hot Lake به معنی دریاچه ی داغ بود که در اتحادیه کانتی، اورگان، ساخته شد. که عملیات ساخت و ساز آن در سال ۱۹۰۷ تکمیل شد. یک چشمه ی زمین گرمایی عمیق برای گرم کردن گلخانه در Boise در سال ۱۹۲۶ مورد استفاده قرار گرفت، و انرژی چشمه های آب گرم و اتشفشان ها نیز برای گرم کردن گلخانه ها در ایسلند و توسکانی در همان زمان مورد استفاده قرار گرفتند. چارلی لیب (Charlie Lieb) در سال ۱۹۳۰ اولین مبدل حرارتی را برای ایجاد حرارت در خانه اش به وجود آورد.

انرژی زمین گرمایی ۲