آتشفشان‌ها و آبفشان‌ها گواهی بر فراوانی انرژی موجود در زیر سطح زمین هستند. تا ۵۱TP50T از برق کالیفرنیا از مهار نیروی هسته زمین، که به عنوان انرژی زمین‌گرمایی شناخته می‌شود، تأمین می‌شود. در این وبلاگ، اصول اولیه چگونگی مهار انرژی زمین‌گرمایی و تبدیل آن به برق تجدیدپذیر را بررسی می‌کنیم.
انرژی زمین گرمایی چیست؟
انرژی زمین‌گرمایی، انرژی حرارتی تولید شده در داخل زمین است. عناصر رادیواکتیو دائماً در هسته و گوشته زمین در حال تجزیه هستند. این فرآیند گرما تولید می‌کند که به سمت سطح زمین تابش می‌کند. در طول این فرآیند، گرما با مخازن زمین‌گرمایی طبیعی که اغلب حاوی آب گرم یا بخار هستند، برخورد می‌کند. ما از این مخازن استفاده می‌کنیم. منابع هیدروترمال برای مهار انرژی زمین گرمایی.
مزایای انرژی زمین گرمایی
- تجدیدپذیر است و ردپای کربن کمی دارد.
- برخلاف منابع تجدیدپذیر متغیر مانند باد و خورشید، می‌تواند انرژی پایدار را به صورت ۲۴ ساعته و ۷ روز هفته فراهم کند، و بنابراین گزینه خوبی است. منبع بار پایه.
- با توسعه فناوری‌های پیشرفته‌تر، صنعت زمین‌گرمایی پتانسیل رشد و اکتشاف بیشتری دارد.
معایب انرژی زمین گرمایی
- مکان نیروگاه‌های زمین‌گرمایی محدود است زیرا این نیروگاه‌ها به مخازن زمین‌گرمایی متکی هستند.
- حفاری زیرزمینی گاهی اوقات می‌تواند باعث آزاد شدن گازهای گلخانه‌ای به دام افتاده شود. نیروگاه‌های چرخه دوتایی جدیدتر به ما کمک می‌کنند تا از این خطر جلوگیری کنیم.
انرژی زمین گرمایی چگونه به برق تبدیل می‌شود؟
نیروگاه‌های زمین‌گرمایی با استفاده از منابع هیدروترمال مانند آب و بخار کار می‌کنند. برای دسترسی به این منابع، نیروگاه‌های زمین‌گرمایی مخازن زمین‌گرمایی زیرزمینی را حفاری می‌کنند. منابع هیدروترمال به سطح زمین لوله‌کشی می‌شوند، جایی که از آنها برای چرخاندن توربینی که به یک ژنراتور متصل است استفاده می‌شود. سه نوع اصلی نیروگاه‌های زمین‌گرمایی عبارتند از بخار فلش، بخار خشک و سیکل دوتایی.
فلش استیم
نیروگاه‌های بخار فلش رایج‌ترین نوع نیروگاه زمین‌گرمایی هستند. آنها از مخازن زیرزمینی آب بسیار داغ و تحت فشار بالا استفاده می‌کنند. فشار، آب را به سطح زمین می‌راند، جایی که در یک مخزن فلش جمع‌آوری شده و به بخار تبدیل می‌شود که توربین را می‌چرخاند. هر آب باقیمانده به مخزن زیرزمینی بازگردانده می‌شود.
(تصویر: اداره اطلاعات انرژی ایالات متحده)
بخار خشک
نیروگاه‌های بخار خشک از بخار مستقیماً از مخزن زیرزمینی برای چرخاندن توربین استفاده می‌کنند. بخار باقی مانده متراکم شده و به صورت آب به مخزن بازگردانده می‌شود. اولین نیروگاه زمین گرمایی یک نیروگاه بخار خشک بود.
چرخه دودویی
نیروگاه‌های سیکل دوتایی از آب گرم مخزن برای گرم کردن یک مایع ثانویه با نقطه جوش پایین استفاده می‌کنند. بخار حاصل از این مایع ثانویه برای چرخاندن توربین استفاده می‌شود. آب گرم زمین‌گرمایی هرگز مستقیماً با مایع ثانویه یا توربین برخورد نمی‌کند. نیروگاه‌های سیکل دوتایی جدیدترین نوع نیروگاه زمین‌گرمایی هستند. آنها می‌توانند در دماهای پایین‌تر کار کنند و سازگارتر با محیط زیست هستند.
نیروگاه‌های زمین‌گرمایی کجا هستند؟
نیروگاه‌های زمین‌گرمایی به مخازن زمین‌گرمایی نزدیک به سطح زمین متکی هستند. این مخازن اغلب در مناطق زمین‌گرمایی فعال در امتداد مرزهای صفحات تکتونیکی یافت می‌شوند. این مناطق شامل موارد زیر است: حلقه آتش و نقاط داغ در سراسر جهان از ایسلند تا اندونزی. زمین شناسان می توانند با حفاری در زمین و اندازه گیری دما، مخازن زمین گرمایی را آزمایش کنند.
پمپ‌های حرارتی زمین‌گرمایی چیستند؟
پمپ‌های حرارتی یکی دیگر از راه‌های استفاده از انرژی زمین گرمایی هستند. پمپ‌های حرارتی زمین گرمایی با انتقال گرما بین ساختمان و زمین به حفظ دمای پایدار کمک می‌کنند. این سیستم‌ها آب یا مبرد را از طریق یک لوله زیرزمینی حلقه‌ای طولانی به گردش در می‌آورند. وقتی پمپ در حالت گرمایش است، گرما از زمین به سمت بالا و به ساختمان منتقل می‌شود. وقتی پمپ در حالت سرمایش است، گرما به پایین پمپ شده و به زمین منتقل می‌شود. پمپ‌های حرارتی زمین گرمایی سازگار با محیط زیست و از نظر انرژی کارآمد هستند.
(تصویر: EPA)
حقایق جالب
- The نیروگاه لاردرلوکه در سال ۱۹۱۱ در ایتالیا ساخته شد، اولین نیروگاه زمین‌گرمایی جهان بود. این نیروگاه هنوز هم تا به امروز برق تولید می‌کند.
- ایسلند به دلیل قرار گرفتن بر روی یک شکاف قاره‌ای، منابع زمین‌گرمایی فراوانی دارد و به یکی از کشورهای پیشرو در انرژی زمین‌گرمایی تبدیل شده است. انرژی زمین‌گرمایی ۶۶۱TP50T از مصرف اولیه انرژی این کشور را تشکیل می‌دهد.
- بزرگترین نیروگاه زمین گرمایی جهان مجتمع زمین گرمایی گیسرز در شمال کالیفرنیا.
