اشنایی با شهرهای ایران  وکشورهای جهان

انرژی ژئوترمال و کاربردهای آن

     انرژی زمین گرمایی به گرمای موجود در زیر سطح کره ی زمین گفته می شود. مقدار این انرژی به مراتب بیشتر از مصرف فعلی انرژی در جهان است ولی تولید آن به جز در نواحی ای که به عنوان محل آتش فشان یا زلزله شناخته می شوند بسیار کم است. ژئوترمال از کلمه ی یونانی "ژئو" به معنی زمین، و (ترمال) به معنی گرما و گرمایی گرفته شده است. بنابراین، انرژی ژئوترمال به معنای (انرژی زمین گرمایی) یا انرژی با منشا درونی زمین است. این انرژی، به شکل گرمای محسوس، از بخش درونی زمین است. این انرژی، به شکل گرمای محسوس، از بخش درونی زمین منشا می گیرد و این انرژی در سنگ ها و آب های موجود در شکاف ها و منافذ داخل سنگ در پوسته ی زمین وجود دارد. مشاهدات به عمل آمده از معادن عمیق و چاه های حفاری شده نشان می دهد که درجه ی حرارت سنگ ها به طور پیوسته با عمق زمین افزایش می یابد، هر چند نرخ افزایش درجه ی حرارت ثابت نیست. با این روند، درجه ی حرارت در قسمت بالایی جبه به مقادیر بالایی می رسد و سنگ ها در این قسمت به نقطه ی ذوب خود نزدیک می شوند. منشا این گرما در پوسته و جبه ی زمین، به طور عمده تجزیه ی مواد رادیواکتیو است. در طول عمر زمین، این گرمای درونی به طور آرام تولید شده و در درون زمین محفوظ و محبوس مانده است. همین امر موجب شده است که منبع انرژی مهمی فراهم شود و امروزه به عنوان انرژی نامحدودی در مقیاس انسانی مورد توجه قرار گیرد. از طرف دیگر، نظریه های موجود در خصوص تکامل زمین نیز مبنایی برای توضیح وجود گرما در داخل زمین هستند. مطالعات نشان می دهد که زمین در زمان پیدایش (حدود 5/4 میلیارد سال قبل) حالت مذاب داشته، تدریجا سرد شده و بخش خارجی آن به صورت جامد درآمده است. اما بخش های داخلی آن، به دلیل کندی از دست دادن گرما، حالت مذاب خود را حفظ کرده و دارای درجه ی حرارت بالایی است و می تواند منبع گرمایی درونی پوسته باشد که از هسته به طرف خارج منتقل می شود. چگونگی انتقال گرمای زمین به سطح زمین: گرما از هسته ی زمین به طور پیوسته به طرف خارج حرکت می کند. این جریان از طریق انتقال و هدایت گرمایی، گرما را به لایه های سنگی مجاور (جبه) می رساند. وقتی درجه ی حرارت و فشار به اندازه ی کافی بالا باشد، بعضی از سنگ های جبه ذوب می شوند و ماگما به وجود می آید. سپس به دلیل سبکی و تراکم کمتر نسبت به سنگ های مجاور، ماگما به طرف بالا منتقل می شود و گرما را در جریان حرکت، به طرف پوسته ی زمین حمل می کند. گاهی اوقات، ماگمای داغ به سطح زمین می رسد و گدازه را به وجود می آورد. اما بیشتر اوقات، ماگما در زیر سطح زمین باقی می ماند و سنگ ها و آب های مجاور را گرم می کند. این آب ها بیشتر منشاء سطحی دارند و حاصل آب بارانی هستند که به اعماق زمین نفوذ کرده است. بعضی از این آب های داغ از طریق گسل ها و شکست های زمین به طرف بالا حرکت می کنند و به سطح زمین می رسند که به عنوان چشمه های آب گرم و آبفشان شناخته می شوند. اما بیشتر این آب ها در اعماق زمین، در شکاف ها و سنگ های متخلخل محبوس می مانند و منابع زمین گرما را به وجود می آورند. مکان های مناسب برای بهره برداری از انرژی زمین گرمایی: مناطق دارای چشمه های آب گرم و آبفشان ها، اولین مناطقی هستند که در آن ها انرژی زمین گرمایی مورد بهره برداری قرار گرفته و توسعه یافته است. در حال حاضر، تقریبا تمام نیروی الکتریسیته حاصل از انرژی زمین گرمایی از چنین مکان هایی به دست می اید. در بعضی از مناطق، تزریق ماگما به درون پوسته ی زمین، به اندازه ی کافی جدید و هنوز خیلی داغ است. در این نواحی، درجه ی حرارت سنگ ممکن است به 300 درجه ی سانتی گراد برسد و مقادیر عظیمی انرژی گرمایی فراهم کند. بنابراین، انرژی زمین گرمایی در مکان هایی که فرایندهای زمین شناسی اجازه داده اند ماگما تا نزدیکی سطح زمین بالا بیاید، یا به صورت گدازه جریان یابد، می تواند تشکیل شود. ماگما نیز در سه منطقه می تواند به سطح زمین نزدیک شود: 1- محل برخرود صفحات قاره ای و اقیانوسی (فرورانش)؛ مثلا حلقه ی آتش دور اقیانوس آرام. 2- مراکز گسترش؛ محلی که صفحات قاره ای از هم دور می شوند، نظیر ایسلند و دره ی کافتی آفریقا 3- نقاط داغ زمین؛ نقاطی که ماگما را پیوسته از جبه به طرف سطح زمین می فرستند و ردیفی از آتشفشان را تشکیل می دهند. کاربرد انرژی زمین گرمایی: از زمان های دور، مردم از آب زمین گرمایی که آزادانه در سطح زمین به صورت چشمه های گرم جاری بودند، استفاده کرده اند. رومی ها برای مثال از این آب برای درمان امراض پوستی و چشمی بهره می گرفتند. در (پمپئی) برای گرم کردن خانه ها از آن استفاده می شد. بومی های آمریکا نیز از آب زمین گرمایی برای پختن و مصارف دارویی بهره می گرفتند. امروزه، با حفر چاه به درون مخازن زمین گرمایی، و مهار آب داغ و بخار، از آن برای تولید نیروی الکتریسیته در نیروگاه زمین گرمایی و یا مصارف دیگر بهره برداری می کنند. در نیروگاه زمین گرمایی، آب داغ و بخار خارج شده از مخازن زمین گرمایی، نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می آورد و انرژی الکتریسیته تولید می کند. آب مورد استفاده، از طریق چاه های تزریق به مخزن برگشت داده می شود تا دوباره گرم شود و در عین حال، فشار مخزن حفظ، و تولید آب داغ و بخار تقویت شود و ثابت باقی بماند. سه نوع نیروگاه زمین گرمایی برای تولید برق وجود دارد: 1- نیروگاه خشک: این نیروگاه روی مخازن ژئوترمالی که بخار خشک با آب خیلی کم تولید می کنند، ساخته می شوند. در این روش، بخار از طریق لوله به طرف نیروگاه هدایت می شود و نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می کند. این گونه مخازن با بخار خشک کمیاب است. بزرگترین میدان بخار خشک در دنیا، آب گرم جیزرز در 90 مایلی شمال کالیفرنیاست که تولید الکتریسیته در آن، از سال 1962 شروع شده است و امروزه به عنوان یکی از موفق ترین پروژه های تولید انرژی جایگزین محسوب می شود. 2- نیروگاه بخار حاصل از آب داغ: این نوع نیروگاه روی مخازن دارای آب داغ احداث می شود. در این مخازن با حفر چاه، آب داغ به سطح می آید و به دلیل آزاد شدن از فشار مخازن، بخشی از آن به بخار تبدیل می شود. این بخار برای چرخاندن توربین به کار می رود. چنین نیرگاه هایی عمومیت بیشتری دارند، زیرا بیشتر مخازن زمین گرمایی حاوی آب داغ هستند. فناوری مزبور برای اولین بار در نیوزیلند به کار گرفته شد. 3- نیروگاه ترکیبی (بخار و آب داغ): در این سیستم، آب گرم از میان یک مبدل گرمایی می گذرد و گرما را به یک مایع دیگر می دهد که نسبت به آب در درجه حرارت پائین تری می جوشد. مایع دوم در نتیجه ی گرم شدن به بخار تبدیل می شود و پره های توربین را می چرخاند. سپس متراکم می شود و مایع حاصله دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. آب زمین گرمایی نیز دوباره به درون مخازن تزریق می شود. این روش برای استفاده از مخازنی که به اندازه ی کافی گرم نیستند که بخار با فشار تولید کنند، به کار می رود. نیروگاه تولید برق از انرژی زمین گرمایی مزایای استفاده از انرژی گرمایی برای تولید الکتریسیته: 1- تمیز بودن: در این روش همانند نیروگاه بادی وخورشیدی، نیازی به سوخت نیست، بنابراین سوخت های فسیلی حفظ می شوند و هیچگونه دودی وارد هوا نمی شود. 2- بدون مشکل بودن برای منطقه: فضای کمتری برای احداث نیروگاه نیاز دارد و عوارضی چون ایجاد تونل، چاله های روباز، کپه های آشغال و یا نشت نفت و روغن را به دنبال ندارد. 3- قابل اطمینان بودن: نیروگاه می تواند در طول سال فعال باشد و به دلیل قرار گرفتن روی منبع سوخت، مشکلات مربوط به قطع نیروی محرکه در نتیجه ی بدی هوا، بلایای طبیعی و یا تنش های سیاسی را ندارد. 4- تجدید پذیری و دائمی بودن 5- صرفه جویی ارزی: هزینه ای برای ورود سوخت از کشور خارج نمی شود و نگرانی های ناشی از افزایش هزینه ی سوخت وجود نخواهد داشت. 6- کمک به رشد کشورهای در حال توسعه: نصب آن در مکان های دور افتاده می تواند، استاندارد و کیفیت زندگی را با آوردن نیروی برق بالا ببرد. با توجه به فوایدی که برشمردیم، انرژی زمین گرمایی به رشد کشورهای در حال توسعه بدون آلودگی کمک می کند. مصارف دیگر انرژی زمین گرمایی: آب زمین گرمایی در سرتاسر دنیا، حتی زمانی که به اندازه ی کافی برای تولید برق داغ نیست، مورد استفاده قرار می گیرد. آب های زمین گرمایی که درجه ی حرارت آنها بین 50 تا 300 درجه ی فارنهایت است، مستقیما مورد استفاده قرار می گیرند که موارد مصرف آنها به شرح زیر است: 1- برای تسکین درد عضلات در چشمه های داغ و درمان با آب معدنی (آب درمانی). 2- گرم کردن داخل ساختمان های منفرد و حتی منطقه ای که مجاور چشمه های گرم است. در این روش، سیستم های گرم کننده، آب زمین گرمایی را از طریق یک مبدل گرمایی پمپ می کنند و گرما را به آب شهری انتقال می دهند و آب شهری گرم شده، از طریق لوله کشی به ساختمان های شهر منتقل می شود. در داخل ساختمان ها نیز، یک مبدل گرمایی دیگر گرما را به سیستم گرمایی ساختمان ها منتقل می کند (شکل 9). 3- برای کمک به رشد گیاهان، سبزیجات و محصولات دیگر در گلخانه (زراعت). 4- برای کوتاه کردن زمان مورد نیاز رشد و پرورش ماهی، میگو، نهنگ و تمساح (آبزی پروری). 5- برای پاستوریزه کردن شیر، خشک کردن پیاز، الوارکشی و برای شستن پشم (استفاده صنعتی). بزرگترین واحد این سیستم گرمایی در دنیا، در (ریکیاویک) در ایسلند قرار دارد. از زمانی که این سیستم برای تامین گرمای شهر مذکور به کار می رود، ریکیاویک به یکی از تمیزترین شهرهای دنیا تبدیل شده است؛ در صورتی که قبل از آن بسیار آلوده بود. موارد مصرف دیگری نیز از گرمای زمین گرمایی وجود دارد. برای مثال، در (کلامث فالز) در اورگن آمریکا، زیر جاده ها و پیاده روها آب ژئوترمال لوله کشی می شود، تا از یخ زدن آن ها در شرایط هوای یخبندان جلوگیری شود. در نیومکزیکو، ردیفی از لوله ها که زیر خاک دفن شده اند، آب زمین گرمایی را انتقال می دهند تا گل ها و سبزیجات پرورش یابند. با این شیوه، اطمینان حاصل می شود که زمین یخ نمی زند. به علاوه، فصل رویش طولانی تر می شود و روی هم رفته، محصولات کشاورزی سریع تر رشد می کنند و بدون استفاده از گلخانه محافظت می شوند. کشورهایی که در حال حاضر از مخازن زمین گرمایی برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند، عبارتند ازک آمریکا، نیوزیلند، ایسلند، مکزیک، فیلیپین، اندونزی و ژاپن. استفاده از این انرژی در بسیاری از کشورها در حال گسترش است. راه حل استفاده ی بیشتر از انرژی زمین گرمایی، افزایش آگاهی عمومی و تقویت فناوری مرتبط با زمین گرمایی است.

فهرست مطالب:

انرژی زمین گرمایی یا ژئوترمال
مکان های مناسب برای بهره برداری از انرژی زمین گرمایی
انرژی زمین گرمایی، کاربردها و مزیت ها
تکنیک حفر چاه
معایب استفاده از انرژی ژئوترمال
انرژی ژئوترمال در ایران(مرور سه دهه گذشته، چشم انداز آینده)
انرژی ژئوترمال و نقش سازمان زمین شناسی کشور

انرژی زمین گرمایی یا ژئوترمال
در حقیقت زمین منبع عظیمی از انرژی حرارتی می باشد. هر چه به اعماق زمین نزدیکتر می شویم حرارت آن افزایش می یابد بطوریکه این حرارت در هسته زمین به بیش از پنج هزار درجه سانتیگراد می رسد. این حرارت به طریقه های متفاوتی از جمله فورانهای آتشفشانی، آبهای موجود در درون زمین و یا بواسطه خاصیت رسانایی از بخش هایی از زمین به سطح آن هدایت می شود. در یک سیستم زمین گرمایی حرارت ذخیره شده در سنگها و مواد مذاب اعماق زمین بواسطه یک سیال حامل به سطح زمین منتقل می شود. این سیال عمدتاً نزولات جوی می باشد که پس از نفوذ به اعماق زمین و مجاورت با سنگهای داغ حرارت آنها را جذب نموده و در اثر کاهش چگالی مجدداً به طرف سطح زمین صعود می نماید و موجب پیدایش مظاهر حرارتی مختلفی از قبیل چشمه های آب گرم، آبفشانها و گل فشانها در نقاط مختلف سطح زمین می گردد.
استفاده از حرارت توسط انسان به زمانهای بسیار دور بر می‌گردد. وقتی که انسانهای ما قبل تاریخ در جستجوی پناهگاه در ته غارها اقدام به گریز از سرمای یخبندان کردند. با دور شدن از سطح زمین خود را در پناه تغییرات فصول قرار داده و در حقیقت از انرژی زمین گرمایی استفاده می‌کردند.
چشمه‌های آب گرم، چشمه‌های آب گرم جهنده و فواره‌های بخار، صور نمایشی از گرمای زمین هستند. که در هر زمان مورد استفاده مردمان بوده است و امروزه سعی در بهره برداری از این انرژی بصورت مدرن و در اندازه‌های بیشتر است. چشمه‌های شناخته شده با دمای بالا از مدتها پیش مورد بهره برداری قرار گرفته است، ولی اشکال عمده آن وجود چشمه‌هایی در نقاط کمیاب و مشخص از زمین است.

در حقیقت دو نوع انرژی تشخیص داده می شود:

» انرژیهای پایین
» انرژی های بالا

با وجود این مرز بین این دو بطور آشکار مشخص نیست، ولی انرژی پایین آن دمایی است که تولید الکتریسته با آن ممکن نبوده یا عملاً قابل استفاده نیست. مقادیر مساعد بین 120 تا 180 درجه سانتیگراد نوسان می‌کند.

توزیع دما در زیر زمین تابعی از دو فرآیند است:

  *
      نیروگاههای برق سیکل بخار خشک
  *
       نیروگاههای برق زمین گرمایی تبخیر آنی یک مرحله ای آب داغ
  *
       نیروگاههای برق زمین گرمایی تبخیر آنی دو مرحلهای آب داغ
  *
       نیروگاههای برق زمین گرمایی دو مداره
  *
       نیروگاههای برق زمین گرمایی ترکیبی زمین گرمایی- فسیلی

1- نیروگاه خشک: این نیروگاه روی مخازن ژئوترمالی که بخار خشک با آب خیلی کم تولید می کنند، ساخته می شوند در این روش، بخار از طریق لوله به طرف نیروگاه هدایت می شود و نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می کند این گونه مخازن با بخار خشک کمیاب است بزرگترین میدان بخار خشک در دنیا، آب گرم جیزرز در 90 مایلی شمال کالیفرنیاست که تولید الکتریسیته در آن، از سال 1962 شروع شده است و امروزه به عنوان یکی از موفق ترین پروژه های تولید انرژی جایگزین محسوب می شود.


2- نیروگاه بخار حاصل از آب داغ: این نوع نیروگاه روی مخازن دارای آب داغ احداث می شود در این مخازن با حفر چاه، آب داغ به سطح می آید و به دلیل آزاد شدن از فشار مخازن، بخشی از آن به بخار تبدیل می شود این بخار برای چرخاندن توربین به کار می رود چنین نیرگاه هایی عمومیت بیشتری دارند، زیرا بیشتر مخازن زمین گرمایی حاوی آب داغ هستند فناوری مزبور برای اولین بار در نیوزیلند به کار گرفته شد.

3- نیروگاه ترکیبی بخار و آب داغ: در این سیستم، آب گرم از میان یک مبدل گرمایی می گذرد و گرما را به یک مایع دیگر می دهد که نسبت به آب در درجه حرارت پائین تری می جوشد مایع دوم در نتیجه ی گرم شدن به بخار تبدیل می شود و پره های توربین را می چرخاند سپس متراکم می شود و مایع حاصله دوباره مورد استفاده قرار می گیرد آب زمین گرمایی نیز دوباره به درون مخازن تزریق می شود این روش برای استفاده از مخازنی که به اندازه ی کافی گرم نیستند که بخار با فشار تولید کنند، به کار می رود.

4- نیروگاه زمین گرمایی تبخیر آنی: در این نیروگاه ها سیالی که معمولاً به حالت دوفاز مایع و بخار از اعماق زمین واز طریق چاه های زمین گرمایی استخراج می شود به مخزن جدا کننده هدایت شده و بدینوسیله فاز بخار از فاز مایع جدا می شود.بخار جدا شده وارد توربین شده و باعث چرخش پره های توربین می شود.پره ها نیز به نوبه خود محور توربین و در نتیجه محور ژنراتور رابه حرکت وا می دارند که باعث بوجود آمدن قطبهای مثبت و منفی در ژنراتور شده و در نتیجه برق تولید می شود.

5- نیروگاه زمین گرمایی با چرخه دو مداره(باینری): در این نوع نیروگاه ها نیاز به مخزن جداکننده در تجهیزات نیروگاه وجود ندارد زیراآب گرم استخراج شده وارد مبدل حرارتی شده و حرارت خود را به سیال عامل دیگری که معمولاً ایزوپنتان می باشد و نقطه جوش پایینتری نسبت به آب دارد منتقل میکند. در این فرآیند ایزوپنتان به بخار تبدیل شده و به توربین منتقل می شود که در اینجا توربین و ژنراتور طبق توضیحات فوق می توانند برق تولید کنند.

از کاربردهای مستقیم انرژی زمین گرمایی میتوان به مواردی همچون احداث مراکز آب درمانی و تفریحی-توریستی، گرمایش انواع گلخانه، احداث مراکز پرورش آبزیان و طیور، پیش گیری از یخ زدگی معابر در فصل سرما، تامین گرمایش و سرمایش ساختمانها توسط پمپهای حرارتی زمین گرمایی اشاره نمود.

نیروگاه زمین گرمایی مشکین شهر
در کنفرانس جهانی زمین گرمایی در سال 1992 هشدار داده شده است که استفاده بی رویه از سوختهای فسیلی باعث صدمات جبران ناپذیری بر محیط زیست می شود و برآورد شده است که به ازاء هر کیلووات ساعت برق تولید شده از سوخت ذغال سنگ حدود 2/1 کیلو گرم گاز دی اکسید کربن CO2 ایجاد و به اتمسفر راه مییابد. این مقدار گاز دی اکسیدکربن با جایگزین کردن ذغال سنگ توسط نفت به 9/0 ، توسط گاز طبیعی به 4/0 و توسط انرژی ژئوترمال به 13/0 کیلوگرم تقلیل مییابد.

کمیسیون Public Service of Nevada هزینه های جانبی سوختهای فسیلی را برآورد کرده است. این هزینه ها شامل هزینههای رفع آلودگی های مختلف ناشی از سوختهای فسیلی از جمله2 گازهای CO ،CO ، CH4 ،NO2،SO2 و... است . اگر این هزینه ها به هزینه تولید الکتریسته از سوختهای فسیلی اضافه شود در این صورت تولید برق از ژئوترمال مقرون به صرفه خواهد بود.

در کل هزینه سرمایه گذاری اولیه نیروگاههای ژئوترمال در حدود هزینه نیروگاههای فسیلی می باشد. هزینه تولید الکتریسته G/KWH ژئوترمال کمتر از هزینه تولید الکتریسته از انرژیهای فسیلی است. این هزینه در حدود 4 تا 6 سنت برای هر کیلو وات ساعت برق تولیدی است. حدود 40 درصد کل هزینه سرمایهگذاری به عملیات شناسایی و اکتشاف مخزن، حفاری اکتشافی و توسعه ای مربوط می شود. 50 درصد مربوط به هزینه تهیه دستگاهها و لوله کشی در نیروگاه و 10 درصد به سایر فعالیتها مربوط می شود.

تکنیک حفر چاه
یکی از اشکالات عمده ژئوترمال این است که چشمه‌ها یا در نقاط مشخص و کمیاب است و یا در مناطقی که قبلا آتشفشان فعال بوده ، وجود دارند. اگر بیاییم در این مناطق زمین را تا عمق 2 الی 3 کیلومتری حفر کنیم، دمایی به اندازه 200 تا 300 درجه سانتیگراد پیدا می شود. دسترسی به زمین گرمایی در همه نقاط زمین مقرون به صرفه نیست. همانند کمربند زلزله ، مناطقی که مقرون به صرفه است ژئوترمال نامیده می شود.

»» روش اول: استفاده از بخار داغ محبوس شده در داخل زمین: بخار داغ 250 درجه سانتیگراد است و با فشار زیاد قابل دسترس است. بخار داغ آب معمولا در عمق 2000 متری زمین قرار دارد.

»» روش دوم: این روش درحالت خشک است یعنی با با تزریق آب به صخره‌های زیر زمینی که بسیار داغ هستند، می‌توان آب داغ یا بخار داغ تولید کرد. بهره کار در این روش 10 الی 17 است. آب لازم برای تولید 1KWh کیلو وات ساعت برق 363 کیلوگرم می باشد. در صورتی که بخار آب لازم برای تولید 1KWh کیلو وات ساعت برق 5.9 کیلوگرم می باشد.

معایب استفاده از انرژی ژئوترمال:
عیب استفاده از انرژی زمین گرمایی، ایجاد آلودگی محیط زیست می باشد. گازهایی که از درون زمین خارج می‌شوند، هوا را آلوده می‌کنند و رسوبات حاصله زمین را آلوده می‌کنند. گازهایی که در اثر زمین گرمایی از آن خارج می‌شوند عبارتند از: آمونیاک، متان، دی اکسید کربن، نیتروژن، هیدروژن و گوگرد


انرژی ژئوترمال در ایران(مرور سه دهه گذشته ، چشم انداز آینده)

علی رغم پتانسیل های بسیار مناسب به منظور کاربرد انرژی ژئوترمال، بواسطه سه دلیل نبود سیاستگذاریهای کلان در زمینه به کارگیری انرژی های تجدید پذیر ، فقدان تکنولوژی مناسب در خصوص حفاری عمیق ، مهندسی مخازن، ساخت و نیز بهره برداری از نیروگاههای ژئوترمال و بالاخره وجود رقیب سرسخت منابع ارزان سوختهای فسیلی ، بهره برداری از پتانسیل های مزبور کماکان جدی گرفته نشده است . از سوی دیگر و همگام با سیاست دولت در راستای کاهش وابستگی به اقتصاد تک محصولی ، تحولی اساسی در سیاست دولت مبتنی بر کاربرد انرژی های تجدید پذیر در حال شکل گیری بوده و دوایر متعددی با محوریت مرکز انرژی های نو در وزارت نیرو ، سازمان انرژی اتمی و نیز سازمان زمین شناسی به عنوان متولی تهیه داده های پایه در حال کار بر روی موضوع مذکور میباشند .مطلب حاضر چکیده ای است از آنچه طی سنوات گذشته صورت پذیرفته و نیز مروری است بر چشم انداز آینده.

معرفی 10 ناحیه امید بخش توسط مرکز انژی های نو وزارت نیرو. طی فعالیتهای انجام شده از سال 1374

1. فعالیت های گذشته:
مطالعات ژئوترمال در ایران از سال 1354 توسط مهندسین مشاور تهران برکلی باهمکاری گروه های ایتالیایی شروع و علی رغم توقف آن در سال 1357، منجر به معرفی چهار ناحیه پتانسیل دار به شرح مندرج در شکل یک (صفحه بعد) گردید.
2. فعالیت های جدید:
آنچه در طی سنوات اخیر و از سال 1374 به بعد نیز توسط مرکز انژی های نو وزارت نیرو صورت پذیرفته در واقع معرفی 10 ناحیه امید بخش می باشد.
اگرچه بررسی گزارشات قدیمی و تلفیق آن با نتایج جدید مبین وجود دو پتانسیل عمده در ناحیه دماوند با وسعت تقریبی 5500 کیلومتر مربع و ناحیه خوی – ماکو با وسعت تقریبی 6500 کیلومتر مربع می باشد و لیکن وجود اندیس های امید بخش و نیز فاکتور های بهره برداری موثر تر در ناحیه دوم موجب تمرکز عمده فعالیت ها بر روی نواحی آتشفشان سبلان و نیز میدان ژئوترمال خوی – ماکو گشته است .

چشم انداز آینده انرژی ژئوترمال در ایران
با عنایت به لزوم افزایش ظرفیت نصب شده نیروگاهی 29.000 مگاواتی فعلی به 90.000 مگاوات در سال 2020 به نظر میرسد بهره برداری از انرژی های تجدید پذیر به منظور تغییر در سبد انرژی اجتناب ناپذیر باشد و لذا به کارگیری انرژی ژئو ترمال حداقل در نواحی شمال غربی کشور میتواند به عنوان گزینه ای به منظور تغییر کاربری سوخت های فسیلی مطرح گردد و این نکته آنجا حائز اهمیت مضاعف میگردد که توجه داشته باشیم علی رغم تمام فعالیت های عمرانی صورت پذیرفته در سنوات پس از انقلاب ، ظرفیت نصب شده نیرو گاهی کشور صرفا 22.000 مگاوات افزایش یاقته است.

انرژی ژئوترمال و نقش سازمان زمین شناسی کشور:
اگرچه سازمان زمین شناسی ماهیتا و نیز بر اساس تفویض اختیارات صورت پذیرفته توسط سازمان برنامه نمیتواند متولی اصلی مطالعات انرژی ژئوترمال محسوب گردد و لیکن از آنجا که تمامی ارگان های ذیربط به منظور استارت اولیه نیازمند در دست داشتن نقشه های پایه و نیز اطلاعات خام زمین شناسی میباشند و لذا سازمان به نوعی متولی تهیه داده های پایه برای دوایر ذیربط بوده و درهمین راستا نیز نقشه های متعددی تهیه و به چاپ رسیده که فهرست آن در بخش اطلاع رسانی سازمان موجود است.

پایگاه داده های علوم زمین کشور با همکاری سازمان ها و موسسات ذیربط جمع اوری، سازماندهی و ارائه اطلاعات مربوط به ژئوترمال را جهت کاربران و علاقمندان این رشته از علوم زمین را اغاز نموده است.

- از یک طرف افزایش منظم دما با عمق، نتیجه شار گرمای هدایت شده از داخل زمین به سمت سطح آن است. این گرما که اساساً از مواد رادیو اکتیو سنگها ناشی می شود، گرادیان زمین گرمایی یا افزایش دما در واحد عمق حتی در ناحیه‌ای با لایه‌های زمینی یا طبیعت متفاوت شار حرارتی تقریبا ثابت و گرادیان بطور غیر قابل اغماض تغییر می‌کند. شناسایی این گرادیان در یک ناحیه معین سبب ارزیابی دمای حاکم بر عمقی می شود که در آن سفره آبی قابل استخراج وجود دارد.

- فرآیند دیگری که به توزیع دماها در زیر زمین حاکم است، همرفت یا جابجایی است. خاک قابل نفوذ به جریان سریع آب در جهت قائم اجازه می‌دهد و به این دلیل همرفت تولید می شود. این همرفت مخصوصا در مورد یک رگه بخار اهمیت دارد، از این انرژی زمین گرمایی (با انرژی بالا) بسیار جالب برای تولید الکتریسته استفاده می شود.

رشد روز افزون جمعیت‚ توسعه شهر نشینی و نیز اقتصاد انرژی در کشور ما تولید 90000 هزار مگاوات برق در سال 2020 را اجتناب ناپذیر ساخته است. حدود 98% از ظرفیت تولید فعلی ( 29000 مگا وات ) نیروگاه های برق کشور به کاربرد سوخت های فسیلی متکی است حال اینکه محدودیت منابع سوخت فسیلی‚ رشد مصرف داخلی و عدم وجود منابع کافی جهت صادرات از یکسو و موازین و معیارهای زیست محیطی توسعه پایدار از سوی دیگر کاربرد انرژی های تجدید شونده درسبد تولید را اجتناب ناپذیر ساخته است.
انرژی زمین گرمایی یا ژئوترمال، از حرارت درون زمین به دست می آید. در طول عمر زمین، مقدار زیادی انرژی حرارتی در هسته زمین ذخیره شده است. با نزدیک تر شدن به هسته زمین، میزان حرارت تا 4000 درجه سانتی گراد افزایش می یابد. در عمق 70 کیلومتری زمین ، تفتال مذاب با مخلوطی از انواع کانی های مذاب در حال گردش وجود دارد. معمولاً در طبقات رسوبی به ازای هر صد متر افزایش عمق، به طور متوسط 3 درجه به دمای زمین افزوده می شود.

بشر تاکنون موفق به دستیابی مستقیم به حرارت هسته زمین نشده ولی در استفاده از مراکز انرژی پرحرارت موجود در اعماق نزدیک تر به سطح زمین موفق بوده است. در این مراکز، آب های داغ ذخیره می شوند و از طریق لایه سنگ های نفوذ ناپذیر به سطح زمین رخنه می کنند و چشمه های آب گرم را تشکیل می دهند. در بعضی از مناطق با حفر چاه می توان به آب گرم و بخار دست یافت. از حرارت زمین گرمایی برای گرمایش مکان ها و محله های مسکونی، مصارف صنعتی و تولید برق استفاده می کنند.

در سال 1904، نخستین بار در شهر لاردرلوی ایتالیا از انرژی زمین گرمایی برای تولید برق استفاده شد. پیشروان استفاده از انرژی ژئوترمال ایتالیا، زلاندنو، آمریکا، فرانسه ، ژاپن ، ایسلند و مجارستان هستند. در ایران امکان استفاده از منابع انرژی زمین گرمایی در مناطق دماوند ، سبلان ، ماکو ، خوی و سهند وجود دارد.در حال حاضر ، میزان تولید برق از انرژی ژئوترمال 1/0 درصد کل انرژی جهان است. در سال 1996 کل ظرفیت نصب شده انرژی زمین گرمایی در 52 کشور جهان به 6500 مگاوات برق (Mwe) رسید و جمع برق تولیدی، افزون بر 38 هزار گیگاوات ساعت (GWH) شد.

هزینه تولید برق از انرژی زمین گرمایی 25 تا 30 درصد کمتر از هزینه تولید برق از زغال سنگ، نفت یا انرژی هسته ای است. در سال 1978 هزینه تولید هر بشکه نفت 21 دلار تخمین زده شد؛ در حالی که موسسه تحقیقاتی استانفورد آمریکا این هزینه را 35دلار هر بشکه برآورد می کند. کارشناسان انرژی زمین گرمایی، هزینه استفاده از انرژی زمین گرمایی را معادل هزینه تولید برق آبی برآورد می کنند.

منابع زمین گرمایی «نیمه گرمایی»، «خیلی گرم» و « فشرده» هستند. نخستین چاه های ژئوترمال در سال 1919 در ژاپن و در سال 1921 در کالیفرنیا حفر شدند. هم اکنون ایسلند در حال ساخت یک پایگاه هیدروژنی با بهره گیری از ذخایر عظیم انرژی هیدرولیک (آب – برق) و زمین گرمایی است. ساخت این تاسیسات، الگویی برای تولید هیدروژن به روش الکترونیکی از آب که یک انرژی پاک و تجدیدپذیر است.

آمریکا منابع عظیم ژئوترمال دارد که از مناطق آتشفشانی این کشور تهیه می شود. مناطق ساحلی اقیانوس آرام و کشورهای حاشیه آن و جزیره هاوایی، بزرگ ترین منابع انرژی ژئوترمال دنیا هستند. در حال حاضر، بزرگ ترین نیروگاه ژئوترمال دنیا در «گی ستر» کالیفرنیا و جزیره آتشفشانی «کیلائوآ» در هاوایی قرار دارند،اما تنها 6/0 درصد از برق تولید شده را در برمی گیرند.

انرژی ژئوترمال از آب موجود در لایه های درونی زمین که در مناطق بسیار گرم قرار دارند، استخراج می شود. بخار موجود در سفره های زیر زمینی پس از رسیدن به سطح زمین می توانند توربین های تولید کننده نیروی ژنراتورهای برق را به حرکت در آورند. البته باید توجه داشت که تمام نقاط گرم زمین سفره های آب گرم ندارند. برای استخراج و دست یابی به گرمای صخره های درون زمین باید دو یا چند حفره در سطح زمین ایجاد کرد. سپس برای نفوذ به درون سنگ ها باید مته های بادی را با فشار زیاد به کارانداخت تا سنگ ها شکسته شوند. آنگاه درون سوراخ های ایجاد شده در سنگ ها مایعی تزریق می شود تا گرما به سطح زمین منتقل شود. این مایع تزریق شده می تواند آب یا حتی هوا باشد که پس از بازگشت از زمین بسیار گرم می شود. هم اکنون میزان ذخایر ژئوترمال کره زمین نزدیک به 15 هزار بار بیش از ذخایر شناخته شده نفت است. این رقم بسیار سرگیجه آور است و به راحتی می تواند مشکلات انرژی آینده را حل کند.

مکان های مناسب برای بهره برداری از انرژی زمین گرمایی:

1- محل برخرود صفحات قاره ای و اقیانوسی فرورانش؛ مثلا حلقه ی آتش دور اقیانوس آرام.
2- مراکز گسترش؛ محلی که صفحات قاره ای از هم دور می شوند، نظیر ایسلند و دره ی کافتی آفریقا.
3- نقاط داغ زمین؛ نقاطی که ماگما را پیوسته از جبه به طرف سطح زمین می فرستند و ردیفی از آتشفشان را تشکیل می دهند.

انرژی زمین گرمایی، کاربردها و مزیت ها

از زمان های دور، مردم از آب زمین گرمایی که آزادانه در سطح زمین به صورت چشمه های گرم جاری بودند، استفاده کرده اند رومی ها برای مثال از این آب برای درمان امراض پوستی و چشمی بهره می گرفتند در پمپئی برای گرم کردن خانه ها از آن استفاده می شد بومی های آمریکا نیز از آب زمین گرمایی برای پختن و مصارف دارویی بهره می گرفتند امروزه، با حفر چاه به درون مخازن زمین گرمایی، و مهار آب داغ و بخار، از آن برای تولید نیروی الکتریسیته در نیروگاه زمین گرمایی و یا مصارف دیگر بهره برداری می کنند.

در نیروگاه زمین گرمایی، آب داغ و بخار خارج شده از مخازن زمین گرمایی، نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می آورد و انرژی الکتریسیته تولید می کند آب مورد استفاده، از طریق چاه های تزریق به مخزن برگشت داده می شود تا دوباره گرم شود و در عین حال، فشار مخزن حفظ، و تولید آب داغ و بخار تقویت شود و ثابت باقی بماند انرژی زمین گرمایی در رآکتورهای هسته ای طبیعی در داخل زمین براثر تجزیه رادیو ایزوتوپها عناصر ناپایدارمانند اورانیوم، توریوم، پتاسیم و... بوجود می آید. درجه حرارت داخل زمین به ازای هر 100 متر عمق حدود 3 درجه سانتیگراد افزایش مییابد. استفاده از این گرما به صورت مستقیم امکانپذیر نیست و انسان تا کنون ازگرمایی توانسته استفاده کند که در آبهای زیر زمینی وجود دارد و در حال حاضر بهره برداری از انرژی گرمایی درون زمین تنها به صورت آب گرم و بخار آب امکانپذیر است.

از گرمای درون زمین تنها در مکانهایی میتوان استفاده کرد که شرایط زمین شناسی ژئوترمال را داشته باشند مناطقی که در کمربند آتشفشانی و زلزله قراردارند . در کل کشورهایی میتوانند از انرژی گرمایی درون زمین استفاده کنند که چشمه های آب گرم و آبهای معدنی فراوان دارند.

هم اکنون از گرمای درون زمین کشورهای آمریکا، روسیه، ایتالیا، فرانسه، ژاپن، ایسلند، نیوزلند، مجارستان، مکزیک، فیلیپین ، السالوادور و..... استفاده میکنند و از این میان بزرگترین تولیدکنندگان برق از انرژی زمین کشورهای آمریکا، فیلپین، مکزیک، ژاپن و ایتالیا هستند.ایتالیا نخستین کشوری است که برای شبکه راه آهن برقی خود از انرژی ژئوترمال استفاده کرده است. ایتالیا در نزدیک شهر پیزا حدود 600 kw کیلو وات برق از این طریق تولید می کند. فرانسه از سال 1971 استفاده از انرژی زمین گرمایی را شروع کرده است. 660 واحد زمین گرمایی،آب گرم و گرمای مورد نیاز 200 هزار واحد مسکونی رادر این کشور تامین میکنند. نروژ اولین کشوری است که از انرژی زمین گرمایی برای گرم کردن باند فرودگاه ها و جلوگیری از یخزدگی آنها استفاده کرده است. ایسلند 85 درصد انرژی مورد نیاز خود را از منابع زمین گرمایی تامین می کند.

در خصوص ظرفیتهای نصب شده جهان برای استفاده از انرژیهای زمین گرمایی، نظریههای مختلفی وجود دارد. یک تحقیقی محافظه کارانه صحبت از تولید 9000 تا 11000 mw مگاوات برق در 40 کشور جهان می کند. در نیروگاههای زمین گرمایی از آبهای داغ و نیز بخارهای داغ طبیعی که از چاههای حفر شده از اعماق زمین بالا آورده شده است برای به حرکت در آوردن توربینهای بخار و تولید برق استفاده می شود.

از انرژی زمین گرمایی در دو بخش کاربردهای نیروگاهی( غیر مستقیم) و غیر نیروگاهی ( مستقیم) استفاده می شود. تولید برق از منابع زمین گرمایی هم اکنون در22 کشور جهان صورت میگیرد که مجموع قدرت اسمی کل نیروگاههای تولید برق از این انرژی بیش از 8000 مگاوات می باشد. این در حالی است که بیش از 64 کشور جهان نیز با مجموع ظرفیت نصب شده بیش از 15000 مگاوات حرارتی از این منبع انرژی در کاربردهای غیر نیروگاهی بهره برداری می نمایند.
نیروگاههای دیزلی
دیزل کابرد وسیعی در کلیه زمینه های صنعت دارد و از قدیمی ترین محرک های مکانیکی به شمار می رود و از این رو تا قدرت معینی بی رقیب می باشد . اصولاًٌ دیزل ژنزاتورها تا قدرت 2 الی 3 مگاوات و به خصوص به عنوان دیزل ژنزاتورهای اضطراری بیمارستان ها ، هتل ها و مناطقی که دارای مصرف محدود می باشد کاربرد گسترده دارد.

 

 

یک مولد دیزلی




دیزل ها اصولاًٌ از نظر طراحی به دو دسته تقسیم می شوند.دسته اول دیزل های v تایپ (V Type) یا خورجینی هستند که در آنها آرایش سیلندرها به صورت حرف V انگلیسی می باشد . این نوع دیزل ها به سبب نیاز به دقت بالا در تنظیم ، تعمیر و بالانس مکانیکی با استقبال خوبی در ایران مواجه نشده اند .
دسته دوم دیزل های I تایپ (I Type) یا خطی هستند که محور کلیه سیلندرهای آن یکی است و با استقبال خوبی در ایران مواجه شده اند و متخصصان ایرانی در زمینه بهره برداری، نگهداری و تعمیرات آنها از تجارب بالایی برخوردار هستند .
کلیه دیزل ها از دیدگاه سرعت به سه دسته تقسیم می شوند . دسته اول دیزل های پر دور هستند که دور در دقیقه آنها معمولاً از 750 تا 1500 متغیر است . نسبت وزن به قدرت این نوع دیزل ها در قیاس با سایر گروهایی که متعاقباًً معرفی می شوند کوچک است و قیمت آنها نیز نسبت به سایر انواع کمتر است . سرعت راه اندازی و بار گیری این نوع دیزل ها از سایر انواع به مراتب بیشتر است .
گروه دوم ، دیزل های دور متوسط هستند که سرعت آنها حدودا 450 دور در دقیقه است . گروه سوم نیز دیزل های کم دور می باشند که دور آنها معمولاٌ از 400 دور در دقیقه کمتر است . قانون کلی حاکم بر دیزل ها این گونه است :هر چه دور دیزل کمتر باشد نسبت واحد وزن آن بیشتر ، قیمت آن بالاتر ، مدت زمان رسیدن به بار کامل بیشتر و قدرت آن افزایش می یابد .
مصرف دیزل در تامین انرژی الکتریکی نیز از گستردگی نسبتآً خوبی برخوردار است . موارد به کارگیری دیزل

ژنراتورها متناسب با نیاز تغییر می کند . دیزل ژنراتورهای پر دور به عنوان واحدهای تولید کننده بار اضظراری و به صورت آماده به خدمت عمل می کنند و دیزل در ژنراتورهای کم دور تامین کننده بار پایه هستند .
منبع- بانک اطلاعات انرزی الکتریک