لقد بدأ البحث عن الطاقات المتجددة في العقود الأخيرة، و بشكل أوسع يوماً بعد يوم. ظهر مصطلح الطاقة الحرارية للأرض و بدأ العلماء باستخدامها. فهل هي حقاً متجددة. ما هي محاسنها و كيف يتم استخدامها؟.
ما هي الطاقة الحرارية للأرض؟
الطاقة الحرارية الأرضية هي نوع من الطاقة المتجددة المأخوذة من لب الأرض. إنها تأتي من الحرارة المتولدة أثناء التكوين الأصلي للكوكب والتحلل الإشعاعي للمواد. يتم تخزين هذه الطاقةفي الصخور والسوائل في مركز الأرض.
تلعب الطاقة الحرارية الأرضية دورًا أساسيًا في تقدم الإنسان وتوفر لنا نوعية الحياة. نشأ مصطلح الطاقة الحرارية الأرضية من اليونانية التي تعني Geo الأرض و thermal تعني الحرارة. ومن هنا ، تحصل على تعريف الطاقة الحرارية الأرضية المستمدة من 1800 ميل تحت قشرة الأرض. إنها حرارة تترسب في الصخور والسوائل التي تملأ المسام وكذلك تشققات قشرة الأرض. تصل هذه الطاقة إلى سطح الأرض من خلال الماء أو البخار. يمكن الحصول على الطاقة الحرارية الجوفية في جميع أنحاء الكوكب. ومع ذلك ، فإن الأرض تستغرق عدة سنوات لتوليد هذه الطاقة عن طريق تحلل المعادن والغابات.
كيف يمكن توليد الطاقة الحرارية الأرضية؟
تحت الجزء الأكثر سخونة من لب الأرض ، تنبعث الغالبية العظمى من الحرارة من التحلل المستمر للنظائر المشعة المختلفة. ترتفع درجات الحرارة في هذا الجزء من سطح الأرض عن 5000 درجة مئوية مما يساعد على إنشاء مصدر الطاقة هذا. تشع الحرارة دائمًا في الخارج وتسخن الماء والصخور والغاز وعناصر جيولوجية مختلفة ، وعندما تصل التكوينات الصخرية في الوشاح والقشرة السفلية من حرارة الأرض إلى ما يقرب من 700 إلى 1300 درجة مئوية ، يمكن أن تتحول إلى صهارة. إنها صخرة منصهرة يخترقها الغاز وكذلك فقاعات الغاز التي تنفجر أحيانًا كحمم بركانية على سطح الأرض. تعمل هذه الصهارة على إذابة الصخور القريبة وطبقات المياه الجوفية التي تنبعث منها الطاقة الحرارية الأرضية على سطح الأرض بأشكال متنوعة في جميع أنحاء العالم. مصدر الطاقة الحرارية الأرضية هو الحمم البركانية أو السخانات أو فتحات البخار أو الحرارة الجافة. يمكن الاستيلاء على الحرارة واستخدامها مباشرة لأغراض التدفئة ، في حين أن استخدام بخار الطاقة الحرارية الأرضية هو لتوليد الكهرباء.
استخدامات الطاقة الحرارية الأرضية:
أكثر من 20 دولة تستخدم هذه الطاقة الطبيعية اليوم. من بينها ، تعد الولايات المتحدة الأمريكية أكبر مولد للطاقة الحرارية الأرضية في العالم مع أكبر مجال للطاقة الحرارية الأرضية. يمكننا تقسيم استخدامات الطاقة الحرارية الأرضية إلى ثلاث فئات:
- الاستخدامات المباشرة للطاقة الحرارية الأرضية: استخدام الطاقة الحرارية الأرضية التي تستخدم فيها موارد الطاقة الحرارية الأرضية ذات درجات الحرارة المنخفضة ، مثل الينابيع الساخنة الطبيعية ، والمنتجعات العلاجية ، وبرك تربية الأحياء المائية ، والصوبات الزراعية. كما أنه مصدر ممتاز للطهي وبسترة الحليب وتجفيف الفاكهة والخضروات والأخشاب في الصناعات.
- توليد الطاقة الكهربائية: أحد أكثر استخدامات الطاقة الحرارية الأرضية شيوعًا هو إنتاج الكهرباء. نظرًا لأن معظم الطاقة الحرارية الأرضية من قشرة الأرض لا يمكن أن تنفجر على شكل صهارة أو بخار أو ماء ، يتم استخلاصها عن طريق بناء محطات حرارية. يولد هذا المصدر المتجدد للطاقة من خلال ثلاث تقنيات مختلفة ، أي البخار الجاف والثنائي والفلاش. بعد حفر الآبار على عمق ميل أو ميلين في الأرض ، يتم إنتاج الطاقة عن طريق دخول الماء الساخن والبخار فيها. تعمل هذه الطاقة المولدة على تشغيل توربينات متصلة بمولدات الكهرباء.
- المضخات الحرارية الأرضية: تعمل المضخات الحرارية الأرضية أو GHPs باستخدام الطاقة الحرارية الجوفية الموجودة على بعد 300 متر من سطح الأرض ، والتي تتميز بدرجة حرارة معتدلة. يتكون نظام GHP من مضخة وحلقة أنابيب مزروعة في الأرض تنقل الطاقة الحرارية بين الهواء السطحي والأرض. تساعد GHPs على سحب الهواء الدافئ من المبنى لتبريده خلال فصل الصيف. على العكس من ذلك ، فهي تدفئ المباني في فصل الشتاء.
محاسن الطاقة الحرارية للأرض:
- هناك الكثير من الينابيع الساخنة والمسابح الطبيعية في جميع أنحاء العالم التي تنبعث منها الطاقة الحرارية الأرضية. تُستخدم المياه من مثل هذا المصدر الطبيعي للطاقة الحرارية الأرضية بشكل شائع للاستحمام والدفء والطهي.
- تعتبر أنظمة التدفئة وتكييف الهواء التي تعمل بالطاقة GHP أكثر كفاءة لأنها تستخدم كهرباء أقل بنسبة 25 إلى 50٪ من الأنظمة التقليدية. في النهاية ، هناك أيضًا انخفاض في انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
- يتم تدفئة العديد من المباني والأرصفة ومواقف السيارات باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية. يُعرف أيضًا باسم المصدر الأخضر للطاقة لأنه لا يطلق غازات الدفيئة الخطرة. وبالتالي ، فهي آمنة لكل من البيئة وصحة الإنسان.
- يمكن أن تتكيف أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية مع الظروف المختلفة ، ومن أفضل مزايا الطاقة الحرارية الأرضية أن البلدان الباردة تستخدم الطاقة الحرارية الأرضية لتسخين الصوبات أو لتسخين المياه لأغراض الري ، وتستخدم آيسلندا في الغالب الطاقة الحرارية الأرضية لتدفئة المباني والمياه باستخدام الصهارة وموارد الصخور المنصهرة.
- إنه مصدر متجدد وخالي من الكربون ومستدام للطاقة. ستنقل الأرض الحرارة باستمرار من قلبها لبلايين السنين.
مساوئ استخدام الطاقة الحرارية الأرضية:
- الحرارة الأرضية تنبعث الطاقة من ثاني أكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين ، وغالبًا ما تتعرض المناطق التي تتكون من محطات الطاقة الحرارية الأرضية لنشاط زلزالي طفيف ، كما يمكن لمحطات الطاقة أيضًا إتلاف الطرق والمباني وخطوط الأنابيب وأنظمة الصرف الطبيعي.
- يمكن أن يحدث هبوط الأرض أيضًا في حالة فشل منتجي هذه الطاقة الأرضية في إعادة ضخ المياه المستخرجة من الخزان إلى الأرض.
- أثبتت طريقة حفر محطات الطاقة الحرارية في أعماق الأرض أنها خطيرة على الأشخاص المشاركين في العملية التي تعد واحدة من أكبر المساوئ.
- فمن الصعب على البلدان النامية بناء محطات حرارية بسبب تكلفتها الأولية العالية ، وتنبعث الطاقة بسرعة تدريجية من وشاح الأرض.
- وقد يكون إنشاء مواقع الطاقة الحرارية الأرضية خطراً على البيئة مثل هذه العملية قد تطلق غازات شديدة السمية.
للمزيد اقرأ في science sky:
