في هذه الأيام، أصبح نوع الطاقة التي نستخدمها لتزويد العالم بالطاقة أمرًا مهمًا. وذلك لأن العالم مهم. لقد كان الأمر مهمًا دائمًا، وهو مهم الآن، وسيكون مهمًا في المستقبل. لكن اليوم، هناك العديد من أنواع الطاقة المختلفة.
أحد أنواع الطاقة المثيرة للاهتمام المستخدمة اليوم هو الطاقة الحرارية الأرضية. على الرغم من أنها ليست شائعة مثل طاقة النفط أو الغاز، إلا أنها تتزايد شعبيتها حيث يبحث العالم عن موارد بديلة لن تنتهي صلاحيتها.
ما هي الطاقة الحرارية الأرضية؟
صورة من شركة ميلر رودل للمهندسين المعماريين المحدودة
هل سبق لك أن لاحظت وجود ينابيع ساخنة في بعض أبرد الأماكن على وجه الأرض؟ قد يكون هذا مجرد طبيعة، أو قوة أعلى، تحاول أن تخبرنا بشيء ما. تم استخدام الطاقة الحرارية الأرضية لأول مرة من قبل البشر في إيطاليا في عام 1904.
لذا فهي طريقة حديثة جدًا لاستخلاص الطاقة لنا. الطاقة الحرارية الأرضية هي الحرارة التي تأتي من باطن الأرض. كما ترى، تبلغ درجة حرارة مركز الأرض حوالي 10000 درجة فهرنهايت. وكلما اقتربت من ذلك، كلما أصبحت الأرض أكثر دفئا.
للحصول على أرض دافئة، تحتاج إلى الحفر تحت القشرة الأرضية للوصول إلى الجداول الساخنة أو الصخور الزلزالية لاستخدامها في توليد الطاقة. لذا، لاستغلال هذه الحرارة والطاقة، يتم حفر آبار بعمق ميل ويتم توصيل التوربينات.
أنواع محطات الطاقة الحرارية الأرضية
صورة من بناة التراث تيتون
اليوم، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من محطات الطاقة الحرارية الأرضية. تقع أكبر محطة للطاقة الحرارية الأرضية في كاليفورنيا وتُعرف باسم The Geysers. إنها في الواقع مجموعة من أكثر من 20 مصنعًا وتنتج 1.5 جيجاوات من الطاقة.
وهذا يعادل كمية الطاقة التي تنتجها أكثر من 600 توربينة رياح، أو 3000 سيارة كورفيت Z06، أو ما يقرب من 2 مليون حصان. يبدو أن هذا قدر كبير من القوة، لكنه ليس سوى جزء صغير مما يمكن أن يكون.
البخار الجاف
البخار الجاف هو أقدم أشكال تكنولوجيا الطاقة الحرارية الأرضية. إنها طريقة بسيطة تقوم بإخراج البخار من الأرض واستخدامه لتشغيل التوربينات مباشرة. يمكن أن يبدو هذا مثل السخانات الاصطناعية قبل تركيب التوربين.
فلاش
تستخدم محطات الفلاش الماء الساخن عالي الضغط (أي الماء البارد) لتوليد البخار الذي يعمل على تشغيل الوحدات فوق سطح الأرض. هذه طريقة رخيصة وسريعة لإنتاج الطاقة الحرارية الأرضية وربما هي الأكثر شعبية بسبب ذلك.
الثنائية
تمرر النباتات الثنائية الماء الساخن عبر سائل ثانوي ذو نقطة غليان أقل. إنها طريقة أبطأ من طريقة مصنع الفلاش. يمكنه استخدام درجات حرارة أكثر برودة من النباتات الأخرى لذا فهو يعمل بشكل جيد في المناخات الباردة.
إيجابيات وسلبيات الطاقة الحرارية الأرضية
كل نوع من أنواع الطاقة له إيجابياته وسلبياته. في حين أن للنفط والغاز إيجابيات وسلبيات أكثر وضوحًا، فإن الطاقة الحرارية الأرضية قد لا تكون واضحة لأولئك الذين لم يدرسوها. تعتبر إحصائيات الطاقة الحرارية الأرضية مهمة.
الايجابيات
صديقة للبيئة – أول ما يتبادر إلى الذهن عند التحول إلى الطاقة الحرارية الأرضية هو التأثير البيئي الذي يمكن أن تحدثه. يعد توفير ما يصل إلى 80% من استخدام الطاقة التقليدية أمرًا جيدًا دائمًا. الطاقة المتجددة – تحتل الطاقة الحرارية الأرضية دائمًا مكانًا بالقرب من القمة عند مقارنتها بمصادر الطاقة الأخرى فيما يتعلق بالتجديد. إنها ليست مقيدة مثل الآخرين على الإطلاق. وسوف تستمر طالما الأرض نفسها. المستدامة – الطاقة الحرارية الأرضية لا تعتمد على الموسم. إنه موجود في جميع الأوقات ولا يحتاج إلى الشمس أو الرياح للبقاء على قيد الحياة. الأماكن التي تتمتع بالطاقة الحرارية الأرضية لا تنفد أبدًا بسبب الطقس. يمكن التنبؤ بها – لأنها لا تحتاج إلى طاقة خارجية من الشمس أو الرياح، فمن السهل التنبؤ بالطاقة الحرارية الأرضية. يمكن للمرء أن يحسب بالضبط مقدار إنتاج الطاقة الذي سيتم توفيره لفترة طويلة من الزمن. احتمالات لا نهاية لها – هناك مستقبل كبير للطاقة الحرارية الأرضية. لقد عملنا معه منذ ما يزيد قليلاً عن 100 عام، لذا فقد خدشنا سطح ما يمكن أن يفعله لعالمنا.
سلبيات
لا يمكن استخدامها في كل مكان – نظرًا لدرجات الحرارة المرتفعة التي تحتاج إلى البقاء من أجل بقاء الطاقة، فإن الطاقة الحرارية الأرضية ليست مثالية لأي قطعة أرض. يجب أن تكون المنطقة بطريقة معينة. زيادة انبعاث الغازات الجوفية – الغازات المنبعثة من استخدام الطاقة الحرارية الأرضية هي نفس الغازات التي يتم إطلاقها كل يوم من الأرض. يتم إطلاق سراحهم ببساطة بكمية متزايدة. باهظة الثمن – الطاقة الحرارية الأرضية باهظة الثمن. سيتم استرداد الاستثمار في أقل من عشر سنوات، لكن التكلفة الأولية أعلى من مصادر الطاقة الأخرى. لكن من المتوقع أن ينخفض هذا العدد. الإدارة المكثفة – مثل أي مصدر للطاقة، تحتاج الطاقة الحرارية الأرضية إلى مراقبتها من قبل شخص مدرب على القيام بذلك. وهي تعتمد على مشرف لتحمل مسؤولية المحطة والطريقة التي توفر بها الطاقة للمنطقة.
هل يمكنك الحصول على مصدر الطاقة الحرارية الأرضية الخاص بك؟
صورة من تصميم ZeroEnergy
الإجابة القصيرة هي نعم. عند استخدام الطاقة الحرارية الأرضية في منزلك، فإن الأمر يتعلق في المقام الأول بما هو بارد. بعد كل شيء، تكون درجة الحرارة تحت الأرض أكثر برودة قبل أن تصبح ساخنة. لذلك يمكنك العثور على درجات حرارة أكثر برودة وأكثر دفئًا.
ولهذا السبب يمكنك تدفئة وتبريد المنزل باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية. على الرغم من أنه لا يمكنك استخدامها لتشغيل منزلك، إليك ما تحتاج إلى معرفته حول استخدام الطاقة الحرارية الأرضية لتدفئة وتبريد منزلك.
ملاحظات حول التدفئة والتبريد بالطاقة الحرارية الأرضية
متوسط العمر – 18-23 سنة وقت الاسترداد – 2-10 سنوات متوسط تكلفة التركيب – 20,000 دولار إلى 40,000 دولار تخفيض فاتورة الطاقة – 40%-60%
إن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية لتشغيل منزلك أمر غير شائع تمامًا، ولكن ما هو الغرض من استخدام الطاقة الحرارية الأرضية وتبريد منزلك، فهي قصة أخرى. بل إن بلداناً أخرى، مثل المملكة المتحدة، أضافت حوافز حكومية، فشجعت الطاقة الخضراء.
إنها مسألة وقت فقط قبل أن يتم إنشاء المزيد من الحوافز والمزيد من النباتات. في الوقت الحالي، سوف تحتاج إلى الاستمرار في التدفئة والتبريد، ولكن قبل مرور وقت طويل، قد يكون من الممكن تزويد منزلك بالطاقة بالطاقة الحرارية الأرضية.
التأثير البيئي للطاقة الحرارية الأرضية
الصورة بواسطة آلان شوب المهندس المعماري
على الرغم من أن الطاقة الحرارية الأرضية تنبعث منها غازات مثل ثاني أكسيد الكبريت وثاني أكسيد الكربون، إلا أنها لا تحتاج إلى وقود لتوليد الكهرباء. تبعث محطات الطاقة الحرارية الأرضية مركبات الكبريت المسببة للأمطار الحمضية بنسبة 97% أقل وثاني أكسيد الكربون بنسبة 99% أقل من محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري ذات الحجم المماثل.
لذا نعم، وفقًا لمعلومات الطاقة الأمريكية، فإن الطاقة الحرارية الأرضية ليس لها أي آثار بيئية سلبية تقريبًا. وهذا هو السبب الأول الذي يجعل المزيد من الشركات تتجه إليه. التحويل بطيء، لكن المستقبل مشرق.
مستقبل الطاقة الحرارية الأرضية
الصورة بواسطة Wiedemann Architects LLC
هل تعلم أن الطاقة الحرارية الأرضية هي مصدر أكبر بآلاف المرات من جميع حقول النفط والغاز مجتمعة؟ بالطبع هو كذلك! يمكن العثور على الطاقة الحرارية الأرضية تحت سطح الأرض بأكمله، وليس فقط مناطق معينة.
اليوم، أقل من 1% من إنتاج الطاقة في العالم يأتي من مصادر الطاقة الحرارية الأرضية. ومع ذلك، السبب الرئيسي لذلك؟ مال. على مدى السنوات القليلة الماضية، انخفضت تكلفة إنتاج الطاقة الحرارية الأرضية.
ومن غير المرجح أن يتوقف عن الانخفاض في أي وقت قريب. وهذا حافز كبير للحكومة وللشركات المنتجة لأنواع أخرى من الطاقة. إذا تمكنا من خفض تكلفة إنتاجه، فيمكننا جذب المزيد من الأشخاص.
ما يبدو عليه
يمكنك التفكير في الطاقة الحرارية الأرضية باعتبارها محطة توليد كهرباء تحت الأرض معدة مسبقًا وجاهزة للاستخدام. وإذا تمكنا من إيجاد طرق أكثر فعالية للاستفادة منها، فسنتمكن من تزويد العالم بأكمله بالطاقة بأسهل عملية حتى الآن.
الجانب السلبي هو أن الأرض يجب أن تكون زلزالية. لذلك سنحتاج إلى العثور على هذه المناطق وإنتاج ما يكفي من الطاقة لتزويد جميع سكان المنطقة بالطاقة حتى تلتقي بالأرض الزلزالية التالية. نحن بحاجة إلى ربط قطع اللغز.
من أين أتينا؟
ومن الممكن أن نجد في المستقبل طرقًا للاستفادة من حرارة الأرض وإنتاج الطاقة بغض النظر عن مكان وجود الأرض. لكن ذلك سيستغرق الكثير من الوقت والمال والتجارب. الأشياء التي لا تتوفر بسهولة.
على سبيل المثال، منذ وقت ليس ببعيد، لم نتمكن من تسخير هذه الطاقة على الإطلاق. الآن، يمكننا صلابته بكميات كبيرة في بعض المناطق. وفي جميع المجالات، يمكننا إنتاج الحرارة والبرودة من الأرض لتبريد وتدفئة أي منزل.
حصلت على الملح؟
أحد عوامل التكلفة الرئيسية في إنتاج محطات الطاقة الحرارية الأرضية هو أن المواد المستخدمة للآبار يجب أن تكون مصنوعة من مواد مقاومة للملح. نظرًا لوجود الكثير من الملح في الطبقات الموجودة أسفل القشرة، يمكن أن تتآكل الآبار بسهولة.
يعمل الملح على تسريع تآكل الفولاذ، لذلك هناك حاجة إلى طبقات واقية. في المستقبل، يمكننا بسهولة أن نتصور مواد وعمليات أكثر كفاءة لاستخراج الطاقة الحرارية الأرضية. أو طريقة لجعل المواد الحالية أرخص ثمناً ومقاومة للتآكل.
إلى أين نحن ذاهبون؟
ليس من الصعب تصور مستقبل مدعوم بالطاقة الخضراء. واحد مع عدد أقل من الغازات في الهواء. ركز أحدهما على الحفاظ على بيئة صحية لأحفادنا. هناك العديد من الخطوات التي يتعين علينا اتخاذها للوصول إلى هناك، هل يمكن أن تكون الطاقة الحرارية الأرضية إحداها؟
ولا أحد يعرف على وجه اليقين ما يخبئه المستقبل. كل ما يمكننا فعله هو اتخاذ خطوات صغيرة نحو مستقبل أكثر إشراقًا واستدامة من خلال الاهتمام بالأرض التي نعيش عليها اليوم.