1.2.3

انرژی زمین گرمایی چیست ؟

توجه به انواع انرژی غیر وارداتی و متفاوت از سوخت فسیلی نکته‌ای است که در بسیاری از کشورهای دنیا مبنای برنامه ریزی‌های بلند مدت قرار گرفته است. از سوی دیگر با افزایش بحران آلاینده‌های ناشی از سوختهای فسیلی ، توجه به فاکتورهای زیست محیطی توسط ارگانها و نهادهای بین المللی و نیز توجه برنامه ریزان به استفاده از انرژی تجدیدپذیر موجب گردیده تا امروزه به این مباحث با جدیت بیشتری پرداخته شود . انرژی زمین گرمایی نیزیکی از منابع انرژیهای تجدیدپذیر میباشد . اصطلاح زمین گرمایی ترجمه واژه Geothermal است که ریشه یونانی داشته و از کلمات Geo به معنای زمین و Therme به معنی حرارت تشکیل شده است. انرژی زمین گرمایی، انرژی موجود در عمق زمین است که از انرژی خورشیدی که در طول هزاران سال در داخل زمین ذخیره شده و همچنین فروپاشی یا زوال ایزوتوپ های اورانیوم رادیو اکتیویته،توریم و پتاسیم در طی سالیان درازدرعمق زمین نشات گرفته است که عمدتا در نواحی زلزله خیز و آتشفشانی جوان و صفحات تکتونیکی زمین متمرکز شده است . زمین منبع عظیمی از انرژی است بطوریکه حرارت در هسته آن بیش از 5000 درجه سانتیگراد می رسد حرارت زمین به طرق مختلف از جمله فوران آتشفشان – چشمه های ابگرم- ابفشانها- و گلفشانها در اثر کاهش چگالی زمین و خاصیت رسانایی از بخشهایی از زمین به سطح آن هدایت میشوند. درجه حرارت زمین با توجه به عمق آن به صورت غیر خطی زیاد میشود. (با تقریب خطی هر 100 متر 3 درجه سانتی گراد) انرژی حرارتی ذخیره شده در 11 کیلومتر فوقانی پوسته زمین معادل پنجاه هزار برابر کل انرژی به دست آمده از منابع نفت وگاز شناخته شده امروزجهان است. انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژیهای تجدید پذیر محدود به فصل ، زمان وشرایط خاصی نبوده بدون وقفه قابل بهره برداری می باشد. همچنین قیمت تمام شده برق در نیروگاههای زمین گرمایی با برق تولیدی از سایر نیروگاههای متعارف( فسیلی ) قابل رقابت بوده و حتی از انواع دیگر انرژیهای نو بمراتب ارزانتر است.






تاریخچه انرژی زمین گرمایی در ایران :

در ایران از سال 1354 مطالعات گسترده ای بمنظور شناسایی پتانسیل های منبع انرژی زمین گرمایی توسط وزارت نیرو با همکاری مهندسین مشاور ایتالیایی ENEL در نواحی شمال و شمال غرب ایران در محدوده ای به وسعت 260 هزار کیلومتر مربع آغاز گردید. نتیجه این تحقیقات مشخص نمود که مناطق سبلان، دماوند، خوی، ماکو و سهند با مساحتی بالغ بر 31 هزار کیلومتر مربع جهت انجام مطالعات تکمیلی و بهره برداری از انرژی زمین گرمایی مناسب می باشند. در همین راستا برنامه اکتشاف، مشتمل بر بررسیهای زمین شناسی، ژئوفیزیک و ژئوشیمیایی برنامه ریزی شد. در سال 1361 با پایان یافتن مطالعات اکتشاف مقدماتی در هر یک از مناطق ذکر شده، نواحی مستعد با دقت بیشتری شناسایی شده و در نتیجه در منطقه سبلان: نواحی مشکین شهر، سرعین و بوشلی، در منطقه دماوند ناحیه: نونال، در منطقه ماکو- خوی نواحی: سیاه چشمه و قطور و در منطقه سهند پنج ناحیه کوچکتر جهت تمرکز فعالیتهای فاز اکتشاف تکمیلی انتخاب شدند. پس از یک وقفه نسبتاً طولانی و با هدف فعال نمودن مجدد طرح، گزارشهای موجود مجدداً در سال 1369 توسط کارشناسان UNDP بازنگری شده و منطقه زمین گرمایی مشکین شهر بعنوان اولین اولویت جهت ادامه مطالعات اکتشافی معرفی شد. پیرو مطالعات ذکر شده پروژه انجام حفاری های اکتشافی ، تزریقی، توصیفی به منظور شناسایی بیشتر پتانسیل در منطقه سرعین مشکین شهر در سال تعریف 1381گردید که عملیات حفر اولین چاه زمین گرمایی نیز در همان سال آغاز گردید .فاز اول این پروژه در سال 1383 اتمام یافت که درمجموع سه حلقه چاه اکتشافی و دو حلقه چاه تزریقی در این مرحله حفر گردید و تست دوحلقه از سه حلقه چاه اکتشافی با موفقیت انجام گرفت که مهم ترین دستاورد این فاز از پروژه کسب دانش فنی مربوط به حفر چاههای زمین گرمایی بود . فاز دوم این پروژه در سال 1384 آغاز گردید.

توانمندی های حاصله در کشور در حوزه انرژی زمین گرمایی:

در پروژه توسعه میدان زمین گرمایی و ساخت نیروگاه مشکین شهر مراحل حفاری چاهها،بهره برداری از چاه ها در دوره تست،ساخت دستگاههای مربوط به تست در کشور کاملا بومی شده و توسط متخصصان داخلی به انجام رسیده است.

همچنین در زمینه استفاده از پمپ های حرارتی زمین گرمایی تا کنون تکنولوژی نصب کویل های زمینی به صورت کامل و 100% در کشورمان ایران بومی شده است.



تاریخچه انرژی زمین گرمایی درجهان :

وجود کوههای آتش فشانی اولین نشانه وجود گرما درزیر زمین بود.

حفر اولین منابع زمین گرمایی در فاصله زمانی بین قرنهای 16و 17 میلادی

قرن هجدهم میلادی اولین اندازه گیریها در بلفورت فرانسه

اوایل قرن نوزدهم استخراج سیالات زمین گرمایی با هدف بهره برداری ا ز پتانسیل انرژی حرارتی در ایتالیا صورت گرفت.

1870: استخراج بخارات طبیعی آب با هدف بهره برداری از انرژی مکانیکی آن انجام شد.

1904:تولید برق از این انرژی در لاردرلو ایتالیا

1920:نخستین چاهها ژئو ترمال در ژاپن و کالیفرنیا به طور همزمان

1928:استخراج سیال زمین گرمایی برای تامین گرمایش منازل در ایسلند.

پس از جنگ جهانی دوم در سال 1958 نیوزلند بعنوان دومین کشور فعال در این زمینه اقدام به تولید برق از انرژی زمین گرمایی نمود.

جزر و مد و انواع آن
کلمه جزر و مد یا کشند، اصطلاحی عمومی است که بیان گر بالا و پایین رفتن نوسانی در سطح اقیانوس، دریا و حتی دریاچه ها نسبت به سطح زمین است. این اثر به دلیل جاذبه گرانشی ماه، خورشید و حتی اجرام سماوی دیگر ایجاد می شود. جزر و مد در حد بسیار کوچک تر در دریاچه های بزرگ، اتمسفر و داخل پوسته ی جامد زمین هم اتفاق می افتد.
نیروی جزر و مدی
اثر جزر و مد روی جسم نزدیک تر، بزرگ تر است زیرا قانون عکس مجذوری موجود در نیروی گرانشی، در سمت نزدیک تر جسم، نسبت به سمت دورتر آن، بزرگ تر است. 
همان طور که در شکل زیر نشان داده شده، نسبت جزر و مدی در هر واحد جرم بر روی سمت نزدیک جسم در مقایسه با سمت دور آن برای جسم نزدیک تر، بزرگ تر است:
زمین در هر روز، دو جزر و مد قوی را به دلیل تغییرات میدان گرانشی ماه در سطح و مرکز زمین، تجربه می کند. می توان گفت که هر سمت زمین که نسبت به ماه، نزدیک تر قرار می گیرد، جزر و مد بالایی دارد؛ زیرا ماه، آب ها را از زمین بیرون می کشد! در سمت دورتر زمین نسبت به ماه، باز هم اثر جزرو مدی بالاست زیرا ماه، زمین را از آب بیرون می کشد!
اثر جزر و مد خورشید:
با وجودی که خورشید 391 برابر دورتر از فاصله ی ماه به زمین است، نیروی آن روی زمین، دارای مرتبه بزرگی حدود 175 است. با این حال، اثر جزر و مدی آن، کوچک تر از ماه است؛ زیرا جزر و مد از تفاوت در میدان گرانشی کل زمین ایجاد می شود. قطر زمین، کسر کوچکی از فاصله ی زمین تا خورشید است؛ میدان گرانشی تنها با یک ضریب 1.00017 در سراسر زمین تغییر می کند. تغییرات نیروی واقعی در سراسر زمین 0.03 = 174.5 * 0.00017 برابر نیروی ماه است؛ که در مقایسه با تغییر 0.068 در سراسر زمین برای نیروی ماه، مقدار کوچکی است.
ماه نسبت به خورشید، منبع غالب جزر و مد است.
زیرا تفاوت کسری در نیروی ماه در عرض زمین، بزرگ تر از تفاوت کسری در نیروی خورشید است. این تفاوت از قانون عکس مجذوری تبعیت می کند.
انواع مختلف جزر و مد:
زمانی که ماه و خورشید در یک ردیف قرار می گیرند، نیروهای گرانشی قوی به وجود می آید که باعث جزر و مدهای خیلی بالا و خیلی پایین می شوند که به جزر و مد کامل موسوم اند. وقتی ماه و خورشید در یک راستا نباشند، نیروهای گرانشی، اثر هم دیگر را خنثی می کنند و جزر و مدهای آن چنان بالا و پایین پدیدار نمی شود؛ این جزر و مدها را خفیف ترین جزر و مد یا کهکشند می نامند.
جزر و مد کامل (spring tides):
وقتی ماه، کامل است یا نو، کشش گرانشی ماه و خورشید با هم ترکیب می شود. در این مواقع، مدها بسیار بالا و جزرها بسیار پایین هستند و به جزر و مد کامل موسوم اند. زمانی که زمین، خورشید و ماه در یک خط قرار گیرند، این گونه جزر و مدها مشاهده می شوند.