مميزات وعيوب الطاقة الحرارية الجوفية

ما هي الطاقة الحرارية الجوفية

الطاقة الحرارية الجوفية هي أحد مصادر الطاقة المتجددة النظيفة المتواجدة من حولنا، تتواجد في صهارة باطن الأرض، وذلك لاحتواء كتلة الأرض على 99% من الصخور ذات الحرارة المرتفعة والتي قد تتجاوز حرارتها 1000 درجة مئوية، وينبغي العلم أنه كلما تعمقنا في جوف الأرض كلما ارتفعت درجة الحرارة، حيث ترتفع الحرارة 27 درجة مئوية كلما تعمقنا واحد كيلو متر.

يرجى العلم أن هذه الحرارة هي ما أنتجت لنا ما يعرف بالينابيع الحارة  التي يستخدمها الناس للاسترخاء ولفوائدها العلاجية وذلك بسبب الحرارة الطبيعية المتولدة من باطن الأرض، لكن العلماء تمكنوا من الاستفادة من هذه الحرارة بطرقٍ أخرى مثل توليد الكهرباء لكن تحويلها إلى طاقة كهربائية عملية باهظة التكاليف؛ بالتالي لا تعد مصدرًا مهمًا لتوليد الطاقة الكهربائية.[1]

مميزات الطاقة الحرارية الجوفية

مصادر الحصول على الطاقة الحرارية الجوفية

يستاءل بعض الناس

من أين تاتي الطاقة الحرارية الجوفي

فهي  تأتي من باطن  الأرض عن طريق التحلل البطيء للجسيمات المشعة في لب الأرض، وهي عملية تحدث في جميع الصخور، لتتكون طاقة حرارية في باطن الأرض، ولكن قبل التطرق إلى مصدرها يجب التعرف على طبقات الأرض الرئيسية وهي:

• لب داخلي من الحديد الصلب يبلغ قطره حوالي 1500 ميل
• نواة خارجية من الصخور المنصهرة الساخنة تسمى الصهارة التي يبلغ سمكها حوالي 1500 ميل.
• طبقة من الصهارة والصخور تحيط باللب الخارجي يبلغ سمكها حوالي 1800 ميل.
• قشرة من الصخور الصلبة التي تشكل القارات وأرضيات المحيط التي يتراوح سمكها بين 15 و 35 ميلاً تحت القارات و 3 إلى 5 أميال تحت المحيطات

اكتشف العلماء أن درجة حرارة اللب الداخلي للأرض تبلغ حوالي 10800 درجة فهرنهايت، وارتفاع درجة حرارتها تعادل ارتفاع  درجة حرارة سطح الشمس.

في البراكين تنقسم قشرة الأرض إلى قطع تسمى الصفائح التكتونية. وتقترب الصهارة من سطح الأرض بالقرب من حواف هذه الصفائح، والحمم التي تنفجر من البراكين هي الصهارة.  بالتالي تقوم الصخور والمياه بامتصاص  الحرارة من الصهارة في أعماق الأرض، بالتالي تحصل الأرض على درجة حرارتها المرتفعة والتي نقوم باستخراج  الطاقة الحرارية المتجددة منها.[2]

وهناك العديد من

مصادر الطاقة

الحرارية الجوفية والتي تأتي من تَوليد القشرة الأرضية للحرارة عن طريق التحلل الإشعاعي لكلٍ من البوتاسيوم واليورانيوم والثوريوم المتواجدين في غلاف القشرة الأرضية، وأيضًا الطاقة الأتية من الاشعاع الشمسي صيفًا. حيث تقوم القشرة الأرضية بامتصاص الإشعاع الشمسي في فصل الصيف وتخزنها في طبقة الأرض السطحية وتقوم بإطلاقها في فصل الشتاء.

ويمكن استغلال تلك الطاقة الجوفية الحرارية للاستخدام البشري وذلك بسبب توفرها في أي مكان على سطح الأرض. ويقدر مقدار الطاقة الحرارية الجوفية التي يمكن استخراجها واستخدامها بـ1.4×106 تيرا واط في السنة، وهو ما يعادل ثلاثة أضعاف الاستهلاك العالمي السنوي لجميع أنواع الطاقة.[3]

تاريخ استخدام الطاقة الحرارية الجوفية

أول من قام  باستخدمها كانوا الهنود الحمر منذ أكثر من 10.000 سنة وكانوا يستخدمونها في الينابيع الحارة للاسترخاء أو لطهي الطعام. ولكن أول دولة استخدمتها كمصدر للطاقة كانت إيطاليا عام 1904 ، وتعتبر الطاقة الحرارية الجوفية مصدرًا ثابتًا للطاقة المتجددة حول العالم، ووفقًا للوكالة الدولية للطاقة المتجددة (IRENA) فقد نمت الطاقة الحرارية الأرضية بشكل مطرد من حوالي 10 جيجا وات إلى 13.3 جيجا وات في جميع أنحاء العالموذلك طبقًا لعام 2018.[3]

أنواع محطات الطاقة الحرارية الجوفية

تنقسم المحطات التي تعمل بالطاقة الحرارية المتجددة وفقًا للطريقة التي تعمل بها كالأتي:

محطات الطاقة العاملة بطريقة البخار الجاف Dry Steam

تقوم على ضخ البخار الساخن الناتج عن المياه الحارة المتواجدة في باطن الأرض؛ وبدورانها تقوم مولدات الكهرباء المرتبطة بها بالدوران بالتالي تتولد الطاقة الكهربائية. وبعد أن يتم تدوير الماء الساخن يقوم البخار بالتكاثف ويتحول إلى ماء ثم يعود إلى باطن الأرض.

محطات الطاقة العاملة بالتبخير Flash Steam

في هذا النوع مم المحطات يتم ضخ المياه الحارة بدل البخار كما في المحطة السابق ذكرها ، ويتم ذلك في درجة حرارة وضغط منخفضين في خزان التبخير ، وبالتالي يقوم الماء بالتبخر ثم يتحول إلى ماء مجددًا بعد عملية الدوران ثم يعود إلى باطن الأرض.

محطات الطاقة العاملة بالدارة المزدوجة Binary Cycle

تختلف محطة الطاقة العاملة بالدارة المزدوجة عما سبق ذكره، وذلك عن طريق ضخ المياه الحارة إلى ما يعرف بالمبادل الحراري المملوء بالسائل، فتنتقل درجة حرارة المياه المرتفعة إلى السائل فيتحول إلى بخار ثم يتحول البخار إلى ماء ثم يعود إلى باطن الأرض.[1]