تاسیسات و تجهیزات الکتریکی

مطالب مفید برای علاقمندان مهندسی برق، حفاظت، کنترل و ابزار دقیق

کشف منبع انرژی معادل 50000 برابر کل ذخایر نفت و گاز جهان!

زمینی که زیر پای ما قرار دارد، منبع بسیار عظیم انرژی است. انرژی زمین گرمایی از انرژی خورشیدی که در طول هزاران سال در داخل زمین ذخیره شده و همچنین فروپاشی عناصر رادیواکتیو در عمق زمین نشات گرفته است. این انرژی که بصورت حرارت از اعماق زمین به سطح هدایت می شود در صورت توسعه فن آوری استخراج آن، به تنهایی قادر خواهد بود کلیه نیازهای انرژی امروز و آینده بشر را تامین کند.
طبق محاسبات، مشخص شده است که انرژی حرارتی ذخیره شده در ۱۱ کیلومتر فوقانی پوسته زمین معادل پنجاه هزار برابر کل انرژی بدست آمده از منابع نفت و گاز شناخته شده امروز جهان است. پس این منبع عظیم انرژی می تواند در آینده جایگزین قابل اعتمادی برای انرژی حاصل از سوخت های فسیلی باشد. انرژی زمین گرمایی در واقع گرمای موجود در عمق زمین است و درجه حرارت زمین با رفتن به عمق آن افزایش می یابد. البته میان افزایش درجه حرارت و افزایش عمق زمین، رابطه خطی وجود ندارد. نظر به اینکه حرارت همیشه از سمت ناحیه گرم تر به ناحیه سردتر انتقال پیدا می کند، حرارت و گرمای درون زمین به نواحی نزدیک به سطح حرکت می کند. تقریبا توانی معادل با ۴۲ میلیون مگاوات حرارتی به طور پیوسته از کل سطح کره زمین قابل استحصال است که این مقدار انرژی، به طور پیوسته به فضای سردی که زمین را در بر گرفته است منتقل می شود.
طبق محاسبات، مشخص شده است که انرژی حرارتی ذخیره شده در ۱۱ کیلومتر فوقانی پوسته زمین معادل پنجاه هزار برابر کل انرژی بدست آمده از منابع نفت و گاز شناخته شده امروز جهان است. پس این منبع عظیم انرژی می تواند در آینده جایگزین قابل اعتمادی برای انرژی حاصل از سوخت های فسیلی باشد. البته بدیهی است که بهره برداری گسترده از ذخایر زمین گرمایی، مستلزم توسعه بیشتر در زمینه تکنیک های اکتشاف و استخراج آن 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 منشا می گیرد و 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 حرارت سنگ ها به طور پیوسته با عمق زمین افزایش می یابد، هرچند نرخ افزایش درجه حرارت ثابت نیست. با این روند، درجه حرارت در قسمت بالایی جبه به مقادیر بالایی می رسد و سنگ ها در این قسمت به نقطه ذوب خود نزدیک می شوند.
در طول عمر زمین، این حرارت 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 یک انرژی نامحدودی 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 پیداش (حدود ۵/۴ میلیارد سال قبل) حالت مذاب داشته، تدریجا سرد شده و بخش خارجی آن به صورت جامد در آمده 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. مواد مذاب با استفاده از خاصیت رسانایی (Conduction) و انتقال حرارت از طریق جریانهای همرفتی (Convection) به لایه های فوقانی زمین رسیده و حرارت لازم برای مخازن زمین گرمایی را تامین می کنند. وقتی درجه حرارت و فشار به اندازه 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 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 گرمایی را به وجود می آورند.
مکانهای مناسب جهت 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 الکتریسته حاصل از انرژی زمین گرمایی از چنین مکان هایی به دست می آید. در بعضی نواحی، درجه حرارت سنگ ها ممکن است به ۳۰۰ درجه  سانتی گراد برسد و مقادیر عظیمی انرژی گرمایی فراهم کند. بنابر این، انرژی زمین گرمایی درمکان 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:
محل برخورد صفحات قاره ای و اقیانوسی (فرورانش)؛ مثلاً حلقه آتش دور اقیانوس آرام.
مراکز گسترش؛ محلی که صفحات قاره ای از هم دور می شوند، نظیر ایسلند و دره  کافتی آفریقا
نقاط داغ زمین؛ نقاطی که ماگما را پیوسته از جبه به طرف سطح زمین می فرستند وردیفی از آتشفشان را تشکیل می دهند.





  
نویسنده : مهندس شهامتی ; ساعت ٥:٤٧ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ٢٩ مهر ۱۳٩٤