انواع نیروگاه (زمین گرمایی و موجی )- قسمت چهارم

نیروگاه زمین گرمایی (ژئوترمال) یا انرژی تحت العرضی

تفاوت 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 انرژی زمین گرمایی انرژی تجدید پذیری است،كه از حرارت قابل استخراج ناشی از گرمای توده های مذاب و تخریب مواد رادیو اكتیو موجود در اعماق زمین بدست می آید.این منبع انرژی برخالف سایر انرژی های تجدید پذیر خورشیدی، بادی، امواج وغیره منشا یك انرژی پیوسته بشمار می آید و می توان بطور مدام و در تمامی 24 ساعت شبانه روز از آن برق یا انرژی حرارتی تولید كرد.

در صورتی كه اغلب منابع انرژی های نو، فصلی و وابسته به زمان و شرایط خاص می باشند. سابقه استفاده از انرژی زمین گرمایی به زمانهای بسیار دور برمی گردد. در زمانهای قدیم از این انرژی، كه عمدتا به صورت چشمه های طبیعی آب یا بخار داغ به سطح زمین می آید، به عنوان حمام های آب گرم مداوای امراض، استحمام، پخت و پز، گرمایش محیط و آب گرم برای كشاورزی استفاده می شد.

ولی استفاده مکانیكی از انرژی زمین گرمایی در سال 1897 در لاردلو در كشور ایتالیا صورت گرفت. بهره برداری از بخار طبیعی حاصله از انرژی زمین گرمایی جهت تولید برق نیز، اولین بار در سال 1904 در لاردلو ایتالیا صورت پذیرفت. ظرفیت نیروگاه لاردلو در سال 1914 به 5/8 مگاوات رسید. در اواخر جنگ جهانی دوم، نیروگاه تخریب شد، ولی پس از جنگ آن را باسازی كردند و توسعه دادند، بطوریكه در سال 1981 تولید آن به 360 مگاوات رسید . 

تا سالها بعد از ساخت اولین نیروگاه زمین گرمایی در لاردلو، بعلت وجود منابع ارزان قیمت جهت تولید برق، ارزش زیادی به این انرژی داده نشد و این امر تا سال 1998 كه دومین نیروگاه زمین گرمایی با مقیاس بزرگ در وایراكی نیوزلند بنا شد، ادامه داشت. در سال 1967 منابع گیزرز كالفرنیا در كشور امریكا و پس ازآن برخی منابع هیدرو ترمال از نوع تحت مایع در ژاپن و نیوزلند،گسترش یافتند، بطوریكه در سال 1967 میزان برق حاصل از انرژی زمین گرمایی به 1325 مگاوات رسید. بهره بر داری از منابع انرژی زمین گرمایی به عنوان یك منبع عمده تولید انرژی، بعد از بحران نفت در سال 1973 میلادی مورد توجه بیشتری قرار گرفت، بطوریكه افزایش ظرفیت تولید اقتصادی برق و همچنین استفاده مستقیم از این منبع در طی سه دهه گذشته نشان دهنده پیشرفت های بیشتر در این زمینه می باشد. تا سال 1995 از منابع انرژی زمین گرمایی در سطح جهانی حدود9000 مگاوات برق و بیش از 11000 مگاوات انرژی حرارتی برای مصارف مختلف تولید می گردیده است .

کاربردهای انرژی زمین گرمایی

• تولید برق
• استفاده مستقیم از انرژی حرارتی

تولید برق

به منظور تولید برق از انرژی زمین گرمایی، آبهای داغ یا بخارات داغ طبیعی از درون چاه های حفر شده به سطح زمین هدایت شده و جهت به چرخش درآوردن توربین مورد استفاده قرار میگیرند. آب داغ یا بخار داغ در نیروگاههای زمین گرمایی با گردش توربین های خاص و مولد های مربوطه باعث تولید برق میگردد. با توجه به قرار گرفتن ایران در یک کمربند آتشفشانی امکان بهره برداری از این انرژی در ایران نیز وجود دارد. اولین نیروگاه زمین گرمایی ایران در استان اردبیل و در دامنه کوه سبلان با ظرفیت نهایی بالغ بر 250 مگاوات در سال 85 به بهره برداری رسید. با توجه به تحقیقات انجام شده امکان ساخت این دست نیروگاه ها در مناطق مستعد دیگری نیز مانند دامنه کوه تفتان و مناطق سهند و سبلان وجود دارد.

استفاده مستقیم از انرژی حرارتی 

1. برای تسکین درد عضلات در چشمه های داغ و درمان با آب معدنی (آب درمانی)
2. گرم کردن داخل ساختمان های منفرد و حتی منطقه ای که مجاور چشمه های گرم است.
3. برای کمک به رشد گیاهان، سبزیجات و محصولات دیگر در گلخانه (زراعت(
4. برای کوتاه کردن زمان مورد نیاز رشد و پرورش ماهی، میگو، نهنگ و تمساح (آبزی پروری)
5. برای پاستوریزه کردن شیر، خشک کردن پیاز، الوارکشی و برای شستن پشم (استفاده صنعتی)

مزایاي نیروگاه زمین گرمایی ( ژئوترمال ) یا انرژی تحت العرضی

• عدم وجود هزینه های مربوط به تامین سوخت
• ثابت بودن میزان انرژی استخراج شده در تمامی فصول سال و امکان کارکرد این نیروگاه ها به صورت 24 ساعته
• از دید اقتصادی استفاده از منابع زمین گرمایی میزان وابستگی قیمت برق تولیدی به قیمت سوخت های فسیلی را هم کاهش می دهد.
• تمیز بودن، در این روش همانند نیروگاه بادی و خورشیدی، نیازی به سوخت نیست، بنابراین سوخت های فسیلی حفظ می شوند و هیچگونه دودی وارد هوا نمی شود، همچنین میزان گازهای نامطلوب تولید شده در این نیروگاه ها اندک است.
•  بدون مشکل بودن برای منطقه، فضای کمتری برای احداث نیروگاه نیاز است و عوارضی چون ایجاد تونل، چاله های روباز ،کپه های آشغال و یا نشت نفت و روغن را به دنبال ندارد کمک به رشد کشورهای در حال توسعه، نصب آن در مکان های دور افتاده می تواند استاندارد و کیفیت زندگی را با آوردن نیروی برق، بالا ببرد.

 معایب نیروگاه زمین گرمایی (ژئوترمال) یا انرژي تحت العرضی

• سیال مورد استفاده در نیروگاه های زمین گرمایی دارای خاصیت خورندگی در فلزات است و از جهت دیگر پایین بودن دمای سیال (نسبت به سیال در بقیه نیروگاه های حرارتی) در طول مسیر انتقال سیال موجب افزایش این خاصیت خورندگی می شود. بر طبق اصول ترمودینامیک پایین بودن دمای سیال همچنین موجب محدود شدن بهره وری نیروگاه می شود.
• بیشتر انرژی گرمایی استخراج شده تلف می شود اما حرارت پایین خروجی نیروگاه را می توان در مکان های مختلف مانند گلخانه ها، خشک کردن الوار و یا گرم کردن فضاهای داخلی به کار گرفت.
• کاهش پایداری زمین در مناطق اطراف محل ساخت نیروگاه است. این عیب در نیروگاه های زمین گرمایی پیشرفته به علت تزریق آب در بین سنگ هایی که قبلا با آب تماس نداشته اند بیشتر ایجاد می شود. این تاثیر به دلیل تزریق آب در زمین به وجود می آید. بخار بازگشته از زمین ترکیباتی مانند کربن دی اکسید، گوگرد و ... را به همراه خواهد داشت؛ با این حال میزان گازهای آزاد شده حدود 5٪ مواد منتشر شده به وسیله نیروگاهی فسیلی با همین ظرفیت است.
• آب خارج شده از زمین همچنین حاوی میزان اندکی از عناصر خطرناک مانند جیوه، آرسنیک، آنتیمون و ... نیز خواهد بود. در این حالت دفع این آب ها به رودخانه ها یا دریا می تواند خطرات زیست محیطی را به همراه داشته باشد.
• چشمه ها یا در نقاط مشخص و کمیاب می باشد و یا در مناطقی که قبلا آتشفشان فعال بوده، وجود دارند. دسترسی به زمین گرمایی در همه نقاط زمین مقرون به صرفه نیست.

نیروگاه موجی(موج دریا) 

دیدگاه تاریخی

بحران نفت به خصوص پس از جنگ اعراب و اسراییل در 1973 و بحران انرژی در اواخر قرن بیستم باعث افزایش قیمت نفت شد. بر این اساس استفاده از انرژی های تجدیدپذیر در اولویت قرار گرفت و كشورهایی كه مرز آبی گسترده دارند به این فكر افتادند كه از انرژی موج دریا برای تولید انرژی استفاده نمایند. برخی نیروگاه های آبی به صورت شناور روی آب هستند، برخی نیز در كنار ساحل انرژی آب را به برق تبدیل می كنند.

استفاده از انرژی موج

باد باعث به وجود آمدن موج می گردد. توان انرژی موج در طول 1 كیلومتر ساحل حدود 80 كیلووات می باشد . مولدهای برق در طول ساحل می توانند این انرژی را به انرژی الكتریكی تبدیل كنند. بازده چنین ژنراتورهایی حدود 50 درصد است، بنابراین يك نيروگاه موجی به طول 25 كيلومتر، توانايی توليد 1000 مگاوات برق دارد.

 چنین نیروگاه هایی به صورت شناور ساخته می شوند تا بتوانند به راحتی با موج بالا و پایین بروند. این مولد ها با هر بار نوسان می توانند مقداری انرژی الكتریكی تولید نمایند. 

مزایای نیروگاه موجی 

چنین منابعی نیازی به میلیون ها .انرژی موج دريا از نوع تجديدپذير می باشد سال زمان برای به وجود آمدن ندارند و بیپایان می باشند. تولید انرژی به این روش آلودگی در بر ندارد. این نیروگاه ها در طول زمستان میتوانند بیشترین میزان انرژی را تولید كنند و خوشبختانه در چنین زمان هایی به انرژی بیشتری نیازمند هستیم. مولدهای كوچك موجی می توانند در نواحی دور دست كه انتقال برق مقرون به صرفه نیست به كار روند.

معایب نیروگاه موجی

توان تولید شده در نیروگاه های موجی ثابت نبوده و بستگی به شرایط موج دریا دارد. هزینه ساخت ژنراتورهای موجی زیاد و ساخت آن ها دشوار است. كابلی كه به وسیله آن مولدهای موجی به هم متصل می شوند برای قایق ها و كشتی ها مشكل آفرین میباشد. در ضمن انتقال برق از طریق كابل نیز خطرناك است زیرا ممكن است كابل لخت شده و جریان برق وارد آب شود و موجودات دریایی را به خطر اندازد. در ضمن این نیروگاه ها باید طوری ساخته شوند كه در شرایط بد و طوفانی صدمه نبیند.