Masoud Eshaghpour Scientific blog

þ     اهميت و ضرورت دستيابي به انرژيهاي نو در حال و آينده: 

نقش انرژي در زندگي بشر روز به روز در حال گسترش است. با وارد شدن سوختهاي فسيلي به چرخه اقصادي انقلاب صنعتي شكل گرفت بطوريكه از 40 سال قبل ميزان مصرف انرژي در جهان 4 برابر گرديده است. در حال حاضر سوختهاي فسيلي بخش قابل توجهي از منابع انرژي مصرفي دنيا را تشكيل مي دهند. محدود بودن منابع سوختهاي فسيلي از يك سو و تجديد ناپذيري اين منابع از سوي ديگر و مشكلات زيست محيطي حاصله بويژه پديده گرمايش گلخانه اي كه پديده اي جهاني است، انسان را به فكر  استفاده از منابعي كه مشكلات فوق الذكررا نداشته باشند، كشانيده است. انرژيهاي نو شامل انرژي خورشيدي، انرژي باد، انرژي زمين گرمايي، سوخت هيدروژني، انرژي زيست توده و انرژي امواج از جمله منابع انرژيهاي تجديد پذيری هستند كه همراه انرژي برقابي و انرژي هسته اي مولفه هاي جايگزين براي سوختهاي فسيلي محسوب مي گردند. كنوانسيونهاي بين المللي (همچون كنوانسيون كيوتو) بر لزوم پايبندي دولتها بر كاهش ميزان مصرف سوختهاي فسيلي از ابزارهاي عملي در راستاي اهداف مذكور در نظام بين الملي مي باشند. 

þ     وضعيت ايران از نظر استعداد بالقوه در زمينه انرژي زمين گرمايي:  

براي استحصال منابع زمين گرمايي به مناطق با شيب حرارتي بالا نياز مي باشد كه در حضور آب گرم مي شوند. با توجه به قرار گيري كشور ايران در محل مرز صفحات زمين ساختي (تكتونيكي) و وجود پديده هاي زمين ساختي عمده در اين منطقه همچون فرورانش صفحه عربستان به زيرخرده صفحه ايران مركزي، وجود مرز جنوبی زمين ساختي صفحه خزر جنوبي در شمال ايران و خرده صفحه آناتولي در شمالغربي ايران كه خود در تعامل با گسل هاي فعال و زونهاي كوهزائي در اين مناطق مي باشند، موجب پويايي زمين ساختي ایران گردیده است.  آتشفشانهاي جوان فعال مربوط به دوران كواترنري همانند آتشفشانهای دماوند، سبلان، سهند، تفتان، بزمان، ارنان و بیجار، چشمه هاي متعدد آبگرم و گسلهاي فعال از نشانهاي وجود منابع زمين گرمايي در نقاط مختلف ايران مي باشند..

þ     انرژي زمين گرمايي و ديدگاه اقتصادي و مزيت محيطي موجود درباره آن: 

 مزاياي انرژي زمين گرماييي:

1.  پاكيزگي: عدم آلايندگي محيط زيست و بويژه كاهش ميزان گازهاي گلخانه اي. 

2. پايايي: با قرار گيري بر روي منبع انرژي در مدت زمان نسبتا طولاني بازدهي داشته و در مقابل شكافهاي سياسي بين المللي، تاثيرات جوي و فجايع طبيعي مقاوم هستند.
3. كاربري زمين: محدوده زمينهاي مورد استفاده براي نيروگاههاي زمين گرمايي از اغلب نيروگاههاي ديگر كوچكتر است. در جدول ذيل مقدار زمين مورد نظر جهت يك توليد يك مگاوات الكتريسيته براي نيروگاههاي زمين گرمايي نسبت به نيروگاههاي هسته اي و ذغالي آورده شده است.  

4. انعطاف پذيري: نيروگاههاي زمين گرمايي را مي توان بصورت واحدي (قطعه قطعه) طراحي نمود تا در صورت افزايش تقاضا بتوان آنرا توسعه داد.
5. حفظ سرمايه در منطقه: منبع انرژي در همان محلي قرار دارد كه نيروگاه قرار دارد. بدينطريق فوايد اقتصادي آن در محل باقي مانده و تحت تاثير نوسانات قيمت سوخت نيز قرار نمي گيرد.
6.  از لحاظ مقايسه هزينه هاي توليد در قياس با ساير منابع انرژي مطابق شكل ذيل 

þ      ارتباط منابع و ميدان هاي حرارتي زمين با پديده هاي زمين ساختي:

 جریان حرارتی که در سطح کره زمین به میزان متوسط  mW/m2 59 وجود دارد، عمدتآ حاصل حرارت ناشی از واپاشی  عناصر U238, U235, Th232, K40 در اعمایق پوسته زمین می باشد. مقادیر جریان حرارتی که در سطح زمین وجود دارد، به پدیده های ذکر شده در تئوری تکتونیک صفحه ای بسیار نزدیک می باشد بطوریکه بخش اعظم منابع زمین گرمایی که ارزش استحصال بصورت اقتصادی را دارا می باشند، در محل مرز بین صفحات تشکیل دهنده کره زمین جائیکه صفحات از یکدیگر جدا می شوند نظیر: ایسلند، کنیا، اتیوپی و غیره یا در محل مناطق فرو رانش نظیر: اندونزی، فلیپین، ژاپن، هیمالیای هند و چین، شیلی  و غیره قرار دارند. همچنین مناطق حائز پتانسیل انرژی زمین گرمایی در داخل صفحات پوسته زمین همانند حوضه های رسوبی پاریس و لهستان که دارای جریان حرارتی عادی می باشند یا حوضه مجارستان که کمی بیشتر می باشد، قرار گرفته اند. هر چند که مناطق حرارت پایین ذکر شده اخیرالذکر(داخل قاره ای)، قادر به تولید الکتریسیته نمی باشند، اما جهت مصارف غیر الکتریکی که موسوم به استفاده های مسقیم از انرژی زمین گرمایی می باشند، نظیر آب درمانی، پرورش گیاهان گلخانه ای ، پرورش ماهی، خشک کردن محصولات کشاورزی، گرمایش استخر های شنا، ذوب برف و از همه مهمتر در گرمایش محلی و منطقه ای منازل و دیگر ساختمانها کاربرد دارند. کشور ایران نیز به دلیل واقع شدن در محل تقاطع صفحات فرعی زمین ساختی نظیر: خرده صفحه ایران مرکزی، صفحه عربستان، صفحه توران و خرده صفحه آناتولی دارای فعالیتهای شدید زمین ساختی بوده که وجود زلزله های مخرب، آتشفشانهای جوان و چشمه های آب گرم دلیل بر این مدعا است.

 بهترین نوع سیستمهای زمین گرمایی سیستم های گرمابی (Hydrothermal) می باشند که در آن آبهای جوی به میزان قابل ملاحظه ای به داخل زمین نفوذ کرده و در کنار یک منبع حرارتی نظیر توده های نفوذی ماگمایی یا در نتیجه حرارت ناشی از شییب حرارتی زمین گرمایی گرم می شود که در صورتیکه فاز سیال غالب در مخزن آب باشد آنرا سیستم با آب بالنده (Water dominated system)  و در صورتیکه بخارآب غالب باشد، آنرا سیستم با بخار بالنده (Vapour dominated system) گویند. همچنین سیستمهای تحت فشار (Geopressured system)  که در برخی حوضه های رسوبی که حاوی آبهای حرارت بالای نزدیک به فشار لیتوسفری می باشند  و سیستم سنگ داغ-خشک (Hot dry rock)، که سیال بطور مصنوعی در داخل سیکلی بسته در داخل سنگهای داغ اعماق زمین که سیالات بطور طبیعی  در آن وجود ندارند، تزریق شده و به گردش در آمده و پس از گرم شدن .مورد استحصال قرار می گیرد، از دیگر سیستمهای زمین گرمایی می باشند

 مقادیر جریان حرارتی که در سطح زمین وجود دارد، به پدیده های ذکر شده در تئوری تکتونیک صفحه ای بسیار نزدیک می باشد بر اساس نظريه زمين ساخت صفحه اي (تكتونيك صفحه اي)، زمين از تعدادي صفحات اصلي تشكيل شده است كه در نتيحجه فرايندهاي داخلي زمين و براي رسيدن به تعادل در حال حركت مي باشند. بخش اعظم منابع زمین گرمایی که ارزش استحصال بصورت اقتصادی را دارا می باشند، در محل مرز بین صفحات تشکیل دهنده کره زمین جائیکه صفحات از یکدیگر جدا می شوند نظیر: ایسلند، کنیا، اتیوپی و غیره یا در محل مناطق فرو رانش نظیر: اندونزی، فلیپین، ژاپن، هیمالیای هند و چین، شیلی  و غیره قرار دارند. همچنین مناطق حائز پتانسیل انرژی زمین گرمایی در داخل صفحات پوسته زمین همانند حوضه های رسوبی پاریس و لهستان که دارای جریان حرارتی عادی می باشند یا حوضه مجارستان که کمی بیشتر می باشد، قرار گرفته اند. هر چند که مناطق حرارت پایین ذکر شده اخیرالذکر(داخل قاره ای)، قادر به تولید الکتریسیته نمی باشند، اما جهت مصارف غیر الکتریکی که موسوم به استفاده های مسقیم از انرژی زمین گرمایی می باشند، نظیر آب درمانی، پرورش گیاهان گلخانه ای ، پرورش ماهی، خشک کردن محصولات کشاورزی، گرمایش استخر های شنا، ذوب برف و از همه مهمتر در گرمایش محلی و منطقه ای منازل و دیگر ساختمانها کاربرد دارند.کشور ایران نیز به دلیل واقع شدن در محل تقاطع صفحات فرعی زمین ساختی نظیر: خرده صفحه ایران مرکزی، صفحه عربستان، صفحه توران و خرده صفحه آناتولی دارای فعالیتهای شدید زمین ساختی بوده که وجود زلزله های مخرب، آتشفشانهای جوان و چشمه های آب گرم دلیل بر این مدعا است. 

براي بهره برداري از منابع زمين گرمايي به:  منبع حرارتي، سنگهاي تراوا، آب و سنگ پوشش نياز مي باشد.

مخازن زمين گرمايي به انواع زير تقسيم مي شوند:"

مخازن گرمابی: بهترين نوع مخازن زمين گرمايي مي باشند چون هم حرارت و هم سيال مورد نظر وجود دارد.اين مخازن خود به دو نوع مخازن با آب بالنده و مخازن با بخار بالنده تقسيم مي گردند كه در اولي آب و در دومي بخار بعنوان سيال غالب وجود دارند و پبانسيل نوع بخار بالنده بيشتر مي باشد..

مخازن تحت فشار زمين: كه در سازندهاي رسوبي اعماق زمين در نتيجه افزايش شيب زمين گرمايي و وجود سنگ پوشش ناتراوا بوجود مي آيند.

مخازن ماگمايي : در نتيجه  فعاليتهاي آتشفشاني به سطح زمين رسيده و عموما حرارتي بالاي 800 درجه سلسيوس داشته و بسيار جوان مي باشند. بدليل مشكلات حفاري اين شيوه بهره برداري هنوز كاربردي نيست.

مخازن راديواكتيو: در نتيجه واپاشي عناصر راديواكتيو در برخي توده هاي نفوذي همانند گرانيت ها رخ مي دهد كه در نتيجه وجود سنگ پوشش مناسب بعنوان مخزن زمين گرمايي استفاده مي شود.مخزن مرتبط با چشمه های آب گرم منطقه رامسر از این دسته اند.

مخازن سنگ داغ خشك : در اعماق زياد زمين (ييش از 4000 متر) در هر نقطه اي مي توان به سنگهاي داغ و خشك مي توان به حرارتهاي بالاي 200 در جه سلسيوس دست پيدا كرد. بمنظور ايجاد تراوايي شكستگيهاي مصنوعي بوسيله انفجار يا عمل آبشكني صورت مي گيرد تا حرارت اعماق به سطح زمين آورده شود. اين شيوه نيز هم اكنون در مراحل تحقيقاتي بوده و ارزش اقتصادي ندارد.