توليد الكهرباء في المستقبل باستخدام حرارة الأرضية

الطاقة الحرارية الأرضية (Geothermal power) هي مصدر طاقة بديل نظيف ومتجدد، وهي طاقة حرارية مرتفعة ذات منشأ طبيعي مختزنة في الصهارة في باطن الأرض. حيث يقدر أن أكثر من 99% من كتلة الكرة الأرضية عبارة عن صخور تتجاوز حرارتها 1000 درجة مئوية. ويستفاد من هذه الطاقة الحرارية بشكل أساسي في توليد الكهرباء. و في بعض الأحيان تستخدم للتدفئة عندما تكون الحرارة قريبة من سطح الأرض أو على صورة ينابيع جارة.


هذة الطاقة المتجددة، نظريا، يمكن أن تكفي لتغطية حاجة العالم من الطاقة لمدة 100000 سنة قادمة إلا أن تحويلها إلى طاقة كهربائية هي عملية باهظة التكاليف، وذلك رغم أن الطاقة الأساسية (المادة الأولية) مجانية وهي متوفرة بكثرة لكن صعب الحصول عليها.

و من أهم إيجابيات هذه الطاقة :

* كونها طاقة متجددة، فهي من مصادر الطاقة التي لاتنفد على الأقل للأجيال القادمة.
* كونها طاقة نظيفة غير مضرة بالبيئة، ولا تسبب أي تلوث سواء في إستخراجها أو في تحويلها أو إستعمالها.
* توفرها بكميات كبيرة جدا وفي مساحات شاسعة ولأغلب بلدان العالم.
* قلة تكاليف إنتاج الطاقة بعد التكاليف الأولية لإنتاج المحطة (والتي يمكن أن تكون باهضة).
* المردود العالي للطاقة المستخرجة.

صورة مبسطة توضح هذه الآلية

توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية

تعتبر الطريقة الأولى والأهم للاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية هي بتحويلها إلى طاقة كهربائية، ويتم ذلك في محطات توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية. هناك ثلاث أنواع من محطات توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية، وهي كالتالي:

محطات البخار الجاف:

هذه الطريقة هي أقدم الطرق واكثرها إنتشارا، وهي نفس الطريقة التي استخدمت في إيطاليا سنة 1904م. تستخدم هذه المحطات الماء الموجود بشكل طبيعي في الطبقات الأرضية العميقة والموجود تحت تأثير ضغط وحرارة عاليين، فيتم إستخراجه بواسطة حفر آبار عميقة فيخرج على شكل بخار ماء بسبب حرارته العالية وبسبب فرق الضغط . يسير هذا البخار في أنابيب ثم يعرض لتوربينات تدور المولدات الكهربائية التي تنتج الطاقة الكهربائية. يضخ الماء المتكثف إلى الأرض عبر بئر آخر بسمى بئر الحقن.

محطات التبخير:

تستخدم هذه المحطات السوائل الموجودة بضغط عالي تحت الأرض حيث يتم تركزها في وعاء ذي ثقب صغير يؤدي إلى وعاء أخر ذي ضغط معتدل، فعند حركة السائل من الوعاء الأول إلى الثاني عبر الثقب يتبخر بسبب السرعة وفرق الضغط العالي. يحرك البخار التوربين فيحرك بدوره المولدات الكهربائية التي تنتج الكهرباء. يضخ الماء المتكثف المتبقي إلى الأرض عبر بئر الحقن.

محطات الدائرة المزدوجة:

تستخدم هذه المحطات السوائل الموجودة تحت الارض ذات درجة غليان مرتفعة (حوالي 200 مئوبة) يتم ضخها إلى الأعلى حيث تقوم بتسخين الماء ذي درجة غليان عادية (100 مئوية) في أنبوب آخر يمر بمحاذات الأنبوب الساخن. يتبخر الماء الذي تم تسخينه بسبب درجة الحرارة المرتفعة للسائل في الأنبوب الآخر. يحرك البخار توربين المولد الكهربائي ويتكثف فيعود مجددا إلى محاذات الأنبوب الساخن، ويتحرك بهذه الطريقة في دوران مستمر. يضخ الماء المستخرج مجددا إلى الأرض عبر بئر الحقن.

سلبيات ومعوقات:

رغم كل مميزات الطاقة الحرارية الأرضية، والتي جعلتها في طليعة مصادر الطاقة البديلة المستقبلية. إلا أن هناك بعض عوامل التي تصعب إنتشارها على الأقل في وقتنا الحالي. ومن أهم هذه الأسباب ارتفاع تكلفة إقامة محطات توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية. ويرجع السبب في ذلك إلى صعوبة حفر آبار بأعماق سحيقة ووسط درجات حرارة مرتفعة جدا.

اول مـــحطة حديثة :

أعلنت بريطانيا عن خطتها لإقامة أول محطة للطاقة الحرارية تعمل باستخدام الحرارة الأرضية الطبيعية كمصدر للطاقة المستدامة للاستخدام التجاري .وتقوم فكرة المحطة الأولى في كورنوال على حفر الآبار بعمق حوالي 5km ، حيث تتجاوز درجات الحرارة 170C على أن تضخ المياه الباردة من طرف و استخلاص حرارة المياه الساخنة والبخار المتجددة من الطرف المقابل ، و التي ستستخدم لتشغيل عنفات توليد الكهرباء قبل أن يعاد ضخها مرة أخرى.

و ستزود المحطة الشبكة الوطنية البريطانية بما يعادل 10MW في المرحلة لأولى ، على أن تصل لحدود 55MW من الحرارة المتجددة للاستخدام المحلي.

و سيبدأ العمل بحفر الآبار خلال عام 2010 على أن يبدأ العمل بالمحطة بحلول عام 2013 ، و يتوقع أن تقدم حلول الهندسة الحرارية 300mW من الكهرباء نظيفة خلال 20 سنة القادمة وقد تصل إلى 1GW من الحرارة المتجددة بجنوب غرب إنكلترا .

و تأسس فرع الهندسة الحرارية عام 2008 و يعمل مع مجلس كورنوال ، والجامعات المحلية والسكان في المنطقة لوضع خطة لاستخدام الحرارة المتجددة و التي يمكن استخدامها لتحقيق أفضل خدمة للمجتمع.و قال ريان الخبير بهندسة الطاقة الحرارية الأرضية " يمكن استخدام الطاقة الحرارية الأرضية التي استخدامها الرومان منذ آلاف السنين للاستحمام. بشكل أعمق بمساعدة التكنولوجيا الحديثة التي تسمح بأهداف أعمق وأكثر سخونة باستخدام موارد الحرارة الجوفية لتوفير مصدر مستدام من الكهرباء والحرارة بأقل تكلفة بيئية