نیروگاه انرژی زمین گرمایی طبس هم اکنون در فاز مطالعاتی قرار دارد و بزودی به مرحله اجرا در می آید.
کلیپ نحوه فعالیت نیروگاه زمین گرمایی
…………
……………………………………………………………………………..
انرژي زمين گرمايي، کاربردها و مزيت هاي آن در ايران
منشا این گرما در پوسته و جبه ی زمین، به طور عمده تجزیه ی مواد رادیواکتیو است. در طول عمر زمین، این گرمای 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 انرژی نامحدودی در مقیاس انسانی 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 پیدایش (حدود 5/4 میلیارد سال قبل) حالت مذاب داشته، تدریجا سرد شده و بخش خارجی آن به صورت جامد درآمده 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. این جریان از طریق انتقال و هدایت گرمایی، گرما را به لایه های سنگی مجاور (جبه) می رساند. وقتی درجه ی حرارت و فشار به اندازه ی 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 در 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 گرما را به وجود می آورند.
مکان های مناسب برای 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 الکتریسیته حاصل از انرژی زمین گرمایی از چنین مکان هایی به دست می اید. در بعضی از مناطق، تزریق ماگما به درون پوسته ی زمین، به اندازه ی کافی جدید و هنوز خیلی داغ است. در این نواحی، درجه ی حرارت سنگ ممکن است به 300 درجه ی سانتی گراد برسد و مقادیر عظیمی انرژی گرمایی فراهم کند. بنابراین، انرژی زمین گرمایی در مکان 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:
1- محل برخرود صفحات قاره ای و اقیانوسی (فرورانش)؛ مثلا حلقه ی آتش دور اقیانوس آرام.
2- مراکز گسترش؛ محلی که صفحات قاره ای از هم دور می شوند، نظیر ایسلند و دره ی کافتی آفریقا
3- نقاط داغ زمین؛ نقاطی که ماگما را پیوسته از جبه به طرف سطح زمین می فرستند و ردیفی از آتشفشان را تشکیل می دهند.
کاربرد انرژی زمین گرمایی:
از زمان های دور، مردم از آب زمین گرمایی که آزادانه در سطح زمین به صورت چشمه های گرم جاری بودند، استفاده کرده اند. رومی ها برای مثال از این آب برای درمان امراض پوستی و چشمی بهره می گرفتند. در (پمپئی) برای گرم کردن خانه ها از آن استفاده می شد. بومی های آمریکا نیز از آب زمین گرمایی برای پختن و مصارف دارویی بهره می گرفتند. امروزه، با حفر چاه به درون مخازن زمین گرمایی، و مهار آب داغ و بخار، از آن برای تولید نیروی الکتریسیته در نیروگاه زمین گرمایی و یا مصارف دیگر بهره برداری می کنند.
در نیروگاه زمین گرمایی، آب داغ و بخار خارج شده از مخازن زمین گرمایی، نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می آورد و انرژی الکتریسیته تولید می کند. آب مورد استفاده، از طریق چاه های تزریق به مخزن برگشت داده می شود تا دوباره گرم شود و در عین حال، فشار مخزن حفظ، و تولید آب داغ و بخار تقویت شود و ثابت باقی بماند
سه نوع نیروگاه زمین گرمایی برای تولید برق وجود دارد:
1- نیروگاه خشک: این نیروگاه روی مخازن ژئوترمالی که بخار خشک با آب خیلی کم تولید می کنند، ساخته می شوند. در این روش، بخار از طریق لوله به طرف نیروگاه هدایت می شود و نیروی لازم برای چرخاندن ژنراتور توربین را فراهم می کند. این گونه مخازن با بخار خشک کمیاب است. بزرگترین میدان بخار خشک در دنیا، آب گرم جیزرز در 90 مایلی شمال کالیفرنیاست که تولید الکتریسیته در آن، از سال 1962 شروع شده است و امروزه به عنوان یکی از موفق ترین پروژه های تولید انرژی جایگزین محسوب می شود.
2- نیروگاه بخار حاصل از آب داغ: این نوع نیروگاه روی مخازن دارای آب داغ احداث می شود. در این مخازن با حفر چاه، آب داغ به سطح می آید و به دلیل آزاد شدن از فشار مخازن، بخشی از آن به بخار تبدیل می شود. این بخار برای چرخاندن توربین به کار می رود. چنین نیرگاه هایی عمومیت بیشتری دارند، زیرا بیشتر مخازن زمین گرمایی حاوی آب داغ هستند. فناوری مزبور برای اولین بار در نیوزیلند به کار گرفته شد.
3- نیروگاه ترکیبی (بخار و آب داغ): در این سیستم، آب گرم از میان یک مبدل گرمایی می گذرد و گرما را به یک مایع دیگر می دهد که نسبت به آب در درجه حرارت پائین تری می جوشد. مایع دوم در نتیجه ی گرم شدن به بخار تبدیل می شود و پره های توربین را می چرخاند. سپس متراکم می شود و مایع حاصله دوباره مورد استفاده قرار می گیرد. آب زمین گرمایی نیز دوباره به درون مخازن تزریق می شود. این روش برای استفاده از مخازنی که به اندازه ی کافی گرم نیستند که بخار با فشار تولید کنند، به کار می رود.
نیروگاه تولید برق از انرژی زمین گرمایی
1- تمیز بودن: در این روش همانند نیروگاه بادی وخورشیدی، نیازی به سوخت نیست، بنابراین سوخت های فسیلی حفظ می شوند و هیچگونه دودی وارد هوا نمی شود.
2- بدون مشکل بودن برای منطقه: فضای کمتری برای احداث نیروگاه نیاز دارد و عوارضی چون ایجاد تونل، چاله های روباز، کپه های آشغال و یا نشت نفت و روغن را به دنبال ندارد.
3- قابل اطمینان بودن: نیروگاه می تواند در طول سال فعال باشد و به دلیل قرار گرفتن روی منبع سوخت، مشکلات مربوط به قطع نیروی محرکه در نتیجه ی بدی هوا، بلایای طبیعی و یا تنش های سیاسی را ندارد.
4- تجدید پذیری و دائمی بودن
5- صرفه جویی ارزی: هزینه ای برای ورود سوخت از کشور خارج نمی شود و نگرانی های ناشی از افزایش هزینه ی سوخت وجود نخواهد داشت.
6- 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.
با توجه به فوایدی که برشمردیم، انرژی زمین گرمایی به رشد کشورهای در حال توسعه بدون آلودگی کمک می کند.
مصارف دیگر انرژی زمین گرمایی:
آب زمین گرمایی در سرتاسر دنیا، حتی زمانی که به اندازه ی کافی برای تولید برق داغ نیست، مورد استفاده قرار می گیرد. آب های زمین گرمایی که درجه ی حرارت آنها بین 50 تا 300 درجه ی فارنهایت است، مستقیما مورد استفاده قرار می گیرند که موارد مصرف آنها به شرح زیر است:
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. در این روش، سیستم های گرم کننده، آب زمین گرمایی را از طریق یک مبدل گرمایی پمپ می کنند و گرما را به آب شهری انتقال می دهند و آب شهری گرم شده، از طریق لوله کشی به ساختمان های شهر منتقل می شود. در داخل ساختمان ها نیز، یک مبدل گرمایی دیگر گرما را به سیستم گرمایی ساختمان ها منتقل می کند (شکل 9).
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).
بزرگترین واحد این سیستم گرمایی در دنیا، در (ریکیاویک) در ایسلند قرار دارد. از زمانی که این سیستم برای تامین گرمای شهر مذکور به کار می رود، ریکیاویک به یکی از تمیزترین شهرهای دنیا تبدیل شده است؛ در صورتی که قبل از آن بسیار آلوده بود.
موارد مصرف دیگری نیز از گرمای زمین گرمایی وجود دارد. برای مثال، در (کلامث فالز) در اورگن آمریکا، زیر جاده ها و پیاده روها آب ژئوترمال لوله کشی می شود، تا از یخ زدن آن ها در شرایط هوای یخبندان جلوگیری شود. در نیومکزیکو، ردیفی از لوله ها که زیر خاک دفن شده اند، آب زمین گرمایی را انتقال می دهند تا گل ها و سبزیجات پرورش یابند. با این شیوه، اطمینان حاصل می شود که زمین یخ نمی زند. به علاوه، فصل رویش طولانی تر می شود و روی هم رفته، محصولات کشاورزی سریع تر رشد می کنند و بدون استفاده از گلخانه محافظت می شوند.
کشورهایی که در حال حاضر از مخازن زمین گرمایی برای تولید الکتریسیته استفاده می کنند، عبارتند ازک آمریکا، نیوزیلند، ایسلند، مکزیک، فیلیپین، اندونزی و ژاپن. استفاده از این انرژی در بسیاری از کشورها در حال گسترش است. راه حل استفاده ی بیشتر از انرژی زمین گرمایی، افزایش آگاهی عمومی و تقویت فناوری مرتبط با زمین گرمایی است.
انرژی زمین گرمایی در ایران:
رشد روزافزون جمعیت، توسعه ی شهری و نیز اقتصاد انرژی در کشور ما، تولید 90 هزار مگاوات برق در سال 2020 را اجتناب ناپذیر ساخته است. در حدود 98 درصد ظرفیت تولید فعلی نیروگاه های برق کشور به کاربرد سوخت های فسیلی متکی است. حال آن که محدودیت منابع سوخت فسیلی، رشد مصرف داخلی و نبودذ منابع کافی برای صادرات از یک سو، و موازین و معیارهای زیست محیطی توسعه ی پایدار از سوی دیگر، کاربرد انرژی های تجدیدشونده در بستر تولید را اجتناب ناپذیر ساخته است.
به رغم پتانسیل های بسیار مناسب به منظور کاربرد انرژی زمین گرمایی، به دلیل نبود سیاستگذاری های کلان در زمینه ی به کارگیری انرژی تجدیدپذیر، و فقدان فناوری مناسب در خصوص حفاری عمیق، مهندسی مخازن، ساخت و نیز بهره برداری از نیروگاه های زمین گرمایی، و بالاخره وجود رقیب سرسخت منابع ارزان سوخت های فسیلی، بهره برداری از پتانسیل های مزبور کماکان جدی گرفته نشده است.
مناطق مستعد انرژی زمین گرمایی در کشور
از سوی دیگر، هم گام با سیاست دولت در راستای کاهش وابستگی به اقتصاد تک محصولی، تحولی اساسی در سیاست دولت مبتنی بر کاربرد انرژی های تجدیدپذیر در حال شکل گیری است و دوایر متعددی با محوریت مرکز انرژی های نو در وزارت نیرو، سازمان انرژی اتمی و نیز سازمان زمین شناسی، به عنوان متولی تهیه داده های پایه در حال کار روی موضوع مذکور هستند.
هم گام با سیاست (مرکز انرژی های نو) وزارت نیرو برای جذب سرمایه گذاری خارجی در سال 1375، گروهی متشکل از کارشناسان ایرانی و فیلیپینی مبادرت به برداشت های تفصیلی زمین شناسی، هیدروژئوشیمیایی و ژئوفیزیک در ناحیه ی (دره قطور) کردند. همچنین در اوائل سال 1376، هم گام با تشکیل گروهی متشکل از کارشناسان نیوزیلندی و ایرانی، بنا شد این گروه، مطالعاتی تفصیلی روی آتشفشان سبلان و پیرامون آن، مشتمل بر منطقه ی (سرعین)، انجام دهند. با عنایت به لزوم افزایش ظرفیت نصب شده ی نیروگاهی، به نظر می رسد بهره برداری از انرژی های تجدیدپذیر به منظور تغییر در سبد انرژی، اجتناب ناپذیر باشد. به کارگیری انرژی زمین گرمایی حداقل در نواحی شمال غربی کشور می تواند، به عنوان گزینه ای به منظور تغییر کاربری سوخت های فسیلی مطرح شود و این نکته وقتی حائز اهمیت مضاعف می گردد که توجه داشته باشیم، با وجود تمام فعالیت های عمرانی صورت پذیرفته در سال های پس از انقلاب، ظرفیت نصب شده ی نیروگاهی کشور صرفا 22 هزار مگاوات افزایش یافته است (سازمان زمین شناسی ایران).
منبع: مجله رشد زمين شناسی شماره45
حفر اولین چاه انرژی در ایران!
عملیات حفاری اولین چاه در پایان اردیبهشت ماه سال 1382 خاتمه یافت و طی مدت 18 ماه حفاریهای اکتشافی شامل سه حلقه چاه اکتشافی عمیق با عمق 3200متر، 3176 و 2260 مترو دو حلقه چاه تزریقی با عمق حدود 650 متر به پایان رسید. پس از به پایان رسیدن عملیات حفاری، تجهیزات فلزی تست جریان چاه در محل مورد نظر نصب گردید و در تاریخ 9/3/83 عملیات تست اولین چاه زمین گرمایی کشور آغاز گردید. نتایج تست به شرح ذیل می باشد.
تست دومین چاه زمین گرمایی نیز در تاریخ 17/6/83 انجام شد.
همزمان با کلیه فعالیتهای ذکر شده سازمان انرژیهای نو ایران با همکاری سازمان بهره وری انرژی ایران، ضمن تجهیز آزمایشگاه و ایستگاه پایش صحرایی، مطالعات سیستماتیک و گسترده ای را جهت پایش محیط زیست منطقه و کنترل اثرات زیست محیطی ناشی از اجرای طرح انجام داد.
از بدو فعال شدن مجدد طرح، در سال 1374 در جهت تأمین اهداف پروژه و بومی نمودن دانش در زمینه کاربرد انرژی زمین گرمایی تاکنون بیش از 15 کارشناس ایرانی در دانشگاه سازمان ملل در کشور ایسلند و مرکز آموزش سازمان ملل در نیوزیلند تربیت شده و یا در حال آموزش می باشند پس از پایان یافتن تست چاهها اطلاعات مورد نیاز جهت انجام مدلسازی و مطالعات مهندسی مخزن و در نتیجه برآورد پتانسیل حرارتی مخزن زمین گرمایی در منطقه مشکین شهر فراهم خواهد شد و در نهایت مطالعات امکان سنجی طرح ضمن ارائه طرح توسعه و بهره برداری از میدان زمین گرمایی سبلان ادامه خواهد یافت. امید است ضمن دستیابی به نتایج مثبت در حفاریهای اکتشافی و همچنین تأمین اعتبارات مورد نیاز جهت ادامه طرح شاهد نصب و راه اندازی اولین نیروگاه زمین گرمایی کشور در این منطقه باشیم.
پتانسیل های انرژی زمین گرمایی در کدام بخشهای ایرا ن قرار داردو بر چه اساسی انتخاب شده اند ؟
پتانسیل انرژی زمین گرمایی در ایران بر اساس مطالعات انجام شده در بیش از ۱۰ منطقه شناسایی شده است.این مناطق بر اساس میزان فعالیتهای تکتونیکی، میزان چشمه های آب گرم و ظهورهای سطح الارضی و سایر شواهد زمین شناسی شناسایی شده اند.بر اساس گزارش ارائه شده توسط (سازمان انرژی های نو ایران ، ۱۳۷۷) این مناطق به شرح زیر می باشند.
▪ منطقه تفتان – بزمان
▪ منطقه نایبند
▪ منطقه بیرجند – فردوس
▪ منطقه تکاب هشترود
▪ منطقه خور – بیابانک
▪ منطقه اصفهان – محلات
▪ منطقه رامسر
▪ منطقه بندرعباس – میناب
▪ منطقه بوشهر – کازرون
▪ منطقه لار – بستک
میزان فعالیت جهانی در توسعه منابع زمین گرمایی (سرمایه گزاری و حجم فعالیتها)
براساس اطلاعات جمع آوری شده از گزارشات و مقالات بیست و سه کشور جهان ارائه شده در کنفرانس جهانی زمین گرمایی در سال ۲۰۰۰ ژاپن، مجموعاً مبلغ ۸۴۱ میلیون دلار در دنیا برای توسعه طرحهای زمین گرمایی هزینه شده است براساس گزارشات سال ۲۰۰۰، دوکشور سوئیس با ۲۳۰ میلیون دلار و کره با ۲۶۷ میلیون دلار سرمایه گذاری مجموعاً بیش از نیمی از مبلغ یاد شده را در سرمایه گذاری کرده اند.براساس این گزارشات مجموعه ۱۰۲۸ حلقه چاه جدید در سراسر دنیا حفر شده است. که روسیه ۳۰۶ حلقه چاه و ایسلند با ۲۴۱ حلقه بیشترین تعداد چاه حفر شده را دارند.
مشکلات و موانع اجرایی در ایران برای توسعه منابع زمین گرمایی
جایگاه واقعی فاکتورهای زیست محیطی در نظام تولیدی درایران مشخص نشده است. اگر چه تلاشهای بسیاری برای روشن ساختن اولویت انرژی پاک بر انواع دیگر انرژی صورت گرفته اما دست آوردها ناچیز بوده است. تغییر نظام انرژی متکی به سوخت خیلی ارزان با جایگاه تثبیت شده خود مستلزم اراده مدیران کلان جامعه است.متأسفانه تا زمانی که مشکل حاصل از سوخت فسیلی به مرز نابودی آشکار محیط زیست نرسد نمی توان توجه همه جانبه ای را برای حمایت از آن جلب نمود . همچنین قیمت پایین سوخت فسیلی در کشور ما و تکیه بر منابع عظیم آن توجه استراتژیک به مبحث انرژی را کم رنگ نموده است.
شواهد وجود منابع زمین گرمایی در ایران
موقعیت قرارگیری ایران در مرزهای تکتونیکی از نیروی عظیم نهفته در کالبد ایران حکایت دارد. فشار صفحه قاره ای عربستان و صفحه اقیانوس هند از سوی دیگر باعث تغییر شکلهای وسیعی در ایران شده است. منطقه زاگرس چین خورده، و راندگی آن شواهد سطحی عظیم این نیروها هستند. قرار گرفتن در کمربند تکتونیکی حاشیه صفحات باعث شده است که گستره ایران از لحاظ زمین ساختاری بسیار فعال باشد. حضور در کمربند آتشفشانی و زلزله حضور پتانسیل های متعدد زمین گرمایی را قطعی می سازد. با رجوع به فعالیتهای آتشفشانی، ماگماتیسم و مرور شواهد و ظهورهای سطح الارضی چشمه های آب گرم و گل فشانها و خروج گازها و بررسی زونهای آلتراسیون ناشی از عملکرد آبهای گرم بر این گمان صحه نهاده است.
در قالب شاخصهای فوق در بسیاری از مناطق ایران می توان آنومالیهای زمین گرمایی دال بر وجود پتانسیلهای بالای زمین گرمایی را دنبال کرد و با بررسی های ساختارشناسی و زمین شناسی منطقه ای نظیر ظهورهای سطحی (چشمه های آبگرم)، زونهای آلتراسیون، محل درزه ها و گسلها ،بررسی های چینه شناسی تکمیلی در مورد پتانسیل هر منطقه گزارشهای تفصیلی و جامعی تهیه نمود.
عوامل اساسی تشکیل منابع زمینگرمایی
بطور کلی برای شکل گیری و تکامل یک سیستم زمینگرمایی وجود چهار عامـل اصلی، منبـع حرارتی (Heat source)، سنگ مـخزن(Reservoir rock)، سنگ پوششی(Cap rock) و سیال(Fluid) ضروری است. سیستمهای زمینگرمایی در مناطقی تشکیل میگردند که این چهار عامل در کنار همدیگر قرار گرفته باشند. در شکل زیر چگونگی تشکیل یک مخزن زمینگرمایی ورابطه بین چهار عامل اساسی در تشکیل یک مخزن زمینگرمایی نشان داده شده است.
1- منبع حرارتی
تمرکز حرارت در پوسته زمین در مقیاس ناحیهای و موضعی توسط چندین فرآیند صورت میگیرد. مهمترین منبع تولید حرارت در داخل پوسته زمین واپاشی عناصر رادیواکتیو میباشد. علاوه بر منبع مذکور، عوامل دیگری نیز در تولید حرارت نقش دارند که از آن جمله میتوان به فعالیتهای آذرین درونی، آتشفشانها، فعالیتهای تکتونیکی و همچنین فرونشینی سریع رسوبات در حوضههای رسوبی فعال اشاره کرد.
واپاشی رادیواکتیو باعث تبدیل شدن بخشی از ماده به انرژی تشعشعی میشود که این انرژی نیز به نوبه خود به انرژی حرارتی تبدیل میگردد. ایزوتوپهای رادیواکتیو طبیعی به میزان متفاوتی حرارت تولید میکنند، ولی بیشترین مـیزان توسط واپـاشی سری ایـزوتـوپهای اورانیـوم (238 U و 235 U) وتـوریـوم (232 Th) که در نهایت ایزوتوپ پتاسیم ((K40 را ایجاد میکنند، تولید میشود. در نتیجه میتوان گفت که تولید حرارت در سنگها توسط واکنشهای رادیواکتیو و به تناسب مقدار اورانیوم، توریم و پتاسیم موجود در آنها صورت میگیرد.
سرد شدن تودههای نفوذی تزریق شده به درون پوسته، غالباً بعنوان یک منبع تولید حرارت برای سیستمهای زمینگرمایی بشمار میرود. این تودهها که غالباً حرارتی بین 700 تا 1200 درجه سانتیگراد دارند، با ایجاد سیستم های چرخشی و یا هدایتی در درون پوسته زمین حرارت نواحی مجاور خود را بهمیزان قابل ملاحظهای افزایش می دهند. بطور کلی فعالیتهای مرتبط با قرارگیری تودههای ماگمائی در مقیاس جهانی از فرضیه جداشدن قارهها و عملکرد صفحههای تکتونیکی تبعیت مینماید.
نقاط حاشیهای حاشیه صفحات تکتونیکی که محل فعالیتهای ماگمایی و تولید ماگما میباشند در چارچوب ایجاد حرارت و منبع حرارتی اهمیت زیادی دارند. چرا که نفوذ و حرکت روبهبالای توده های ماگمایی، در امتداد مرز صفحات تکتونیکی صورت میپذیرد و منابع زمینگرمایی در این نقاط و یا مناطق مجاور آنها متمرکز میشوند.
2- سنگ مخزن
سنگ مخزن که وجود آن یکی از الزامات عمده در شکل گیری یک سیستم زمینگرمایی است میتواند شامل یک توالی از سنگهایی با ویژگیهای خاص باشد که بطور معمول شامل ضخامتی از سنگهای رسوبی یا آذرآواری است. این قبیل سنگها دارای تخلخل و ضخامت قابل ملاحظهای بوده و میتوانند حجم عظیمی از سیالات زمینگرمایی را در خود ذخیره نمایند. شایان ذکر است که علاوه بر دو عامل تخلخل و ضخامت، عامل تراوائی نیز در تشکیل مخازن زمینگرمایی نقش مهمی ایفا مینماید. به عبارت دیگر اقتصادی بودن یک مخزن زمینگرمایی در درجه اول بستگی به حجم سیال موجود در سیستم و در درجه دوم بستگی به میزان تراوایی سنگها دارد، چنانکه بسیاری از رسوبات یا سنگهای رسوبی با وجود اینکه به دلیل تخلخل بالا حاوی حجم قابل ملاحظهای از سیالات هستند، اما به دلیل تراوایی ناچیز، امکان استخراج و بهرهبرداری اقتصادی از سیالات مذکور وجود ندارد.
3- سنگ پوشش
سنگ پوشش شامل ضخامتی از طبقات غیر قابل نفوذ و یا با نفوذپذیری ناچیز است که بر روی سنگ مخزن قرار گرفته و مانع از فرار سیال از مخزن میگردد. سنگ پوشش معمولاً از طبقات سنگهای رسی، انیدریتی، ژیپسی و یا نمکی تشکیل میشود. این سنگها معمولاً دارای هدایت حرارتی پائین بوده و تقریباً بصورت عایق حرارتی عمل مینمایند. بدلیل انتقال حرارت از منبع حرارتی به سنگ مخزن و عدم انتقال آن توسط سنگ پوششی به لایههای بالاتر درجه حرارت سنگ مخزن بتدریج افزایش پیدا میکند. لایههای سنگ پوشش ممکن است در طول تکامل یک سیستم، ایجاد شوند، ولی اغلب به نظر میرسد که در اثر فرایندهای زمینشناسی بسیار قدیمی رسوبگذاری شده باشند. گاهی اوقات فعالیتهای شدید تکتونیکی باعث ایجاد شکستگیهایی در سنگ پوشش میشود که در چنین شرایط موجب خروج سیال از سنگ مخزن و نفوذ آن به طبقات فوقانی و در نهایت موجب ظهور چشمههای آبـگرم و گازفشانها درسطح زمـین مـیگردد کـه در بررسیها و تحقـیقات زمینگرمایی یکی از علائم وجود انرژی زمینگرمایی محسوب میشوند.
4- سیال
یکی از عوامل اصلی در تکوین و شکلگیری سیستمهای زمینگرمایی و بهرهبرداری اقتصادی از آن وجود سیالات زمینگرمایی است که عامل انتقال حرارت از مخازن و منابع مربوطه به سطح میباشند. منشأ تأمین سیالات موجود در مخازن زمینگرمایی بسیـار متـنوع بــوده و شامـل آبـهای جــوی (Meteoric water)، آبـهای بـین دانهای (Connate water)، آبهای فسیلی (Fossil water)، آبهای ماگمایی (Magmatic water) و آبـهای حاصـل از دگرسانی و دگـرگونی کـانیهای ناپـایدار میباشد. البته باید توجه داشت که در بیشتر موارد آبهای مربوط به سه گروه آخر نقش چندان مؤثری در تأمین سیالات زمینگرمایی ندارند.
همچنین نکته مهم در بهرهبرداری اقتصادی از مخازن زمینگرمایی برقراری حالت تعادل بین میزان استخراج سیالات زمینگرمایی و میزان تغذیه مخزن میباشد که باید بطور طبیعی و از طریق منابع فوق و یا به صورت مصنوعی انجام می پذیرد.
بطور کلی چهار عامل اصلی که در بالا مورد بررسی قرار گرفت برای تشکیل یک سیستم زمینگرمایی لازم و ضروری میباشند و در صورت فقدان یکی از این چهار عامل، تشکیل یک سیستم زمینگرمایی قابل اکتشاف و بهرهبرداری، امکان پذیر نمیباشد و در اکتشافات اولیه منابع زمینگرمایی، اساس کار پی بردن به وجود چهار عامل فوق است.
نویسنده :دکتر یونس نوراللهی هشترودی
دیدگاههای اقتصادی در ارزیابی پروژههای زمین گرمایی (مقاله)
هزینه بهرهبرداری از منـابع انرژی زمینگرمایی به میزان زیـادی به توان تولیدی چاههای حفر شده بستگی دارد. بطور کلی توان تولیدی هر چاه از حدود 2 تا 30 مگاوات الکتریکی متغیر است. همچنین هزینه حفاری چاهها و تعداد چاههایی که به هر علت ناموفق و غیرتولیدی میباشند در هزینههای سرمایهگذاری تأثیر به سزایی دارد. از جمله عوامل دیگر به نوع سیستمها، شرایط و مشخصات میدان زمینگرمایی میتوان اشاره کرد. بطور مثال هزینه حفر یک چاه در حوزه زمینگرمایی پاریس تا یک میلیون دلار میرسد درحالیکه در میدانهای زمینگرمایی ایسلند و ایتالیا که سیستمهای درجه حرارت بالا هستند این میزان درحدود چند صد هزار دلار میباشد.
بدیهی است بدلیل وجود پارامترهای متعدد و تغییرات گسترده هر یک از پارامترهای مذکور بسته به شرایط محلی و نوع سیستمهای زمین گرمایی، تعیین یک مقدار ثابت و مشخص بعنوان هزینه توسعه و بهرهبرداری از انرژی زمینگرمایی غیرممکن است. در واقع هر پروژه زمینگرمایی دارای هزینه سرمایهگذاری خاص خود برای توسعه و بهرهبرداری است. بطور کلی هزینههای بهرهبرداری از منابع انرژی زمینگرمایی به دو بخش عمده تقسیم میشوند:
1- هزینههای مرحله اکتشافی
2- هزینههای مرحله توسعهای و نصب نیروگاه
فاز اکتشافی خود به سه بخش عمده تقسیم میگردد که در هر بخش با تکمیل مطالعات مربوطه و پردازش اطلاعات جمعآوری شده ریسک سرمایهگذاری بطور چشمگیری کاهش مییابد.
اولـین مرحـله از ایـن بررسـیها، مطالعات اکتـشافی مقـدماتی میباشد. در این بخش از مطالعات، محدودههای دارای ذخایر زمینگرمایی تعیین شده و مطالعات مقدماتی کیفی انجام میشود. سپس مناطق دارای بیشترین منابع برای اکتشافات بعدی انتخاب میشوند. پس از اتمام این مطالعات، احتمال موفقیت در دستیابی به یک مخزن قابل بهرهبرداری، 30 درصد میباشد و هزینه متعارف این نوع مطالعات در دنیا 300 هزار دلار برآورد شده است.
پس از مطالعات اکتشافی مقدماتی، لازم است مطالعات امکان سنجی مقدماتی صورت پذیرد. این بخش از مطالعات شامل موارد زیر میباشد:
– جمعآوری اطلاعات با توجه به شواهد غیرمستقیم در مورد نوع منبع حرارتی، تراوایی طبقات و وجود سنگ پوشش
– محدود کردن ناحیه مورد نظر به مناطق دارای بیشترین ذخایر انرژی زمینگرمایی
– ارزیابی خصوصیات و پتانسیل ذخایر انرژی زمین گرمایی
– اثبات وجود ذخایر و پیشنهاد ادامه روند اکتشافات با حفر چاههای اکتشافی
– تعیین محل حفر چاههای اکتشافی و طراحی چاههای مورد نظر برای حفاری
پس از انجام این مطالعات و رسیدن به اطلاعات فوق احتمال موفقیت در دستیابی به یک منبع قابل بهرهبرداری به 50 درصد افزایش پیدا میکند. طبق اطلاعات موجود این بخش از مطالعات بطور معمول 1 تا 2 میلیون دلار هزینه دارد.
مرحله بعدی در این بخش ار مطالعات، مطالعات امکانسنجی تکمیلی میباشد. پس از اتمام این مطالعات موارد زیر در مورد مخزن زمینگرمایی قابل تشخیص خواهند بود:
– اثبات وجود مخزن زمین گرمایی
– اثبات و تعیین مقدار پتانسیل انرژی زمینگرمایی قابل بهرهبرداری
– ارزیـابی کمـی منبـع زمینگرمـایی از نظرآنتـالپی، مـیزان مـواد جـامد غیرمحـلول و گازهای غیرقابل تراکم و توان تولیدی و تزریقی چاههای حفر شده.
– طراحی حفر چاههای تولیدی و تزریقی
– طراحی نیروگاه و روند اجرای پروژه
– ارزیابی و برآورد هزینهها و بررسی اقتصادی پروژه
– ارزیابی و بررسیهای زیست محیطی پروژه
پس از انجام مطالعات مربوط به این بخش، احتمال موفقیت در دستیابی به یک منبع قابل بهرهبرداری 70 درصد خواهد بود. این بخش از مطالعات بطور متوسط 10 تا 15 میلیون دلار هزینه دربردارد.
در تولید برق از انرژی زمینگرمایی معمولاً میزان سرمایهگذاری اولیه برای انجام اکتشافات مربوطه و نصب نیروگاه نسبت به نیروگاههای دیگر بالاتر است. اما به دلیل پایین بودن هزینههای تعمیر و نگهداری و عدم نیاز به سوخت در حین بهرهبرداری از نیروگاه، قیمت تمام شده برق در نیروگاههای زمینگرمایی با نیروگاههای متعارف سوخت فسیلی قابل مقایسه و از انواع دیگر انرژیهای نو به مراتب ارزانتر است. مقایسه قیمت تمام شدة تولید برق بوسیله نیروگاههای زمینگرمایی با دیگر انواع انرژیهای نو و سوخت های فسیلی در جدول زیر نشان داده شده است. همچنین مقایسه میزان سرمایهگذاری اولیه برای تولید برق از انواع مختلف سیستمهای تولید برق در شکل زیر ارائه شده است.
منبع:منبع: فتوحی منوچهر و نوراللهی یونس، ۱۳۸۰، اصول و مبانی انرژی زمین گرمایی، انتشارات میعاد ، تهران، ص
انرژی زمین گرمایی (انرژی های نو و تجدید پذیر)
- مشخصات کتاب
- کد کتاب: 734250
- ناشر: برگا (یزدا)
- عنوان اصلی: Geothermal energy: an alternative resource for the 21st century,2007
- مولف: هارش گوپتا، سوکانتا روی
- مترجم: مهدی ملک پور
- تعداد صفحات: 312
- قطع : وزیری
- نوبت چاپ: اول
- سال چاپ : 1391
- نوع چاپ : تک رنگ
- نوع جلد : شومیز
- نوع کاغذ : گلاسه
- شرح DVD / CD : ندارد
- شابک: 9786006641072
- وضعیت : منتشر شده
- توضیحات کتاب:
مفاهیم با اهمیت و تکنولوژی های پیشرفته کنونی که در این کتاب گردآوری شده اند، برای فارغ التحصیلان، محققان، مهندسین و یاسرمایه گذاران در زمینه های نو قابل استفاده می باشند.توسعه انرژی زمین گرمایی متخصصین رشته های علمی سنتی متنوع مانند زمین شناسی،ژئوفیزیک، مهندسی، سرمایه گذاری و… را به صحنه عمل کشانیده است.
کتاب “انرژی زمین گرمایی: منبعی تجدید پذیر برای قرن بیست ویکم” مطالب خواندنی و پیوسته ای از جنبه های مختلف توسعه انرژی زمین گرمایی را فراهم آورده است. این کتاب، نسخه بروز شده ویرایش قبلی آن می باشد که در سال 1980 در انتشارات السویر به چاپ رسید.
________________________________________
Geothermal energy : an alternative resouree for the 21 st century با عنوان کامل انرژی زمین گرمایی: منبعی تجدیدپذیر برای قرن 21، به واقع مطالب خواندنی و پیوسته ای از جنبه های مختلف توسعه انرژی زمین گرمایی را فراهم آورده است.
فصل اول با مسایل رشد روزافزون تقاضای انرژی، ناشی از افزایش جمعیت جهانی و افزایش سرانه مصرف انرژی، سر و کار دارد. شیوه های جدید تولید الکتریسیته به طور خلاصه شرح داده شده است و نقش انرژی زمین گرمایی در برنامه بعدی مشخص شده است.
در فصل دوم ساختار زمین مورد بررسی قرار گرفته و دمای آن و جریان حرارت درآن را شامل می شود و زمینه صفحات تکتونیک را در بر می گیرد.
مفاهیم پایه ای انتقال حرارت و روابط کمی جریان حرارت برای پیکره های ساده در فصل سوم گردآوری شده اند و در فصل چهارم به طبقه بندی انواع مختلف سیستم های زمین گرمایی می پردازد.
فصل پنجم مختص به تکنیک های استخراج، مطالب مرتبط به ژئوشیمی، ژئوفیزیک و تحقیقات و نقشه برداری هوایی است.البته نحوه کاربرد تکنولوژی استخراج موجود در یک ناحیه ویژه و خاص و چگونگی بسط و توسعه اهداف استخراجی نیز در این فصل به تفصیل آمده است.
در فصل ششم نحوه دسترسی به منابع زمین گرمایی شامل حفاری، فیزیک مخازن و مهندسی و تکنولوژی تولید مورد بررسی قرارگرفته است.
بررسی موردی موشکافانه ای درباره میدان زمین گرمایی منطقه سروپتو مکزیک با ظرفیت احداث شده ی 720 مگا وات که یک از سه میدان بزرگ زمین گرمایی جهان است فصل هفتم را شامل می شود و در فصل هشتم وضعیت بهره برداری از منابع زمین گرمایی را تا حال حاضر مورد واکاوی قرار می دهد و مبحث جدید و کاملاً پیشرفته استفاده انرژی حرارتی ذخیره شده در آب های استوایی اقیانوس ها برای تولید برق و آب شرب در فصل نهم قرار دارد و در آخر نیز فهرست بلند بالایی از منابع و مواخذ مورد استفاده فراوانی که بررسی شده اند آورده شده است.
مطالب کتاب انرژی زمین گرمایی حاصل نتایج آزمایشگاهی و میدانی نویسندگان آن یعنی ” هارش گوپتا ( Gupta, Harsh ) و سوکانتاروی” است که ماحصل بازدید از میادین زمین گرمایی نصب شده و بحث و تبادل نظر با تعداد بسیاری از متخصصین بوده است.
فهرست
مقدمه 7
فصل 1: چشم اندازی از انرژی 11
فصل 2: مفاهیم اساسی 27
فصل 3: انتقال حرارت 43
فصل 4: سیستم ها و منابع زمین گرمایی 61
فصل 5: شیوه های اکتشاف 75
فصل 6: ارزیابی و استخراج 143
فصل 7: میدان زمین گرمایی سروپریتو،مکزیک 191
فصل 8: وضعیت جهانی بهره برداری از ذخایر زمین گرمایی 225
فصل 9: انرژی حرارتی اقیانوس ها 259
نمایه 275
________________________________________
کلیه حقوق برای سایت ” دانشنامه طبس گلشن ” محفوظ است
استفاده از مطالب و تصاویر با ذکر منبع ” دانشنامه طبس گلشن ” مجاز است
وب سایت کریت افتتاح گردید، مواردی چون تاریخ، فرهنگ، آداب و رسوم طبس، اخبار روز شهرستان و …. در صورت امکان لینک نمایید. لینک شدید. با تشکر
بسیار جالب بود .
ممنون از اطلاعات کامل و جامع شما
جالب و آموزنده بود فقط خواهشمندم لطف بفرماييد وشركتي كه در حال بررسي اين قضيه است رامعرفي بفرماييد. با تشكر
خبر خوبی بود . انشا. ا… هر چه زودتر به مرحله اجراء در آید
واسه تحقیقم خیلی خوب بود ممنون