انرژی های تجدید پذیر (بخش دوم)
بخش سوم: انرژی زمین گرمای
لغت «زمین گرمایی» ترجمه کلمه لاتین ژئوترمال است. در زبان یونانی کلمه ژئو به معنای زمین و کلمه ترمال به معنای گرمایی است.
انرژی زمی�� گرمایی، به روشی از استحصال انرژی می گویند که در آن از گرمای درون زمین برای تولید یا استخراج آب داغ، به حرکت درآوردن توربین های بخار و در نتیجه تولید برق استفاده می شود. معمولا مناطقی با پتانسیل استحصال انرژی زمین گرمایی، چشمه های آب گرم جوشان دارند.
در عمق پوسته زمین، دما به شدت بالاست. منبع این گرما لایه ای از سنگ های مذاب به نام «ماگما» در هسته خارجی زمین هستند. ماگما در دمایی بین 1200 تا 1800 درجه سانتی گراد پدید می آید، اما هسته خارجی زمین دمایی حدود 4000 تا 5000 درجه سانتی گراد دارد که تقریبا از سطح خورشید هم داغ تر است. (دمای خورشید از 3700 تا 6200 درجه متغیر است). انرژی موجود در این لایه، منبع انرژی زمین گرمایی است.
انرژی زمین گرمایی منبعی نامحدود، مطمئن و اقتصادی است که به دلیل تولید اندک گازهای گلخانه ای یک انرژی پاک محسوب می شود. در 95 درصد موارد منبعی مطمئن برای تولید نیرو به شمار می رود و به دلیل قطع وابستگی به سوخت های فسیلی موجب رشد اقتصادی کشورها می شود.
امروزه با ابزار و روش های علمی می توان محل مناسب استخراج انرژی زمین گرمایی را شناسایی و با حفاری چند کیلومتری به بخار و آب داغ دسترسی پیدا کرد.
مناطق مناسب برای انرژی زمین گرمایی
به طور کلی مناطق از زمین که سه ویژگی مهم مهم زیر را داشته باشند پتانسیل خوب؛ برای بهره برداری از انرژی زمین گرمایی هستند:
- منبع حرارتی
- سیال حد واسط
- محیط متخلخل
منبع حرارتی:
مواد مذاب یا سنگ های داغ مجاور آنها باید به گونه ای نزدیک به سطح زمین قرار گرفته باشند که موجب گرم شدن آب های نفوذی شوند تا بتوان با حفاری چاه های تولیدی و استخراج سیال گرم به حرارت مطلوب رسید؛
سیال حد واسط:
برای انتقال حرارت منبع حرارتی به سطح زمین وجود آب لازم است. آب های جوی، آب های ماگمایی و فسیل از جمله سیالات انتقال دهنده حرارت در یک سیستم زمین گرمایی هستند.
محیط متخلخل:
یعنی لایه های مختلف زمین خلل و فرج های زیادی داشته باشند تا آب های سطحی و نزولات جوی به خوبی در زمین نفوذ کند.
بهره برداری از انرژی زمین گرمایی به دو روش امکان پذیر است.
روش مستقیم یا غیرنیروگاهی
کاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی به معنی بهره برداری بدون واسطه از انرژی حرارتی سیال زمین گرمایی است. در این روش دمای آب گرم، کمتر از 150 درجه سانتی گراد می باشد و برای موارد زیر استفاده میشود. با توجه به نوع کاربری، دمای آب گرم مورد استفاده متفاوت است که برای تنظیم دمای آب می توان آن را با آب سرد مخلوط کرد.
برخی از کاربردهای مستقیم انرژی زمین گرمایی
- گرمای�� منازل
- مراکز گلخانه ای
- حوضچه های پرورش ماهی
- استخر های آب گرم
- ذوب برف در معابر
در کاربرد غیرمستقیم، انرژی حرارتی سیال زمین گرمایی توسط فرایندهایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.
محدودیت های نیروگاه های زمین گرمایی و مشکلات زیست محیطی آنها
- حداقل ظرفیت 100کیلو وات
- احتیاج به منابع با دمای بالا
- مصرف برق زیادت در خود نیروگاه
- هزینه سرمایه گزاری بالا
بخش چهارم: انرژی زیست توده
زیست توده ترجمه لغت انگلیسی بایومس می باشد و شامل کلیه اجزای قابل تجزیه زیستی از محصولات، پسماندها و زائدات کشاورزی (شامل مواد گیاهی و دامی) جنگل ها و صنایع وابسته و همچنین فاضلاب ها و زباله های صنعتی و شهری می باشد. منشا منابع فسیلی نیز منابع زیست توده می باشد ولی تفاوت آنها در این است که منابع فسیلی از منابع زیست توده که در گذشته بسیار دور زنده بوده اند تحت شرایط فشار و دمای خاص حاصل شده اند.
زیست گاز
«زیست گاز» که به آن «گاز مرداب» نیز گفته می شود، یکی از عمده ترین حامل های انرژی ناشی از فرآوری منابع زیست توده می باشد. بیوگاز در اثر تخمیر فضولات گیاهی و جانوری، دور از اکسیژن و در اثر فعالیت باکتری های بی هوازی تولید می شود که حدود 60 درصد از آن را متان که یک گاز قابل اشتعال است، تشکیل می دهد. بقیه آن شامل حدود 30 درصد کربن دی اکسید و درصد کمی از گازهای ازت اکسیژن، هیدروژن و هیدوژن سولفید و رطوبت است. محصول جانبی و پس مانده این فرایند هم کمپوست یا کودآلی مرغوب است که به دلیل غنی بودن ازت آن در کشاورزی ارزش و کاربرد خوبی دارد و میتوان از آن به جای کودهای تجاری استفاده کرد.
منابع زیست توده:
منابع اولیه تولید بیوگاز:
- زائدات و بقایای محصولات کشاورزی، باغبانی و جنگلی
- فضولات دامی
- پسماندهای تجزیه پذیر شهری
- فاضلاب های شهری
انواع فناوری های تبدیل زیست توده به انرژی
با پیشرفت فناوری در چند دهه اخیر، بشر توانست از این منبع غنی، زیست گاز، انواع کودهای شیمیایی و سایر فراورده های آلی را به دست آورد.
بخش پنجم: انرژی آبی
نیروگاه برق آبی
بیشتر نیروگاه های برق-آبی انرژی مورد نیاز خود را از انرژی پتانسیل آب پشت یک سد تامین می کنند. در این حالت مقدار انرژی تولیدی از آب به حجم آب پشت سد و اختلاف ارتفاع بین منبع و محل خروج آب سد وابسته است. درواقع میزان انرژی پتانسیل آب با ارتفاع آن متناسب است.
نیروگاه تلمبه ذخیره ای
نوعی دیگر از نیروگاه آبی است. وظیفه یک نیروگاه آب تلمبه ذخیره ای پشتیبانی شبکه الکتریکی در ساعات اوج مصرف است. این نیروگاه تنها آب را در ساعات مختلف بین دو سطح جا به جا می کند. در ساعاتی که تقاضا برای انرژی الکتریکی پایین است با پمپ کردن آب به یک منبع مرتفع انرژی الکتریکی را به انرژی پتانسیل گرانشی تبدیل می کند. درواقع در این نیروگاه ها به جای دخیره انرژی برق، عامل به وجود آورنده آن ذخیره می شود. در زمان اوج مصرف، آب دوباره از مخزن به سمت پایین جاری شده و با چرخاندن توربین آبی موجب تولید برق و رفع نیاز شبکه می شود. این نیروگاه با ایجاد تعادل در ساعات مختلف موجب بهبود ضریب بار شبکه و کاهش هزینه های تولید انرژی الکتریکی می شوند.
نیروگاه جزر و مدی
از دیگر انواع نیروگاه های آبی میتوان به نیروگاه های جزر و مدی اشاره کرد. همان طور که از نام این نیروگاه مشخص است، این نیروگاه نیروی موردنیاز خود را از اختلاف ارتفاع آب در بین شبانه روز تامین می کنند. منابع در این دسته از نیروگاه ها نسبت به بقیه کاملا قابل پیش بینی هستند. این نیروگاه ها همچنین می توانند در مواقع اوج مصرف به عنوان پشتیبان شبکه عمل کنند.
نیروگاه دریایی
امواج در اقیانوس بر اثر باد روی سطح اقیانوس تولید می شوند. یکی از انواع این سیستم ها به مار دریایی نوسان گر یا پلامیس معروف است. همان طور که در شکل مشخص است، انرژی موج باعث به وجود آمدن حرکت نوسانی در توربین های استوانه ای شناور روی سطح آب شده و تولید برق به همراه دارد.
این مقاله بخش اول دارد، میتوانید برای مشاهده آن کلیک کنید.
میتوانید برای دریافت اطلاعات بیشتر جهت اخذ دیپلم کامپیوتر به صفحه دیپلم کامپیوتر مراجعه کنید.