انرژی زمین گرمایی

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: انرژی زمین گرمایی

در حقیقت زمین منبع عظیمی از انرژی حرارتی می باشد. هر چه به اعماق زمین نزدیکتر می شویم حرارت آن افزایش می یابد بطوریکه این حرارت در هسته زمین به بیش از پنج هزار درجه سانتیگراد می رسد. این حرارت به طریقه های متفاوتی از جمله فورانهای آتشفشانی، آبهای موجود در درون زمین و یا بواسطه خاصیت رسانایی از بخش هایی از زمین به سطح آن هدایت می شود.

۱) انرژی زمین گرمایی چیست؟
۲) استفاده از انواع انرژیهای نو چه مزیتهای را در بر خواهد داشت؟
۳) کاربردهای انرژی زمین گرمایی را نام ببرید؟
۴) تا ریخچه استفاده از انرژی زمین گرمایی در دنیا چگونه است؟
۵) تا ریخچه توسعه استفاده از انرژی زمین گرمایی در ایران چیست؟
۶) پتانسیل های انرژی زمین گرمایی در کدام بخشهای ایرا ن قرار داردو بر چه اساسی انتخاب شده اند ؟
۷) میزان فعالیت جهانی در توسعه منابع زمین گرمایی چگونه است(سرمایه گزاری و حجم فعالیتها)؟
۸) مشکلات و موانع اجرایی در ایران برای توسعه منابع زمین گرمایی چیست؟
۹) شواهد وجود منابع زمین گرمایی در ایران چیست؟
۱) انرژی زمین گرمایی چیست؟
در حقیقت زمین منبع عظیمی از انرژی حرارتی می باشد. هر چه به اعماق زمین نزدیکتر می شویم حرارت آن افزایش می یابد بطوریکه این حرارت در هسته زمین به بیش از پنج هزار درجه سانتیگراد می رسد. این حرارت به طریقه های متفاوتی از جمله فورانهای آتشفشانی، آبهای موجود در درون زمین و یا بواسطه خاصیت رسانایی از بخش هایی از زمین به سطح آن هدایت می شود. در یک سیستم زمین گرمایی حرارت ذخیره شده در سنگها و مواد مذاب اعماق زمین بواسطه یک سیال حامل به سطح زمین منتقل می شود. این سیال عمدتاً نزولات جوی می باشد که پس از نفوذ به اعماق زمین و مجاورت با سنگهای داغ حرارت آنها را جذب نموده و در اثر کاهش چگالی مجدداً به طرف سطح زمین صعود می نماید و موجب پیدایش مظاهر حرارتی مختلفی از قبیل چشمه های آب گرم، آبفشانها و گل فشانها در نقاط مختلف سطح زمین می گردد.
۲) استفاده از انواع انرژیهای نو چه مزیتهای را در بر خواهد داشت؟
استفاده از انواع پتانسیل موجود برای تامین نیاز رو به رشد انرژی بالفعل نمودن تمام پتانسیل های منطقه ای برای تامین کالای انرژی به صورت منطقه ای (Distributed Generation) توجه به توسعه پایدار و گذار از توسعه مرسوم (توجه به فاکتورهای زیست محیطی) استفاده از پتانسیل های تجدید شونده برای تولید انرژی بدست اوردن فن اوری پایه مورد نیاز و عدم تکیه بر سوختهای فسیلی به عنوان تنها منبع تولید انرژی بهره بردرای از انرژی زمین گرمایی برخلاف سایر انرژیهای تجدیدپذیر محدود به فصل، زمان و یا شرایط خاصی نبوده و بدون وقفه قابل بهره برداری می باشد.
همچنین قیمت تمام شده تولید برق در نیروگاههای زمین گرمایی با برق تولیدی از سایر نیروگاههای متعارف (سوخت فسیلی) قابل رقابت بوده و حتی از انواع دیگر انرژیهای نو به مراتب ارزانتر است. از اینرو طی سه دهه اخیر نصب نیروگاههای زمین گرمایی در جهان از رشد و توسعه چشم گیری برخوردار بوده است.
۳) کاربردهای انرژی زمین گرمایی را نام ببرید؟
استفاده از انرژی زمین گرمایی به دو بخش عمده تولید برق، و استفاده مستقیم از انرژی حرارتی طبقه بندی می گردد. استفاده از انرژی زمین گرمایی برای تولید برق بطور کلی در نیروگاههای زمین گرمایی از انرژی سیال خروجی از چاههای حفر شده جهت به چرخش درآوردن توربو ژنراتورها و در نتیجه تولید برق استفاده می کنند. منابع زمین گرمایی با دمای بیش از ۱۵۰ درجه سانتیگراد جهت تولید برق اقتصادی می باشند. استفاده مستقیم به معنای بهره برداری بدون واسطه، از انرژی حرارتی سیالات زمین گرمایی است.
بطور کلی مخازن زمین گرمایی با دمای بین ۶۵ تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد برای تولید برق (نیروگاه) دارای توجیه اقتصادی نمی باشد. در این موارد از این انرژی حرارتی آن بصورت مستقیم استفاده می شود.
کاربردهای استفاده مستقیم از انرژی زمین گرمایی عبارتند از:
▪ ایجاد استخرهای شنا و مراکز آب درمانی،
▪ گرمایش ساختمانها،
▪ استفاده های کشاورزی (زراعت گلخانه ای و دامداریها) پرورش آبزیان،
▪ فرایندهای صنعتی وذوب برف در معابر.
۴) تا ریخچه استفاده از انرژی زمین گرمایی در دنیا چگونه است؟
ایتالیا بعنوان اولین کشور جهان می باشد که در سال ۱۹۰۴ میلادی توانست با استفاده از انرژی زمین گرمایی برق تولید نماید. این کشور هم اکنون با توان تولید معادل ۸۰۰ مگاوات برق از جمله کشورهای پیشرو در این صنعت می باشد.
پس از جنگ جهانی دوم، در سال ۱۹۵۸ نیوزلند بعنوان دومین کشورفعال در این زمینه اقدام به تولید نیروی برق با استفاده از انرژی زمین گرمایی نمود. که اینک معادل ۴۵۰ مگاوات ظرفیت نیروگاههای نصب شده زمین گرمایی در این کشور می باشد. در حال حاضر بیش از ۲۰ کشور جهان با نصب نیروگاههای زمین گرمایی از این منبع عظیم انرژی برای تولید برق استفاده می نمایند که مجموع ظرفیت نصب شده بالغ بر ۸۴۰۰ مگاووات می باشد.
▪ آمریکا با ۲۲۰۰ مگاوات
▪ فیلیپین با ۱۹۰۰ مگاوات
▪ ایتالیا با ۸۰۰ مگاوات
▪ مکزیک با ۷۵۰ مگاوات
▪ اندونزی با ۶۰۰ مگاوات
▪ ژاپن با ۵۵۰ مگاوات
▪ نیوزلند با ۴۵۰ مگاوات
▪ ایسلند با ۱۷۰ مگاوات
علاوه بر آن بیش از (۶۴ کشور بر مبنای اطلاعات سال ۲۰۰۵) کشور جهان با مجموع ظرفیت نصب شده بیش از ۲۷۸۰۰ مگاوات حرارتی، از انرژی زمین گرمایی در مواردی از قبیل تأمین گرمایش فضاهای اداری و مسکونی پرورش آبزیان و محصولات کشاورزی گلخانه ای استخرهای (آبدرمانی) و مراکز جذب توریست بهره برداری می نمایند.
۵) تا ریخچه استفاده از انرژی زمین گرمایی در ایران چیست؟
در کشور ما ایران از سال ۱۳۵۴ و بمنظور شناسایی پتانسیل های منبع انرژی زمین گرمایی مطالعات گسترده ای توسط وزارت نیرو با همکاری مهندسین مشاور ایتالیایی ENEL در نواحی شمال و شمال غرب ایران در محدوده ای به وسعت ۲۶۰ هزار کیلومتر مربع آغاز گردید. نتیجه این تحقیقات مشخص نمود که مناطق سبلان، دماوند، خوی، ماکو و سهند با مساحتی بالغ بر ۳۱ هزار کیلومتر مربع جهت انجام مطالعات تکمیلی و بهره برداری از انرژی زمین گرمایی مناسب می باشند.
در همین راستا برنامه اکتشاف، مشتمل بر بررسیهای زمین شناسی، ژئوفیزیک و ژئوشیمیایی برنامه ریزی شد.
در سال ۱۳۶۱ با پایان یافتن مطالعات اکتشاف مقدماتی در هر یک از مناطق ذکر شده، نواحی مستعد با دقت بیشتری شناسایی شده و در نتیجه در منطقه سبلان: نواحی مشکین شهر، سرعین و بوشلی، در منطقه دماوند ناحیه: نونال، در منطقه ماکو- خوی نواحی: سیاه چشمه و قطور و در منطقه سهند پنج ناحیه کوچکتر جهت تمرکز فعالیتهای فاز اکتشاف تکمیلی انتخاب شدند.
پس از یک وقفه نسبتاً طولانی و با هدف فعال نمودن مجدد طرح، گزارشهای موجود مجدداً در سال ۱۳۶۹ توسط کارشناسان UNDP بازنگری شده و منطقه زمین گرمایی مشکین شهر بعنوان اولین اولویت جهت ادامه مطالعات اکتشافی معرفی شد. علاوه بر مناطق یاد شده اخیراً توسط سازمان انرژیهای نو ایران ۱۰ پتانسیل جدید و مستعد دیگر در نواحی مرکزی و جنوب کشور در غالب طرح پتانسیل سنجی انرژی زمین گرمایی ایران شناسایی شده است که طرح اکتشافی آنها در دست تهیه است.
در اولویت اول به منظور ادامه مطالعات قبلی و تکمیل نمودن فاز اکتشاف در ناحیه مشکین شهر در سال ۱۳۷۴ کارشناسان معاونت امور انرژی وزارت نیرو با هدف نصب اولین نیروگاه زمین گرمایی در کشور برنامه فاز اکتشاف تکمیلی را تهیه و بخش مطالعات سطح الارضی شامل عملیات ژئوفیزیکی، زمین شناسی و بررسیهای ژئوشیمیایی و ماهواره ای با اعتباری معادل ۸۲۶ هزار دلار آغاز گردید این مطالعات توسط مهندسین مشاور کینگستون موریسون از کشور نیوزلند و با مدیریت سازمان انرژیهای نو ایران طی سال ۱۳۷۷ به انجام رسید که حاصل این مطالعات منجر به تخمین درجه حرارت احتمالی مخزن در حد۲۴۰ درجه سانتیگراد و تعیین نقاط حفاریهای اکتشافی در دامنه های شمالی سبلان مشرف به جنوب شهرستان مشکین شهر گردید. با هدف دستیابی به نقاط حفاری و آماده سازی سایتهای حفاری و همچنین ساخت تجهیزات مربوط به تست چاهها، شرکت مشانیر به منظور تهیه نقشه های اجرایی و سپس نظارت بر مراحل ساخت بعنوان مشاور و ناظر ایرانی برگزیده شده و پیمانکاران مورد نیاز نیز از طریق برگزاری مناقصات انتخاب شدند و در نتیجه با اعتباری بالغ بر ۲۰ میلیارد ریال کار ترمیم راه مشکین شهر به موئیل به طول ۱۶ کیلومتر و احداث جاده های دسترسی از روستای موئیل به سایتهای حفاری به طول ۹ کیلومتر، ترمیم و احداث چند دهانه پل- احداث کمپ مرکزی شامل سوله های نگهداری تجهیزات و مواد مصرفی حفاری و کمپ رفاهی جهت اسکان پرسنل در سایت، احداث سه سکوی حفاری و تأسیسات آبرسانی شامل ایستگاه پمپاژ، مخزن ذخیره آب با گنجایش ۵ هزار متر مکعب و خط لوله انتقال آب به طول ۷ کیلومتر و همچنین ساخت تجهیزات و ادوات مربوط به آزمایش چاهها طی سالهای ۱۳۷۹ تا ۱۳۸۱ به اجرا درآمد.
همزمان بمنظور انتخاب پیمانکار برای انجام حفاریهای اکتشافی طی یک مناقصه بین المللی شرکت ملی حفاری ایران بعنوان پیمانکار حفاری انتخاب شد. عملیات اجرایی حفر اولین چاه اکتشافی زمین گرمایی ایران به عمق سه هزار متر آبانماه ۱۳۸۱ آغاز و با نظارت مهندسین مشاور SkM از نیوزلند و تحت بدترین شرایط جوی و دمای ۳۰ درجه سانتیگراد زیر صفر در طول زمستان ادامه یافت.
عملیات حفاری اولین چاه در پایان اردیبهشت ماه سال ۱۳۸۲ خاتمه یافت و طی مدت ۱۸ ماه حفاریهای اکتشافی شامل سه حلقه چاه اکتشافی عمیق با عمق ۳۲۰۰متر، ۳۱۷۶ و ۲۲۶۰ مترو دو حلقه چاه تزریقی با عمق حدود ۶۵۰ 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 ۹/۳/۸۳ عملیات تست اولین چاه زمین گرمایی کشور آغاز گردید. نتایج تست به شرح ذیل می باشد. تست دومین چاه زمین گرمایی نیز در تاریخ ۱۷/۶/۸۳ 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 ۱۳۷۴ در جهت تأمین اهداف پروژه و بومی نمودن دانش در زمینه کاربرد انرژی زمین گرمایی تاکنون بیش از ۱۵ 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.
۶) 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
۷) میزان فعالیت جهانی در توسعه منابع زمین گرمایی چگونه است (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.
۸) مشکلات و موانع اجرایی در ایران برای توسعه منابع زمین گرمایی چیست؟
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.
۹) شواهد وجود منابع زمین گرمایی در ایران چیست؟
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.