مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

فهرست مطالب

عنوان صفحه

انرژي زمين گرمايي... 1

مقدمه. 1

بيان مسئله. 2

انرژي زمين گرمايي... 3

نيروگاه زمين گرماي از نوع دو فاز. 3

نيروگاه زمين گرمايي؛ سيال تك فاز. 4

روشهاي استفاده مستقيم يا غير نيروگاهي... 4

جايگاه انرژي زمين گرماي در جهان.. 5

زمين گرمايي در كشور ايسلند.. 6

پيشينه پژوهش (تاريخچه)6

ارزش اهميت پژوهش..... 7

اهداف پژوهش..... 7

موقعيت جغرافيايي... 7

نتيجه گيري... 8

منابع.. 9

 

انرژي زمين گرمايي:

مقدمه:

انرژي حرارتي كه پوسته جامد زمين وجود دارد انرژي زمين گرمايي ناميده مي شود. مركز زمين منبع عظيمي از انرژي حرارتي است كه به شكل هاي گوناگون از جمله فوران هاي آتشفشاني، آبهاي گرم و يا بواسطه خاصيت رسانايي به سطح آن هدايت مي شوند. طبق فرضيه هاي موجود، زمين توده اي آتشين بوده كه بيش از 4 ميليارد سال پيش شكل گرفته وبه تدريج به انجماد و سردي گرائيده است واين سرد شدن هم چنان نيز ادامه دارد.

در حال حاضر از انرژي زمين گرماي در بسياري از نقاط جهان و به صورتهاي مختلف در سطح وسيعي استفاده مي شود. بهره برداري از انرژي زمين گرمايي، به عنوان يك منبع انرژي بالقوه در اعماق زمين، مستقل از شرايط جوي بوده و قابليت جوابگويي به نياز كنوني و آتي بشر را دارد.

آب هاي سطحي كه بر اثر نيروي جاذبه زمين و از طريق خلل و فرجها به داخل آن نفوذ مي كنند پس از مدتي به لايه هاي گرم زمين نزديك مي شوند و حرارت آنها را جذب مي كنند بر اثر افزايش دما، چگالي خود را از دست داده و نسبت به آبهاي سرد سبك تر شده و به صورت طبيعي از طريق خلل و فرجها مجدداً رو به سطح زمين حركت مي كنند و باعث پيدايش نشانه هاي حرارتي مانند چشمه هاي آب گرم در نقاط مختلف زمين مي شوند.

در حالت طبيعي سيال گرم از خلال درزها، شكافها و گسل ها به سطح زمين مي رسد و نشانه هاي سطحي ايجاد مي كند. اما براي بهره برداري اقتصادي از يك سيستم زمين گرمايي با حفاري چاههاي متعدد و سيال بيشتر استحصال مي شود.

بيان مسئله:

پتانسيل ذخيره شده در پوسته زمين، منبع عظيم از انرژي حرارتي است كه فورانهاي آتشفشاني و چشمه هاي آب گرم مظاهري از آن هستند. اين انرژي پاك و لايزال مي تواند بخشي از نياز انرژي كشور را با كمترين حد آلاينده ها تامين نمايد. از اين انرژي مي توان به دو صورت بهره برداري نمود، روش نيروگاهي يا غير مستقيم، روشي غير نيروگاهي يا مستقيم.

در روش نيرگاهي انرژي موجود در سيال به انرژي الكتريكي تبديل شده و الكتريسيته توليدي به صورتهاي گوناگون مصرف مي شود در روش غير نيروگاهي از سيال زمين گرمايي و انرژي حرارتي آن به صورت مستقيم استفاده مي شود.

گل خانه ها، استخرهاي شنا و مراكز آب درماني، حوضچه هاي پروروش ماهي، گرمايش فضا، مصارف صنعتي، سيستم هاي ذوب برف در معابر و پمپ حرارتي (GHP) از جمله اين مواردند.

استفاده از انرژي زمين گرمايي در ايران به سالهاي بسيار دور مي رسد بطوري كه مردم به شيوه هاي سنتي از اين انرژي در محل هاييي كه چشمه هاي آب گرم وجود داشت در قالب حمامها و استخرهاي شنا جهت مصارف آبدرماني و تفريحي استفاده مي كردند. هم اكنون مطالعات احداث اولين نيروگاه زمين گرمايي كشور توسط سازمان انرژي هاي نو ايران و ابسته به وزارت نيرو در منطقه مشكين شهر در حال اجراست كه تا بحال سه حلقه چاه اكتشافي به عمق هاي 3200 متر، 3170 متر و 220 متر جهت برآورد و تخمين پتانسيل انرژي زمين گرمايي در منطقه سبلان حفاري شده است و نتايج اوليه حاكي از وجود پتانسيل بالا و مطلوبي براي احداث نيروگاه در اين منطقه است. همچنين در اين سازمان پروژه پمپ حرارتي در شهر تبريز جهت تامين گرمايش و سرمايش ساختمان در حال اجراست.

انرژي زمين گرمايي:

به طور كلي مناطقي از زمين كه داراي سه ويژگي مهم زير باشند مي توانند داراي پتانسيل خوب جهت بهره برداري از انرژي زمين گرمايي باشند. (1- منبع حرارتي.2- سيال حدواسط. 3- محيط متخلخل)

نيروگاه زمين گرماي از نوع دو فاز:

سيالي كه به شكل دو فاز مايع و بخار مي باشد از چاههاي زمين گرمايي خارج مي شود كه هر چه تعداد اين چاهها بيشتر باشد ميزان بخار و مايع خارج شده از چاهها و متناسب با آن ميزان توليد برق بيشترمي شود. اين سيالات در مخزن جدا كننده بخار از مايع جمع آوري دشه و در اين مخزن فاز بار از مايع جدا مي شود. بخار جدا دشه وارد توربين شده و باعث چرخش پرده هاي توربين مي شود. پرده ها به نوبه خود محور توربين و در نتيجه محور ژنراتور را به حركت وا مي دارند كه باعث بوجود آمدن قطب هاي مثبت و منفي در ژنراتور شده و برق توليد مي كند.

نيروگاه زمين گرمايي؛ سيال تك فاز:

در اين نيروگاهها نياز به مخزن جداكننده نمي باشد. زيرا آب گرم وارد مبدل حرارتي شده و حرارت خود را به سيال عامل ديگري كه نقطه جوش پايين تري نسبت به آب دارد منتقل مي كند. معمولاً سيال عامل را سيالهايي مانند ايزوپنتان و ايزوبونات در نظرمي گيرند. در اين فرآيند سيال عامل به بخار تبديل شده و به توربين منتقل مي شود كه در اين جا توربين و ژنراتور طبق توضيحات مي توانند برق توليد كنند.

جهت بالا بردن راندمان نيروگاهها و توليد برق بيشتر مي توان اين دو نوع نيرگاه را به صورت موازي و يا سري تركيب نمود و يا با استفده از مبدل هاي حرارتي جهت عمليات پيش گرمايشي راندمان نيروگاه را بيشتر نمود.

روشهاي استفاده مستقيم يا غير نيروگاهي:

الف) استخرهاي آب گرم: از آب گرم زمين گرمايي در صورتي كه فاقد مواد مضر براي بدن انسان باشد مي توان جهت مصارف آب درماني ماند رفع ناراحيت هاي پوستي، ناراحتي هاي درد مفاصل و روحي و رواني استفاده نمود و اگر داراي مواد مضر باشد مي توان توسط يك مبدل حرارتي، حرارت آن را به آب معمولي منتقل كرد و آب معمولي با دماي نسبتاً گرم در استخرها استفاده كرد.

ب) مراكز گل خانه اي: مي توان آب گرم زمين گرمايي را توسط لوله كشي به داخل گل خانه ها هدايت نمود تا بدين وسيله حرارت مورد نياز جهت رشد و نمو گياهان، ميوه و سبزي ها فراهم كرد. براي ايجاد چنين گل خانه هايي آب گرمي با دماي حدود 80 تا 120 درجه سانتي گراد مناسب است.

ج) گرمايش منازل: با كمك لوله كشي و يا داده تورهاي ويژه مي توان مانند سيستم هاي شوفاژ موجود، آب گرم زمين گرمايي را به داخل محيط هاي منازل، بيمارستانها، ادارات و ... منتقل و از حرارت اين آب هاي گرم جهت تامين گرمايش محيط استفاده نمود. براي گرمايش منازل، آبهاي زمين گرمايي بايد حرارتي در حدود 50 تا 100 داشته باشند.

د) حوضچه هاي پرورش ماهي: در مزارع پرورش ماهي مي توان با استفاده از آبهاي گرم زمين گرمايي، حرارت و شرايط مورد نياز براي رشد و پرورش ماهي هاي خاص را فراهم نمود. براي اين حوضچه ها آب گرم زمين گرمايي بايد حرارتي در حدود 20 تا 40 درجه سانتي گراد داشته باشد.

هـ) ذوب برف و پيشگيري از يخ بندان در معابر: با استفاده از لوله هايي كه در زير معابر تعبيه مي شود مي تواند در فصول سرما حرارت آبهاي گرم را به آسفالت خيابانها و جاده ها يا به سطوح پياده روها منتقل و بدين وسيله برف روي اين سطوح را ذوب نمود. براي ذوب برف در معابر، آب گرم زمين گرمايي بايد حدود 20 تا 50 درجه باشد.

و) پمپ حرارتي: كه توسط آن مي توان در تابستان سرمايش و در زمستان گرماي ساختمانها را تامين كرد.

جايگاه انرژي زمين گرماي در جهان:

دست يافتن به انواع مختلف منابع انرژي و تامين نياز بشر، مهمترين گراني جهان امروز است. با توجه به تجديد پذير بودن و پاك بودن انرژي هاي نو (بيوماس- برق آبي، زمين گرمايي، باد و خورشيد) ميزان استفاده ازاين منابع در جهان به سرعت رو به افزايش مي باشد. انرژي زمين گرماي سومين نوع از انرژي هاي نو مي باشد كه در دنيا جهت توليد برق بيشتر مورد استفده قرار مي گيرد. ميزان توليد انرژي الكتريكي توسط انرژي هاي نو در جهان معادل Twh2826 است كه از اين بين سهم برق آبي 92%، بيوماس 5/5%، زمين گرمايي 6/1% ، باد 6/0% و خورشيد 5/0% است.

زمين گرمايي در كشور ايسلند:

حدود 53% از انرژي مورد نياز كشور ايسلند توسط انرژي زمين گرماي تهيه مي شود، 17% توسط برق آبي، 3% توسط ذغال سنگ 27% توسط درخت فسيلي تهيه مي شود كه سوخت فسيلي تنها براي تامين سوخت اتومبيل ها، كشتي ها و هواپيماها استفاده مي شود. در كشور ايسلند به منظور عدم استفاده از سوختهاي فسيلي، طرح پيشنهادي استفاده از سوخت هيدروژن مطرح شده است. در اين كشور 86% از منازل توسط آب گرم زمين گرماي گرم مي شود اين كشور 170 مگاوات الكتريسيته را توسط نيروگاههاي زمين گرمايي توليد مي كند.

كشور ايسلند داراي 150 منطقه با پتانسيل نسبتاً خوب (با دماي پايين) انرژي زمين گرمايي است كه بيش از 600 چشمه آب گرم (دماي بيشتر از 20) در داخل آن پراكنده است و 26 منطقه با پتانسيل بالاي زمين گرمايي (حرارت بيش از 150 درجه) وجود دارد كه در اين مناطق سيال زمين گرمايي به صورت دوفاز (بخار و مايع) است.

پيشينه پژوهش (تاريخچه):

بشر مدتهاست كه از منابع انرژي زمين گرمايي با درجه حرارت پايين (چشمه هاي آبگرم) جهت استحمام و شستشو و هم چنين مصارف درماني استفاده مي كند.

با مشاهده كوههاي آتشفشان، بشر از ديرباز به اين حقيقت رسيده بود كه در اعماق زمين منبعي داغ وجود دارد. در فاصله زماني بين قرن هاي 16 و 17 ميلادي كه اولين چاههاي زير زميني در اعماق چند صدمتري خورشيد، اين نتيجه حاصل شد كه هر چه به طرف مركز كره زمين نزديكتر مي شويم دما افزايش مي يابد به گونه اي كه بطور طبيعي در ازاي هر 100 متر افزايش عمق، 3 درجه سانتي گراد به دماي طبيعي زمين افزوده مي شود.

نخستين اندازه گيري دما توسط دما سنج در سال 1740 و در معدني نزديك به ناحيه بلغورت در كشور فرانسه انجام شد. در سال 1870 با روش هاي پيشرفته علمي نوع رفتار حرارتي زمين مورد مطالعه قرار گرفت.

نخستين تلاش ها در لاردرلو (ايتاليا) در سال 1904 براي توليد برق با استفاده از انرژي زمين گرمايي صورت گرفت و از آن زمان تاكنون فعاليت هاي زيادي در سراسردنيا صورت گرفته است.

ارزش اهميت پژوهش:

ساخت نيروگاههاي دو مداره باعث پيشرفتهاي چشم گيري در توليد برق با استفاده از انرژي زمين گرمايي شده است و در حال حاضر با به تكامل رسيدن اين تكنولوژي، به طور تجاري از آبهاي گرم زير زمين با درجه حرارت معمولي (بيشتر از 100 درجه سانتيگراد) برق توليد مي شود. در سالهاي اخير در زمينه پمپهاي حرارتي زمين گرمايي نيز پيشرفتهاي قابل توجهي صورت گرفته است.

در طولاني مدت پيشرفت در ساخت تجهيزات مربوط به استخراج انرژي از سنگهاي خشك و داغ، لايه هاي تحت فشار زمين و منابع گدازه اي مي تواند امكان استفاده بيشتر از پتانسيل بالقوه انرژي زمين گرمايي را ميسر سازد.

اهداف پژوهش:

بهترين هدف دفتر انرژي زمين گرمايي ساخت و راه اندازي نيروگاه زمين گرمايي به ظرفيت اسمي 100 مگاوات در منطقه مشكيل شهر است. توسعه كاربرد منابع انرژي زمين گرمايي به صورت غير نيروگاهي در مناطق مستعد ايران نيز از اولويت هاي استراتژيك اين دفتر در استفاده بيش از پيش، از اين نيرو خفته در بطن زمين است.

موقعيت جغرافيايي:

نواحي كه داراي پتانسيل انرژي زمين گرمايي مي باشند منطبق برمناطق آتشفشاني و زلزله خيز جهان هستند.

نتيجه گيري:

اخيراً از انرژي زمين گرمايي در تامين گرمايش فضا، گل خانه ها، حوضچه هاي پرورش ماهي، استخرهاي تفريحي، جلوگيري از يخ زدگي معابر در فصل سرما، پمپهاي حرارتي جهت تامين گرمايش و سرمايش ساختمانها و برخي از فرآيندهاي صنعتي استفاده مي شود. توليد برق با استفاده از منابع انرژي زمين گرمايي با درجه حرارت بالا طي ده سال اخير رشد قابل ملاحظه اي داشته است.

بهره برداري از انرژي زمين گرمايي به دو روش كلي امكان پذير است كه عبارتند از:

1- استفاده نيروگاهي. 2- استفاده غير نيروگاهي.

توجه روز افزون متوليان امر انرژي به ضرورت بهره برداري ازمنابع و انرژي هاي نو و احداث نيروگاههاي زمين گرمايي مشكين شهر گامي اساسي در توسعه منابع زمين گرمايي كشورند. اجراي پروژه هاي پايلوت استفاده غير نيروگاهي، دانش فني لازم جهت احداث پروژه هاي فن آوري و جايگزيني اين انرژي پاك، چشم انداز فردايي بدن آلاينده هاي زيست محيطي در بخش توليد انرژي ايران مي باشد.

منابع:

http://daneshjooqom.4kia.ir/

Geothermal Education Office

TGA , International Geothermal Association

Geothermal Energy Association

International Group Source heat pump

Association (Icoshpa)

- گزارشات شركت SKM

- گزارشات شركت ENEL