«إِنَّا فَتَحْنَا لَکَ فَتْحًا مُبِینًا»

نیروگاه زمین‌گرمایی چیست و چگونه کار می‌کند؟

نیروگاه زمین‌گرمایی چیست و چگونه کار می‌کند؟

نیروگاه زمین‌گرمایی چیست و چگونه کار می‌کند: نیروگاه زمین‌گرمایی۱ یا ژئوترمال، انرژی گرمایی برآمده از عمق زمین را به انرژی الکتریکی و برق تبدیل می‌کند. همانطور که می‌توان از گرمای خورشید برق گرفت، از گرمای زمین هم می‌توان برق تولید کرد. در نیروگاه زمین‌گرمایی، آب‌های داغ را از مخازن زیرزمینی بیرون می‌کشند. آب وقتی به سطح زمین می‌رسد بخار می‌شود و بخار با فشار به پره‌های توربین برخورد می‌کند و توربین را می‌چرخاند. آنگاه ژنراتوری که به توربین متصل است، انرژی مکانیکی چرخشی را به انرژی الکتریکی تبدیل و برق تولید می‌کند. در ادامه با جزییات بیشتری توضیح می‌دهیم که نیروگاه زمین‌گرمایی چیست و نیروگاه زمین‌گرمایی چگونه برق تولید می‌کند. همچنین با انواع نیروگاه‌های زمین‌‌گرمایی و مزایا و معایب آن آشنا می‌شویم. لازم است ابتدا مفهوم انرژی زمین‌گرمایی۲ را مرور کنیم. ضمنا برای اطلاعات بیشتر در این‌خصوص می‌توانید مقاله انرژی زمین‌گرمایی چیست را مطالعه کنید.

توضیح مهم: نیروگاه‌‌های زمین‌گرمایی تاسیسات نسبتا وسیعی هستند که در فضای باز ایجاد می‌شوند و برق تولید می‌کنند. در عین حال، امروزه سامانه‌های زمین‌گرمایی جمع‌وجوری هم ساخته می‌شوند که برای استفاده در منازل و ساختمان‌ها‌ طراحی شده‌اند و وظیفه آن‌ها، نه تولید برق بلکه گرم کردن فضای داخلی در زمستان و خنک کردنش در تابستان است. موضوع اصلی این مقاله، نیروگاه‌ زمین‌گرمایی است اما در خلال مطلب، گاهی به سامانه‌های زمین‌گرماییِ خانگی نیز اشاره‌هایی شده است.

مروری بر انرژی زمین‌گرمایی

به انرژی گرماییِ نهفته در عمیق زمین که از گرمای هسته زمین نشأت می‌گیرد، انرژی زمین‌گرمایی می‌گوییم. هسته زمین توده بسیار فشرده و داغی است که دمایش تا ۵۲۰۰ درجه سانتی‌گراد نیز می‌رسد. سه عامل در داغ بودن هسته زمین موثر هستند: یکی واپاشی پرتوزا یا رادیواکتیوِ عناصر موجود در هسته زمین؛ دیگری گرمایی که از زمان پیدایش سیاره ما به جای مانده است و سرانجام، تبدیل شدن مواد مایعِ هسته خارجیِ مجاور با هسته داخلی زمین به حالت جامد که سبب انتشار گرما می‌شود. در هر حال، گرمای هسته به لایه‌های بیرونی‌تر زمین یعنی گوشته و سپس پوسته سرایت می‌کند. همین گرما در عمق زمین سبب به وجود آمدن مواد مذاب و تقتال (ماگما) می‌شود و چنانچه مواد مذاب به بیرون از پوسته زمین راه پیدا کنند، آن‌را آتشفشان می‌نامیم.

هرچه به‌ سوی مرکز زمین پیش برویم، دمای داخلی زمین افزایش می‌یابد. به افزایش تدریجی دمای زمین، شیب زمین‌گرمایی (geothermal gradient) می‌گوییم. با هر ۱۰۰ متر پیش‌روی ‌سمت مرکز زمین، دما ۳ درجه سانتی‌گراد افزایش می‌یابد. اما در برخی نواحی به‌سبب ساختار و شرایط خاص زمین‌ساختی، روند افزایش دما تصاعدی‌تر می‌شود و نهایتا در عمق ۲۰۰۰ تا ۴۰۰۰ کیلومتری زمین با هر ۱۰۰ متر پیش‌روی دما ۲۵۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد بیشتر می‌شود.

عکس ۱. وجود چنین آب‌فشان‌ها و چشمه‌های آب‌گرمی از وجود مخازن زمین‌گرمایی در عمق زمین حکایت دارند.

در بعضی از نقاط عمیق زمین مخازن بزرگ آب وجود دارد. هرچه عمق مخازن آب زیرزمینی بیشتر باشد، دمای‌ آب‌شان بیشتر خواهدبود. ما می‌توانیم با ایجاد حفره‌هایی در عمق زمین به مخازن آب داغ زیرزمینی دسترسی یابیم و آن‌را به سطح زمین هدایت کنیم و با استفاده از گرمای طبیعی آب‌های زیرزمینی، برق تولید کنیم. برای این منظور باید نیروگاه‌ و تاسیسات ویژه‌ای ایجاد شود که به آن نیروگاه برق زمین‌گرمایی  می‌گوییم.


نیروگاه زمین‌گرمایی چیست؟

نیروگاه زمین‌گرمایی مجموعه تاسیساتی است که انرژی زمین‌گرمایی را به انرژی الکتریکیِ تجدیدپذیر تبدیل می‌کند. برای این منظور، باید آب‌های داغ زیرزمینی را از عمق زمین بیرون کشید و آن‌را به بخار تبدیل کرد و با دماندن بخار به توربین، پره‌های توربین را به چرخش واداشت. آنگاه مولد یا ژنراتوری که به توربین وصل است، انرژی مکانیکی حاصل از چرخش توربین را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند.

مراحل تولید برق در نیروگاه زمین‌گرمایی

انرژی زمین‌گرمایی مستقیما از گرمای درونی زمین حاصل می‌شود. مراحل تولید برق در نیروگاه‌ها زمین‌گرمایی به‌طور خلاصه چنین است:

  • ابتدا محل استقرار مخازن آب زیرزمینی دقیقا شناسایی می‌شود.
  • سپس چاه‌هایی حفر می‌شوند تا آب و بخار داغ را از درون زمین به سطح آن منتقل کنند. عمق چاه‌ها معمولا بین ۱.۵ کیلومتر تا بیش از ۳ کیلومتر است.
  • پمپ‌ها آب‌های داغ موجود در چاه‌های پرفشار را به سطح زمین منتقل می‌کنند. در عمق زمین فشار بیشتر است و هرچه به سطح زمین نزدیک‌تر می‌شویم فشار کاهش می‌یابد. لذا وقتی آب داغ از عمق به سطح زمین می‌رسد، فشارش کاهش می‌یابد و طبیعتاً به بخار داغ تبدیل می‌شود.
  • بخار داغ بوسیله لوله‌هایی با شدت به پره‌های توربین برخورد می‌کند و توربین را می‌چرخاند و بدین‌ترتیب انرژی گرمایی به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود.
  • با چرخش توربین، ژنراتوری که به محور توربین متصل است، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند و بدین‌سان برق تولید می‌شود.
  • بدیهی است که سپس بخار داغ، خنک می‌شود و طبیعتاً به مایع (یعنی آب) تغییر حالت می‌دهد. آب را مجددا به داخل زمین بازمی‌گردانند تا مخازن زیرزمینی آب بازیابی شود و چرخه مذکور را پیوسته تکرار می‌کنند. به‌همین سبب، انرژی الکتریکی زمین‌گرمایی، تجدیدپذیر است.
نیروگاه زمین‌گرمایی چیست و چگونه کار می‌کند: نیروگاه وایراکی

عکس ۲. نیروگاه زمین‌گرمایی وایراکی در نیوزیلند


نیروگاه زمین‌گرمایی چگونه کار می‌کند؟

در بعضی از لایه‌های سنگیِ پوسته زمین، شکستگی‌هایی وجود دارد. آب و بخار داغ موجود در منابع گرمایش زیرزمینی (مثل تفتال، یا مواد مذاب پوسته زمین) با عبور از درون شکستگی‌های مذکور، تا نزدیک سطح زمین بالا می‌آید. با حفر چاه‌های استخراج زمین‌گرمایی (extraction well) می‌توان به آب و بخار داغ دسترسی یافت. بخاری که از چاه‌ها بیرون می‌آید به سمت لوله‌هایی موسوم به لوله‌های بخار هدایت می‌شود و سپس با فشار از لوله خارج می‌شود و به پره‌های توربین برخورد می‌کند. بخار پرفشار پره‌های توربین را می‌چرخاند و انرژی گرمایی عملاً به انرژی مکانیکیِ چرخشی تبدیل می‌شود.

نیروگاه زمین‌گرمایی چیست و چگونه کار می‌کند: لوله‌های انتقال بخار

عکس ۳. لوله‌های انتقال بخار در نیروگاه زمین‌گرمایی

محور توربین به مولد یا ژنراتور وصل است. لذا وقتی توربین می‌چرخد، ژنراتور، انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند و بدین‌سان برق تولید می‌شود. برق به ترانسفورمر منتقل می‌شود. ترانسفورمر ولتاژ برق را به ۱۳۲۰۰۰ ولت می‌رساند و آن‌را به شبکه توزیع برق منتقل می‌کند.

بخار پس از عبور از توربین، بوسیله چگالنده (کندانسور) جمع‌آوری، متراکم و خنک می‌شوند و طبیعتاً به حالت مایع یعنی آب تغییر حالت می‌دهد. اما گازهای زیرزمینیِ موجود در بخار آب چون نمی‌توانند متراکم شوند، در جو زمین پراکنده می‌شوند. گازهای یادشده (مثل سولفید هیدروژن و جیوه) چون آلاینده هستند، قبلا باید تجزیه شوند. برج خنک‌کننده، آبِ تولیدشده توسط چگالنده‌ی بخار را خنک می‌کند. آبی که طی این مرحله خنک می‌شود را می‌توان هم در خود چگالنده به‌کار برد تا دمای بخار را کاهش دهد و هم می‌توان توسط چاه‌های تزریق (Injection well) به عمق سنگ‌های زیرزمینی تزریق کرد تا به تجدیدِ چرخه‌ی انرژی زمین‌گرمایی کمک کند.

برج‌ خنک‌کننده در نیروگاه زمین‌گرمایی

عکس ۴. برج‌ خنک‌کننده در نیروگاه زمین‌گرمایی


انواع نیروگاه‌های زمین‌گرمایی

نیروگاه‌های تولید برق زمین‌گرمایی معمولا سه نوع هستند و با یکی از ۳ نوع فناوری اصلی کار می‌کنند:

  • بخار خشک (dry steam)
  • انتقال آنی یا بخار سیال (flash)
  • چرخه دوگانه (binary cycle)

در ادامه هر سه را خلاصه‌وار توضیح می‌دهیم.

انواع نیروگاه زمین‌گرمایی

تصویر ۵. انواع نیروگاه زمین‌گرمایی (برای دیدن تصویر در اندازه اصلی، روی آن کلیک کنید.) منظور از چاه تولید، همان چاه‌هایی هستند که آب و بخار داغ را از مخازن عمق زمین استخراج می‌کنند. چاه‌های تزریق، چاه‌هایی هستند که بخار را پس از استفاده مجدد تحت فشار به آب تبدیل و آن‌را به مخازن زیرزمینی بازمی‌گردانند تا مخازن مرتباً احیا شوند.


بخار خشک

رایج‌ترین و قدیمی‌ترین فناوری مورداستفاده در نیروگاه‌های زمین‌گرمایی، بخار خشک است که بخار پرفشار و بسیار داغ (با دمای بیش از ۲۳۵ درجه سانتی‌گراد) را مستقیما از عمق زمین بالا می‌کشد و آن‌را با فشار به پره‌های توربین می‌دماند تا آن‌را بچرخاند و طبق روندی که قبلا گفتیم، برق تولید ‌کند.

 

انتقال آنی یا بخار سیال (فلاش)

نیروگاه‌های انتقال آنی (فلاش)، آب داغ پرفشار را از زیرزمین بیرون می‌کشند و آن‌را با آب خنک‌تر و کم‌فشارتر مخلوط می‌کنند. نتیجتاً بخشی از آب داغ، بخار می‌شود و بخار با برخورد به پره‌های توربین، آن‌را می‌چرخاند.

در نیروگاه‌های انتقال آنی، آب با دمای بیش از ۱۵۰ تا ۱۷۰ درجه سانتی‌گراد طی یک یا دو مرحله سریعا از مخازن زیرزمینی به سطح زمین منتقل می‌شود. در اعماق زمین فشار آب زیاد است. هرچه آب به سطح زمین نزدیک‌تر شود فشارش کاهش می‌یابد و به بخار تبدیل می‌شود. در روش انتقال آنی چون آب سریعاً از عمق به سطح منتقل می‌شود، فشار آن ناگهان کاهش می‌یابد و بخار می‌شود. بخار به نیروگاه هدایت می‌شود و طبق روندی که با آن آشنا شدیم، برق تولید می‌کند. سپس آب مجددا به مخزن زیرزمینی تزریق می‌شود. اگر آب‌های عمیق بسیار داغ باشند، می‌توان مرحله فوق را هر بار دو نوبت تکرار کرد که آنگاه به آن انتقال آنیِ دوگانه (double flash) می‌گویند.

 

چرخه دوگانه

در نیروگاه‌های دوگانه، آب داغ را از میان مایع ثانویه‌ای که نقطه جوش کمتری از آب دارد می‌گذرانند. مایع ثانویه به بخار تبدیل می‌شود و پره‌های توربین را می‌چرخاند. پیش‌بینی می‌شود که اکثر نیروگاه‌های زمین‌گرمایی آینده از این نوع باشند.

در بعضی از مخازن زیرزمینی دمای آب، متوسط (معمولا بین ۱۲۰ تا ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد) است. چنین مواقعی به‌جای آب، مایع دیگری (اصطلاحا مایع ثانویه) را به بخار تبدیل می‌کنند. برای این منظور باید مایعی را به‌کار ببریم که نقطه جوش آن کمتر از نقطه جوش آب باشد. آنگاه با استفاده از گرمای آب می‌توان مایع ثانویه را به بخار تبدیل کرد. در روش مذکور، آب داغ را با استفاده از تبادلگرِ حرارت، از میان مایع ثانویه‌ (مثل آمونیاک، ایزوبوتان یا ایزوپنتان) می‌گذرانند. مایع ثانویه به بخار تبدیل می‌شود و با برخورد به پره‌های توربین، آن‌را می‌چرخاند؛ سپس متراکم می‌شود و مجددا به تبادلگر بازمی‌گردد. پیش‌بینی می‌شود که اکثر نیروگاه‌های زمین‌گرمایی آینده از این نوع باشند. بازده گرمایی چنین نیروگاه‌هایی فعلا ۱۰ تا ۱۳ درصد است.


اولین نیروگاه زمین‌گرمایی ایران (مشگین‌شهر)

عکس ۶. نیروگاه نیروگاه زمین‌گرمایی سبلان در مشکین‌شهر، استان اردبیل، نخستین نیروگاه زمین‌گرمایی ایران و غرب آسیا است.

اولین نیروگاه زمین‌گرمایی ایران و غرب آسیا در مشگین‌شهر، استان اردبیل ساخته شد و اکنون مشغول کار است. نام نیروگاه، سبلان است. نخستین مرحله حفاری اکتشافی در ۱۳۸۱ شمسی آغاز و طی آن چاهی به عمق ۳۲۰۰ متر حفر و نتیجتاً مخزنی با دمای تقریبا ۲۴۰ درجه سانتی‌گراد کشف شد. چاه‌های دوم و سوم نیز همان‌سال ایجاد شدند.

مرحله دوم حفاری بهمن ۱۳۸۸ آغاز و اردیبهشت ۱۳۹۰ پایان یافت و طی آن ۶ حلقه چاه اکتشافی مجموعا به‌عمق ۱۶۸۴۰ متر حفر شد. در نهایت از ۱۱ حلقه چاهی که در آن مقطع ایجاد شد، در ۷ مورد به مخازن زمین‌گرمایی رسیدند.


مزایا و معایب نیروگاه زمین‌گرمایی

نیروگاه‌ زمین‌گرمایی نیز مثل هر نوع نیروگاه دیگری مزایا و معایبی دارد که به بعضی از آن‌ها اشاره خواهیم کرد. برای مثال، نیروگاه‌های زمین‌گرمایی در مقایسه با نیروگاه‌های سوخت فسیلی گازهای آلاینده بسیار کمتری تولید می‌کنند، اما کاملا پاک نیستند. آن‌ها برق پایدار تولید می‌کنند و برخلاف نیروگاه‌های بادی و خورشیدی، ساعات بیکاری ندارند اما بازده انرژی آن‌ها نسبت به میزان سرمایه‌ای که صرف‌شان شده، متوسط است. در ادامه، مزایا و معایب نیروگاه زمین‌گرمایی را کمی دقیق‌تر بررسی می‌کنیم.

 

مزایای نیروگاه زمین‌گرمایی چیست؟

در این بخش، خلاصه‌وار توضیح می‌دهیم که بعضی از مزایای تاسیسات زمین‌گرمایی خانگی و نیروگاه‌ زمین‌گرمایی چیست.

برق پایدار تولید می‌کند

انرژی زمین‌گرمایی برخلاف انرژی بادی و خورشیدی، همیشه در دسترس است. نیروگاه‌های بادی فقط زمانی که باد می‌وزد برق تولید می‌کنند. نیروگاه‌های خورشیدی نیز شب‌ها و حتی روزهای ابری بیکارند. اما نیروگاه‌ زمین‌گرمایی پیوسته از گرمای عمق زمین برق تولید می‌کند و اوقات روز و تغییر فصل‌ها بر عملکرد آن تاثیری ندارد. برای مثال، نیروگاه زمین‌گرمایی سالانه میانگین ۸۶۰۰ ساعت برق تولید می‌کند اما تولید برق نیروگاه خورشیدی در سال حدود ۲۰۰۰ ساعت است.

فضای زیادی لازم ندارد

توربین‌های بزرگ بادی و صفحه‌های متعدد خورشیدی فضای زیادی اشغال می‌کنند، اما نیروگاه زمین‌گرمایی فضای کمتری لازم دارد. اکثر تجهیزات نیروگاه زمین‌گرمایی زیر زمین جاسازی و فقط کمی از آن‌ها روی زمین مستقر می‌شوند. پمپ‌های حرارتی خانگی تقریبا هم‌اندازه آب‌گرم‌کن‌های عادی هستند. بزرگترین جزء نیروگاه‌ زمین‌گرمایی نیز برج‌های خنک‌کننده هستند که در انتهای‌شان توربین نصب می‌شود.

تقریبا بی‌صدا است

نیروگاه زمین‌گرمایی حتی وقتی با حداکثر ظرفیت کار می‌کند، صدای ناچیزی دارد. هم سامانه‌های زمین‌گرماییِ خانگی و هم نیروگاه‌های بزرگ زمین‌گرمایی که چندین توربین چرخان دارند، کم‌صدا هستند.

آلایندگی نسبتا کمتر

نیروگاه زمین‌گرمایی در مقایسه با نیروگاه‌های ترموالکتریک که با سوخت‌های فسیلی مثل زغال‌سنگ کار می‌کنند، آلایندگی کمتری دارد و دی‌اکسیدکربن و مواد سمی آن که به اثر گلخانه‌ای و تغییرات آب‌‌وهوایی منجر می‌شود، کمتر است اما کاملا پاک نیست و اندکی مواد آلاینده دارد که در بخش معایب بیشتر درباره‌اش توضیح می‌دهیم.

اشتغال‌زایی زیادی دارد

طبق برخی بررسی‌ها نیروگاه زمین‌گرمایی در مقایسه با دیگر نیروگاه‌های برق تجدیدپذیر، شغل‌های غیرمستقیم بیشتری ایجاد می‌کند. برای مثال، یکی از مطالعات در این‌خصوص نشان می‌دهد که به ازای تولید هر مگاوات برق زمین‌گرمایی ۳۴ شغل ایجاد می‌شود، اما هر مگاوات برق بادی ۱۹ شغل و هر مگاوات برق خورشیدی تنها ۱۲ شغل ایجاد می‌کند.

بادوام، ایمن و قابل‌اعتماد است

هم تاسیسات زمین‌گرماییِ خانگی و هم نیروگاه‌های زمین‌گرمایی، عمر زیادی دارند و ۸۰ الی ۱۰۰ سال کار می‌کنند. ضمنا نیروگاه زمین‌گرمایی چون هیچ سوختی نمی‌سوزاند، از این حیث با خطر انفجار و حریق مواجه نیست.

به نظارت و نگهداری کمتری نیاز دارد

تاسیسات زمین‌گرماییِ خانگی به نظارت‌های تخصصی نیازی ندارند و چون چرخه کارشان اصطلاحا بسته است، فشار سیال در لوله‌ها خودتنظیم است و کمتر پیش می‌آید که اجزای الکتریکی و مکانیکی‌شان خراب شود.

هم گرمایش و هم سرمایش

انرژی زمین‌گرمایی فقط برای گرمایش نیست و می‌تواند تابستان‌ها هوای خانه را تهویه و خنک کند. لذا سامانه‌های برق زمین‌گرمایی را تقریبا در هر نوع ساختمانی اعم از خانه و فروشگاه‌های بزرگ و ساختمان‌های عمومی و حتی مراکز ورزشی می‌توان نصب کرد. البته محدودیتی هم دارند: تاسیسات زمین‌گرمایی را فقط در مناطقی می‌توان برپا کرد که به مخازن زمین‌گرمایی، نزدیک هستند.

صرفه‌جویی در مصرف انرژی

تاسیسات زمین‌گرمایی خانگی، ۳۰ تا ۷۰ درصد کمتر انرژی مصرف می‌کنند زیرا کار آب‌گرم‌کن را هم انجام می‌دهند، یعنی آب را برای استفاده در آشپزخانه و حمام، گرم می‌کنند.

 

معایب نیروگاه زمین‌گرمایی چیست؟

نیروگاه‌های زمین‌گرمایی باید نزدیک به مخازن زمین‌گرمایی ساخته شوند. آن‌ها آلودگی جوی زیادی ایجاد نمی‌کنند، اما کاملا هم پاک نیستند. ضمنا حفر چاه‌ تا چندکیلومتری عمق زمین ممکن است ساختار پوسته زمین را در بعضی از مناطق طوری تغییر دهد که به بروز زمین‌لرزه منجر شود. لذا باید به محل احداث آن دقت کرد. در ادامه، با کمی جزییات بیشتر توضیح می‌دهیم که بعضی از معایب نیروگاه زمین‌گرمایی چیست.

کاملا پاک نیست

استخراج انرژی زمین‌گرمایی، گاز دی‌اکسیدکربن تولید نمی‌کند، اما بسته به روش‌ استخراج ممکن است کمی از دیگر گازهای گلخانه‌ای و آلاینده‌های جوی در هوا منتشر شود. مثلا در روش بخارخشک و بخار سیال، اندکی از گازهای گلخانه‌ای و آلاینده‌های جوی موجود در زیر زمین، آزاد و در جو زمین پخش می‌شود. در روش چرخه دوگانه، ممکن است میزان انتشار گازهای کربنی صفر باشد زیرا بخار مستقیما از زیرزمین استخراج نمی‌شود. طبق برآوردها میانگین انتشار دی‌اکسیدکربن نیروگاه‌های زمین‌گرمایی ۱۲۲ گرم بر کیلووات‌ساعت یعنی تقریبا ۱۰ برابر کمتر از زغال‌سنگ و سوخت‌های نفتی است. اما در برخی کشورها مثل ایسلند این میزان کمتر و در برخی کشورها بسیار بیشتر است. مثلا در ترکیه و ایتالیا میزان تولید دی‌اکسیدکربن نیروگاه‌های زمین‌گرمایی تا ۱۳۰۰ گرم بر کیلووات‌ساعت نیز می‌رسد، یعنی از این حیث حتی از نیروگاه‌های زغال‌سنگ نیز آلاینده‌ترند.

عواملی مثل موقعیت مکانی، روش تولید انرژی زمین‌گرمایی، فناوری مورداستفاده و مهمتر از همه، کیفیت مخازن زمین‌گرمایی در میزان آلایندگی نیروگاه موثر هستند. بعضی از مخازن زمین‌گرمایی گازهای تراکم‌ناپذیرِ۳ بیشتری دارند که عمدتا دی‌اکسیدکربن است. پس باید توجه داشته باشیم که انرژی زمین‌گرمایی مسلما تجدیدپذیر است اما الزاما همیشه پاک نیست. در ادامه، بعضی از معایب نیروگاه‌های زمین‌گرمایی برمی‌شمریم.

محدودیت مکانی

یکی از بزرگترین معایب نیروگاه زمین‌گرمایی، محدودیت‌‌های مکانی آن است. نیروگاه زمین‌گرمایی را هرجا که خواستید نمی‌توانید برپا کنید. نیروگاه زمین‌گرمایی باید به مرزهای صفحه‌های زمین‌ساختی نزدیک و در عین حال، میزان دی‌اکسید‌کربن درون مخازن زمین‌گرمایی باید کم باشد تا هوا را بیش از حد آلوده نکند.

احتمال ایجاد زلزله (زمین‌لرزه)

ضمنا ساخت نیروگاه‌ زمین‌گرمایی ممکن است به بروز زمین‌لرزه منجر شود، زیرا شاید حفر کردن چاه‌های عمیق، ساختار آن بخش از پوسته زمین را تغییر دهد. بنابراین، نیروگاه‌های زمین‌گرمایی باید از اماکن مسکونی دور باشند که خود، نوعی محدودیت است.

بازده انرژی متوسط

نمره‌ی بازده انرژی نیروگاه‌های زمین‌گرمایی نسبت به سرمایه‌ای که صرفش شده۳ حدود ۹ است، یعنی به‌ازای هر واحد ورودی، ۹ واحد خروجی دارد که امتیاز چندان زیادی نیست. برای مثال، امتیاز بازده انرژی نیروگاه‌های خورشیدی نسبت به هزینه‌شان ۱۰ و برای نیروگاه‌های بادی ۱۸ است.

در نیروگاه زمین‌گرمایی، آب داغ از مخازن زمین‌گرمایی استخراج می‌شود. سپس بسته به نوع نیروگاه، خود آب یا نوعی سیال مخصوص تبخیر می‌شود و بخار بوسیله لوله‌هایی سمت توربین هدایت می‌شود.

عکس ۷. در نیروگاه زمین‌گرمایی، آب داغ از مخازن زمین‌گرمایی استخراج می‌شود. سپس بسته به نوع نیروگاه، خود آب یا نوعی سیال مخصوص تبخیر می‌شود و بخار بوسیله لوله‌هایی سمت توربین هدایت می‌شود.


جمع‌بندی: نیروگاه زمین‌گرمایی چیست و چگونه کار می‌کند؟

توضیح دادیم که نیروگاه زمین‌گرمایی چیست. گفتیم نیروگاه زمین‌گرمایی تاسیساتی است که انرژی گرمایی نهفته در عمق زمین را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. همچنین توضیح دادیم که نیروگاه زمین‌گرمایی چگونه کار می‌کند: نیروگاه زمین‌گرمایی، آب‌ داغ را توسط چاره‌هایی از مخازن زیرزمینی بیرون می‌کشد و با تبدیل آب داغ به بخار، آن‌را به پره‌های توربین می‌دماند. توربین می‌چرخد و ژنراتور متصل به توربین انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. سپس انواع نیروگاه‌های زمین‌گرمایی را خلاصه‌وار توضیح دادیم که گفتیم که سه نوع هستند و ضمنا به مزایا و معایب نیروگاه‌های زمین‌گرمایی اشاره کردیم. آن‌ها گازهای آلاینده کمی منتشر می‌کنند، اما کاملا هم پاک نیستند. ضمنا محل احداث آن‌ها مهم است و باید نزدیک مخازن زمین‌گرمایی احداث شوند.


پانویس‌ها:

  1. geothermal power plant
  2. geothermal energy
  3. NCG، مخفف Non-Condensable Gas
  4. EROI، مخفف Energy Return on Investment