الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 48000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۲
کد مقاله
PHY02
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
انرژی وابسته به حرارت مرکزی زمین
نام انگلیسی
GEOTHERMAL ENERGY
تعداد صفحه به فارسی
۴۱
تعداد صفحه به انگلیسی
۱۷
کلمات کلیدی به فارسی
انرژی حرارت مرکزی زمین
کلمات کلیدی به انگلیسی
GEOTHERMAL ENERGY
مرجع به فارسی
مرجع به انگلیسی
کشور
انرژی وابسته به حرارت مرکزی زمین
گرما شکلی از انرژی می‌باشد و انرژی وابسته به حرارت مرکزی زمین بطور تحت‌اللفظی یکنوع انرژی داخل زمینی می‌باشد که باعث ایجاد پدیده‌های زمین شناسی در مقیاس جهانی می‌گردد. انرژی گرمایی زمین در تکنولوژیهای مدرن از گرمای طبیعی نشات می‌گیرد. در نتیجه، زمین مانند یک دیک بخار می‌باشد که در آن سیالات گرمایی زمین می‌توانند گرمای بالا و فشار زیاد مورد نیاز برای پیشرفت تجاری را بدست آورند. معمولا، این سیالات در مخازنی روی می‌دهند که در عمق بیش از ۳۰۰۰ متری زمین قرار گرفته‌اند و می‌توان آنها را با استفاده از حفر چاه بازیافت نمود. تاسیسات سطحی گرمای زمینی را به نوعی مفید از انرژی، نظیر الکتریسیته و یا گرما برای مقاصد دیگر نظیر گرمای خانگی، تبدیل می‌کنند.
طبیعت منابع گرمای زمینی
موتور گرمای زمین
گرمای داخل هسته زمین بطور مداوم بوسیله اضمحلال ایزوتوپهای اورانیوم رادیواکتیویته، توریم و پتاسیم که داخل زمین وجود داشته و دارای عمر بسیار طولانی می‌باشند ایجاد می‌گردد. به این گرما می‌توان منابع گرمایی دیگری نظیر انرژی اولیه زمینی را اضافه نمود.
گرمای تولید شده در داخل زمین و گرمای انتشار یافته به سطح زمین به نظر غیرمتعادل می‌باشند برحسب یک تئوری سیاره ما به سوی سرد شدن در حرکت است با این وجود، فرآیند سرد شدن بسیار آهسته می‌باشد. دمای پوسته(به تصویر نگاه کنید) در حدود ۳ بیلیون سال تنها به میزان ۳۰۰ تا ۳۵۰ درجه کاهش یافته است و در حدود ۴۰۰۰ درجه در مرکز آن باقیمانده است. ارزیابیهای به عمل آمده در بیش از ۲۵ سال پیش کل مجموع گرمای زمین را محاسبه نموده و میانگین دمای سطح ۱۵ درجه را تخمین زده است، در یک ترتیب ۱۲٫۶x10E24MJ، و همچنین ترتیب پوسته ۵٫۴x10E21MJ .
پوسته، لایه و هسته زمین
ناحیه بالا به راست: یک بخش به سمت پوسته و بالاترین سطح لایه.
خصیصه‌‌های شیمیایی و فیزیکی پوسته، لایه و هسته با سطح و مرکز زمین متفاوت می‌باشد. بیرونی‌ترین سطح زمین به نام لیتوسفر خوانده می‌شود که بالای سطح پوسته و بالای سطح لایه زمین قرار گرفته است. ضخامت آن از حداقل ۸۰ کیلومتر در نواحی اقیانوسی تا بیش از ۲۰۰ کیلومتر در نواحی قاره‌ای می‌باشد. خصیصه لیتوسفر داشتن یک بدنه سخت می‌باشد. در زیر لیتوسفر ناحیه‌ای به نام استنوسفر ، با ۲۰۰ تا ۳۰۰ کیلومتر ضخامت قرار دارد که دارای سختی کمتر و انعطاف‌پذیری بیشتر می‌باشد. به عبارت دیگر، در یک مقیاس زمین‌شناختی، جاییکه زمان در حدود میلیونها سال قبل اندازه‌گیری شده است، این قسمت از زمین دارای رفتاری مشابه با یک جریان سیل در برخی از فرآیندهای خود می‌باشد.
انرژی وابسته به حرارت مرکزی زمین
تاریخچه بهره‌برداری
در اوایل قرن ۱۹ سیالات گرمایی زمین قبلا بواسطه انرژی تولیدی خود مورد بهره برداری قرار گرفته بودند. در آن زمان یک کارخانه شیمیایی در منطقه‌ای که اکنون بنام لاردریلو خوانده می‌شود در ایتالیا تاسیس گردید. هدف از تاسیس این کارخانه استخراج اسید بوریک از آب گرم طبیعی و یا از طریق حفاری بود. بوریک اسید بوسیله تبخیر سیالات گرم در دیکهای فلزی تهیه می‌شد. از چوب بعنوان سوخت این تاسیسات استفاده می‌گردید و آن را از جنگلهای اطراف تامین می‌کردند. در سال ۱۸۲۷، فرانسیسکو لاردلر، موسس این صنعت، یک سیستم استفاده از گرمای سیالات بوریک، بجای سوزاندن چبهایی که منابع آن نیز محدود است، در فرآیند تبخیر را ابداع نمود. استفاده از بخار طبیعی برای انرژی مکانیکی آن ، تقریبا در یک زمان شروع شد. بخار گرمایی زمین جهت بالا بردن مایع در مخازن اولیه گاز مورد استفاده قرار گرفت و پس از آن موارد استفاده‌های دیگری در پمپهای سانتریفوژ و رفت و برگشتی و وینچها از آن شد. تمامی این ادوات مرتبط با فعالیتهای حفاری بوده و در تاسیسات مذکور بکار گرفته شد. بین سالهای ۱۸۵۰ و ۱۸۷۵ کارخانه لاردریلو انحصار تولید اسید بوریک را در اروپا بدست آورد. بین سالهای ۱۹۱۹ و ۱۹۴۰ بخار فشار کم در نواحی تاسکانی به منظور گرم کردن ساختمانهای صنعتی و مسکونی و گلخانه‌ها بکار گرفته شد.
وضعیت جاری
پس از جنگ جهانی دوم بسیاری از کشورها جذب انرژی گرمایی زمین شدند. این انرژی از نظر اقتصادی قابل رقابت با دیگر نمونه‌های انرژی بود. نیازی به واردات آن وجود ندارد و در برخی از موارد تنها انرژی موجود در محل می‌باشد. کشورهایی که انرژی گرمای زمینی را جهت تولید الکتریسیته مورد استفاده قرار دادند در زیر لیست شده‌اند. این کشورها بصورت جهانی توانایی بهره‌گیری از الکتریسیته گرمای زمینی را در سال ۱۹۹۵ با میزان کل تولید جهانی آن ۶۸۳۳ Mwe داشته‌اند. این میزان در سال ۲۰۰۰ ۷۹۷۴ Mwe می‌باشد.
سیستمهای گرمایی زمین
گرمای زمین را می‌توان در مناطقی که دارای گرادیان زمین گرمایی معمولی و یا فوق معمول می‌باشند یافت، مخصوصا در کناره‌هایی که ممکن است گرادیان گرمایی زمین بیشتر از حد میانگین باشد. در حالت اول سیستم بواسطه گرمای پایین آن مشخص می‌گردد که معمولا بیش از ۱۰۰ درجه در عمق اقتصادی آن نمی‌باشد. در حالت دوم، دما می‌تواند محدوده وسیعی از کم به زیاد حتی ۴۰۰ درجه سانتیگراد را پوشش دهد.
استفاده از گرمای مستقیم
استفاده از گرمای مستقیم یک از قدیمی‌ترین، تطبیق‌پذیرترین و شایعترین موارد استفاده از انرژی گرمایی زمین بحساب می‌آید. گرمای فضا و ناحیه، کاربردهای کشاورزی، آبزیان و مصارف صنعتی بعنوان شناخته‌ترین نوع بهره‌گیری از این سیستم وجود دارد، اما روشهای دیگری نیز در دست تهیه می‌باشد.
گرمای یک ناحیه و فضای خاص با استفاده از این سیستم در ایسلند پیشرفت زیادی نموده است. در این ناحیه توانایی بهره‌بری از این سیستم تا آخر ۱۹۹۹ به ۱۲۰۰ MWt رسیده است. این سیستم در بین کشورهای اروپای شرقی، ایالات متحده، چین، ژاپن، فرانسه و دیگر جاها نیز گسترش یافته است.
کشاورزی
کاربردهای کشاورزی سیالات گرمایی زمین شامل کشاورزی میدان – باز و گرمایش گلخانه‌ای می‌باشد. آب گرمایی را می‌توان در کشاورزی میادین باز به منظور آبیاری و یا گرم کردن زمین مورد استفاده قرار داد. بزرگترین اشتباه در خصوص آبیاری با آب گرم در آن است که به منظور بدست آوردن هرگونه گوناگونی مفید در دمای خاک، چنین میزان زیادی از آب در دمایی پایینتر مورد نیاز بوده تا از بروز هرگونه آسیب به گیاهان بر اثر پوشیده شدن زمین با آب جلوگیری بعمل آید. یکی از راه‌حلهای ممکن در خصوص این مشکل اتخاذ یک سیستم آبیاری زیرسطحی می‌باشد که با ابزار گرمایش زمین که بصورت لوله کار گذاشته شده در زیر سطح می‌باشد منطق و جفت شده باشد. گرمایش زمین در لوله‌های زیرسطحی بدون سیستم آبیاری می‌تواند باعث کاهش رسانایی گرما خاک گردد چرا که باعث افت رطوبت در اطراف لوله‌ها و در نتیجه ایزولاسیون گرمایی می‌گردد. ترکیب شیمیایی آبهای گرمایی زمین مورد استفاده در آبیاری را می‌بایست بدقت مورد نظارت قرار داد تا از ایجاد عوارض نامطلوب در گیاهان جلوگیری بعمل آید.
انرژی وابسته به حرارت مرکزی زمین
کاربردهای صنعتی
کل محدوده دمای سیالات گرمایی زمین، چه بخار و چه آب، را می‌توان برای کاربردهای صنعتی بکار برد. نمونه‌های متفاوت و محتمل بهره‌برداری شامل فرآیند گرمایی، تبخیر، خشک‌کن، تقطیر، استریل، شستشو، یخ زدایی، استخراج نمک و مواد شیمیایی به همراه بازیافت روغن می‌باشد. هم اکنون پردازش صنعتی گرما در ۱۹ کشور انجام می‌گیرد، جائیکه بنظر تاسیسات نصب گشته بزرگ بوده و مصرف نیز زیاد می‌باشد. چند نمونه از این مثالها عبارتند از: بعمل آوری بتن، بطر نمودن آب و آشامیدنیهای کربنات‌دار، تولید قطعات وسایل نقلیه و کاغذ، بازیافت نفت و روغن، پاستوریزه نمودن شیر، صنایع چرم، استخراج مواد شیمیایی، CO2، رشد قارچ و موارد استفاده در رختشویی، استخراج نمک و خشک‌سازی زمینی جدار سیلیسی، فرآیندهای پردازش خمیر و کاغذ و تولید بورات و اسید بوریک.
پمپهای گرما
سیستمهای تهویه مطبوع(گرما و سرم) از دهه ۱۹۸۰، در پی معرفی و استفاده گسترده از پمپهای گرمایی، رشد قابل ملاحظه‌ای یافته است. انواع مختلف پمپهای گرمایی موجود به ما اجازه می‌دهند تا بتوانیم از محتویات گرمای بدنه‌های کم دما بنحو احسن بهره ببریم، نظیر زمین، حوزه‌های کم‌عمق آب، مخازن و غیره. پمپهای گرمایی ماشینهایی هستند که گرما را به مسیری متضاد با آنچه خود بطور طبیعی جریان دارد هدایت می‌نماید. یعنی از یک فضای سرد به یک فضای گرمتر. یک پمپ گرما بطور موثر چیزی بیش از یک دستگاه سردکن نمی‌باشد. هر ابزار خنک‌کننده(نظیر تهویه مطبوع پنجره‌ای، یخچال، فریزر و غیره). این دستگاه گرما را از یک فضا(جهت خنک‌سازی) حرکت داده و آن گرما را در دماهای بالاتر تخلیه می‌کند. تنها تفاوت میان پمپ گرمایی و یک دستگاه خنک‌کننده تاثیر آن می‌باشد، خنک‌سازی برای دستگاه خنک‌کننده و گرمادهی برای پمپ گرمایی. عامل متمایز ثانویه برای پمپهای گرمادهی زیادی آن است که می‌توانند بصورت معکوس کار کرده بدین صورت که هم گرما و هم سرما تولید نماید.
الکتریسیته گرمایی زمین
انرژی گرمایی زمین جهت تولید الکتریسیته دارای توان بالقوه زیادی می‌باشد. در حدود ۸ هزار مگاوات الکتریسیته بوسیله انرژی زمین در سراسر جهان تولید می‌گردد. در ابتدا یک ایستگاه نیروی گرمایی زمین با خروجی ۲۵۰Kwe در سال ۱۹۰۴ در ایتالیا تاسیس گردید. موارد بعدی نیز در نیوزیلند(۱۹۵۸)، مکزیکو(۱۹۵۹) و آمریکا(۱۹۶۰) تاسیس شد. از سال ۱۹۸۰ میزان تاسیسات بطور قابل ملاحظه رشد کرده و در سال ۲۰۰۰ کل نیروی تولیدی به ۷۹۷۴ MW در آمریکا در مقایسه با ۲۲۲۸ MW رسید.
آب دمای ـ معتدل
برای آب در دمای کمتر از ۲۰۰ درجه سانتیگراد، تکنولوژی سیکل باینری پرهزینه‌تر می‌باشد. در این سیستمها، مایع گرمایی زمین داغ باعث تبخیر مایع ثانویه و کار با آن شده و موجب چرخاندن توربین و ژنراتور می گردد.
منابع بخار آسانترین موارد قابل استفاده به شمار می‌آیند اما آنها نادر می‌باشند. تنها میدان بخاری که در ایالات متحده بصورت تجاری توسعه گردید، جیزرز می‌باشد که در شمال کالیفرنیا قرار داشته و تولید الکتریسیته را در سال ۱۹۶۰ آغاز نمود. این تاسیسات اولین منبع تولید نیروی گرمایی زمین در کشور به شمار آمده و امروزه به عنوان بزرگترین و تنها منبع تولیدکننده نیروی گرمایی زمین در جهان بشمار می‌آید.
آینده انرژی گرمایی زمین
مخزنهای هیدروترمال تنها منبع ممکن برای الکتریسیته گرمایی زمین نمی‌باشند. صخره‌های خشک گرم توانایی بالقوه برای تولید الکتریسیته را دارا می‌باشند. انرژی صخره‌های خشک داغ از صخره‌های داغی که نسبتا عاری از آب می‌باشند در عمقهای مختلف بدست می‌آید. یکی از راههای استخراج انرژی چرخش آب در صخره‌های بوجود آمده توسط انسان می باشد. گرما را می‌توان از آب در سطح تولید انرژی جدا نمود و پس از آن آب سرد به صخره‌های شکسته برگشت داده می‌شود تا آنکه دوباره گرمای مورد نظر را بدست آورند. به هنگامی که این تکنولوژی برای منابع موجود صخره‌های داغ بکار برده شود می‌توان قسمت عمده‌ای از احتیاج ایالت متحده را به برق برای قرنهای متمادی تامین نمود.
محیط
در گذشته، هنگامی که محیط ما در حالت ساده‌تری در مقایسه با امروز قرار داشت ما آگاهی کمتری راجع به خطراتی که ممکن است زمین را تهدید کند داشتیم. انرژی گرمایی زمین هنوز نیز به عنوان انرژی پاک مطرح می‌باشد. هیچ راهی برای تولید و انتقال انرژی بصورتی که برای انسانها قابل بهره‌برداری باشد بدون برجای گذاشتن تاثیرات محیطی مستقیم یا غیرمستقیم وجود ندارد. حتی قدیمی‌ترین و ساده‌ترین شکل تولید انرژی گرمایی، سوزاندن چوب، دارای تاثیرات منفی نظیر از بین بردن جنگلها بوده است. بطور مشابه، اکتشاف انرژی گرمایی زمین دارای تاثیر بر روی محیط می‌باشد. البته می‌بایست گفته شود که این اکتشاف دارای حداقل میزان آلودگی بوده است. سیالات گرمایی زمین از زمین برگرفته شده و به زمین بازگشت داده می‌شود از این رو تاثیرات محیطی آن بسیار اندک می‌باشد.
انرژی وابسته به حرارت مرکزی زمین
منابع آلودگی
در بیشترین موارد میزان تاثیرات اکتشافات گرمایی زمین بر روی محیط زیست متناسب با مقیاس این اکتشافات می‌باشد. تولید الکتریسیته در تاسیسات سیکل باینری به همان روش بر روی محیط تاثیر می‌گذارد که استفاده از گرمای مستقیم می‌تواند تاثیر گذار باشد. این تاثیرات بطور بالقوه در مورد تاسیسات معمولی فشار ـ عقب یا نیروگاههای فشرده بیشتر می‌باشد، مخصوصا با توجه به کیفیت هوا، ولی می‌توان آنها را در محدوده‌های قابل پذیرش نگهداری کرد. هرگونه تغییری در محیط می‌بایست به دقت مورد ارزیابی قرار گیرد و می‌بایست تاثیرات مختلفی که می‌تواند بر روی محیط داشته باشد را مورد بررسی دقیق قرار داد.
بطور مثال، ممکن است در نتیجه تخلیه فاضلاب از نیروگاه ۲ تا ۳ درجه دمای محیط افزایش یافته و به اکوسیستم آسیب وارد نماید. ارگانیسمهای گیاهان و حیوانات که دارای حساسیت زیادی نسبت به گوناگونی و تغییر دما می‌باشند ممکن است کم‌کم ناپدید گشته و حتی می‌تواند منجر به جایگزینی یک نوع ماهی بدون منبع غذایی گردد. افزایش دمای آب می‌تواند باعث صدمه‌زدن به رشد تخمهای دیگر گونه‌های ماهی شود. چنانچه این ماهی خوردنی باشد و برای ماهیگیران حیاتی باشد بنابراین کم شدن و از بین رفتن آنها می‌تواند برای جامعه امری بحرانی تلقی گردد. البته این تنها یک فرض است ولی می‌تواند به واقعیت تبدیل شود.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
