انرژی های تجدید پذیر [ انرژی زمین گرمایی ]

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
  • انرژی زمین گرمایی چیست؟ و تاریخچه آن در ایران
  • منابع انرژی زمین گرمایی
  • کاربرد های انرژی زمین گرمایی
  • پمپ های حرارتی
  • پتانسیل منابع و نقشه زمین گرمایی در ایران
  • پروژه های انجام شده و در دست انجام
  • قیمت جهانی برق تولیدی از زمین گرمایی
  • فناوری ها و پیشرفت های انرژی زمین گرمایی
  • آمار جهانی انرژی زمین گرمایی

منبع : سازمان انرژی های نو

 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
انرژی زمین گرمایی چیست؟ و تاریخچه آن در ایران

انرژی زمین گرمایی چیست؟ و تاریخچه آن در ایران

انرژی زمین گرمایی چیست ؟
توجه به انواع انرژی غیر وارداتی و متفاوت از سوخت فسیلی نکته‌ای است که در بسیاری از کشورهای دنیا مبنای برنامه ریزی‌های بلند مدت قرار گرفته است. از سوی دیگر با افزایش بحران آلاینده‌های ناشی از سوختهای فسیلی ، توجه به فاکتورهای زیست محیطی توسط ارگانها و نهادهای بین المللی و نیز توجه برنامه ریزان به استفاده از انرژی تجدیدپذیر موجب گردیده تا امروزه به این مباحث با جدیت بیشتری پرداخته شود . انرژی زمین گرمایی نیزیکی از منابع انرژیهای تجدیدپذیر میباشد . اصطلاح زمین گرمایی ترجمه واژه Geothermal است که ریشه یونانی داشته و از کلمات Geo به معنای زمین و Therme به معنی حرارت تشکیل شده است. انرژی زمین گرمایی، انرژی موجود در عمق زمین است که از انرژی خورشیدی که در طول هزاران سال در داخل زمین ذخیره شده و همچنین فروپاشی یا زوال ایزوتوپ های اورانیوم رادیو اکتیویته،توریم و پتاسیم در طی سالیان درازدرعمق زمین نشات گرفته است که عمدتا در نواحی زلزله خیز و آتشفشانی جوان و صفحات تکتونیکی زمین متمرکز شده است . زمین منبع عظیمی از انرژی است بطوریکه حرارت در هسته آن بیش از 5000 درجه سانتیگراد می رسد حرارت زمین به طرق مختلف از جمله فوران آتشفشان – چشمه های ابگرم- ابفشانها- و گلفشانها در اثر کاهش چگالی زمین و خاصیت رسانایی از بخشهایی از زمین به سطح آن هدایت میشوند. درجه حرارت زمین با توجه به عمق آن به صورت غیر خطی زیاد میشود. (با تقریب خطی هر 100 متر 3 درجه سانتی گراد) انرژی حرارتی ذخیره شده در 11 کیلومتر فوقانی پوسته زمین معادل پنجاه هزار برابر کل انرژی به دست آمده از منابع نفت وگاز شناخته شده امروزجهان است. انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژیهای تجدید پذیر محدود به فصل ، زمان وشرایط خاصی نبوده بدون وقفه قابل بهره برداری می باشد. همچنین قیمت تمام شده برق در نیروگاههای زمین گرمایی با برق تولیدی از سایر نیروگاههای متعارف( فسیلی ) قابل رقابت بوده و حتی از انواع دیگر انرژیهای نو بمراتب ارزانتر است.




تاریخچه انرژی زمین گرمایی در ایران :
در ایران از سال 1354 مطالعات گسترده ای بمنظور شناسایی پتانسیل های منبع انرژی زمین گرمایی توسط وزارت نیرو با همکاری مهندسین مشاور ایتالیایی ENEL در نواحی شمال و شمال غرب ایران در محدوده ای به وسعت 260 هزار کیلومتر مربع آغاز گردید. نتیجه این تحقیقات مشخص نمود که مناطق سبلان، دماوند، خوی، ماکو و سهند با مساحتی بالغ بر 31 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 1361 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 1369 توسط کارشناسان UNDP بازنگری شده و منطقه زمین گرمایی مشکین شهر بعنوان اولین اولویت جهت ادامه مطالعات اکتشافی معرفی شد. پیرو مطالعات ذکر شده پروژه انجام حفاری های اکتشافی ، تزریقی، توصیفی به منظور شناسایی بیشتر پتانسیل در منطقه سرعین مشکین شهر در سال تعریف 1381گردید که عملیات حفر اولین چاه زمین گرمایی نیز در همان سال آغاز گردید .فاز اول این پروژه در سال 1383 اتمام یافت که درمجموع سه حلقه چاه اکتشافی و دو حلقه چاه تزریقی در این مرحله حفر گردید و تست دوحلقه از سه حلقه چاه اکتشافی با موفقیت انجام گرفت که مهم ترین دستاورد این فاز از پروژه کسب دانش فنی مربوط به حفر چاههای زمین گرمایی بود . فاز دوم این پروژه در سال 1384 آغاز گردید.


توانمندی های حاصله در کشور در حوزه انرژی زمین گرمایی:
در پروژه توسعه میدان زمین گرمایی و ساخت نیروگاه مشکین شهر مراحل حفاری چاهها،بهره برداری از چاه ها در دوره تست،ساخت دستگاههای مربوط به تست در کشور کاملا بومی شده و توسط متخصصان داخلی به انجام رسیده است.

همچنین در زمینه استفاده از پمپ های حرارتی زمین گرمایی تا کنون تکنولوژی نصب کویل های زمینی به صورت کامل و 100% در کشورمان ایران بومی شده است.

تاریخچه انرژی زمین گرمایی درجهان :
وجود کوههای آتش فشانی اولین نشانه وجود گرما درزیر زمین بود.
حفر اولین منابع زمین گرمایی در فاصله زمانی بین قرنهای 16و 17 میلادی
قرن هجدهم میلادی اولین اندازه گیریها در بلفورت فرانسه
اوایل قرن نوزدهم استخراج سیالات زمین گرمایی با هدف بهره برداری ا ز پتانسیل انرژی حرارتی در ایتالیا صورت گرفت.
1870: استخراج بخارات طبیعی آب با هدف بهره برداری از انرژی مکانیکی آن انجام شد.
1904:تولید برق از این انرژی در لاردرلو ایتالیا
1920:نخستین چاهها ژئو ترمال در ژاپن و کالیفرنیا به طور همزمان
1928:استخراج سیال زمین گرمایی برای تامین گرمایش منازل در ایسلند.

پس از جنگ جهانی دوم در سال 1958 نیوزلند بعنوان دومین کشور فعال در این زمینه اقدام به تولید برق از انرژی زمین گرمایی نمود.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
منابع انرژی زمین گرمایی

منابع انرژی زمین گرمایی

منابع زمین گرمایی :

1.منابع آب داغ(سیستم های هیدروترمال)
منابع آبی هستند که در زیر زمین داغ میشوند و سپس به سطح زمین انتقال پیدا می کنند که در میان انواع منابع زمین گرمایی این منابع امروزه دارای بیشترین استفاده هستند. این نوع منابع زمین گرمایی خود به سه گروه ذیل تقسیم ‌بندی می‌شوند:
الف- دسته اول: مخازن دما بالا با دمای بالاتر از ºC150 که مناسب برای تولید برق با تکنیکهای معمولی
ب- دسته دوم: مخازن با دمای بین 100 الی ºC150که مناسب برای تولید برق با تکنیکهای پیشرفته‌تر باینری
ج- دسته سوم: مخازن دما پائین با دمای کمتر از ºC100 و مناسب برای کاربردهای مستقیم

2.منابع بخار خشک
منابعی با درجه حرارت بسیار بالا هستند که از آنها بخار خشک و یا آمیزه ای از بخار وآب با درجه حرارت بسیار بالا استحصال میشود که به جهت تولید برق این منابع دارای بهترین ترین شرایط هستند،اما متاسفانه این منابع در مناطق محدودی یافت می شوند .

3.منابع تحت فشار:
منابع عظیمی هستند که از آب شور(brine) تشکیل یافته اند و از نظرشرایط کلی به درجه اشباع رسیده اند و در لایه های میان صخره های اعماق زمین به صورت محبوس وجود دارند. این منابع عمدتا حاوی گاز متان محلول هستند و در عمق 3 تا 6 کیلومتری از سطح زمین یافت میشوند ودرجه حرارت آنها بین 90 تا 200 درجه سانتی گراد تخمین زده میشوند .

4.تخته سنگهای خشک داغ:
تخته سنگ های بسیار عظیم با منبع آتش فشانی هستند که در اعماق زمین وجود داشته و درجه حرارت بسیار بالا و فیزیک سخت دارند. به سیستمهای بهره برداری از این منابع سیستم های زمین گرمایی توسعه یافته (Enhanced Geothermal Systems) و به اختصار EGS گفته می شود .از آنجا که در همه جای کره زمین در اعماق گرما با شدتهای مختلف وجود دارد و تنها محدودیت موجود عدم وجود منابع آب می باشد لذا با کمک این سیستم می‌توان رشد قابل توجه‌ای را در توسعه انرژ‍ی زمین گرمائی برقرار کرد.سیستم بهره برداری به این صورت می‌باشد که با حفر چاههای بسیار عمیق(با عمق 4 تا 6 هزار متر) به لایه های داغ زمین دسترسی پیدا کرده، سپس آب با فشار بالا به چاه تزریق شده که در اثر این فشار هیدرولیکی در سنگ شکافت ایجاد می شود. همین کار برای چاه تولید (Production Well) نیز انجام می شود و بین دو چاه ارتباط برقرار می گردد. بدین صورت آب در حین عبور از شکافهای ایجاد شده حرارت را از سنگهای داغ دریافت و از چاه تولید خارج و وارد سیکل نیروگاه می شود. درجه حرارت آب حاصل از این منابع بین 135 تا 180 درجه سانتیگراد بوده و در این حالت امکان افزایش بازده نیروگاه تا 15 درصد وجود دارد.

5.مواد مذاب:
این منابع که به نام گدازه ها می شناسیم در واقع ایده آل ترین حالت ممکن برای منابع زمین گرمایی بوده که درجه حرارت آن بین 700 تا 2 هزار درجه سانتی گراد است.با توجه به درجه حرارت بالای این مخازن و محدودیت های فنی موجود،امروزه از این منابع عظیم استفاده نمیشود.


 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
کاربردهای انرژی زمین گرمایی

کاربردهای انرژی زمین گرمایی

کاربرد های انرژی زمین گرمایی در حالت کلی به دو گروه کاربردهای مستقیم و کاربرد های غیر مستقیم تقسیم بندی می شود .

· انواع تکنولوژی های نیروگاهی زمین گرمایی (کاربردهای غیر مستقیم)
o سیکل بخار خشک
o بخار لحظه ای
§ تک مرحله ای
· با کندانسور
· بدون کندانسور
§ دو مرحله ای
· با کندانسور
· بدون کندانسور
o سیکل باینری

· کاربرد های مستقیم
o استفاده از حرارت موجود در آب گرم خروجی از نیروگاه یا چاه های تولیدی به منظور تامین گرمایش محیط ساختمان ها، گلخانه ها، کاربردهای صنعتی، حوضچه های پروش ماهی، مراکز آبدرمانی و استخرهای شنا، سیستم ذوب برف در معابر و جاده ها و نیز تامین گرمایش و سرمایش مورد نیاز گلخانه ها، مراکز پرورش دام، مرغداری ها، پرورش قارچ، ساختمان های مسکونی، تجاری، اداری، عمومی و...

· سیستم گرمایشی – سرمایشی پمپ حرارتی زمین گرمایی
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
پمپ حرارتی زمین گرمایی :
اگر منحنی تغییرات دمای هوا و دمای زمین در اعماق را در طول یک سال رسم نماییم مشاهده می شود که هرچه به عمق زمین بیشتر شود، میزان تغییرات دمای زمین در طول سال دارای تغییرات کمتری خواهد بود. به طوری که از حدود عمق 3 الی 4 متری از سطح زمین تغییرات دما و نوسانات آن در طول یک سال بسیار ناچیز می باشد. این در حالی است که میزان تغییرات دمای هوا دارای نوسانات بسیار زیادی می باشد. این امر بدین معنی است که زمین منبع خوبی برای تامین گرمایش در ماههای سرد سال است و می توان از حرارت زمین برای تامین گرمایش ساختمان ها استفاده نمود و همچنین از آن می توان برای تامین سرمایش در ماههای سرد سال استفاده بهینه نمود. تکنولوژی پمپهای حرارتی بر این اصل استوار است که در عمق 2 تا 3 متری زمین ،درجه دما ثابت بوده و در زمستان گرمتر از هوای بیرون و در تابستان سردتر از هوای محیط است. سیستم های سرمایش وگرمایش ژئوترمال که با نامهای دیگری هم مانند پمپهای حرارتی با منبع زمین(GSHP) سیستمهای مبدل زمین گرمایی (GeoExchange) ویا سیستم های انرژی زمینی(EES) شناخته میشوند، شامل پمپهای حرارتی هستند که با استفاده از انرژی برق، گرما را از زیر زمین جمع آوری و توسط سیالی که از لوله های کارگذاشته شده میگذرد به واحد نصب شده در داخل ساختمان منتقل میکنند.این واحد گرمای سیال درون لوله ها را جذب کرده و با استفاده از قوانین متراکم سازی (compression) حرارت را تشدید و افزایش داده و به دمای مطلوب جهت گرمایش ساختمان میرساند.گرمای حاصل از پمپهای حرارتی به واسطه احتراق ایجاد نشده و فقط گرما را از محلی به محل دیگر منتقل میکنند.همچنین به طور معکوس در تابستان هوای گرم داخل ساختمان از طریق یک مکنده وارد دستگاه شده و پس از سرد شدن مجددا به داخل اتاق دمیده میشود. در داخل دستگاه حرارت به مبرد منتقل شده و پس از عبور مبرد از سیکل مربوطه، حرارت موجود در آن توسط یک مبدل دو لوله ای به آب داخل کویل زمینی که داخل لوله های پلی اتیلنی نصب شده در داخل زمین منتقل میشود.سیکل کاری این سیستم کاملا مانند یخچال بوده و فقط به جای انتقال گرمای درون یخچال به اطراف یخچال ،گرمای درون ساختمان را به زمین منتقل میکند.راندمان انرژی این سیستم ها 300 تا 400 درصد بوده(در مقایسه با مدرن ترین سیستمهای گازی با 98 درصد راندمان) و به ازای هر 1 دلاربرق مصرفی در این سیستم ،3 تا 4 دلار صرفه جویی مصرف داریم .در واقع یک سیستم منفرد، کار دو سیستم گرمایش و سرمایش را انجام میدهد. استفاده از این سیستم ها تا 66 درصد انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش داده و75 درصد کمتر از سیستم های گرمایش وسرمایش سنتی، الکتریسیته مصرف میکنند.


الف : تقسیم­بندی بر اساس سیکل حرارتی:

پمپ­های حرارتی با توجه به سیکل حرارتی به انواع مختلفی تقسیم می­گردند که عبارتند از:
1- پمپ حرارتی با سیستم تراکمی
2- پمپ حرارتی با سیستم جذبی

پمپ حرارتی با سیستم تراکمی:
اکثر پمپ­های حرارتی با سیستم تراکم، از نوع پمپ حرارتی با سیستم تراکم بخار است. ساختار اصلی پمپ حرارتی با سیستم تراکم بخار همانگونه که در شکل ذیل نشان داده شده است، از تبخیر­کننده، چگالنده، کمپرسور و شیر انبساط تشکیل شده است.


پمپ حرارتی با سیستم تراکم بخار

در کمپرسور، مبرد گازی متراکم شده و به گازی با فشار و دمای بالا تبدیل می شود. این گاز دارای فشار و دمای بالا در کندانسور، حرارت را به خارج دفع کرده و به سیال مایع تبدیل می­شود. این سیال مایع مبرد دارای فشار بالا با عبور از شیر انبساط، منبسط شده و به سیال با فشار و دمای پایین تبدیل می­شود. این سیال مایع مبرد در اواپراتور، حرارت محیط دما پایین را جذب می­کند و به بخار تبدیل می­شود و در نتیجه توسط این سیکل امکان انتقال حرارت دما پایین به دما بالا وجود خواهد داشت.

پمپ حرارتی باسیستم جذبی:
فرق پمپ حرارتی جذبی با پمپ حرارتی تراکمی، به غیر از کندانسور و تبخیر­کننده (اواپراتور) معمولی در این است که پمپ حرارتی جذبی دارای دو نوع مبدل حرارتی بنام مولد وجاذب است که در واقع کار کمپرسور را انجام می­دهند.
پمپ حرارتی جذبی به پمپ حرارتی با سیستم جذبی نوع اول و دوم تفکیک می­شود. شکل ذیل ساختار پمپ حرارتی جذبی را نشان می­دهد. در نوع اول ماده جاذب و مبرد در بین جاذب و ژنراتور به گردش در می­آید.
در تبخیر­کننده، فشار بخار توسط بخار مبرد کاهش یافته و سپس در داخل جاذب توسط مایع، جذب شده و در نتیجه حرارت تولید می­شود. فشار مایع توسط پمپ افزایش یافته و سپس وارد مولد می­شود. در داخل آن، مبرد داخل مایع بواسطه یک منبع حرارتی از خارج نظیر هیتر، افزایش حرارت پیدا کرده و در نتیجه بخار جدا شده و به کندانسور هدایت می­شود. بخار مبرد پس از تقطیر شدن حرارت را آزاد می­کند. حرارت ایجاد شده در جاذب مورد استفاده قرار می­گیرد. مایع غلیظ شده از طریق شیر انبساط به جاذب برگردانده می­شود.
پمپ حرارتی با سیستم جذبی نوع دوم از نظر ساختاری با نوع اول یکسان است، اما گردش مایع را برعکس کرده، حرارت دما پایین نظیر اگزوز را به ژنراتور و تبخیرکننده اضافه می­کند، سپس حرارت دما بالا از جاذب را خارج کرده سیکل را تشکیل می­دهد. در این حالت، انرژی محرک فقط حرارت دما پایین بوده، اگزوز دما پایین را به انرژی خودش به دما بالا افزایش دما می­دهد.


پمپ حرارتی با سیستم جذبی


ب : تقسیم­بندی بر اساس منبع:
پمپ­های حرارتی بر اساس منبعی که از آن جهت تبادل گرما و سرما استفاده می­کنند، به دو دسته اصلی پمپ حرارتی هوایی و زمینی تقسیم می­گردند.

پمپ­های حرارتی با منبع هوایی:
پمپ­های حرارتی هوایی ، در زمستان، گرما را از هوای بیرون دریافت کرده و در تابستان، گرما را به محیط بیرون می­دهند.دو نوع اصلی از پمپ­های حرارتی هواییوجود دارد که متداول­ترین نوع، پمپ حرارتی هوا - هوا (Air-to-Air) می­باشد که در زمستان، حرارت را از هوای محیط دریافت کرده، و آن را به هوای داخلساختمان، و در تابستان، حرارت را از هوای ساختمان به هوای محیط، انتقال می­دهد.
نوع دیگر، پمپ حرارتی هوا - آب (Air-to-Water) است که در ساختمان، با سیستم توزیع حرارت رادیاتوری یا فن­کویل، کار می­کند. در فصل سرد، پمپ حرارتی،گرما را از هوای خارج دریافت کرده، و آن را به آب سیستم گرمایش می­دهد. در فصل گرم، پمپ حرارتی، گرما را از سیستم توزیع آب داخل ساختمان به محیطانتقال می­دهد. یک پمپ حرارتی هوایی در سه سیکل کار می­کند: سیکل گرمایش، سیکل سرمایش و سیکل دیفراست.

سیکل
گرمایش:
در سیکل گرمایش، حرارت از هوای خارج، گرفته شده و به فضای داخل داده می­شود. شکل ذیل اجزای یک پمپ حرارتی هوایی(سیکل گرمایش) را نشان می­دهد. در ابتدا مبرد مایع، از شیر انبساط عبور کرده و به یک مخلوط مایع - بخار فشار کم تبدیل می­شود. سپس این مخلوط با عبور از کویل خارجی (کویل اواپراتور)،گرم شده، و در فشار کم به مایع و بخار تبدیل می­گردد. در اکومولاتور، بخش مایع مبرد دو فاز، جدا شده و بخش بخار، پس از تراکم در کمپرسور، به کندانسورارسال می­شود. گرمای دفع شده از مبرد داغ در کندانسور، هوای خانه را گرم می­نماید.


اجزای یک پمپ حرارتی هوایی(سیکل گرمایش)

سیکل سرمایش:
برای سرمایش در تابستان، پمپ حرارتی، حرارت را از هوای داخل ساختمان جذب نموده و آن را به محیط انتقال می­دهد. شکل ذیل اجزای یک پمپ حرارتی هوایی(سیکل سرمایش) را نشان می­دهد.
مشابه سیکل گرمایش، مبرد مایع، از شیر انبساط عبور کرده و به مخلوط مایع - بخار فشار کم، تبدیل می­شود. مبرد سپس به کویل داخلی) که به عنوان اواپراتورعمل می­کند( رفته، و با جذب حرارت داخل اطاق، مبرد به بخار با دمای کم تبدیل می­گردد. شیر معکوس­کننده، این بخار را به یک اکومولاتور می­فرستد، در آنجا، قسمتمایع جریان دو فازی، جدا شده و بخار اشباع یا قدری سوپر هیت، در کمپرسور متراکم می­شود. سرانجام شیر معکوس­کننده، گازی را که اکنون گرم است به یک کویلخارجی (که به عنوان کندانسور عمل می­کند) می­فرستد. گرمای منتقل شده به هوای خارج در کندانسور، باعث می­شود که بخار مبرد به مایع تبدیل شود. این مایع بهشیر انبساط برمی­گردد و سیکل تکرار می­گردد . در طول سیکل سرمایش، رطوبت موجود در هوا پس از عبور از روی کویل داخلی، تقطیر شده و در ظرفی در زیر کویل جمع­آوری می­شود و یا از خانه خارج می­گردد.


اجزای یک پمپ حرارتی هوایی (سیکل سرمایش)​

سیکل دیفراست (برفک زدا):
اگر دمای هوای خارج، وقتی که پمپ حرارتی در حالت گرمایش کار می­کند، نزدیک یا کم­تر از نقطه انجماد برسد، رطوبت موجود در هوای عبوری از روی کویل خارجی،تقطیر شده و روی کویل مربوطه، برفک تشکیل می­شود. برفک تولید شده، به دلیل اینکه انتقال حرارت به مبرد را کاهش می­دهد، باعث کاهش بازده کویل می­گردد.
برای دفع برفک، پمپ حرارتی باید در حالت دیفراست عمل کند. ابتدا دستگاه توسط شیر معکوس کننده، در حالت سرمایش قرار می­گیرد. این عمل، گاز داغ را برای ذوبکردن برفک، به کویل خارجی می­فرستد، و فن خارجی نیز خاموش می­شود. در این حالت پمپ حرارتی، هوای سرد را به خانه می­دهد. قبل از اینکه این هوا در سرتاسرخانه پخش شود، سیستم گرمایشی کمکی برای گرم کردن آن به کار می­رود.

پمپ حرارتی با منبع زمینی:
دمای زمین، برخلاف هوای محیط، تقریباً ثابت است. پمپ­های حرارتی زمینی، از زمین یا آب­های زیرزمینی و یا هر دو، به عنوان منبع حرارت در زمستان و به عنوان چاهحرارتی در تابستان، استفاده می­کنند. بنابراین پمپ­های حرارتی زمینی، به عنوان سیستم­های انرژی زمینی (EES) نیز نامیده می­شوند.در زمستان حرارت گرفته شدهاز زمین، به کمک سیالی نظیر آب­های زیرزمینی یا محلول آب و ضدیخ توسط پمپ حرارتی، به هوای داخل خانه منتقل می­شود. در تابستان، عکس این فرآیند رخ می­دهد، یعنی حرارت از هوای داخل، گرفته شده و توسط آب­های زیرز مینی یا محلول آب و ضدیخ، به زمین منتقل می­گردد.
پمپ­های حرارتی زمینی دو بخش عمده دارند. یک مدار لوله­کشی زیرزمینی در خارج ساختمان، و یک دستگاه پمپ حرارتی در داخل ساختمان. دستگاه پمپ حرارتیزمینی، در داخل ساختمان قرار می­گیرد. سیستم لوله­کشی خارج می­تواند یک سیستم باز یا یک حلقه بسته باشد.
در یک پمپ حرارتی با سیکل باز، انتقال حرارت بین آب­های زیر زمینی و هوای داخل ساختمان انجام می شود و این امر بدین صورت است که آبهای زیر زمینی توسط یک پمپ با توان مصرفی کم از داخل چاه بیرون کشیده شده و سپس این آب به داخل دستگاه پمپ حرارتی زمین گرمائی جهت تامین سرمایش یا گرمایش هدایت می شود..مثلاً در حالت گرمایش، آب چاه به یک مبدل حرارتی وارد شده و حرارت آن گرفته می­شود. این آب سپس به داخل آب­های سطحی مانند رودخانه و یا برکه، تخلیه می­شودو یا به داخل یک چاه آب دیگر می­ریزد.
در پمپ­های حرارتی با سیستم­های بسته، انتقال حرارت با زمین، به وسیله یک حلقه لوله­کشی که در زیرزمین مدفون شده، انجام می­پذیرد و مثلاً در حالت گرمایش،حرارت توسط یک محلول آب و ضدیخ (و یا مبرد در سیستم انبساط مستقیم DX) که بوسیله سیستم تبرید پمپ حرارتی چندین درجه از خاک اطراف خنک­تر شده است،از خاک گرفته می­شود.شکل ذیل اجزای یک پمپ حرارتی زمینی را نشان می­دهد، مطابق شکل این پمپ­ها، دارای سه قسمت عمده هستند.خود دستگاه پمپحرارتی، مبدل حرارتی واسطه (سیستم­های حلقه باز یا حلقه بسته)، و سیستم­های انتقال دهنده هوا (کانال کشی) و با آب گرم و سرد به فضای اتاق­ها.


اجزای یک پمپ حرارتی زمینی​


سیکل
گرمایش :
در سیکل گرمایش، آب­های زیر زمینی (در سیکل باز) و یا مخلوط آب و ضد یخ(در سیستم­های بسته)، و یا مبرد (که توسط سیستم لوله­کشی زیرزمینی به گردشدرآمده) ، حرارت را از زمین دریافت می­دارند و آن را در یک مبدل حرارتی واسط (اواپراتور)، به مبرد در سیکل تبرید، منتقل می­نمایند. در، یک سیستم باز، آب پس از انتقالانرژی به مبرد، به برکه و یا چاه، تخلیه می­گردد.در یک سیستم بسته، مخلوط ضد یخ به سیستم لوله­کشی زیر­زمینی در خارج ساختمان ارسال می­گردد، تا حرارت را اززمین دریافت نماید.

سیکل
سرمایش:
در سیکل سرمایش جهت جریان مبرد، توسط شیر کنترل، عوض می­شود. مبرد، گرمای موجود در ساختمان را گرفته و مستقیماً آن را به آب­های زمینی و یا مخلوط آب وضدیخ، منتقل می­نماید. سپس حرارت به خارج منتقل شده، به یک منبع آب و یا به چاه (در سیستم باز) یا به مدار لوله­کشی زیرزمینی (در سیستم بسته) انتقال می­یابد. در برخی مواقع، قسمتی از این حرارت اضافی، برای پیش گرم کردن آب گرم مصرفی نیز، استفاده می­شود.
برخلاف پمپ­های حرارتی هوایی، پمپ­های حر ارتی زمینی، به سیکل دیفراست احتیاج ندارند. زیرا دمای زمین بسیار پایدارتر از دمای هوا است، و دستگاه پمپ حرارتی،عموماً در داخل ساختمان قرار دارد بنابراین مشکلات مربوط به تشکیل برفک به وجود نمی­آید.

انواع سیستم­های پمپ حرارتی زمینی:
در سیستم­های زمینی، پمپ حرارتی توسط سیستم لوله­کشی به زمین متصل می­شود، و باعث تبادل حرارتی با زمین و یا آب­های موجود در زمین می­گردد. اینسیستم­ها به دو نوع عمده سیستم­های باز و بسته تقسیم می­شوند .
بنابراین برخلاف پمپ­های حرارتی هوایی، سیستم­های پمپ حرارتی زمینی، به یک چاه یا یک سیستم حلقه بسته، برای دریافت و یا بیرون دادن حرارت به زمین، نیازدارند.

سیستم­های با حلقه باز:
یک سیستم باز، از آب های زیر­زمینی که مثلا ًدر یک چاه معمولی وجود دارد، به عنوان یک منبع حرارت استفاده می­کند. بنابراین با کمک سیستم­های باز(آبی) از یکمنبع عظیم و نسبتاً ارزان، انرژی بهره­برداری می­شود .
مطابق با شکل ذیل که پمپ حرارتی با سیستم باز و منبع آب زیرزمینی را نشان می­دهد، آب زیرزمینی به پمپ حرارتی فرستاده می­شود تا در آنجا، حرارت آن گرفتهشود. سپس آب مصرف شده به یک برکه، جوی، گودال، فاضلاب، رودخانه و یا دریاچه می­ریزد. البته این فرآیند، معمولاً در روش تخلیه باز انجام می­گیرد که ممکن است درتمام نواحی مقدور نباشد. در سیستم­های باز، آب زیرزمینی به عنوان منبع و مدفن گرما عمل می­کند، و در حقیقت واسطه انتقال گرما بین آب زیرزمینی و زمین می­باشد. مهم­ترین نوع سیستم­های باز، چاه­های زیرزمینی هستند که آب را از لایه­های زیر زمین دریافت نموده و یا به آنجا منتقل می­کنند.


پمپ حرارتی با سیستم باز و منبع آب زیرزمینی​

روش دیگر، تخلیه آب مصرفی به یک چاه ثانویه است، که آب را به زمین برمی­گرداند، و تحت عنوان چاه برگشت آب نامیده می­شود. یک چاه ثانویه باید بتواند تمام آبمصرفی در پمپ حرارتی را، در خود جای دهد. این چاه توسط یک مته چاهی ایجاد می­شود. در بیشتر موارد دو چاه مورد نیاز می باشد (Doublet) که یکی برای گرفتن آباز زمین و دیگری برای تخلیه آب، بعد از استفاده مورد نیاز می­باشد.سیستم­ها باید طوری طراحی شوند که از هر گونه آسیب به محیط جلوگیری شود. پمپ حرارتی کهگرما را به آب منتقل می­کند هیچ آلودگی تولید نمی­کند. تنها تغییری که بوجود می­آورد کمی افزایش و یا کاهش دمای آب برگشتی به محیط است.

سیستم­های با حلقه بسته :
یک سیستم حلقه بسته، حرارت را از زمین، با استفاده از حلقه پیوسته­ای از لوله­های پلاستیکی مخصوص، که در زیر خاک قرار دارد، می­گیرد. در حالی که در یکسیستم باز، آب به چاه تخلیه می­شود، در سیستم بسته، سیال عامل در لوله­های تحت فشار دوباره به گردش در می­آید.لوله کشی در دو آرایش اصلی عمودی وافقی انجام می­گیرد. شکل صفحه بعد آرایش عمودی سیستم حلقه بسته را نشان می­دهد، این نوع آرایش بیشتر برای خانه­های شهری مرسوم است، چون در آنجافضای کمتری در دسترس می­باشد.
آرایش افقی سیستم حلقه بسته در شکل ذیل مشاهده می­شود. استفاده از آرایش افقی، بیشتر در مکان­هایی با قابلیت دسترسی به فضای زیاد، متداول می­باشد. لوله­ها بسته به تعداد آن­ها در گودال­هایی که به طور معمولی 1 تا 8/1 متر (3 تاft. 6) عمق دارند، قرار داده می­شوند. معمولاً 100 تا 150 متر (330 تاft. 500) لوله برای هرتن ظرفیت پمپ حرارتی، مورد نیاز است.. متداول­ترین شکل مبدل حرارتی که در سیستم افقی استفاده می­شود، مبدل دو لوله­ای می باشد، که در یک گودال در کناریکدیگر قرار گرفته اند. مبدل حرارتی دیگری که در نواحی با فضای محدود، استفاده می شود، نوع مارپیچ است. در فضای محدود، گاهی از چهار یا شش لوله در هر گودالنیز استفاده می­شود.جدا از آرایش انتخابی، در سیستم­هایی که با محلول ضد یخ کار می­کنند، لوله­کشی باید حداقل شامل 100 سری از لوله­های پلی اتیلن یا پلیبوتیلن باشد. با نصب مناسب، این لوله­ها می­توانند در هر مکانی بین 25 تا 75 سال استفاده شوند. آنها همچنین تحت تأثیرات شیمیایی خاک، قرار نمی­گیرند و خواصانتقال حرارت خوبی دارند.
حلقه­های افقی و عمودی باید توسط پیمانکار کاردان نصب شود. لوله­های پلاستیکی باید توسط جوش حرارتی به هم متصل گردند، و تماس خوبی بین لوله­ها و زمین،برای داشتن انتقال حرارت مناسب، وجود داشته باشد.




آرایش عمودی سیستم حلقه بسته​

یک نمونه از پمپ­های حرارتی با سیستم­های افقی، نوع انبساط مستقیم است. سیال عامل پمپ حرارتی (مبرد) به طور مستقیم در لوله­های زیر زمین به گردش در می آید (به عبارت دیگر اواپراتور پمپ حرارتی در زیر زمین گسترده شده است.


شکل13- آرایش افقی سیستم حلقه بسته​


کاربرد پمپ­های حرارتی:

پمپ حرارتی در منازل، ساختمان­های اداری و تجاری، هتل، بیمارستان، سرمایش و گرمایش منطقه­ای، صنایع، مراکز پرورش دام و تیور، گلخانه ها و غیره کاربرد داشته و در کاربردهای مختلف دارای تنوع مدل می­باشند.
پمپ­های حرارتی کم قدرت در حد چند کیلو­وات می­توانند مصارف خانگی آبگرم را نیز تأمین کنند در چنین موردی، بخصوص در تابستان پمپ حرارتی می­تواند دماهای بالایی را بطور مؤثر تأمین کند.
پمپ­های حرارتی با قدرت در حدود 12 تا 20 کیلو وات برای مصارف داخلی بزرگتر مانند انبارهای ذخیره­ی کالا و گرمایش آب در استخرها مورد استفاده قرار می­گیرد.
از مصارف خاص پمپ­های حرارتی می­توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  1. در مکان­هایی که یک منبع تخلیه گرما با یک دمای بسیار پایین وجود داشته باشد، تا پمپ حرارتی از آن استفاده کند و همچنین در جاهایی که همزمان تقاضایی برای مصرف انرژی گرمایی وجود دارد.
  2. در مکان­هایی که برای هر دو مورد گرمایش و سرمایش تقاضایی وجود داشته باشد که این تقاضا می­تواند به صورت فصلی تغییر کند.
  3. در بخش­های صنعتی که یک جریان بزرگ انرژی وجود دارد و می­تواند بوسیله­ی پمپ حرارتی مورد استفاده قرار گیرد.
  4. در تأسیسات صنعتی که یک سیستم تولید گرمای بزرگ وجود دارد و استفاده از پمپ حرارتی می­تواند آنرا بهینه کند.


فواید زیست محیطی :
از مهمترین مزایای استفاده از پمپ های حرارتی زمین گرمایی می توان به کاهش اثرات مخرب محیط زیستی آن اشاره نمود. با توجه به اینکه استفاده از سیستم هائی که از سوخت های فسیلی مانند گاز طبیعی جهت تامین گرمایش محیط استفاده می کنند، یکی از عوامل اصلی تولید آلاینده های محیط زیستی می باشند، جایگزین نمودن انواع انرژی های نو بجای سیستم های با مصرف سوخت فسیلی، می تواند به میزان قابل توجهی از انتشار گازهای گلخانه ای و آلاینده های محیط زیستی جلوگیری نماید.

مراحل انجام پروژه های هیت پمپ زمین گرمایی (GHP)
1- برداشت اطلاعات
1-1- جمع آوری اطلاعات آب و هوا شامل دمای هوا، میزان رطوبت، میزان بارش، میزان تابش خورشید و میزان وزش باد طی 10 الی 30 سال گذشته
1-2- مشخص شدن نوع کاربری ساختمان، مدت بهره برداری در روز
1-3- تهیه نقشه ساختمان
1-4- تهیه نقشه موقعیت ساختمان و محدودیت های اطراف آن مانند: خیابان ها، ساختمان های اطراف و خطوط برق، آب، گاز، تلفن
1-5- جمع آوری اطلاعات زمین شامل: سطح ایستابی، میزان رطوبت خاک، بررسی هایدروژئولوژی، بررسی جنس خاک، تعیین دانه بندی خاک،
2- طراحی
2-1- محاسبه بار حرارتی و برودتی ساختمان
2-2- انتخاب تعداد و ظرفیت دستگاه پمپ حرارتی زمین گرمایی بر اساس نظر کارفرما
2-3- انتخاب نوع دستگاه پمپ حرارتی زمین گرمایی از نوع آب به آب یا آب به هوا بر اساس نظر کارفرما
2-4- طراحی کانال انتقال هوا (آب به هوا) یا خطوط انتقال آب به فن کویل ها ( آب به آب)
2-5- طراحی کویل زمینی از نوع سیکل باز، سیکل بسته عمودی، سیکل بسته افقی یا ترکیب موارد مطرح شده
2-6- محاسبه متراژ لوله و قطر آن
2-7- طراحی و انتخاب پمپ های سیرکولاتور
2-8- طراحی چیدمان محل موتورخانه پمپ حرارتی زمین گرمایی
3- اجراء
3-1- حفر چاه های برداشت آب و تزریق آن برای سیکل باز، حفر چاههای سیکل بسته عمودی یا حفر کانال برای سیکل بسته افقی
3-2- نصب لوله کویل زمینی
3-3- پر نمودن کویل زمینی از خاک یا گروت
3-4- نصب دستگاه پمپ حرارتی زمین گرمایی و اتصال آن به کویل زمینی
3-5- نصب کانال یا لوله های فن کویل به دستگاه
3-6- نصب مدار الکترونیک به برق ساختمان
3-7- پر نمودن آب کویل زمینی در سیکل بسته یا تست آبدهی چاه در سیکل باز
3-8- اندازه گیری میزان دبی کویل زمینی
3-9- بهره برداری از دستگاه

وضعیت پمپ حرارتی زمین گرمائی در ایران
در ایران مطالعه گسترده بر روی پمپ حرارتی زمین گرمائی از سال 1380 در معاونت امور انرژی آغاز گردید که این مطالعات منجر به تغییر یک کولر گازی به پمپ حرارتی زمین گرمائی گردید. این دستگاه در سایت زمین گرمائی مشکین شهر نصب و راه اندازی شده است و کویل زمینی آن که به صورت افقی است، باعث شده تا میزان مصرف برق دستگاه مذکور با اندازه 30% کاهش یابد.
در ایران پمپ حرارتی زمین گرمائی در پنج شهر مختلف آب و هوائی که دارای اقلیم مختلف هستند نصب و راه اندازی شده است. این پنج شهر عبارت است از:
جدول ذیل برخی از مشخصات پمپ­های حرارتی نصب شده در ایران را نشان می­دهد.


مساحت تحت پوشش(m[SUP]2[/SUP])مصرف برق سرمایشی (W)مصرف برق گرمایشی (W)نوع کویلمکان
24--افقیمشکین­شهر
30-750عمودیطالقان
45900800عمودی- افقیرشت
35900850افقیاهواز
451300-افقیبندر عباس


نام شهرتابستانزمستانتعداد ماه گرمتعداد ماه سرد
مشکین شهرمعندلخیلی سرد1-09-8
رشتگرم و مرطوبسرد4-35-4
طالقاننسبتاٌ گرمسرد37-6
اهوازخیلی گرممعتدل82
بندرعباسخیلی گرممعتدل و مرطوب90


در نمودار زیر مشخصات پمپ های حرارتی نصب شده در شهر های مختلف و میزان کاهش میزان مصرف برق به وسیله جایگزینی پمپ های حرارتی زمین گرمایی به جای استفاده از کولر های گازی نشان داده شده است


در تمامی این شهرها میزان مصرف برق پمپ حرارتی در حالت سرمایش در مقایسه با یک کولر گازی بین 70-50 درصد کاهش داشته و نیز این دستگاه در حالت گرمایش در مقایسه با بخاری برقی بین 80-70 درصد کاهش مصرف برق داشته است.

پمپ حرارتی زمین گرمایی در طالقان
جهت تکمیل نمودن این مطالعات سازمان انر‍ژیهای نو ایران به کمک شرکت آساد صنعت چهار دستگاه پمپ حرارتی زمین گرمائی تهیه و آن را در آزمایشگاه کولر گازی "آزمایشگاه صرفه جوئی ملی انرژی" مورد آزمایش قرار داد که منتج به محاسبه راندمان (COP) برابر 5/4 و مصرف برق 750 وات گردید که در مقایسه با بهترین کولر گازی موجود در ایران که دارای راندمان کمتر از 5/2 با مصرف برق 2800 وات می باشد، از میزان قابل توجه کاهش مصرف برق برخوردار است..
پس از آن جهت نمایش واقعی عملکرد و کاهش مصرف برق واقعی،یک دستگاه پمپ حرارتی زمین گرمائی در سایت طالقان جهت مطالعه دقیق و برداشت اطلاعات میزان کاهش مصرف برق، دما و رطوبت هوا و خاک نصب گردید. برای این منظور مدارهای مختلف لوله پلی اتیلن 2 اینچ کویل زمینی طراحی و در داخل 9 حلقه چاه به عمق 15 متر و به قطر 80 سانتی متر نصب شد که هدف از حفاری این تعداد چاه مطالعه و تحقیق بر روی اثرات چیدمان های مختلف و سیکل های مختلف کویل زمینی می باشد. همچنین جهت مطالعه بهتر بر روی انتقال حرارت داخل زمین تعداد 12 سنسور اندازه گیری دما در چاهها نصب شده تا همزمان با برداشت اطلاعات میزان مصرف برق، دما و رطوبت هوای آزاد، دما و رطوبت داخل اتاق، بتوان دمای زمین و میزان حرارت تبادل شده بین سیال داخل کویل زمینی و خاک را نیز اندازه گیری نمود. نتیجه مطالعات بیانگر عملکرد مناسب سیستم در فصل گرما و سرما بوده و در مقایسه با یک کولر گازی معمولی مشابه 65 درصد کاهش مصرف برق نشان می دهد.




9 حلقه چاه به عمق 15 متر و قطر 80 سانتیمتر با فاصله 3 متر از یکدیگر


پمپ حرارتی زمین گرمائی در رشت

به منظور بررسی عملکرد دستگاه در شرایط شمالی کشور، شهر رشت به عنوان نمونه انتخاب و سومین پمپ حرارتی در آن نصب و راه اندازی شد. به دلیل بالا بودن سطح آب در شهر رشت و مشکلات حفر چاه، از کویل عمودی-افقی استفاده شد. به همین منظور در پست شهید سیادتی دو کانال به عمق 5 متر حفاری و در آنها لوله های پلی اتیلنی با قطر 2 اینچ به طول 100متر به صورت عمودی و افقی با فاصله 3 متری و 5/1 متری نصب گردیده است.علاوه بر کویل عمودی-افقی به منظور مطالعه کویل های مختلف از دو آرایش افقی دیگر نیز استفاده شده است که قابل انتخاب است. در این سایت برای اولین بار از یک آبگرمکن 300 لیتری به صورت سری با کویل زمینی استفاده و مورد تست قرار گرفت. نتیجه تست عملکرد مناسبی را برای سیستم ارائه داد به گونه ای که به کمک سیستم نصب شده ضمن خنک کاری فضای اداری به وسعت 45 متر مربع با ارتفاع 5/4 متر، با مصرف برقی در حدود 850 وات قادر به تامین آب گرم مورد نیاز مجموعه با دمای 40 درجه سانتیگراد و با حجم 300 لیتر گردید.






پمپ حرارتی زمین گرمائی در اهواز

استان خوزستان از جمله مناطقی از کشور است که در ماه های گرم به دلیل داشتن رطوبت و دمای بالا از کولر گازی بسیار استفاده می شود.در شهر اهواز نیز یک دستگاه پمپ حرارتی زمین گرمائی نصب گردید و کویل زمینی این سیستم از نوع مارپیچ با طول 200 متر در کانالی به طول هفت متر نصب گردید. در زمستان 1386 این سیستم در حالت گرمایشی راه اندازی شد و با مصرف برق 850 وات گرمای مورد نیاز اتاقی به مساحت 35 متر مربع را تامین نمود. هم اکنون و با شروع فصل گرما سیستم در حالت سرمایش با مصرف برق 900 وات در حال کار می باشد و توسط دستگاه های اندازه گیری تمامی پارامترهای مهم اندازه گیری می شود و اطلاعات بدست آمده نشان از موفقیت این سیستم دارد.


پمپ حرارتی زمین گرمائی در شهر بندرعباس

پنجمین پمپ حرارتی زمین گرمائی در ایران در شهر بندرعباس و در کتابخانه اداره جهاد کشاورزی استان هرمزگان نصب شده است. شهر بندر عباس نیز به دلیل گرما و رطوبت بالا و نزدیکی به دریا انتخاب گردید تا تاثیر این ویژگی های مهم بر عملکرد پمپ حرارتی زمین گرمائی بررسی و مورد مطالعه قرار گیرد.کویل این سیستم به صورت افقی و مارپیچ است.


 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
پتانسیل منابع و نقشه زمین گرمایی در ایران :
موقعیت قرارگیرى ایران در مرزهاى تکتونیکى،نیروى عظیم نهفته در کالبد کشور را نشان مى دهد. فشارصفحة قاره اى عربستان و صفحة اقیانوس هند از سوی دگر باعثتغییر شکل هاى وسیعى در ایران شده است که چین خوردگى هاى منطقة زاگرس و راندگى آن، شواهدسطحى عظیم این نیروها هستند. قرارگرفتن در کمربند آتشفشانى باعث شده است که گسترة ایران از لحاظ زمین ساختارى، بسیار فعال بوده و از پتانسیل بالاى انرژى زمین گرمایى بهره مند باشد و وجود فعالیت هاىآتشفشانى وچشمه هاى آب گرم فراوان،گواه بر این مدعى است.پتانسیل انرژى زمین گرمایى در ایران براساس مطالعات انجام شده در بیش از 10 منطقه شناسایىشده 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.و براساس مطالعات انجام شده در سال 1377این مناطق بدین شرح هستند:

منطقة سبلان ، مشکین شهر، سرعین و بوشلى -منطقة دماوند، ناحیة ناندل- منطقة ماکو، ناحیة سیاه چشمه -منطقة خوى، ناحیة قطور- منطقة سهند- منطقةتفتان،بزمان- منطقة نایبند- منطقة بیرجند، فردوس- منطقةتکاب، هشترود- منطقة خور، بیابانک- منطقة اصفهان، محلات- منطقة رامسر- منطقة بندرعباس، میناب- منطقةبوشهر، کازرون و منطقة لار بستک.

براساس طبقه بندى هاى صورت گرفتة جهانى، ایران در گروه کشورهایى که داراى ذخایر احتمالى براى تولیدبرق از انرژى زمین گرمایى با استفاده از سیکل هاىتبخیرلحظه اى و باینرى ( براى دورة 30 ساله) قرار گرفته و قابلیت تولید برق زمین گرمایى با ظرفیت بیش از 200 مگاوات است براى آن پیش بینى شده است.احداثنیروگاه زمین گرمایى در ایران و در منطقة مشکین شهر، نخستین نیروگاه از این نوع در منطقة خاورمیانه خواهد بود و امکان دستیابى به انرژى سبز با تولید برق عارى ازهرگونه آلودگى زیست محیطى را فراهم مى کند. نیروگاه زمین گرمایی مشکین شهر در 25 کیلومتری این شهرستان در دامنة سبلان واقع شده است که علاوه بر تولیدبرق، در احداث استخر پرورش ماهی و احداث واحدهای گلخانه ای و تأمین آب گرم منازل نیز کاربرد خواهد داشت .





جدول پتانسیل سنجی انرژی زمین گرمایی (کیلو ژول)
ردیفنام استانتعداد تقریبی چشمه های آب گرمتعداد مناطق زمین گرمایی احتمالیانرژی حرارتی
(Kj)
1آذربایجان شرقی15710[SUP]16[/SUP] ×51.8
2آذربایجان غربی4110[SUP]16[/SUP] 10×74
3اردبیل506[SUP]16[/SUP] 10×44.4
4اصفهان64[SUP]16[/SUP] 10×29.6
5ایلام21[SUP]16[/SUP] 10×7.4
6بوشهر33[SUP]16[/SUP] 10×22.2
7تهران------
8چهارمحال و بختیاری11[SUP]16[/SUP] 10×7.4
9خراسان جنوبی11[SUP]16[/SUP] 10×7.4
10خراسان رضوی33[SUP]16[/SUP] 10×22.2
11خراسان شمالی33[SUP]16[/SUP] 10×22.2
12خوزستان------
13زنجان33[SUP]16[/SUP] 10×22.2
14سمنان11[SUP]16[/SUP] 10×7.4
15سیستان و بلوچستان105[SUP]16[/SUP] 10×37
16فارس33[SUP]16[/SUP] 10×22.2
17قزوین44[SUP]16[/SUP] 10×29.6
18قم------
19کردستان------
20کرمان98[SUP]16[/SUP] 10×59.2
21کرمانشاه22[SUP]16[/SUP] 10×14.8
22کهکیلویه و بویراحمد11[SUP]16[/SUP] 10×7.4
23گلستان11[SUP]16[/SUP] 10×7.4
24گیلان22[SUP]16[/SUP] 10×14.8
25لرستان22[SUP]16[/SUP] 10×14.8
26مازندران55[SUP]16[/SUP] 10×37
27مرکزی61[SUP]16[/SUP] 10×7.4
28هرمزگان1614[SUP]16[/SUP] 10×103.6
29همدان------
30یزد11[SUP]16[/SUP] 10×7.4
31البرز------
جمع191147[SUP]19[/SUP] 10×1.087
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
پروژه های انجام شده و در دست انجام

پروژه های انجام شده و در دست انجام

فعالیتها در حوزه انرژی زمین گرمایی:

فعالیت های نیروگاهی زمین گرمایی در کشور:

1- پروژه توسعه میدان و احداث نیروگاه زمین گرمایی(در دست انجام)
این پروژه در سال 1380 آغاز شده و در حال انجام می باشد. از فعالیت های انجام شده در راستای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  • اقدامات اولیه جهت نصب پایلوت 3-4 مگاواتی
  • انجام حفاری های تولیدی و توصیفی
  • داده برداری و کنترل های مربوط به محیط زیست
از دستاوردهای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
  • اکتشاف و توسعه میدان زمین گرمایی سبلان (مشکین شهر) جهت احداث نیروگاه به ظرفیت 55 مگاوات در 2فاز
  • دستیابی به فن آوری بهره برداری از منابع زمین گرمایی در کشور و بومی نمودن دانش آن
  • شناسایی پتانسیلهای غیرفسیلی منابع انرژی
  • ایجاد تنوع در سبد انرژی کشور
  • توسعه فرهنگی، اجتماعی و اقتصادی مناطق محروم
  • حفاظت از محیط زیست با بهره برداری از منابع انرژی پاک و تجدیدپذیر و متناسباً کاهش مصرف منابع فسیلی

2- انجام اقدامات لازم بمنظور احداث نیروگاه پایلوت زمین گرمایی به ظرفیت 5 مگاوات در منطقه مشکین شهر

3- انجام مطالعات زمین شناسی ساختمانی و تهیه نقشه مربوطه در منطقه سبلان

4- مطالعه هیدروژئولوژی منطقه سبلان
فعالیتها در حوزه انرژی زمین گرمایی:


1- انجام مطالعات مقدماتی پتانسیل سنجی انرژی زمین گرمایی در کل کشور
این پروژه در بازه زمانی 1375 لغایت 1378 انجام شده و شامل سه فاز می باشد. فاز اول آن بررسی و مطالعه روشهای اکتشافی در کشورهای جهان ، فاز دوم آن معرفی ده منطقه پتانسیل دار در ایران و فاز سوم آن انجام مطالعات زمین شناسی و ژئوشیمیایی و محاسبه دمای مخزن در دو منطقه از ده منطقه فاز دوم می باشد. از عمده دستاوردهای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  • معرفی 10 منطقه در کشور به عنوان مناطق پتانسیل دار
  • انجام مطالعات زمین شناسی مقدماتی و ژئوفیزیکی
  • محاسبه دمای مخزن در مناطق تفتان ، بزمان ، بیجار و تکاب

2- انجام مطالعات تکمیلی پتانسیل سنجی انرژی زمین گرمایی در مناطق سبلان ، دماوند
فاز اول این پروژه تحقیقاتی توسط سازمان انرژی اتمی ایران اجراء گردیده و در سال 1383 پایان یافته است و جهت اجراء فازهای بعدی از سال 1384 به سازمان انرژی های نو ایران انتقال یافته و نتایج و پیشنهادات حاصله جهت برنامه ریزی برای فازهای بعدی در دست اقدام می باشد. نتایج حاصل از مطالعات اکتشافی که در سالهای قبل در مناطق زمین گرمایی بوشلی (جنوب سبلان) و دره قطور (خوی) انجام گرفته حکایت از وجود ذخائر زمین گرمایی در اعماق فوق دارد. حفر یک گمانه اکتشافی به عمق 600 متر و انجام عملیات چاه پیمانی در آن منطقه نشان داد که افزایش دما به ازای عمق ، ‌بیش از حد نرمال می باشد (حد نرمال حدود 3 درجه به ازای هر 100 متر عمق می باشد) به طوری که دمای اندازه گیری شده در عمق 500 متری گمانه فوق بیش از 100 درجه سانتی گراد ثبت گردیده است .با انجام مطالعات فوق مشخص گردید مناطق مذکور دارای چندین زوم مقاومت پایین می باشند که این زومها می توانند مخازن زمین گرمایی باشند . سایر فعالیتهای صورت گرفته در خصوص این پروژه عبارتند از :

  • تهیه نقشه توپوگرافی 5000/1 میدان زمین گرمایی دره قطور
  • مطالعات چاه پیمایی در داخل گمانه اکتشافی 600 متری میدان زمین گرمایی دره قطور
  • مکاتبات و مذاکرات در مورد چیلرهای جذبی آمونیاکی جهت سردخانه های زمین گرمایی
  • مطالعات و تحقیقات در مورد نیروگاه تولید برق از انرژی زمین گرمایی
  • رقومی سازی نقشه های موجود
  • بررسی نتایج مطالعات شرکت انل
  • بررسی چشمه های آبگرم
  • انجام مطالعات تکمیلی پتانسیل سنجی انرژی زمین گرمایی در منطقه دماوند
دستاوردهای عمده این پروژه عبارتند از:
  • تهیه بانک اطلاعاتی به منظور تعریف پروژه زمین گرمایی دماوند
  • بازنگری نتایج مطالعات شرکت انل

3- مطالعات فنی و اقتصادی پمپ حرارتی زمین‌گرمایی و مقایسه با سایر سیستم‌های گرمایشی- سرمایشی
این پروژه در سال 1389 آغاز شده و در حال انجام می باشد. از فعالیت های انجام شده در راستای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  • تکمیل اطلاعات سیستم‌های رایج گرمایشی و سرمایشی در کشور
  • تکمیل اطلاعات مربوط به پمپ حرارتی زمین‌گرمایی
  • جمع‌آوری اطلاعات شرکت‌ها و نهادهای دولتی سهیم در تأمین انرژی
  • جلسه برگزار شده و قرار شد دو دفتر زمین گرمایی و دفتر تحقیقات با هم شرح خدمات جدیدی ارائه کنند و به پیمانکار ابلاغ کنند تا شرح خدمات جدید اجرا شود.
دستاوردهای این پروژه شامل شناخت سیم‌های پمپ حرارتی زمین‌گرمایی GHP و همچنین مطالعات فنی و اقتصادی در زمینه پمپ حرارتی زمین‌گرمایی و ارائه قوانین حمایتی می باشد.

4- تهیه نقشه فاز صفر اطلس زمین گرمایی استان اردبیل(در دست انجام)
این پروژه در سال 1387 آغاز شده و در حال انجام می باشد. از فعالیت های انجام شده در راستای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  • انتقال بخشی از داده ها به نقشه رقومی
  • تهیه نقشه زمین شناسی 1:100000 منطقه
  • بررسی و تفسیر نقشه ای زمین شناسی 1:100000
  • بازدید از منطقه و نمونه برداری از چشمه های آبگرم استان اردبیل
  • انتقال داده ها به نقشه رقومی که امری مستمر بوده و تا پایان پروژه ادامه دارد در آذر ماه نیز انجام شده است.
  • انجام آنالیز های ژئو شیمیایی ( غیر از نمونه های ایزوتوپی و گازی )
  • بررسی مطالعات ژئو فیزیک منطقه
  • تهیه پروفیل های نقشه زمین شناسی
  • انجام مطالعات و بررسی های سنجش از دور (دورسنجی)
  • مطالعات ژئو فیزیک منطقه
  • مطالعات ژئو شیمیایی منطقه
  • آنالیز نمونه های جمع آوری شده از چشمه های استان اردبیل
  • اندازه گیری ویژگی های چشمه های آبگرم استان اردبیل (دمای چشمه ها، PH و ...)
  • بررسی مجدد نقشه زمین شناسی منطقه به لحاظ همخوانی نقشه های مجاور هم از نظر لیتولوژی و روندهای تکتونیکی

5- امکان سنجی طرح جامع استفاده مستقیم از انرژی زمین گرمایی در منطقه مشکین شهر و تکمیل طرح جامع انواع کاربرد مستقیم انرژی زمین گرمایی (در دست انجام)
این پروژه در سال 1389 آغاز شده و در حال انجام می باشد. از فعالیت های انجام شده در راستای این پروژه می توان به جمع‌آوری اطلاعات پایه مورد نیاز پروژه شامل اطلاعات راه و جاده، خطوط انتقال برق، گاز، آب، ویژگی‌های منطقه‌ای و ..... اشاره نمود:دستاوردهای حاصل از این پروژه عبارتند از:

  • جمع‌آوری اطلاعات پایه و اولیه درخصوص کاربرد مستقیم انرژی زمین‌گرمایی
  • طراحی و تحلیل اقتصادی کاربردهای حرارتی زمین‌گرمایی
  • تهیه طرح جامع استفاده از سیستم از انرژی زمین‌گرمایی

6- بررسی و شناخت فناوریهای نیروگاههای زمین گرمایی و امکانسنجی ساخت دستگاهها، تجهیزات و قطعات آن در داخل کشور
این پروژه در سال 1387 آغاز شده و در حال انجام می باشد. از فعالیت های انجام شده در راستای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  • تهیه گزارش تجهیزات موردنیاز استخراج گرما از زمین
  • تهیه گزارش تجهیزات مورد نیاز سیکل تولید توان
  • تهیه گزارش تجهیزات جانبی مورد نیاز سیکل تولید توان
  • دسته بندی و جداسازی تجهیزات
  • تجهیزات در معرض خوردگی شیمیایی
  • تجهیزات در معرض خوردگی یا رسوب
  • شناسایی شرکتهای داخلی و خارجی
  • بررسی عوامل خرابی تجهیزات نیروگاهی
  • بررسی راهکارهای پیشگیری و رفع خرابی های احتمالی
  • شناسایی و ارائه لیست نرم افزارهای متداول جهت طراحی
از دستاوردهای این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
  • شناخت امکانات داخلی جهت ساخت تجهیزات و دستگاهها و سیستمهای داخلی نیروگاه
  • شناخت پتانسیل نیروی انسانی داخلی و برنامه ریزی جهت ساخت ، حمل ، نصب ، راه اندازی و بهره برداری
  • کاهش هزینه تمام شده ساخت نیروگاه
  • بومی سازی و انتقال تکنولوژی مربوط به احداث نیروگاه های زمین گرمایی

7- طراحی و ساخت نصب و آزمایش پمپ حرارتی زمین گرمایی به ظرفیت 5/1 تن تبرید و بررسی تاثیرات شرایط اقلیمی بر عملکرد هیت پمپ حرارتی زمین گرمایی در 4 شهر طالقان، اهواز، بندرعباس و رشت
با طراحی و نصب پمپ حرارتی در شهرهای فوق الذکر نسبت به کاهش مصرف انرژی در حالت های گرمایشی و سرمایشی اقدام گردید. در این پروژه مشخص گردید که در یک دستگاه به ظرفیت 18000 بی تی یو بر ساعت در حالت گرمایش میزان مصرف انرژی بین 800 تا 1000 وات می باشد و در حالت سرمایش مصرف انرژی به 900 تا 1100 وات خواهد رسید. در نتیجه راندمان مجموع و یا COP دستگاه بین 4.4 الی 4.7 متغیر خواهد بود.

8- پتانسیل سنجی انرژی زمین گرمایی در منطقه محلات
منطقه محلات از جمله مناطقی بوده که در مرحله نخست پتانسیل سنجی سراسری زمین گرمایی که در سالهای 78-77 انجام شد بعنوان منطقه حائز پتانسیل زمین گرمایی معرفی گردید و پیش بینی میشود که بتوان از پتانسیل مخازن این منطقه در جهت استفاده های مستقیم بهره برداری نمود . به منظور تحقیقات بیشتر درخصوص این میدان و کوچک نمودن محدوده معرفی شده قبلی به محدوده یا محدوده هائی مستعدتر ، پروژه پتانسیل سنجی انرژی زمین گرمایی در منطقه محلات تعریف و اجراء میگردد.از اهداف این پروژه می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

  • انجام تحقیقات بیشتر در خصوص میدان زمین گرمایی محلات به منظور مشخص کردن محدوده های مستعد تر دارای انرژی زمین گرمایی و شناخت اولیه در خصوص پتانسیل میدان و کاربرد های آن
  • معرفی طرحهای کاربردی میدان بر اساس تحقیقات انجام شده
  • تعیین راهکار جهت مطالعات و اقدامات بعدی میدان

9- طراحی و ساخت مبدل دو لوله ای جهت تبدیل یک کولر گازی به پمپ حرارتی زمین گرمایی
در این پروژه نسبت به تغییر یک کولر گازی به ظرفیت 18000 بی تی یو بر ساعت به یک پمپ حرارتی زمین گرمایی با استفاده از یک مبدل حرارتی دو لوله ای اقدام شده است. در هنگام کار یک کولر گازی 18000 جهت تامین سرمایش محیط می بایست برق به میزان 2200 الی 2500 وات مصرف شود. با اجرای این پروژه بجای انتقال حرارت به هوای محیط، پمپ حرارتی زمین گرمایی حرارت را به آب موجود در داخل لوله های کویل زمینی انتقال داده و توسط این مبدل دو لوله ای مصرف برق در حدود 30% کاهش یافت.


توانمندی های حاصله در کشور در حوزه انرژی زمین گرمایی:

در پروژه توسعه میدان زمین گرمایی و ساخت نیروگاه مشکین شهر مراحل حفاری چاهها،بهره برداری از چاه ها در دوره تست،ساخت دستگاههای مربوط به تست در کشور کاملا بومی شده و توسط متخصصان داخلی به انجام رسیده است.
همچنین در زمینه استفاده از پمپ های حرارتی زمین گرمایی تا کنون تکنولوژی نصب کویل های زمینی به صورت کامل و 100% در کشورمان ایران بومی شده است.
 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
قیمت جهانی برق تولیدی از زمین گرمایی

قیمت جهانی برق تولیدی از زمین گرمایی

قیمت جهانی برق تولیدی از زمین گرمایی :
هزینه بهره‎برداری از منـابع انرژی زمین‌گرمایی به میزان زیـادی به توان تولیدی چاه‌های حفر شده بستگی دارد. بطور کلی توان تولیدی هر چاه از حدود 2 تا 30 مگاوات الکتریکی متغیر است. همچنین هزینه حفاری چاهها و تعداد چاه‌هایی که به هر علت ناموفق و غیرتولیدی می‎باشند در هزینه‎های سرمایه‌گذاری تأثیر به سزایی دارد. از جمله عوامل دیگر به نوع سیستمها، شرایط و مشخصات میدان زمین‌گرمایی می‌توان اشاره کرد. بطور مثال هزینه حفر یک چاه زمین گرمایی واقع درشهرپاریس تا یک میلیون دلار می‌رسد درحالیکه در میدانهای زمین‌گرمایی ایسلند و ایتالیا که سیستمهای درجه حرارت بالا هستند این میزان درحدود چند صد هزار دلار می‎باشد.
بدیهی است بدلیل وجود پارامترهای متعدد و تغییرات گسترده هر یک از پارامترهای مذکور بسته به شرایط محلی و نوع سیستمهای زمین گرمایی، تعیین یک مقدار ثابت و مشخص بعنوان هزینه توسعه و بهره‎برداری از انرژی زمین‌گرمایی غیرممکن است. در واقع هر پروژه زمین‌گرمایی دارای هزینه سرمایه‌گذاری خاص خود برای توسعه و بهره‎برداری است. بطور کلی هزینه‎های بهره‎برداری از منابع انرژی زمین‌گرمایی به دو بخش عمده تقسیم میشوند:
1- هزینه‎های مرحله اکتشافی
2- هزینه‎های مرحله توسعه‎ای و نصب نیروگاه
در تولید برق از انرژی زمین‌گرمایی معمولاً میزان سرمایه‌گذاری اولیه برای انجام اکتشافات مربوطه و نصب نیروگاه نسبت به نیروگاه‌های دیگر بالاتر است. اما به دلیل پایین بودن هزینه‌های تعمیر و نگهداری و عدم نیاز به سوخت در حین بهره‌برداری از نیروگاه، قیمت تمام شده برق در نیروگاه‌های زمین‌گرمایی با نیروگاه‌های متعارف سوخت فسیلی قابل مقایسه و از انواع دیگر انرژی‌های نو به مراتب ارزان تر است.

در هزینه های یک نیروگاه تولید برق زمین گرمایی عوامل متعددی دخالت دارند که میتوان به مواردی همچون میزان عمق و درجه حرارت منبع،نوع منبع(بخار،مایع و یا دوفازی)،خواص شیمیایی آب زمین گرمایی،میزان نفوذ پذیری منابع،میزان ظرفیت نیروگاه،تکنولوژی نیروگاه،نزدیکی به خطوط اصلی شبکه برق،نحوه انعقاد قرارداد با پیمانکاران،رهبری،مدیریت،قوانین محلی،باورهای مذهبی و رسومات افراد ساکن در محل،حق بیمه،حق الامتیاز ساکنین محل و دیگر هزینه های غیر مستقیم اشاره کرد.
30% از هزینه های یک نیروگاه زمین گرمایی مربوط به حفاری و هزینه های توسعه منابع بوده و70 درصد مربوط به نیروگاه میباشد.قابلیت تولید الکتریسیته از هر چاه تابعی از مشخصات ترمو دینامیکی(فاز ودرجه حرارت)سیال موجود در منبع بوده وهرچه درجه حرارت سیال بالاتر باشد،تعداد چاه های مورد نیاز کمتر و در نتیجه هزینه مربوط به حفاری کاهش میابد.
شایان ذکر است که کمیسیون Public Service of Nevada هزینه های جانبی سوختهای فسیلی را برآورد کرده است. این هزینه ها شامل هزینه های رفع آلودگی های مختلف ناشی از سوختهای فسیلی از جمله گازهای CO2 ،CO ، CH4 ،NO2،SO2 و... است . اگر این هزینه ها به هزینه تولید الکتریسته از سوختهای فسیلی اضافه شود در این صورت تولید برق از زمین گرمایی مقرون به صرفه خواهد بود.

یک نیروگاه زمین گرمایی به طور معمول ، به زمینی با حداکثر متراژ حدود 1200 متر مربع بر مگاوات نیاز دارد.که این متراژ در مقایسه با یک نیروگاه اتمی که در حدود،10،000 نیروگاه زغال سنگی 000، 40 و نیروگاه فوتو ولتائیک66،000 مترمربع برمگاوات زمین نیاز دارند ،بسیار کمتر است.
مدت زمان احداث یک نیروگاه زمین گرمایی بدون احتساب زمان مطالعات اکتشافی وحفاری 3 تا 5 سال و عمر مفید یک نیروگاه زمین گرمایی 25 تا 35 سال می باشد.ضریب تولید این نیروگاه ها 90درصد بوده ، هزینه احداث آن (بدون در نظر گرفتن هزینه حفاری) حدودا 3000 تا 10000 سنت دلار آمریکا بر کیلووات ساعت وهزینه تعمیر و نگهداری متغیر آنها در حدود 01/ 0 سنت دلار آمریکا بر کیلووات ساعت است.
به عنوان مثال اگر بخواهیم هزینه های تولید یک کیلووات برق زمین گرمایی رابا هزینههای تولید یک کیلووات برق حاصل ازنیروگاههای گازی مقایسه کنیم ، قیمتتمام شده برق زمین گرمایی در حدود 5/2 تا 3 برابر برق حاصل از نیروگاه گازی می باشد لیکن چنانچه هزینه مربوط به تامینسوخت و انتقال سوخت از مبدا (گاز )را به هزینه نیروگاههای گازی اضافه نماییم خواهیم دید که قیمت تمام شده برق این دو نیروگاه در دراز مدت برابر خواهد بود . نمودار ذیل قیمت تمام شده برق نیروگاههای زمین گرمایی با تکنولوژیهای مختلف را با سایر گزینه های مطرح موجود مقایسه می کند .

 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
فناوری ها و پیشرفت های انرژی زمین گرمایی

فناوری ها و پیشرفت های انرژی زمین گرمایی

از زمان های دور، مردم از آب زمین گرمایی که آزادانه در سطح زمین به صورت چشمه های گرم جاری بودند، استفاده کرده اند رومی ها برای مثال از این آب برای درمان امراض پوستی و چشمی بهره می گرفتند در پمپئی برای گرم کردن خانه ها از آن استفاده می شد بومی های آمریکا نیز از آب زمین گرمایی برای پختن و مصارف دارویی بهره می گرفتند امروزه، با حفر چاه به درون مخازن زمین گرمایی، و مهار آب داغ و بخار، از آن برای تولید نیروی الکتریسیته در نیروگاه زمین گرمایی و یا مصارف دیگر بهره برداری می کنند .





نیروگاههای زمین گرمایی :
بیشتر نیروگاههای تولید جریان الکتریسیته به سوختهای فسیلی متکی هستند اما در یک نیروگاه زمین گرمایی سیال داغ خروجی از درون زمین انرژی مورد نیاز برای تولید الکتریسیته را تامین می کند . انرژی حرارتی ماگمای مذاب داخل زمین در مناطقی که به پوسته نزدیک میشوند پتانسیلهای زمین گرمایی را میسازند . برای دستیابی به این منبع از طریق حفاری چاههای عمیق در حدود 1500 الی 3000 متر سیال داغ به سطح زمین آورده میشود که فشار موجود در مخزن باعث میشود سیال بطور طبیعی از طریق این چاهها ، که چاههای تولیدی نامیده میشود به سطح زمین برسد . در سطح زمین سیال داغ از طریق خطوط انتقال از سر چاه به دستگاه جدا کننده هدایت میشود در جدا کننده فشار بطور ناگهانی کم شده و سهم زیادی از سیال داغ فشار بالا به بخار تبدیل میشود Flash Process بخار تولیدی بسمت توربین هدایت میشود و نیروی حاصل از بخار پره های توربین را به چرخش در می آورد و توربین نیرو را مستقیما به ژنراتور الکتریکی منتقل مینماید و نهایتا حرکت ژنراتور نیروی الکتریسیته تولید می نماید که توسط سیستمهای انتقال به شبکه سراسری منتقل میشود و به محلهای مصرف می رسد.


نوع نیروگاه دمای
منبع(سانتیگراد)
راندمان
مصرف(درصد)
(utilization efficiency)
میزان هزینه نیروگاه و پیچیدگی آن میزان استفاده در حال حاضر
سیکل بخار خشک300-18065-50پایین←متوسطمناطق خاص
سیکل بخار لحظه ای یک مرحله ای260-20035-30متوسطگسترده
سیکل بخار لحظه ای دو مرحله ای320-24045-35متوسط←بالاگسترده
سیکل باینری165-12545-25متوسط←بالاگسترده



کاربردهای غیر نیروگاهی :

  • یکی دیگر از موارد استفاده مستقیم ازانرژی زمین گرمایی استفاده جهت گرمایش فضاهای مسکونی و اداری می باشد . در این روش بجای استفاده از مشعلهای گازی یا گاروئیلی از سیال زمین گرمایی در مبدلهای حرارتی استفاده میشود . در این روش علاوه بر گرمایش فضاها می توان نسبت به تهیه آبگرم مصرفی جهت شستشو واستحمام نیز از سیال زمین گرمایی استفاده نمود . که برای این نوع استفاده حرارت سیال باید در حدود 50 الی 100 درجه سانتیگراد باشد
  • دیگر کاربرد آن استفاده در استخرهای شنا و مراکز ابدرمانی می باشد در این روش نیز با استفاده از مبدلهای حرارتی ، حرارت سیال ژئوترمال به آب استخر وبه طور مستقیم برای مصارف آبدرمانی استفاده می شود که برای این نوع استفاده حرارت سیال باید در حدود 30 الی 50 درجه سانتیگراد باشد .
  • از موارد دیگر می توان به استفاده از آن در گلخانه ها جهت رشد و نمو گیاهان ، میوه ها و سبزیها استفاده می شود برای ایجاد چنین گلخانه هایی آب گرمی با دمای در حدود 80 الی 120 درجه سانتیگراد مورد نیاز است .
  • از دیگر استفاده های آبهای زمین گرمایی پرورش انواع آبزیان از دیگر کاربردهای استفاده مستقیم از انرژی زمین گرمایی می باشد که در آن برای رشد ماهی های خاص استفاده می شد و این حوضچه ها باید حرارتی در حدود 20 الی 40 درجه سانتیگراد باشد .
  • دیگر استفاده آب های زمین گرمایی ذوب برف و پیشگیری از یخبندان در معابر می باشد . که برای اینکار لوله هایی در زیر زمین ( معابر – خیابانها و جاده ها ) تعبیه می شود و آب گرم در فصول سرما داخل این لوله ها منتقل شده و برای ذوب برف و جلوگیری از یخبندان مورد استفاده قرار می گیرد . حرارت این آب باید در حدود 20 الی 50 درجه باشد .

کاربردهای صنعتی انرژی زمین گرمایی مانند :
تولید برات و اسید بوریک از سیالات زمین گرمایی در ایتالیا
استحصال نفت در روسیه
پاستوریزه کردن شیر در رومانی
تولید چرم در اسلوونی و صبرستان
تولید گاز دی‌اکسید کربن در ایسلند و ترکیه
تولید کاغذ و قطعات خودرو در مقدونیه
خمیر کاغذ، کاغذ و چوب در نیوزلند
استخراج طلا در آمریکا(شستشوی توده ای خاک با هدف بازیافت طلا و نقره)
آبزدایی از سبزیجات ومیوه ها
خشک کردن الوارها و رنگرزی
فراوری و تولید خاک سیلیسی مرغوب در ایسلند
در نمودار ذیل میتوان اجزای اصلی یک سیستم زمین گرمایی را از لحاظ بررسی ساختار کلی مشاهده نمود .

 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
بررسی و ضعیت صنعت و بازار زمین گرمایی در جهان

بررسی و ضعیت صنعت و بازار زمین گرمایی در جهان

از منابع انرژی زمین گرمائی برای تولید برق و حرارت استفاده می شود. در سال 2011 از انرژی زمین گرمائی در حدود 205 تراوات ساعت انرژی دریافت شده است. یک سوم برای تولید برق که در حدود 11.2 گیگاوات ظرفیت نصب شده داشته و دو سوم باقی مانده برای تولید گرمایش بوده است. بیشترین رشد در کاربرد مستقیم در استفاده از پمپهای حرارتی زمین گرمائی بوده است که می توانند گرمایش و سرمایش تولید نمایند و نرخ رشد متوسطی معادل 20% سالانه داشته است. تولید برق زمین گرمائی رشد نسبتا کمی در سال 2011 داشته است اما انتظار افزایش چشمگیری با ایجاد پروژه های در حال ساخت در شرق آفریقا و جاهای دیگر می رود.

رشد جهانی استفاده مستقیم از انرژی حرارتی زمین گرمایی در سال 2011 همچنان ادامه پیدا کرده است به نحوی که میزان مصرف آن در سال 2011به 58 گیگاوات ساعت (PJ 489) رسیده است . این رشد از سال 2005 آغاز شده است و طی سالهای 2005 تا 2011 به رشدی برابر 10 درصد رسیده است . در میان کاربردهای مستقیم ، پمپ های حرارتی زمین گرمایی بیشترین میزان نرخ رشد را دارا می باشد و طی این 5 سال دارای نرخ رشد متوسطی معادل 20 درصد می باشد . در حدود 2.9 میلیون هیت پمپ در سراسر جهان در سال 2010 فعال بوده اند که بیشتر آنها در ایالات متحده آمریکا، چین و اروپا می باشد. انگلستان، کره جنوبی، ایرلند، اسپانیا و هلند شاهد افزایش بیش از حد ظرفیت نصب شده هیت پمپهای زمین گرمائی در بین سالهای 2005 تا 2010 بوده اند.
به طور کلی 42 گیگاوات ساعت از تولید انرژی مستقیم زمین گرمایی در سال 2011 مربوط به پمپ های حرارتی زمین گرمایی بوده که این مقدار برابر 72 درصد از کل استفاده های مستقیم زمین گرمایی در سال 2011 و 53 درصد از کل استفاده مستقیم حرارتی زمین گرمایی در این سال بوده است .

در حدود یک چهارم از کل انرژی حرارتی مستقیم زمین گرمایی در سال 2011 صرف حمام ها و استخرهای شنا شده است و در حدود 13 درصد از کل انرژی حرارتی مستقیم زمین گرمایی در این سال نیز برای گرمایش فضا مورد استفاده قرار گرفته است . لیکن مابقی آن مربوط به گلخانه های صنعتی ، پرورش آبزیان ، خشک کن های کشاورزی و ذوب برف در معابر بوده است . در سال 2011حداقل 78 کشور جهان از منبع انرژی زمین گرمایی بهره مند شده اند و این درحالی است که این تعداد در سال 2005 برابر 72 کشور بوده است .پنج کشور برتر در زمینه کاربردهای زمین گرمایی ایالات متحده آمریکا ، چین ، سوئد ، آلمان و ژاپن می باشند که در حدود دو سوم از مجموع کل ظرفیت نصب شده دنیا را به خود اختصاص داده اند . در بین کشورهای یاد شده چین توانسته بیشتر مقدار مصرف کاربردهای مستقیم در سال 2010 را که برابر 21 تراوات ساعت است به خود اختصاص دهد . در رتبه بندی مربوط به کاربردهای مستقیم ایالات متحده آمریکا با 4/18 تراوات ساعت در رتبه دوم و سوئد با 8/13 تراوات ساعت در رتبه سوم و ترکیه با 24/10 تراوات ساعت در رتبه چهارم و ژاپن با 1/7 تراوات ساعت در رتبه پنجم و ایسلند با 7 تراوات ساعت در رتبه ششم قرار گرفته اند . در حدود 90 درصدتقاضای گرمایش در ایسلند از منبع زمین گرمایی تامین گردیده است و این در حالی است که کشور های ایسلند، سوئد ،نروژ ، نیوزلند و دانمارک بیشترین نرخ تولید انرژی زمین گرمایی به ازای هر نفر از جمعیت را در سال 2011 داشته اند.

مقدار توان گرمایشی نصب شده پمپ های حرارتی زمین گرمایی در سال 2011 تقریباً دو برابر سال 2005 است و این در حالی است که در سال 2005 تنها 33 کشور از این تکنولوزی استفاده می کردند ، اما در سال 2010در حدود 43 کشور از این تکنولوژی استفاده کردند . پمپ های حرارتی هم برای کاربرد سرمایش و هم برای کاربرد گرمایش فضا استفاده می شوند . در ایلات متحده آمریکا رشد پمپ های حرارتی زمین گرمایی شاهد یک شیب یکنواخت طی سالهای اخیر بوده است ولی تقاضا برای پمپ های حرارت یدر برخی کشورها مانند چین رشد بیشتری دارد . به عنوان مثال در چین در سال 2011 شاهد نرخ رشدی برابر 20 درصد بوده ایم . به طور کلی از مهمترین چالشهای بر سر راه پیشرفت پمپ های حرارتی زمین گرمایی می توان به عدم تنظیم بازار ها ، عدم وجود استاندارد واحد و نیز مشکلات مربوط به تعمیر و نگهداری این سیستمها اشاره نمود . در خصوص رشد پمپ های حرارتی زمین گرمایی در اروپا می توان گفت که بازار این سیستمها در شمال اروپا هنوز از رشد خوبی برخوردار است لیکن در برخی از کشورهای اروپایی مانند آلمان ، فرانسه و اتریش به دلیل بحران اقتصادی و مشکلات مربوط به بخش مسکن به نسبت سالهای قبل از نرخ رشد پایین تری برخوردار بوده اند . ظرفیت کل هیت پمپ ها در اتحادیه اروپا در سال 2010 در حدود 12 درصد افزایش را نشان می دهد و به عدد 6/12 گیگاوات ساعت رسیده است . بالاترین ظرفیت نصب شده نیز مربوط به سوئد با 4 گیگاوات ، آلمان 6/2 گیگاوات ، فرانسه 7/1 گیگاوات و فنلاند و سوئیس با 1 گیگاوات می باشد .

بر اساس آمارهای اعلام شده درآغاز سال 2011، در 24 کشور جهان نیروگاه های زمین گرمائی به بهره برداری رسیده که اکثریت قریب باتفاق آنها در هشت کشور جهان قرار گرفته اند و شامل ایالات متحده آمریکا(3.1 گیگاوات)، فیلیپین(1.9 گیگاوات)، اندونزی(1.2 گیگاوات)، مکزیک(نزدیک به 1 گیگاوات)، ایتالیا(0.9 گیگاوات)، نیوزلند( حدود 0.8 گیگاوات)، ایسلند(0.6 گیگاوات) و ژاپن(0.5 گیگاوات)می باشند . در بین کشورهای یاد شده کشور ایسلند به عنوان رهبر این صنعت در جهان شناخته شده به طوری که 26% از برق مورد نیاز خود را در سال 2010 از انرژی زمین گرمائی تامین نموده است و فیلیپین نیز با تولید حدود 18% از برق خود را از این منبع رتبه دوم را به خود اختصاص داده است . کل برق تولید شده از منبع زمین گرمایی در سال 2011 برابر 69 تراوات ساعت بوده است که شاهد رشد ملایم تری نسبت به سالهای قبل بوده است .در مجموع در سال 2011 حدود 136 مگاوات به ظرفیت نصب شده کل دنیا در بخش زمین گرمایی افزوده شده که عمدتاً مربوط به کشورهای ایسلند نیکاراگوئه و ایالات متحده آمریکا می باشد . بیشتر افزایش ظرفیت نیروگاههای زمین گرمایی در سال 2011 مربوط به کشور ایسلند بوده که مربوط به نیروگاه Hellisheioi و با توان تولید 90 مگاوات می باشد امروزه استفاده از انرژی زمین گرمایی برای موارد CHP نیزدر حال افزایش می باشد . . بزرگترین نیروگاه CHP زمین گرمایی جهان نیروگاهی با قدرت 303 مگاوات برق و 133 مگاوات ساعت گرمایش فضا و تولید آب گرم می باشد. درسال 2011 نیکاراگوئه با احداث نیروگاه Jacinto Tizate با توان 36 مگاوات یکی از بیشترین ظرفیت های نصب شده را در زمینه نصب نیروگاههای زمین گرمایی را به خود اختصاص داده است . ایالات متحده آمریکا نیز در سال 2010 ، 15 مگاوات و در سال 2011 ، 10 مگاوات به ظرفیت نیروگاههای زمین گرمایی خود افزوده است و این درحالی است که قرار است در اوایل سال 2012 ، 81 مگاوات دیگر به توان نیروگاههای زمین گرمایی کشور اضافه نماید . همچنین انتظار می رود با رفع رکود اقتصادی در آمریکا امکان اجرای برنامه نصب 772 مگاوات نیروگاه زمین گرمایی در این کشور جهت توسعه این بخش از انرژی به وجود آید .


فیلیپین در سال 2011 به توان نیروگاههای زمین گرمایی خود ظرفیت جدیدی را اضافه نکرده است لیکن برنامه ریزی لازم جهت اجرای 6 پروژه جدید در سالهای بعد در این کشور صورت گرفته است . مکزیک قرار است در ژانویه 2012فاز دوم نیروگاه 50 مگاواتی Los Humeros را راه اندازی کند. اندونزی پیش از این برنامه ریزی لازم جهت نصب توان 4 گیگاوات نیروگاه زمین گرمایی تا پایان سال 2014 را داشته است ، لیکن بر اساس قوانین جدید انتظار می رودکه توسعه صنعت زمین گرمایی در این کشور سرعت رشد بیشتری پیدا کند . در همین راستا این کشور برنامه سه نیروگاه با توان مجموع 135 مگاوات در سال 2012 را به اجرا درآورد . به کار گیری سیستم های چند گانه زمین گرمایی(EGS) درسالهای اخیر با استقبال بالایی مواجه شده است اولین نمونه از این سیستمها درسال 2008 و در آلمان به بهره برداری رسیده است . در حال حاضر بیش از 24 کشور جهان دارای نیروگاه زمین گرمایی می باشند و این درحالی است که بیش از 70 کشور در جهان برنامه ریزی جهت ایجاد و توسعه نیروگاههای زمین گرمایی را انجام داده اند . بنابر این بازار زمین گرمایی با شتاب زیاد به رشد خود ادامه می دهد و انتظار می رود در سالهای آتی این فناوری در کشور های متعددی مورد استفاده قرار گیرد . به عنوان مثال می توان گفت بروز خشکسالی در شرق آفریقا موجب افزایش توجه کشور های این منطقه به انرژی زمین گرمایی گشته است ولی برخی از عوامل جانبی مانند بالا بودن هزینه اکتشافات زمین گرمایی برای توسعه بیشتر این منابع مانع محسوب می شوند. به عنوان مثال قرار است که کنیا تاسال 2018 در حدود 50 درصد از انرژی مورد نیاز خود را با نصب 200 مگاوات نیروگاه زمین گرمایی از منبع زمین گرمایی بدست آورد . همچنین کشور های جیبوتی، اریتره، رواندا، تانزانیا و اوگاندا نیز برنامه هایی را برای توسعه انرژی زمین گرمایی در کشورهای خود دارند . کشور های آمریکای لاتین مانند شیلی و پرو نیز برنامه هایی را برای توسعه انرژی زمین گرمایی در دستور کار خود دارند .


بازار انرژی زمین گرمایی :
به طور کلی تولید کنندگان سیستم های CHP در آمریکا در سال 2011 افزایش یافته است . تعداد تولیدکنندگان سیستم های گرمایش و CHP در بازار اروپا مانند کشور های سوئد، آلمان، اتریش و فرانسه نیز در سال 2011 افزایش یافته است . همچنین کشور های اروپایی جهت استفاده حرارتی از انرژی زمین گرمایی در سال 2011 سرمایه گذاری بالایی را انجام داده اند که بیشتر این سرمایه گذاری روی پمپ های حرارتی زمین گرمایی بوده است . بازار چین نیز با بررسی های صورت گرفته توان جذب سهم بیشتری از سیستم های کاربرد مستقیم حرارتی زمین گرمایی را دارا می باشد . تولیدات تعدادی از شرکتهای سازنده پمپ های حرارتی زمین گرمایی در کشور های اروپایی مانند سوئیس سوئد ، آلمان و نروژ از فروش خوبی در سال 2011 برخوردار بوده اند . بازار آمریکای شمالی نیز با راه اندازی یک سری لوله های جدید زمین گرمایی جهت تامین آب گرم زمین گرمایی برای مصارف گرمایشی از رشد خوبی در این سال برخوردار بوده است . در بخش نیروگاههای زمین گرمایی در حال حاضر بزرگترین تولید کنندگان توربینهای نیروگاهی در کشور های ژاپن( شرکتهای توشیبا و فوجی ) ، ایتالیا و اسرائیل می باشند که بیش از 80 درصد نیاز جهان را مرتفع می سازند .
به طورکلی پروژه های زمین گرمایی جهت پیش بینی کامل ظرفیت مخزن و توسعه پروژه نیاز به 5 تا 7 سال کار دارند . که این موضوع با توجه به کوتاه بودن این زمان درپروژه های نفتی و گازی یکی از موانع توسعه نیروگاههای زمین گرمایی به حساب می آید . بالا بودن هزینه ها و زمانبر بودن پروژه های زمین گرمایی از بزرگترین موانع رشد این پروژه ها می باشد به طورکلی هزینه بهره‎برداری از منـابع انرژی زمین‌گرمایی به میزان زیـادی به توان تولیدی چاه‌های حفر شده بستگی دارد. بطور کلی توان تولیدی هر چاه از حدود 2 تا 30 مگاوات الکتریکی متغیر است. همچنین هزینه حفاری چاهها و تعداد چاه‌هایی که به هر علت ناموفق و غیرتولیدی می‎باشند در هزینه‎های سرمایه‌گذاری تأثیر به سزایی دارد. از جمله عوامل دیگر به نوع سیستمها، شرایط و مشخصات میدان زمین‌گرمایی می‌توان اشاره کرد. یکی از راه حلهایی که در این زمینه ایجاد شده است استفاده از سیستمها EGS با چرخه باینری می باشد که توجه سرمایه گذاران این بخش را به خود جلب نموده است . یک نمونه از این نوع پروژه ها در سال 2012 در ژاپن به بهره برداری خواهد رسید . در این پروژه از تکنولوژی چرخه Kalina استفاده شده است . یکی دیگر از راه کارها جهت کاهش هزینه ها که در آمریکا در سال 2011 به کار گرفته شد استفاده از میکرو توربینها بود که قرار است در نیوگاه نوادا و با هدف افزایش 10 درصدی توان این نیروگاه به اجرا درآید . شرکت زیمنس آلمان نیز نوع جدیدی از توربینها را در سال 2011 وارد بازار نموده است . همچنین چند شرکت سازنده آمریکایی در سال2011 اقدام به ساخت سیستمهای مقیاس کوچک offsite نموده اند .
همچنین بر اساس اعلام آژانس انرژی زمین گرمایی آخرین ظرفیت نصب شده نیروگاههای زمین گرمایی به شرح ذیل می باشد .






 
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
چشم اندازهای استفاده از فن‌آوری انرژی ژئوترمال در ایران

چشم اندازهای استفاده از فن‌آوری انرژی ژئوترمال در ایران

چشم اندازهای استفاده از فن‌آوری انرژی ژئوترمال (پمپ‌های حرارتی زمین گرمایی)
(در ایران)



پمپهای حرارتی زمین گرمایی یکی از بهترین راهکارهای کاهش مصرف انرژی و استفاده صحصح از آن در بخش تأسیسات و تهویه مطبوع می‌باشد. استفاده از پمپ‌های حرارتی زمین گرمایی برای تأمین نیازهای گرمایش و سرمایش ساختمان‌های مسکونی، تجاری، اداری و صنعتی رو به افزایش است.این سیستم‌ها از زمین، به عنوان یک چاه حرارتی در تابستان و یک منبع حرارتی در زمستان استفاده می‌کنند و در کلیه مناطق آب و هوایی قابل استفاده هستند.

برخلاف سیستمهای تهویه مطبوع متداول که در آن سوخت فسیلی مورد احتراق قرار گرفته و تولید حرارت می‌کند در پمپ‌های حرارتی زمین گرمایی هیچ‌گونه احتراقی نداشته و تنها وظیفه آن انتقال حرارت است. در این مقاله به تحلیل شرایط عملکرد (در دو حالت گرمایش و سرمایش) پمپ‌های حرارتی زمین گرمایی می‌پردازیم و مزایا و معایب آن‌ها در مقایسه با سیستمهای متداول تهویه مطبوع بررسی می‌گردد.
در پایان بررسی اقتصادی و امکان سنجی بکارگیری پمپهای حرارتی زمین گرمایی در ایران انجام شده است. و با جمع بندی نتایج مدت زمان بازگشت سرمایه برای پروژه‌های پمپهای حرارتی زمین گرمایی برآورد می‌گردد.برای نگه داشتن دمای ساختمان در دمای آسایش، نیاز به منبع انرژی قابل ملاحظه هست.

اغلب طراحان از سیستمهای مستقل سرمایش و گرمایش برای تامین دمای مطلوب استفاده می‌کنند و این سیستم‌ها برای عملکرد نیاز به انرژی‌های سوخت‌های فسیلی و انرژی الکتریکی دارند.
نظر به اینکه ۴۶ % انرژی خورشیدی توسط زمین جذب می‌شود، این می‌تواند یکی از منابع فراوان انرژی و قابل دسترس برای تامین نیاز سرمایش و گرمایش ساختمان‌ها باشد. حال این انرژی در حوزه انرژی زمین گرمایی قرار گرفته و جزو آن به شمار می‌رود. برای بهره برداری از این انرژی پمپ‌های حرارتی بهترین فناوری موجود در عصر حاضر می‌باشد، که این سیستم هم به صورت گرمایشی و هم به صورت سرمایشی بکار می‌رود. برای اولین بار این ایده در سال ۱۹۱۲ در سوئیس مطرح شد و اکثر کارهای تحقیقاتی عمده و مهم در این زمینه در سالهای ۱۹۳۰ الی ۱۹۴۰ در ایالات متحده انجام گرفته است.

در طی سالهای ۱۹۴۰ تا ۱۹۵۰ انیستیتو برق ادیسون اولین پمپ حرارتی زمین گرمایی که از نوع حلقه‌ای بود را به اجرا درآورد و به مرور زمان این تکنولوژی مورد توجه قرار گرفت تا اینکه در اوایل دهه ۱۹۷۰، همزمان با اولین شوک نفتی تحول عظیمی در این مورد به وقوع پیوست که تا کنون ادامه دارد. بیشترین سهم پمپ‌های حرارتی زمین گرمایی مربوط به ایالات متحده و اروپا بوده و بعد از آن‌ها کشورهایی همچون ژاپن و ترکیه قرار دارند. در ابتدای سال ۲۰۰۰ در ۲۷ کشور پمپهای حرارتی منبع زمینی (ژئوترمال) پیشرو در زمینه پمپهای حرارتی میزان ظرفیت نصب شده در حدود ۶۸۷۵ مگاوات حرارتی و میزان مصرف سالانه ۲۳۲۷۸ تراژول می‌باشد.


تعداد صفحات: ۸

حجم فایل: ۶۴۴ کیلوبایت
مرجع: اولین کنفرانس انرژی‌های تجدید پذیر و تولید پراکنده ایران
نویسنده: محمدحسین امر اللهی، یزدان نجفی صارم | دانشگاه صنعتی ارومیه
 

پیوست ها

  • چشم اندازهای استفاده از فنآورى انرژى ژئوترمال (پمپها.pdf
    643.9 کیلوبایت · بازدیدها: 0
آخرین ویرایش:

P O U R I A

مدیر مهندسی شیمی مدیر تالار گفتگوی آزاد
امکانات انرژي زمین گرمایی در ایران

امکانات انرژي زمین گرمایی در ایران

امکانات انرژي زمین گرمایی در ایران

گسترش روزافزون مصرف انرژی و ارتباط مستقیم آن با توسعهٔ پایدار از یک سو و رو به زوال بودن سوخت‌های فسیلی و حجم بالای آلودگی ناشی از آن‌ها از سوی دیگر از مسایل مهم جهان امروز می‌باشند. از طرفی انرژی به عنوان یک عامل اولیه در تولید نقشی نظیر نیروی کار و سرمایه دارد و در بخش‌های خانگی و خدماتی، میزان مصرف سرانهٔ انرژی نشانگر کیفیت زندگی مردم است.وابستگی روزافزون جامعهٔ بشری به انرژی، یک حقیقت انکار ناپذیر است که هرگونه اختلال در تأمین آن، مشکلات عدیده ای را در پی دارد.از این رو، لزوم بکار گیری انرژی‌های جدید واضح و روشن است و از میان آن‌ها انرژی زمین گرمایی با داشتن خصوصیات و ویژگی‌های منحصر به فرد نظیر چگالی بالای انرژی، پر رنگ‌تر می‌نماید. در این مقاله به بررسی شواهد وجود منابع زمین گرمایی در ایران، مناطق مستعد و دارای پتانسیل، مطالعات و پروژه های صورت گرفته یا در حال اجرا و مشکلات و موانع اجرایی در این رابطه می‌پردازیم.
رشد روزافزون جمعیت، توسعهٔ شهری و نیز اقتصاد انرژی، در کشور ما، تولید نود هزار مگاوات برق را در سال ۲۰۲۰ اجتناب ناپذیر ساخته است. در حدود ۹۸ درصد ظرفیت تولید فعلی نیروگاه های برق کشور به کاربرد سوخت‌های فسیلی متکی است؛ حال آن که محدودیت منابع سوخت فسیلی، رشد مصرف داخلی و نبود منابع کافی برای صادرات از یک سو، و موازین و معیارهای زیست محیطی توسعه پایدار از سوی دیگر، کاربرد انرژی‌های تجدید شونده در بستر تولید را اجتناب ناپذیر ساخته است.به رغم پتانسیل‌های بسیار مناسب به منظور کاربرد انرژی زمین گرمایی، به دلیل نبود سیاست‌گذاری‌های کلان در زمینهٔ به‌کارگیری انرژی تجدید پذیر، و فقدان فناوری مناسب در خصوص حفاری عمیق، مهندسی مخازن، ساخت و نیز بهره برداری از نیروگاه های زمین گرمایی، و بالاخره وجود رقیب سرسخت یعنی منابع ارزان سوخت‌های فسیلی بهره برداری از پتانسیل‌های مزبور کماکان جدی گرفته نشده است.
از سوی دیگر، هم گام با سیاست دولت در راستای کاهش وابستگی به اقتصاد تک محصولی، تحولی اساسی در سیاست دولت مبتنی بر کاربرد انرژی‌های تجدید پذیر در حال شکل گیری است و دوایر متعددی با محوریت مرکز انرژی‌های نو در وزارت نیرو ، سازمان انرژی اتمی و نیز سازمان زمین شناسی ، به عنوان متولّی تهیه داده های پایه در حال کار روی موضوع مذکور هستند. هم گام با این سیاست ، مرکز انرژی‌های نوِ وزارت نیرو برای جذب سرمایه گذاری خارجی در سال ۱۳۷۵، با گروهی متشکل از کارشناسان ایرانی و فیلیپینی مبادرت به برداشت‌های تفصیلی زمین شناسی ، هیدروژئوشیمیایی و ژئوفیزیک در ناحیهٔ (دره قطور) کردند.همچنین در اوائل سال ۱۳۷۶ همگام با تشکیل گروهی متشکل از کارشناسان نیوزیلندی و ایرانی ، بنا شد این گروه ، مطالعاتی تفصیلی روی آتشفشان سبلان و پیرامون آن ، مشتمل بر منطقهٔ (سرعین) انجام دهند. با عنایت به لزوم افزایش ظرفیت نصب شدهٔ نیروگاهی، به نظر می‌رسد بهره برداری از انرژی‌های تجدید پذیر به منظور تغییر در سبد انرژی ،اجتناب ناپذیر باشد.

بکارگیری انرژی زمین گرمایی حداقل در نواحی شمال غربی کشور می‌تواند به عنوان گزینه ای به منظور تغییر کاربری سوخت‌های فسیلی مطرح شود و این نکته وقتی حائز اهمیتِ مضاعف می‌گردد که توجه داشته باشیم با وجود تمام فعالیت‌های عمرانی صورت پذیرفته در سال‌های پساز انقلاب، ظرفیت نصب شدهٔ نیروگاهی کشور صرفاً بیست و دو هزار مگاوات افزایش یافته است.
تعداد صفحات: ۹
حجم فایل: ۱۰۴۳ کیلوبایت
مرجع: اولین کنفرانس انرژی‌های تجدیدپذیر و تولید پراکنده ایران
نویسنده: علی زاده دباغ | دانشجوی کارشناسی ارشد تبدیل انرژی دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول
 

پیوست ها

  • امکانات انرژی زمین گرمایی در ایران.pdf
    1 مگایابت · بازدیدها: 0
آخرین ویرایش:

petromech

کاربر ممتاز
اگر منحنی تغییرات دمای هوا و دمای زمین در اعماق را در طول یک سال رسم نماییم مشاهده می شود که هرچه به عمق زمین بیشتر شود، میزان تغییرات دمای زمین در طول سال دارای تغییرات کمتری خواهد بود. به طوری که از حدود عمق 3 الی 4 متری از سطح زمین تغییرات دما و نوسانات آن در طول یک سال بسیار ناچیز می باشد. این در حالی است که میزان تغییرات دمای هوا دارای نوسانات بسیار زیادی می باشد.
این امر بدین معنی است که زمین منبع خوبی برای تامین گرمایش در ماههای سرد سال است و می توان از حرارت زمین برای تامین گرمایش ساختمان ها استفاده نمود و همچنین از آن می توان برای تامین سرمایش در ماههای سرد سال استفاده بهینه نمود. تکنولوژی پمپهای حرارتی بر این اصل استوار است که در عمق 2 تا 3 متری زمین ،درجه دما ثابت بوده و در زمستان گرمتر از هوای بیرون و در تابستان سردتر از هوای محیط است.

سیستم های سرمایش وگرمایش ژئوترمال که با نامهای دیگری هم مانند پمپهای حرارتی با منبع زمین(GSHP) سیستمهای مبدل زمین گرمایی (GeoExchange) ویا سیستم های انرژی زمینی(EES) شناخته میشوند، شامل پمپهای حرارتی هستند که با استفاده از انرژی برق، گرما را از زیر زمین جمع آوری و توسط سیالی که از لوله های کارگذاشته شده میگذرد به واحد نصب شده در داخل ساختمان منتقل میکنند.این واحد گرمای سیال درون لوله ها را جذب کرده و با استفاده از قوانین متراکم سازی (compression) حرارت را تشدید و افزایش داده و به دمای مطلوب جهت گرمایش ساختمان میرساند.گرمای حاصل از پمپهای حرارتی به واسطه احتراق ایجاد نشده و فقط گرما را از محلی به محل دیگر منتقل میکنند.
همچنین به طور معکوس در تابستان هوای گرم داخل ساختمان از طریق یک مکنده وارد دستگاه شده و پس از سرد شدن مجددا به داخل اتاق دمیده میشود. در داخل دستگاه حرارت به مبرد منتقل شده و پس از عبور مبرد از سیکل مربوطه، حرارت موجود در آن توسط یک مبدل دو لوله ای به آب داخل کویل زمینی که داخل لوله های پلی اتیلنی نصب شده در داخل زمین منتقل میشود.سیکل کاری این سیستم کاملا مانند یخچال بوده و فقط به جای انتقال گرمای درون یخچال به اطراف یخچال ،گرمای درون ساختمان را به زمین منتقل میکند.راندمان انرژی این سیستم ها 300 تا 400 درصد بوده (در مقایسه با مدرن ترین سیستمهای گازی با 98 درصد راندمان) و به ازای هر 1 دلاربرق مصرفی در این سیستم ،3 تا 4 دلار صرفه جویی مصرف داریم .
در واقع یک سیستم منفرد، کار دو سیستم گرمایش و سرمایش را انجام میدهد. استفاده از این سیستم ها تا 66 درصد انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش داده و75 درصد کمتر از سیستم های گرمایش وسرمایش سنتی، الکتریسیته مصرف میکنند.



انمیشن آشنایی با انرژی زمین گرمایی با زیر نویس فارسی

http://s5.picofile.com/file/8119060418/2.mpg.html

 
آخرین ویرایش توسط مدیر:

siamand20

New member
با عرض سلام
دوستان کسی کد EES از انرژی زمین گرمایی یا پمپ حرارتی نداره؟
 

Similar threads

بالا