ژئوترمال یا انرژی زمین گرمایی

arash_441

متخصص انرژی های نو
انرژی زمین گرمایی چیست؟

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



این سیال عمدتاً نزولات جوی می باشد که پس از نفوذ به اعماق زمین و مجاورت با سنگهای داغ حرارت آنها را جذب نموده و در اثر کاهش چگالی مجدداً به طرف سطح زمین صعود می نماید و موجب پیدایش مظاهر حرارتی مختلفی از قبیل چشمه های آب گرم، آبفشانها و گل فشانها در نقاط مختلف سطح زمین می گردد.

استفاده از انواع انرژیهای نو چه مزیتهای را در بر خواهد داشت؟

1 . استفاده از انواع پتانسیل موجود برای تامین نیاز رو به رشد انرژی

2 . بالفعل نمودن تمام پتانسیل های منطقه ای برای تامین کالای انرژی به صورت منطقه ای (Distributed Generation)

3 . توجه به توسعه پایدار و گذار از توسعه مرسوم (توجه به فاکتورهای زیست محیطی)

4 . استفاده از پتانسیل های تجدید شونده برای تولید انرژی

5 . بدست اوردن فن اوری پایه مورد نیاز و عدم تکیه بر سوختهای فسیلی به عنوان تنها منبع تولید انرژی

6 . بهره بردرای از انرژی زمین گرمایی برخلاف سایر انرژیهای تجدیدپذیر محدود به فصل، زمان و یا شرایط خاصی نبوده و بدون وقفه قابل بهره برداری می باشد.

همچنین قیمت تمام شده تولید برق در نیروگاههای زمین گرمایی با برق تولیدی از سایر نیروگاههای متعارف (سوخت فسیلی) قابل رقابت بوده و حتی از انواع دیگر انرژیهای نو به مراتب ارزانتر است. از اینرو طی سه دهه اخیر نصب نیروگاههای زمین گرمایی در جهان از رشد و توسعه چشم گیری برخوردار بوده است.

کاربردهای انرژی زمین گرمایی

استفاده از انرژی زمین گرمایی به دو بخش عمده تولید برق، و استفاده مستقیم از انرژی حرارتی طبقه بندی می گردد.

گرمایی برای تولید برق :
بطور کلی در نیروگاههای زمین گرمایی از انرژی سیال خروجی از چاههای حفر شده جهت به چرخش درآوردن توربو ژنراتورها و در نتیجه تولید برق استفاده می کنند. منابع زمین گرمایی با دمای بیش از 150 درجه سانتیگراد جهت تولید برق اقتصادی می باشند.
بطور کلی مخازن زمین گرمایی با دمای بین 65 تا 150 درجه سانتیگراد برای تولید برق (نیروگاه) دارای توجیه اقتصادی نمی باشد.
کاربردهای استفاده مستقیم از انرژی زمین گرمایی عبارتند از: ایجاد استخرهای شنا و مراکز آب درمانی، گرمایش ساختمانها، استفاده های کشاورزی (زراعت گلخانه ای و دامداریها) پرورش آبزیان، فرایندهای صنعتی وذوب برف در معابر

تا ریخچه استفاده از انرژی زمین گرمایی در دنی

ایتالیا بعنوان اولین کشور جهان می باشد که در سال 1904 میلادی توانست با استفاده از انرژی زمین گرمایی برق تولید نماید. این کشور هم اکنون با توان تولید معادل 800 مگاوات برق از جمله کشورهای پیشرو در این صنعت می باشد.
پس از جنگ جهانی دوم، در سال 1958 نیوزلند بعنوان دومین کشورفعال در این زمینه اقدام به تولید نیروی برق با استفاده از انرژی زمین گرمایی نمود. که اینک معادل 450 مگاوات ظرفیت نیروگاههای نصب شده زمین گرمایی در این کشور می باشد.
در حال حاضر بیش از 20 کشور جهان با نصب نیروگاههای زمین گرمایی از این منبع عظیم انرژی برای تولید برق استفاده می نمایند که مجموع ظرفیت نصب شده بالغ بر 8400 مگاووات می باشد.

آمریکا با 2200 مگاوات
فیلیپین با 1900 مگاوات
ایتالیا با 800 مگاوات
مکزیک با 750 مگاوات
اندونزی با 600 مگاوات
ژاپن با 550 مگاوات
نیوزلند با 450 مگاوات
ایسلند با 170 مگاوات

علاوه بر آن بیش از (64 کشور بر مبنای اطلاعات سال 2005) کشور جهان با مجموع ظرفیت نصب شده بیش از 27800 مگاوات حرارتی، از انرژی زمین گرمایی در مواردی از قبیل

تأمین گرمایش فضاهای اداری و مسکونی

پرورش آبزیان و محصولات کشاورزی گلخانه ای

استخرهای (آبدرمانی) و مراکز جذب توریست
بهره برداری می نمایند.
تا ریخچه استفاده از انرژی زمین گرمایی در ایران

در کشور ما ایران از سال 1354 و بمنظور شناسایی پتانسیل های منبع انرژی زمین گرمایی مطالعات گسترده ای توسط وزارت نیرو با همکاری مهندسین مشاور ایتالیایی ENEL در نواحی شمال و شمال غرب ایران در محدوده ای به وسعت 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. علاوه بر مناطق یاد شده اخیراً توسط سازمان انرژیهای نو ایران 10 پتانسیل جدید و مستعد دیگر در نواحی مرکزی و جنوب کشور در غالب طرح پتانسیل سنجی انرژی زمین گرمایی ایران شناسایی شده است که طرح اکتشافی آنها در دست تهیه است.

در اولویت اول به منظور ادامه مطالعات قبلی و تکمیل نمودن فاز اکتشاف در ناحیه مشکین شهر در سال 1374 کارشناسان معاونت امور انرژی وزارت نیرو با هدف نصب اولین نیروگاه زمین گرمایی در کشور برنامه فاز اکتشاف تکمیلی را تهیه و بخش مطالعات سطح الارضی شامل عملیات ژئوفیزیکی، زمین شناسی و بررسیهای ژئوشیمیایی و ماهواره ای با اعتباری معادل 826 هزار دلار آغاز گردید این مطالعات توسط مهندسین مشاور کینگستون موریسون از کشور نیوزلند و با مدیریت سازمان انرژیهای نو ایران طی سال 1377 به انجام رسید که حاصل این مطالعات منجر به تخمین درجه حرارت احتمالی مخزن در حد240 درجه سانتیگراد و تعیین نقاط حفاریهای اکتشافی در دامنه های شمالی سبلان مشرف به جنوب شهرستان مشکین شهر گردید. با هدف دستیابی به نقاط حفاری و آماده سازی سایتهای حفاری و همچنین ساخت تجهیزات مربوط به تست چاهها، شرکت مشانیر به منظور تهیه نقشه های اجرایی و سپس نظارت بر مراحل ساخت بعنوان مشاور و ناظر ایرانی برگزیده شده و پیمانکاران مورد نیاز نیز از طریق برگزاری مناقصات انتخاب شدند و در نتیجه با اعتباری بالغ بر 20 میلیارد ریال کار ترمیم راه مشکین شهر به موئیل به طول 16 کیلومتر و احداث جاده های دسترسی از روستای موئیل به سایتهای حفاری به طول 9 کیلومتر، ترمیم و احداث چند دهانه پل- احداث کمپ مرکزی شامل سوله های نگهداری تجهیزات و مواد مصرفی حفاری و کمپ رفاهی جهت اسکان پرسنل در سایت، احداث سه سکوی حفاری و تأسیسات آبرسانی شامل ایستگاه پمپاژ، مخزن ذخیره آب با گنجایش 5 هزار متر مکعب و خط لوله انتقال آب به طول 7 کیلومتر و همچنین ساخت تجهیزات و ادوات مربوط به آزمایش چاهها طی سالهای 1379 تا 1381 به اجرا درآمد.



همزمان بمنظور انتخاب پیمانکار برای انجام حفاریهای اکتشافی طی یک مناقصه بین المللی شرکت ملی حفاری ایران بعنوان پیمانکار حفاری انتخاب شد. عملیات اجرایی حفر اولین چاه اکتشافی زمین گرمایی ایران به عمق سه هزار متر آبانماه 1381 آغاز و با نظارت مهندسین مشاور SkM از نیوزلند و تحت بدترین شرایط جوی و دمای 30 درجه سانتیگراد زیر صفر در طول زمستان ادامه یافت.

همزمان بمنظور انتخاب پیمانکار برای انجام حفاریهای اکتشافی طی یک مناقصه بین المللی شرکت ملی حفاری ایران بعنوان پیمانکار حفاری انتخاب شد. عملیات اجرایی حفر اولین چاه اکتشافی زمین گرمایی ایران به عمق سه هزار متر آبانماه 1381 آغاز و با نظارت مهندسین مشاور SkM از نیوزلند و تحت بدترین شرایط جوی و دمای 30 درجه سانتیگراد زیر صفر در طول زمستان ادامه یافت.
 

arash_441

متخصص انرژی های نو
آشنایی با ژئوترمال یا انرژی زمین گرمایی (بخش دوم)

آشنایی با ژئوترمال یا انرژی زمین گرمایی (بخش دوم)

حفر اولین چاه انرژی در ایران!

عملیات حفاری اولین چاه در پایان اردیبهشت ماه سال 1382 خاتمه یافت و طی مدت 18 ماه حفاریهای اکتشافی شامل سه حلقه چاه اکتشافی عمیق با عمق 3200متر، 3176 و 2260 مترو دو حلقه چاه تزریقی با عمق حدود 650 متر به پایان رسید. پس از به پایان رسیدن عملیات حفاری، تجهیزات فلزی تست جریان چاه در محل مورد نظر نصب گردید و در تاریخ 9/3/83 عملیات تست اولین چاه زمین گرمایی کشور آغاز گردید. نتایج تست به شرح ذیل می باشد.



تست دومین چاه زمین گرمایی نیز در تاریخ 17/6/83 انجام شد.


همزمان با کلیه فعالیتهای ذکر شده سازمان انرژیهای نو ایران با همکاری سازمان بهره وری انرژی ایران، ضمن تجهیز آزمایشگاه و ایستگاه پایش صحرایی، مطالعات سیستماتیک و گسترده ای را جهت پایش محیط زیست منطقه و کنترل اثرات زیست محیطی ناشی از اجرای طرح انجام داد.


از بدو فعال شدن مجدد طرح، در سال 1374 در جهت تأمین اهداف پروژه و بومی نمودن دانش در زمینه کاربرد انرژی زمین گرمایی تاکنون بیش از 15 کارشناس ایرانی در دانشگاه سازمان ملل در کشور ایسلند و مرکز آموزش سازمان ملل در نیوزیلند تربیت شده و یا در حال آموزش می باشند پس از پایان یافتن تست چاهها اطلاعات مورد نیاز جهت انجام مدلسازی و مطالعات مهندسی مخزن و در نتیجه برآورد پتانسیل حرارتی مخزن زمین گرمایی در منطقه مشکین شهر فراهم خواهد شد و در نهایت مطالعات امکان سنجی طرح ضمن ارائه طرح توسعه و بهره برداری از میدان زمین گرمایی سبلان ادامه خواهد یافت. امید است ضمن دستیابی به نتایج مثبت در حفاریهای اکتشافی و همچنین تأمین اعتبارات مورد نیاز جهت ادامه طرح شاهد نصب و راه اندازی اولین نیروگاه زمین گرمایی کشور در این منطقه باشیم.

پتانسیل های انرژی زمین گرمایی در کدام بخشهای ایرا ن قرار داردو بر چه اساسی انتخاب شده اند ؟

پتانسیل انرژی زمین گرمایی در ایران بر اساس مطالعات انجام شده در بیش از ۱۰ منطقه شناسایی شده است.این مناطق بر اساس میزان فعالیتهای تکتونیکی، میزان چشمه های آب گرم و ظهورهای سطح الارضی و سایر شواهد زمین شناسی شناسایی شده اند.بر اساس گزارش ارائه شده توسط (سازمان انرژی های نو ایران ، ۱۳۷۷) این مناطق به شرح زیر می باشند.

▪ منطقه تفتان – بزمان

▪ منطقه نایبند

▪ منطقه بیرجند – فردوس

▪ منطقه تکاب هشترود

▪ منطقه خور – بیابانک

▪ منطقه اصفهان – محلات

▪ منطقه رامسر

▪ منطقه بندرعباس – میناب

▪ منطقه بوشهر – کازرون

▪ منطقه لار – بستک

میزان فعالیت جهانی در توسعه منابع زمین گرمایی (سرمایه گزاری و حجم فعالیتها)

براساس اطلاعات جمع آوری شده از گزارشات و مقالات بیست و سه کشور جهان ارائه شده در کنفرانس جهانی زمین گرمایی در سال ۲۰۰۰ ژاپن، مجموعاً مبلغ ۸۴۱ میلیون دلار در دنیا برای توسعه طرحهای زمین گرمایی هزینه شده است براساس گزارشات سال ۲۰۰۰، دوکشور سوئیس با ۲۳۰ میلیون دلار و کره با ۲۶۷ میلیون دلار سرمایه گذاری مجموعاً بیش از نیمی از مبلغ یاد شده را در سرمایه گذاری کرده اند.براساس این گزارشات مجموعه ۱۰۲۸ حلقه چاه جدید در سراسر دنیا حفر شده است. که روسیه ۳۰۶ حلقه چاه و ایسلند با ۲۴۱ حلقه بیشترین تعداد چاه حفر شده را دارند.

مشکلات و موانع اجرایی در ایران برای توسعه منابع زمین گرمایی

جایگاه واقعی فاکتورهای زیست محیطی در نظام تولیدی درایران مشخص نشده است. اگر چه تلاشهای بسیاری برای روشن ساختن اولویت انرژی پاک بر انواع دیگر انرژی صورت گرفته اما دست آوردها ناچیز بوده است. تغییر نظام انرژی متکی به سوخت خیلی ارزان با جایگاه تثبیت شده خود مستلزم اراده مدیران کلان جامعه است.متأسفانه تا زمانی که مشکل حاصل از سوخت فسیلی به مرز نابودی آشکار محیط زیست نرسد نمی توان توجه همه جانبه ای را برای حمایت از آن جلب نمود . همچنین قیمت پایین سوخت فسیلی در کشور ما و تکیه بر منابع عظیم آن توجه استراتژیک به مبحث انرژی را کم رنگ نموده است.

شواهد وجود منابع زمین گرمایی در ایران

موقعیت قرارگیری ایران در مرزهای تکتونیکی از نیروی عظیم نهفته در کالبد ایران حکایت دارد. فشار صفحه قاره ای عربستان و صفحه اقیانوس هند از سوی دیگر باعث تغییر شکلهای وسیعی در ایران شده است. منطقه زاگرس چین خورده، و راندگی آن شواهد سطحی عظیم این نیروها هستند. قرار گرفتن در کمربند تکتونیکی حاشیه صفحات باعث شده است که گستره ایران از لحاظ زمین ساختاری بسیار فعال باشد. حضور در کمربند آتشفشانی و زلزله حضور پتانسیل های متعدد زمین گرمایی را قطعی می سازد. با رجوع به فعالیتهای آتشفشانی، ماگماتیسم و مرور شواهد و ظهورهای سطح الارضی چشمه های آب گرم و گل فشانها و خروج گازها و بررسی زونهای آلتراسیون ناشی از عملکرد آبهای گرم بر این گمان صحه نهاده است.

در قالب شاخصهای فوق در بسیاری از مناطق ایران می توان آنومالیهای زمین گرمایی دال بر وجود پتانسیلهای بالای زمین گرمایی را دنبال کرد و با بررسی های ساختارشناسی و زمین شناسی منطقه ای نظیر ظهورهای سطحی (چشمه های آبگرم)، زونهای آلتراسیون، محل درزه ها و گسلها ،بررسی های چینه شناسی تکمیلی در مورد پتانسیل هر منطقه گزارشهای تفصیلی و جامعی تهیه نمود.
 

arash_441

متخصص انرژی های نو
عکس های انرژی زمین گرمایی

عکس های انرژی زمین گرمایی

نیروگاه زمین گرمایی مشکین شهر
























پمپ زمین گرمایی –بندر عباس
 

میثم...

عضو جدید
کاربر ممتاز
نقشه مناطق مستعد بهره برداری از انرژی زمین گرمایی

 

میثم...

عضو جدید
کاربر ممتاز
مناطق مستعد بهره برداری از انرژی زمین گرمایی در ایران

 

میثم...

عضو جدید
کاربر ممتاز
عوامل اساسی تشکیل منابع زمین‌گرمایی

عوامل اساسی تشکیل منابع زمین‌گرمایی

بطور کلی برای شکل گیری و تکامل یک سیستم زمین‌گرمایی وجود چهار عامـل اصلی، منبـع حرارتی (Heat source)، سنگ مـخزن(Reservoir rock)، سنگ پوششی(Cap rock) و سیال(Fluid) ضروری است. سیستم‎های زمین‌گرمایی در مناطقی تشکیل می‎گردند که این چهار عامل در کنار همدیگر قرار گرفته باشند. در شکل زیر چگونگی تشکیل یک مخزن زمین‌گرمایی ورابطه بین چهار عامل اساسی در تشکیل یک مخزن زمین‌گرمایی نشان داده شده است.
1- منبع حرارتی
تمرکز حرارت در پوسته زمین در مقیاس ناحیه‎ای و موضعی توسط چندین فرآیند صورت می‎گیرد. مهمترین منبع تولید حرارت در داخل پوسته زمین واپاشی عناصر رادیواکتیو می‏باشد. علاوه بر منبع مذکور، عوامل دیگری نیز در تولید حرارت نقش دارند که از آن جمله می‎توان به فعالیت‏های آذرین درونی، آتشفشانها، فعالیت‏های تکتونیکی و همچنین فرونشینی سریع رسوبات در حوضه‎های رسوبی فعال اشاره کرد.
واپاشی رادیواکتیو باعث تبدیل شدن بخشی از ماده به انرژی تشعشعی می‏شود که این انرژی نیز به نوبه خود به انرژی حرارتی تبدیل می‎گردد. ایزوتوپهای رادیواکتیو طبیعی به میزان متفاوتی حرارت تولید می‎کنند، ولی بیشترین مـیزان توسط واپـاشی سری ایـزوتـوپهای اورانیـوم (238 U و 235 U) وتـوریـوم (232 Th) که در نهایت ایزوتوپ پتاسیم ((K40 را ایجاد می‎کنند، تولید می‏‎شود. در نتیجه می‎توان گفت که تولید حرارت در سنگها توسط واکنشهای رادیواکتیو و به تناسب مقدار اورانیوم، توریم و پتاسیم موجود در آنها صورت می‌گیرد.
سرد شدن توده‌های نفوذی تزریق شده به درون پوسته، غالباً بعنوان یک منبع تولید حرارت برای سیستم‏‏های زمین‌گرمایی بشمار می‏رود. این توده‌ها که غالباً حرارتی بین 700 تا 1200 درجه سانتیگراد دارند، با ایجاد سیستم های چرخشی و یا هدایتی در درون پوسته زمین حرارت نواحی مجاور خود را به‌میزان قابل ملاحظه‌ای افزایش می دهند. بطور کلی فعالیت‏های مرتبط با قرارگیری توده‎های ماگمائی در مقیاس جهانی از فرضیه جداشدن قاره‏‎ها و عملکرد صفحه‎های تکتونیکی تبعیت می‎نماید.

نقاط حاشیه‌ای حاشیه صفحات تکتونیکی که محل فعالیت‎های ماگمایی و تولید ماگما می‎باشند در چارچوب ایجاد حرارت و منبع حرارتی اهمیت زیادی دارند. چرا که نفوذ و حرکت روبه‌بالای توده های ماگمایی، در امتداد مرز صفحات تکتونیکی صورت می‌پذیرد و منابع زمین‌گرمایی در این نقاط و یا مناطق مجاور آنها متمرکز میشوند.
2- سنگ مخزن
سنگ مخزن که وجود آن یکی از الزامات عمده در شکل گیری یک سیستم زمین‌گرمایی است می‎تواند شامل یک توالی از سنگهایی با ویژگیهای خاص باشد که بطور معمول شامل ضخامتی از سنگهای رسوبی یا آذرآواری است. این قبیل سنگها دارای تخلخل و ضخامت قابل ملاحظه‎ای بوده و می‎توانند حجم عظیمی از سیالات زمین‌گرمایی را در خود ذخیره نمایند. شایان ذکر است که علاوه بر دو عامل تخلخل و ضخامت، عامل تراوائی نیز در تشکیل مخازن زمین‎گرمایی نقش مهمی ایفا می‎نماید. به عبارت دیگر اقتصادی بودن یک مخزن زمین‌گرمایی در درجه اول بستگی به حجم سیال موجود در سیستم و در درجه دوم بستگی به میزان تراوایی سنگها دارد، چنانکه بسیاری از رسوبات یا سنگهای رسوبی با وجود اینکه به دلیل تخلخل بالا حاوی حجم قابل ملاحظه‎ای از سیالات هستند، اما به دلیل تراوایی ناچیز، امکان استخراج و بهره‎برداری اقتصادی از سیالات مذکور وجود ندارد.
3- سنگ پوشش
سنگ پوشش شامل ضخامتی از طبقات غیر قابل نفوذ و یا با نفوذپذیری ناچیز است که بر روی سنگ مخزن قرار گرفته و مانع از فرار سیال از مخزن می‏گردد. سنگ پوشش معمولاً از طبقات سنگهای رسی، انیدریتی، ژیپسی و یا نمکی تشکیل می‌شود. این سنگ‎ها معمولاً دارای هدایت حرارتی پائین بوده و تقریباً بصورت عایق حرارتی عمل می‏‎نمایند. بدلیل انتقال حرارت از منبع حرارتی به سنگ مخزن و عدم انتقال آن توسط سنگ پوششی به لایه‌های بالاتر درجه حرارت سنگ مخزن بتدریج افزایش پیدا می‌کند. لایه‎های سنگ پوشش ممکن است در طول تکامل یک سیستم، ایجاد شوند، ولی اغلب به نظر می‎رسد که در اثر فرایندهای زمین‏شناسی بسیار قدیمی رسوبگذاری شده باشند. گاهی اوقات فعالیت‎های شدید تکتونیکی باعث ایجاد شکستگی‎هایی در سنگ پوشش می‎شود که در چنین شرایط موجب خروج سیال از سنگ مخزن و نفوذ آن به طبقات فوقانی و در نهایت موجب ظهور چشمه‎های آبـگرم و گازفشانها درسطح زمـین مـی‏گردد کـه در بررسی‌ها و تحقـیقات زمین‌گرمایی یکی از علائم وجود انرژی زمین‌گرمایی محسوب می‎شوند.
4- سیال
یکی از عوامل اصلی در تکوین و شکل‎گیری سیستم‏های زمین‌گرمایی و بهره‎برداری اقتصادی از آن وجود سیالات زمین‌گرمایی است که عامل انتقال حرارت از مخازن و منابع مربوطه به سطح می‎باشند. منشأ تأمین سیالات موجود در مخازن زمین‌گرمایی بسیـار متـنوع بــوده و شامـل آبـهای جــوی (Meteoric water)، آبـهای بـین دانه‎ای (Connate water)، آبهای فسیلی (Fossil water)، آبهای ماگمایی (Magmatic water) و آبـهای حاصـل از دگرسانی و دگـرگونی کـانی‎های ناپـایدار می‎باشد. البته باید توجه داشت که در بیشتر موارد آبهای مربوط به سه گروه آخر نقش چندان مؤثری در تأمین سیالات زمین‌گرمایی ندارند.
همچنین نکته مهم در بهره‎برداری اقتصادی از مخازن زمین‌گرمایی برقراری حالت تعادل بین میزان استخراج سیالات زمین‌گرمایی و میزان تغذیه مخزن می‌باشد که باید بطور طبیعی و از طریق منابع فوق و یا به صورت مصنوعی انجام می پذیرد.
بطور کلی چهار عامل اصلی که در بالا مورد بررسی قرار گرفت برای تشکیل یک سیستم زمین‌گرمایی لازم و ضروری می‎باشند و در صورت فقدان یکی از این چهار عامل، تشکیل یک سیستم زمین‌گرمایی قابل اکتشاف و بهره‏برداری، امکان پذیر نمی‏باشد و در اکتشافات اولیه منابع زمین‌گرمایی، اساس کار پی بردن به وجود چهار عامل فوق است.
نویسنده :دکتر یونس نوراللهی هشترودی
 

میثم...

عضو جدید
کاربر ممتاز
بررسی اقتصادی بهره‌برداری از انرژی زمین گرمایی(مقاله)

بررسی اقتصادی بهره‌برداری از انرژی زمین گرمایی(مقاله)

پیشرفت علم و تکنولوژی باعث توسعه اقتصادی، افزایش رفاه اجتماعی و جمعیت در جهان گردیده است، بنابراین همگام با توسعه اقتصادی نیاز جهان به انرژی نیز به سرعت افزایش پیدا کرده است. بر اساس آمارهای جهانی موجود استفاده از انواع انرژی‌ها در طی سالیان گذشته از رشد سریعی برخوردار بوده است. مصرف زغال سنگ همگام با پیدایش مزایای نفت و پیشرفت تکنولوژی بطور مداوم از 3[SUB]/[/SUB]81 درصد در سال 1925 به 5[SUB]/[/SUB]27 درصد در سال 1984 کاهش پیدا کرده است. در عوض روند مصرف انرژیهای فسیلی از سال 1925 تا سال 1984 به ترتیب از 13 درصد به 42.2 درصد افزایش یافته است. همچنین مصرف انرژی‌های دیگر نیز همگام رو به افزایش گذاشته است تا کمبود انرژی را تامین کنند. در این راستا گاز طبیعی بعد از نفت و زغال سنگ سهم مهمی را در تامین انرژی جهان داشته است. چنانکه در سال 1984 درصد مصرف گاز به 19 درصدرسیده و سال به سال به علت ناچیز بودن آلودگیهای زیست محیطی آن بیشتر مورد توجه مصرف کنندهها قرار گرفته است. قابل توجه آنکه در حوالی سالهای1961 و 1962 مقدار و درصد بهرهگیری از انرژی نفت و زغال‌سنگ مساوی شده و در حوالی سالهای 1973 و 1974 نفت بالاترین مصرف انرژی جهان را به‌خود اختصاص داده (یعنی48.8 و 48.2 درصد) که مصادف با بحران بالارفتن بهای نفت در جهان میباشد. بعد از بحران نفتی در دهة 1970 بهرهگیری از انرژی‌های دیگر از قبیل انرژی آبی، زمین‌گرمایی، خورشیدی، باد، بیوماس، امواج و غیره مورد توجه کشورهای توسعه یافته قرار گرفته است. بهرهگیری از این انرژی‌ها، مشکلات و مزایایی در بردارند که بطور اختصار مورد بحث قرار خواهد گرفت.
انرژی آبی که بدون آلودگی زیست محیطی است یکی از بهترین تامین کننده‌های نیروی برق جهان بشمار می‎آید. متاسفانه بهره‎گیری از این نیرو محدود بوده و بستگی به موقعیت جغرافیایی دارد و به همین دلیل رشد ظرفیت انرژی آبی نسبت به دیگر انرژی روند ملایمی را طی کرده است. گاز طبیعی بعد از نفت و زغال‌سنگ مهمترین تامین کنندة انرژی جهان محسوب می‎‎شود که به ویژه در سالهای 1980 تا 1990 بعلت داشتن آلودگی زیست محیطی کمتر، کشورهای پیشرفته و در حال توسعه توجه شایانی به مصرف آن از لحاظ تولید برق یا مصرف حرارتی داشته و دارند. تا سال 1985 کشور شوروی سابق صادرکنندة اصلی گاز طبیعی جهان محسوب میشد ولی امروزه کشورهای دیگر ازجمله ایران نیز مبادرت به صدور گاز کرده‎اند. گرچه باید توجه کرد که گاز نیز مثل دیگر انرژی‌های فسیلی پایان‌پذیر می‎باشد.
انرژی هسته ‎ای در آغاز دهه 1970 مورد بهره‎برداری قرار گرفت تا سال 1985 رشد مصرف آن قابل ملاحظه بود. ولی بعلت پیچیدگی تکنولوژی و وجود مشکلات فراوان در دفع زایدات آن هنوز مثل انرژی‌های دیگر متداول نبوده و سهم چندانی در تامین انرژی جهانی ندارد. می‎توان گفت علت اساسی توقف رشد کاربرد انرژی هسته‎ای سیاست همگانی نشدن روش تغلیظ مواد رادیواکتیو می‎باشد. بعبارت دیگر سیاستهای اقتصادی خارجی سد راه بهره‎گیری همگانی این انرژی در جهان است.
انرژی‌های نو مثل خورشیدی، باد، امواج، بیوماس و غیره هنوز نتوانسته‌اند توسعه و رشد قابل ملاحظه‌ای داشته باشند و تنها می‌توانند تا حد ناچیزی مصرف انرژی فسیلی را کاهش دهند.
انرژی زمین‌گرمایی تنها انرژی تجدیدپذیر است که بعد از انرژی آبی آلودگی محیط زیست آن بمراتب کمتر از انرژی‌های دیگر است. بیشتر کشورها که در مدار حرکت پهنه‌ها (زمین ساخت پهنه‎ای) قرار گرفته‎اند از انرژی زمین گرمای بطور غیر مستقیم برای تولید الکتریسیته استفاده می‎کنند. براساس آمار جهانی در سال 2000 ظرفیت نصب شده نیروگاه‌های زمین‌گرمایی بالغ بر 7974 مگاوات الکتریکی است. با توجه به اطلاعات موجود، رشد ظرفیت نیروگاه‌های زمین‌گرمایی نصب شده در سال 1995 در حدود 28 برابر ظرفیت همین نیروگاهها در سال 1950 میباشد. این موضوع نمایانگر رشد سریع کاربرد الکتریکی انرژی زمین‌گرمایی در جهان است. کشورهای زیادی در موقعیت استفاده از انرژی زمین‌گرمایی قرار گرفته‌اند اما هنوز اقدام به بهره‎گیری از این انرژی نکرده‎اند. چنانکه پیش بینی می‎شود درسالهای آینده با کاهش منابع سوخت فسیلی و با بالارفتن بهای نفت اکثر کشورهایی که در مدار جهانی انرژی زمین‌گرمایی واقع شده‎اند اقدام سریع به بهره‎گیری از این انرژی نمایند که در این صورت استفاده از انرژی زمین‌گرمایی رشد شایانی خواهد داشت.
نویسنده: دکتر یونس نوراللهی
 

میثم...

عضو جدید
کاربر ممتاز
دیدگاههای اقتصادی در ارزیابی پروژه‎های زمین گرمایی (مقاله)

دیدگاههای اقتصادی در ارزیابی پروژه‎های زمین گرمایی (مقاله)

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 در حوزه زمین‌گرمایی پاریس 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
فاز اکتشافی خود به سه بخش عمده تقسیم می‎گردد که در هر بخش با تکمیل مطالعات مربوطه و پردازش اطلاعات جمع‎آوری شده ریسک سرمایه‎گذاری بطور چشمگیری کاهش می‎یابد.
اولـین مرحـله از ایـن بررسـی‌ها، مطالعات اکتـشافی مقـدماتی می‌باشد. در این بخش از مطالعات، محدوده‎های دارای ذخایر زمین‌گرمایی تعیین شده و مطالعات مقدماتی کیفی انجام میشود. سپس مناطق دارای بیشترین منابع برای اکتشافات بعدی انتخاب می‌شوند. پس از اتمام این مطالعات، احتمال موفقیت در دستیابی به یک مخزن قابل بهره‎برداری، 30 درصد میباشد و هزینه متعارف این نوع مطالعات در دنیا 300 هزار دلار برآورد شده است.
پس از مطالعات اکتشافی مقدماتی، لازم است مطالعات امکان سنجی مقدماتی صورت پذیرد. این بخش از مطالعات شامل موارد زیر می‌باشد:
- جمع‎آوری اطلاعات با توجه به شواهد غیرمستقیم در مورد نوع منبع حرارتی، تراوایی طبقات و وجود سنگ پوشش
- محدود کردن ناحیه مورد نظر به مناطق دارای بیشترین ذخایر انرژی زمین‌گرمایی
- ارزیابی خصوصیات و پتانسیل ذخایر انرژی زمین گرمایی
- اثبات وجود ذخایر و پیشنهاد ادامه روند اکتشافات با حفر چاه‌های اکتشافی
- تعیین محل حفر چاه‌های اکتشافی و طراحی چاه‌های مورد نظر برای حفاری
پس از انجام این مطالعات و رسیدن به اطلاعات فوق احتمال موفقیت در دستیابی به یک منبع قابل بهره‎برداری به 50 درصد افزایش پیدا می‌کند. طبق اطلاعات موجود این بخش از مطالعات بطور معمول 1 تا 2 میلیون دلار هزینه دارد.
مرحله بعدی در این بخش ار مطالعات، مطالعات امکان‌سنجی تکمیلی می‌باشد. پس از اتمام این مطالعات موارد زیر در مورد مخزن زمین‌گرمایی قابل تشخیص خواهند بود:
- اثبات وجود مخزن زمین گرمایی
- اثبات و تعیین مقدار پتانسیل انرژی زمین‌گرمایی قابل بهره‎برداری
- ارزیـابی کمـی منبـع زمین‌گرمـایی از نظرآنتـالپی، مـیزان مـواد جـامد غیرمحـلول و گازهای غیرقابل تراکم و توان تولیدی و تزریقی چاه‌های حفر شده.
- طراحی حفر چاه‌های تولیدی و تزریقی
- طراحی نیروگاه و روند اجرای پروژه
- ارزیابی و برآورد هزینه‎ها و بررسی اقتصادی پروژه
- ارزیابی و بررسی‌های زیست محیطی پروژه
پس از انجام مطالعات مربوط به این بخش، احتمال موفقیت در دستیابی به یک منبع قابل بهره‎برداری 70 درصد خواهد بود. این بخش از مطالعات بطور متوسط 10 تا 15 میلیون دلار هزینه دربردارد.
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 ارزانتر است. مقایسه قیمت تمام شدة تولید برق بوسیله نیروگاه‌های زمین‌گرمایی با دیگر انواع انرژی‌های نو و سوخت های فسیلی در جدول زیر نشان داده شده است. همچنین مقایسه میزان سرمایه‌گذاری اولیه برای تولید برق از انواع مختلف سیستمهای تولید برق در شکل زیر ارائه شده است.
منبع:منبع: فتوحی منوچهر و نوراللهی یونس، ۱۳۸۰، اصول و مبانی انرژی زمین گرمایی، انتشارات میعاد ، تهران، ص ۱۴۸
 

Alixxx66

عضو جدید
درخواست کمک در مورد پی های انرژی و پمپ های حرارتی زمین گرمایی

درخواست کمک در مورد پی های انرژی و پمپ های حرارتی زمین گرمایی

با عرض سلام خدمت دوستان گلم
می خواستم بدونم کسی از دوستان مطلبی در مورد پی (شمع )های تبادل انرژی داره(Energy Piles), شکل جدید پمپ های حرارتی زمین گرمایی است و آیا در ایران اجرا شده
و همچنین کسی از دوستان مطلب کاملی از پمپ های حرارتی زمین گرمایی(ground source heat pumps) داره که کارکرد,انواع و مقایسه نوع های مختلف آن و همچنین case study در آن شرح داده شده باشد.
(به زبان فارسی)
با تشکر از لطف و کمکتان
 

petromech

کاربر حرفه ای
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.
مقاله ای کامل در مورد پمپ های حرارتی


انمیشن آشنایی با انرژی زمین گرمایی با زیر نویس فارسی

 
بالا