1.طاقة حرارة باطن الأرض
طاقة حرارة باطن الأرض geothermal energy هي الطاقة المستخرجة من باطن الأرض. كلمة geothermal تتكون من مقطعين , المقطع geo و يعني الأرض و المقطع الاخر therme و يعني الحرارة في الاغريقية ايضاً [1].و هي تعتبر أحد انواع الطاقات المتجددة فهي متولدة بالطبيعة داخل الارض.
1.1. كيفية تتكون حرارة باطن الأرض
تتولد حرارة باطن الارض بفعل التحلل البطيء الاشعاعي للجزيئات داخل نواة باطن الأرض [1]. تتكون الارض من اربع طبقات و هي :
1. النواة الداخلية inner core
هذه الطبقة تتكون من الحديد الصلب بُقطر يقدر بحوالي 1500 ميل (2414 كلم )و تبلغ درجة الحراة فيها حوالي 10,800 فهرنهايت (حوالي 5980 درجة مئوية) و هذه الحرارة تتجاوز درجة حرارة سطح الشمس بقليل (حرارة سطح الشمس حوالي 10,340 فهرنهايت) [1].
2.النواة الخارجية outer core
تتألف هذه الطبقة من الصخور الحارة الذائبة و يبلغ سُمكها حوالي 1500 ميل (2414 كلم) [1], و تسمى هذه الطبقة ب "ماقما" magma.
3. الوشاح او الغلاف Mantle
تتالف من طبقة من الصخور و الصخور الذائبة "ماقما" تحيط بطبقة النواة الخارجية بسُمك يبلغ 1800 ميل (2897 كلم) وتبلغ درجة الحرارة فيها عند الحدود مع قشرة الارض 392 فهرنهايت الى 7230 فهرنهايت عند الحدود مع طبقة النواة الخارجية [1].
4. القشرة الأرضية crust
هي عبارة عن مجموعة من الصخور الصلبة التي تكون اليابسة وقيعان المحيطات بسمك 15 الى 35 ميل تحت اليابسة و بسمك من 3 الى 5 ميل تحت المحيطات. تتكسر هذه الطبقة الى قطع صغيرة تسمى بالطبقات التكتونية tectonic plates, تتحرك طبقة "ميقما" لتاتي بالقرب من حواف القشرة التكتونية و عندها تقع العديد من البراكين volcanoes , الحمم المتطايرة من هذه البراكيين تتكون جزئيا من طبقة مايقما[1].
شكل (1) :طبقات الأرض [2]
2.1. أشكال طاقة حرارة باطن الأرض
توجد حرارة باطن الارض في ثلاث اصناف و هي كالتالي :
1.البراكين و الفتحات الطبيعية في القشرة الارضية Volcanoes and Fumaroles: التي تطلق غازات حارة مثل (ثاني اكسيد الكربون و ثاني اكسيد الكبريت و كلوريد الهيدروجين ..الخ).
2. ينابيع الماء الحارة hot spring : هناك ينابيع ماء حارة بالطبيعة توجد في مناطق مختلفة حول العالم.
3. ينابيع ماء حار يصحبها اطلاق بخار Geysers.
3.1. مجالات استخدام طاقة حرارة باطن الارض
تستخدم طاقة حرارة البطن في ثلاث تطبيقات فكونها طاقة مجانية و تأثيرها محدود و قليل على الكوكب مقارنة بالمصادر التقليدية للطاقة كالنفط و الفحم و غيرهما. و التطبيقات هي:
1.3.1. الإستخدام المباشر و أنظمة التسخين :
استخدم الاغريق القدماء و الصينيون و الامريكان الاصلين الينابيع الساخن في الاستحمام و الطبخ و التدفيئة و مازال البعض يستخدمها الى يومنا هذا , و ايضا تستخدم حرارة باطن الارض في تدفئية المنازل بادخال انابيب الى باطن الارض ثم ضخ المياه الساخنة الى المباني و استخدامها في انظمة التدفئة [1].
وفي مجال الصناعات تستخدم حرارة باطن الارض في عملية تجفيف الاطعمة dehydration و الخضرو الفاكهة و عملية بسترة او تعقيم pasteurization الحليب[1].
2.3.1. توليد الطاقة الكهربائية Electricity Generation:
تستخدم حرارة باطن الارض في توليد الطاقة الكهربائية geothermal power plants و تتم العملية ببناء المحطات الكهربائية بالقرب من المناطق التي بها حرارة كافية , تحتاج محطات الطاقة هذه حرارة تتراوح ما بين 300 الى 700 درجة فهرنهايت لتحويل الماء الى بخار ثم ضخ البخار لتحريك توربين مربوط مباشرة مع مولد كهربائي , في عملية مشابهة للمحطات الحرارة التقليدية thermal power plants لكن وجه الاختلاف هو هنا ان مصدر الحرارة المستخدمة هو طبيعي من باطن الارض بينما في النوع التقليدي تستخدم مصادر وقود تقليدية (غاز او فحم و غيرها ) للحصول على حرارة و هذا مكلف اقتصادياً و ملوث بدرجة كبيرة للبيئة[1].
تعتبر الولايات المتحدة الامريكية الدولة الرائدة في توليد الطاقة الكهربائية من حرارة باطن الارض حيث بلغ انتاجها من الطاقة عام 2019 حوالي GWh 16,000 قيقا واط ساعة و هو ما يمثل 0.4% من انتاجها الكلي من الطاقة الكهربائية[1]المخطط في الشكل (3) يوضح القدرة المركبة من طاقة حرارة باطن الارض حول العالم خلال اخر 10 اعوام في الفترة من 2010 الى 2019 حسب احصاءآت الوكالة الدولية للطاقة المتجددة [3] International Renewable Energy Agency, IRENA.
3.3.1. مضخات حرارة باطن الرض Geothermal Heat Pumps
كذلك من استخامات حرارة باطن هو في مضخات تعمل على تدفيئة و تبريد المباني باستخدام حرارة الارض القريبة من المباني [1].
--------------------------------------------------------------------------------
المصادر :
[1] https://www.eia.gov/kids/energy-sources/geothermal/
[2] https://alma3rifaglob.blogspot.com/2019/12/Earth-layers-and-their-divisions.html
[3] https://www.irena.org/geothermal
[4]Stock photography (copyrighted
حقوق الطبع و النشر@ مدونة المعرفة العلمية 2020
إرسال تعليق
اجعل مشاركتك بناءة و احترم وجهات نظر المشاركين الآخرين
مرحبا دائماً بمشاركاتكم لاثراء جو معرفي من أجل تبادل الخبرات