بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
بسم الله الرحمن الرحیم
اسلاید 2 :
انرژی زمین گرمائی
منبع اصلی: انرژی زمین گرمائی، منبعی جایگزین برای قرن بیست و یکم، ترجمه هاشم باقری و هنگامه حسینی، 1390، انتشارات جهاد دانشگاهی اصفهان
اسلاید 5 :
انرژی زمین گرمائی – روشي جایگزین
یکی دیگر از منابع بالقوه انرژی، گرمای زمین است. بر خلاف سوختهای فسیلی، این انرژی به عنوان یک منبع انرژی نسبتاً پاکیزه و قابل تجدید در نظر گرفته میشود. اگر چه چشمههای داغ قرنها برای اهدف آب درمانی استفاده شدهاند، استفاده از گرمای زمین به عنوان یک منبع انرژی فقط در ابتدای قرن بیستم آغاز شد، زمانیکه الکتریسته برای اولینبار از بخار آب زمینگرمائی در لاردرلو ایتالیا در سال 1904 تولید شد. تا سال 1913 یک نیروگاه الکتریکی MW5/12 با فعالیت مداوم در آنجا وجود داشت.
اسلاید 6 :
منابع زمینگرمائی به طور وسیع از مکانی به مکان دیگر بسته به دما و عمق منبع، شیمی و فراوانی آب زیرزمینی تغییر میکنند.
منابع زمینگرمائی از نظر دمائی بطور عمده شامل دو نوع است:
1- دما بالا با دمای بیش از 200 درجه، مثل نواحی آتشفشانی و جزایر کمانی
2- دما کم- متوسط 200- 50 درجه سانتیگراد که معمولاً به طور وسیع در بیشتر نواحی قارهای یافت میشوند
نوع منبع زمینگرمائی روش استفاده از آن را تعیین میکند. منابع دما بالا (بخار آب خشک/ سیالات داغ) میتوانند با سود آوری خوب برای تولید نیروی الکتریکی (غیر مستقیم) استفاده شوند، در حالیکه، منابع دما متوسط – پائین ( آب گرم تا داغ) بهترین انواع برای استفادههای مستقیم هستند.
بهرحال به مساعدت پیشرفت تکنولوژی، حتی منابع دما متوسط ( حدود 100 درجه) برای تولید نیروی الکتریکی با استفاده از روش چرخه دوگانه قابل استفاده است. وسیعترین استفادۀ مستقیم منابع زمینگرمائی دما پائین (50 تا 100درجه) در گرمایش منازل در کشورهای سرد است. آب زمینگرمائی توسط یک مبدل حرارتی، پمپ میشود که گرمای آنرا به سیستمهای ذخیره آب شهری منتقل میکند.
یکی دیگر از استفادههای رایج مستقیم در گرمایش و سرمایش ساختمانها، استفاده از پمپهای گرمایی زمینگرمائی است که از دماهای نسبتاً ثابت در عمق چند متری زمین استفاده میکند. این پمپها، آب یا دیگر سیالات را از طریق لولههای حفر شده در یک حلقه به گردش در میآورد.
اسلاید 7 :
از نظر فنی نیز دو نوع منابع زمین گرمائی عبارتند از:
1- منابع طبیعی آب و بخار داغ
2- منابع مصنوعی
نقش گرادیان زمین گرمائی در تشکیل منابع زمین گرمائی در نقاط مختلف پوسته زمین
اسلاید 8 :
اگر چه انرژی زمینگرمائی به منظور تولید الکتریسته برای حدود 9 دهه استفاده شده و تکنولوژی برای بهرهبرداری تجاری آن در دو دهۀ گذشته بهبود یافته است، دسترسی آسان به سوختهای فسیلی مثل نفت،گاز و زغال سنگ با قیمتهای نسبتاً پایین، توسعۀ سریع صنعت زمینگرمائی را به تأخیر انداخته است.
بدیهی است که استفاده از انرژی زمینگرمائی در آینده به غلبه بر موانع فنی در تولید و استفاده و توان اقتصادی رقابت و بقاء آن در مقایسه با دیگر منابع انرژی وابسته است. سیاست مدیران در امید بخشیدن به یک منبع انرژی قابل قبول از نظر زیستمحیطی نقش بسیار مهمی بازی میکند.
اسلاید 9 :
نسبت افزایش دما با عمق در زمین را گرادیان زمینگرمائی گویند. این عامل، منجر به جریان رو به بالای گرما از درون به سطح زمین که به آن جریان گرما گویند، می شود. جریان گرما در یک ناحیه با ترکیبی از گرادیان زمین گرمائی و رسانندگی گرمائی سازندهای سنگی رویی تعیین میشود.
گرادیان محاسبه شده بر حسب جریان گرمای خارج شده در واحد مساحت در واحد زمان، mWm-2، بیان میشود.
بر اساس آخرین دادههای جریان گرمائی جهانی، میانگین جریان گرما برای نواحی قارهایmWm-2 65 و برای نواحی اقیانوسی mWm-2101 است، که میانگین جهانی mWm-287 را نتیجه میدهد.
اسلاید 10 :
ساختار زمین
اسلاید 13 :
-منشاء های جریان گرمائی
به نظر میرسد آزاد شدن گرما ناشی از سرد شدن زمین و گرمای تولید شده توسط فعالیت رادیواکتیو، پاسخ اولیه برای جریان گرمای مشاهده شده در سطح زمین و پراکندگی دمائی درون آن باشد. میزان عناصر رادیواکتیو موجود در سنگها آنقدر گرما آزاد می کند که بتواند بخش اصلی ( به طورخاص حدود 60% پوستۀ قارهای) کل جریان گرمای مشاهده شده از سطح زمین را توجیه نماید. از بین تمام عناصر رادیواکتیو دخیل در تولید گرما، بخش عمده آن حاصل واپاشی ایزوتوپهای با نیمه عمر زیاد اورانیم، (U238 و U235)، توریم( Th232) و پتاسیم (K40) حاصل گردیده است. دو ایزوتوپ اورانیوم و یک ایزوتوپ توریم طی فرایند های زیر با آزاد کردن انرژی به ایزوتوپهای پایدار سرب تجزیه میشوند.
اسلاید 14 :
آتشفشانها، زمین لرزهها و تکتونیک صفحهای
اسلاید 18 :
انتقال گرما
گرما میتواند از طریق سه فرآیند منتقل شود: رسانش، همرفت و تشعشع.
رسانش شرایط گرمایی را تقریباً در تمام بخشهای جامد زمین کنترل میکند و نقش بسیار مهمی در لیتوسفر بازی میکند.
همرفت، شرایط گرمایی را در نواحی که مقادیر بزرگی از سیالات ( بیشتر سنگهای مذاب) وجود دارند، تحت کنترل دارد و بنابراین انتقال گرما در هستۀ خارجی و جبۀ سیال را کنترل میکند. در مقیاس زمان زمینشناسی، جبه به دلیل داشتن دماهای بالا، مانند یک سیال ویسکوز رفتار میکند. همرفت، که انتقال گرما توسط حرکات جرم را شامل میشود، وسیلۀ موثرتری برای انتقال گرما در مقایسه با رسانش خالص در زمین است. بهرحال، در بسیاری از فرآیند درونی زمین، انتقال گرما از هر دو طریق رسانش و همرفت روی میدهد.
تششع، کماهمیتترین حالت انتقال گرما در زمین است.
اسلاید 19 :
سامانه ها و منابع زمینگرمائی
منبع زمینگرمایی : یک مخزن طبیعی درون زمین است که گرمای خارج شده از آن میتواند از نظر اقتصادی بهصرفه باشد.
ارزیابی منابع زمین گرمائی براساس موارد زیر صورت می گیرد:
1-عمق و ضخامت حوضههای زمینگرمایی
2- خواص سنگ های سازنده
3-شوری و ژئوشیمی سیالات احتمالی موجود در حوضهها
4-دما، تخلخل و نفوذپذیری سنگ ها
مقدار گرمای زمین 1.3 x 1031Jارزیابی شدهاست.
گرما با میانگینی حدود 80mWm-2 از سطح زمین از دست میرود.
در بیشتر نواحی زمین، این گرما بصورت پراکنده به سطح زمین میرسد که بهرهبرداری ازاین منبع عظیم گرما را غیراقتصادی میسازد. گرما در زیر سنگکره اساساً با پدیدۀ همرفت و در سنگکره با رسانش منتقل میشود.
اسلاید 20 :
با بهبود فن حفاری، ممکن است حفاری عمیقتر، مثلاً بیش از km5، و رسیدن به دماهای بالای 300-200 مقرون بهصرفه شود.
با این وجود، فقط رسیدن به سنگ داغ کافی نیست. گرما، همچنین نیازبه استخراج توسط سیالات گردشکننده دارد و برای اینکه این فرآیند مؤثر باشد، باید فضاهای خالی و شکافهای فراوانی برای نفوذ و گردش سیالات وجود داشته باشد.
تحت شرایط زمینشناسی مناسب و معین، گرمای به دامافتاده، تشکیل مخازن گرما را میدهد. در چنین نواحی، بعد از چند صدمتر حفاری، دما به 300-200 رسیده و این مناطق میتوانند برای بهرهبرداری از انرژی زمینگرمائی مناسب باشند.
