الطاقة الحرارية الجوفية PDF

# الطاقة الحرارية الجوفية ## إعداد المهندس عاصم الكراسنة ## مقدمة الطاقة الحرارية الجوفية هي نوع من الطاقة المتجددة التي تنشأ من الحرارة المخزونة في باطن الأرض. تعتبر هذه الطاقة جزءاً من الطاقة الطبيعية التي نتجت عن التكوين الأصلي للأرض، بالإضافة إلى الانحلال الإشعاعي للعناصر في الصخور. يتم تخزين...

# الطاقة الحرارية الجوفية ## إعداد المهندس عاصم الكراسنة ## مقدمة الطاقة الحرارية الجوفية هي نوع من الطاقة المتجددة التي تنشأ من الحرارة المخزونة في باطن الأرض. تعتبر هذه الطاقة جزءاً من الطاقة الطبيعية التي نتجت عن التكوين الأصلي للأرض، بالإضافة إلى الانحلال الإشعاعي للعناصر في الصخور. يتم تخزين هذه الحرارة في صخور الأرض والمياه الجوفية على أعماق متفاوتة، وتستخدم بطرق متنوعة لتوليد الكهرباء أو لتسخين المباني بشكل مباشر. ## مكونات طبقات الأرض ودرجات الحرارة - **القشرة الأرضية (Crust)** - **القشرة القارية:** تتكون من صخور الغرانيت والسيليكات بسماكة 30-70 كم. - **القشرة المحيطية:** تتكون من صخور البازلت بسماكة 5-10 كم. - **درجات الحرارة:** 0 درجة مئوية على السطح إلى 700 درجة مئوية في أقصى العمق. - **الوشاح (Mantle)** - يتكون من صخور صلبة ذات مرونة عالية. - **الوشاح العلوي:** يحتوي على جزء لزج يُعرف بـ "الأستينوسفير". - **الوشاح السفلي:** أكثر صلابة. - **درجات الحرارة:** 700 درجة مئوية إلى 4000 درجة مئوية. - **اللب الخارجي (Outer core)** - طبقة سائلة تقع تحت الوشاح وتتكون من الحديد والنيكل. - **درجات الحرارة: ** 4000 إلى 6000 درجة مئوية. - **اللب الداخلي (Inner core)** - كرة صلبة من الحديد والنيكل. - **درجات الحرارة:** 5000 إلى 7000 درجة مئوية. ## العمليات الجيولوجية المسؤولة عن نشأة الطاقة الحرارية الجوفية 1. **الإشعاع الطبيعي** - يحدث انحلال إشعاعي للعناصر الثقيلة مثل اليورانيوم (U) ،الثوريوم (Th)، والبوتاسيوم (K) داخل الأرض. - تطلق هذه العملية كميات كبيرة من الحرارة. 2. **الحرارة المتبقية من تكوين الأرض** - تشكلت الأرض من مواد نجمية انكمشت وانهارت تحت تأثير الجاذبية قبل 4.5 مليار سنة. - تحوي الأرض كميات كبيرة من الحرارة المتبقية من هذه العملية. 3. **النشاط التكتوني** - حركة الصفائح القشرية للأرض تسهم في نقل الحرارة من باطن الأرض إلى السطح. - يوجد نشاط تكتوني كبير في: - حدود الصفائح المتقاربة: حيث تصطدم صفيحتان وتغوص إحداهما تحت الأخرى في عملية تعرف بـ "الاندساس". - حدود الصفائح المتباعدة: حيث تنفصل صفيحتان عن بعضهما البعض. - الصدوع والتشققات: 4. **النشاط البركاني** - يُعدّ ظهور الصهارة من باطن الأرض إلى السطح عبر القشرة مصدرًا كبيرًا للحرارة. - المناطق التي تحتوي على براكين نشطة أو خامدة غنية بالطاقة الحرارية الجوفية. 5. **الحمل الحراري الجوفي (Geothermal convection)** - تنتقل الحرارة من باطن الأرض إلى السطح بواسطة تحرك الصخور المنصهرة أو المياه الجوفية الساخنة. - تُعرف هذه العملية بـ "الحمل الحراري الجوفي" وتُستخدم في توليد الطاقة الحرارية الجوفية. ## ميزات الطاقة الحرارية الجوفية - **مستدامة وصديقة للبيئة** - **كفاءة عالية وتوافر مستمر** - **تكاليف تشغيلية منخفضة** - **الحد من الاعتماد على الوقود الأحفوري** - **توفير فرص عمل** - **دعم المناطق النائية** - **تأثير إيجابي على الاقتصاد المحلي** - **إمكانية الاستخدام المباشر في التدفئة والتبريد** - **تقليل الاعتماد على الواردات** - **عمر طويل لمحطات الطاقة الحرارية الجوفية** - **تقليل انبعاثات أكاسيد النيتروجين والكبريت** - **إنتاج الطاقة بشكل لامركزي** - **التنوع في تكنولوجيات الاستخراج** - **القدرة على تعزيز التنمية المحلية** - **استقلالية عن تقلبات أسعار الطاقة العالمية** - **إمكانية تخزين الحرارة لاستخدامها لاحقا** - **ملائمة للمناطق ذات النشاط الزلزالي الطبيعي** ## عيوب الطاقة الحرارية الجوفية - **تكاليف الاستثمار الأولية المرتفعة** - **تأثيرات بيئية محتملة** - **محدودية المواقع الجغرافية الملائمة** - **تقلب الإنتاجية على المدى الطويل** - **التأثيرات السلبية على النظام البيئي المحلي** - **التحديات التقنية واللوجستية** - **استهلاك كبير للمياه** - **تحديات قانونية وتنظيمية** - **الاعتماد على الظروف الجيولوجية المتغيرة** - **صعوبة الصيانة والتشغيل** - **الانبعاثات المرتبطة بمواد كيميائية ضارة** - **صعوبة إعادة تدوير النفايات الصلبة** - **مشاكل تبريد المحطات في المناطق الحارة** - **تأثير محتمل على الثروة المائية** - **الحاجة إلى تقييم طويل الأجل للمخاطر البيئية** - **التغيرات في درجة حرارة التربة المحلية** - **المشاكل المتعلقة بإعادة ضخ المياه إلى الأرض** - **تحديات الحصول على تمويل للمشاريع** ## التحديات والصعوبات في استغلال الطاقة الحرارية الجوفية 1. **التكلفة العالية للبنية التحتية والاستثمار الأولي ** 2. **التكنولوجيا المعقدة وتكلفة التشغيل**