تتعدد استخدامات الطاقة الحرارية الأرضية، حيث تمثل حرارة الأرض أحد أبرز المصادر التي لا يمكن الاستغناء عنها.
استثمار الطاقة الحرارية الأرضية
توجد جوانب متعددة لاستغلال الطاقة الحرارية الأرضية، وسنعرض تفاصيل هذه الجوانب في الأسطر التالية:
التدفئة
- يمكن استغلال الطاقة الحرارية الأرضية بصورة مباشرة، من خلال استخدام المياه الساخنة المنبثقة من الينابيع والخزانات قرب سطح الأرض.
- تستخدم هذه الينابيع الساخنة لأغراض متعددة تشمل الاستحمام والطهي والاستشفاء، إضافة إلى التدفئة، وقد ترافق الإنسان في مختلف الثقافات منذ زمن بعيد.
- استفادت الحضارات مثل الرومانية والصينية والأمريكية من الينابيع كمصدر هام للطاقة.
- يمكن تدفئة المباني عن طريق ضخ الماء الساخن من باطن الأرض إلى السطح في أي موقع يحتاج إلى تدفئة.
توليد الكهرباء
- تساهم الطاقة الحرارية الأرضية في توليد الكهرباء.
- يتم إنتاج الكهرباء عند درجات حرارة مرتفعة تتراوح بين 148.9 و260 درجة مئوية.
- يتم إنشاء محطات الطاقة الحرارية الأرضية من خلال وضع الخزانات الحرارية على عمق يتراوح بين 1.6 و3.2 كم تحت سطح الأرض.
- تعتبر الولايات المتحدة الأمريكية من أبرز الدول المنتجة للكهرباء من الطاقة الحرارية الأرضية، حيث يتم هذا في سبع ولايات مثل كاليفورنيا ويوتا وهاواي.
- توجد 26 دولة أخرى تنتج الكهرباء باستخدام هذه الطاقة، مثل كينيا وإندونيسيا، حيث تعد إندونيسيا ثاني أكبر مصدر لها بعد الولايات المتحدة.
تطبيقات في الزراعة
- يمكن توظيف الطاقة الحرارية الأرضية بشكل فعال في الزراعة، حيث يستخدمها العديد من المزارعين في تدفئة الصوبات الزراعية وزراعة نباتات استوائية كأشجار الحمضيات خلال فصل الشتاء، بالإضافة إلى زراعة الخضروات.
- تجد الطاقة الحرارية استخداماً في المزارع السمكية، التي تحتاج إلى مياه دافئة لضمان بقاء الأسماك الاستوائية على قيد الحياة.
حماية البنية التحتية
- تستعمل الطاقة الحرارية الأرضية في حماية البنية التحتية.
- تسهم في المحافظة على الطرق ومنع تجمدها.
- على سبيل المثال، تعتمد هولندا على الطاقة الحرارية الأرضية في الحفاظ على طرق الدراجات من التجمد وتراكم الثلوج خلال فصول الشتاء.
تطبيقات صناعية
- تستفيد العديد من الصناعات من الطاقة الحرارية الأرضية، مثل صناعة تجفيف الأطعمة كالفواكه والخضراوات.
- تستخدم كذلك للحصول على المعادن الثمينة، كعملية تعدين الذهب.
- تستعمل أيضًا في عمليات بسترة الحليب ومشروعات صناعية أخرى.
مفهوم الطاقة الحرارية الأرضية
تُعرَّف الطاقة الحرارية الأرضية بأنها الطاقة المستمدة من أعماق الأرض، وتنطوي على:
- استغلالها في مجموعة متنوعة من الأغراض بما في ذلك الاستحمام والتدفئة وتوليد الكهرباء والطهي.
- يعود استخدام الطاقة الحرارية الأرضية لآلاف السنين.
- مع تقدم التكنولوجيا الحديثة، يُستخدم هذا المصدر بطرق أكثر تطوراً مقارنةً بالماضي، حيث يشمل ذلك حفر الآبار وتركيب خزانات لضمان تدفق مستمر من الماء الساخن، مع استخدام أنظمة ميكانيكية متطورة وأنابيب وأجهزة تحكم.
مميزات الطاقة الحرارية الأرضية
تحمل الطاقة الحرارية الأرضية مزايا متعددة، من بينها:
- مصدر متجدد للطاقة لا ينضب.
- تُستخرج من أي موقع على سطح الأرض.
- تُعتبر من مصادر الطاقة النظيفة مقارنةً بغيرها.
- يمكن أن تستمر محطات الطاقة الحرارية الأرضية لعدة قرون دون الحاجة إلى صيانة مكثفة.
- تعمل بكفاءة خلال جميع فصول السنة وفي أي وقت من اليوم، وهي قادرة على التكيف مع مختلف الظروف المناخية.
كيفية استغلال الطاقة الحرارية الأرضية
استغل الإنسان الطاقة الحرارية الأرضية بطرق شتى، حيث:
- حتى عام 2005، تم إنشاء محطات لاستغلال الطاقة الحرارية بمعدل قدرة تبلغ نحو 28 جيجا وات.
- تعادل الإنتاج السنوي من الطاقة الحرارية الأرضية نحو 73,000 جيجاوات ساعة في السنة، وقد تكون معدلات الإنتاج السنوي حوالي 3.8 جيجا وات.
- أفادت آيسلندا من هذه الطاقة، حيث تُنتج 53% من احتياجاتها من الطاقة من المصادر الحرارية الأرضية، مما يجعلها من الدول الرائدة في هذا المجال بفضل طبيعتها البركانية.
- المشروع الأول لاستغلال الطاقة الحرارية الأرضية في منطقة الشرق الأوسط يُطلق في الإمارات العربية المتحدة، بهدف تزويد المدينة الخضراء بالطاقة اللازمة لتكييف المنازل وغيرها من المنشآت.
- يُخطط لحفر بئرين اختباريين بعمق يتراوح بين 2800 متر و4500 متر.
سلبيات الطاقة الحرارية الأرضية
رغم الفوائد المتعددة للطاقة الحرارية الأرضية، فإن هناك بعض التحديات التي قد تعيق انتشارها، ومنها:
- التكاليف العالية لإنشاء محطات توليد الطاقة باستخدام هذه التكنولوجيا.
- ترتبط هذه التكاليف بالتحديات المتعلقة بحفر آبار عميقة تصل أعماقها إلى 5 كيلومترات تحت ظروف حرارة مرتفعة.
