هل يمكننا استخدام البراكين لإنتاج الكهرباء؟

تكمن الإجابة في استغلال الطاقة الحرارية الجوفية لإنتاج الكهرباء، والتي تتولد عن العمليات الجيولوجية الموجودة في أعماق الكوكب. وفي المناطق ذات النشاط البركاني، تكون هذه الحرارة شديدة بما يكفي لإذابة الصخور وتكوين الصهارة، مما يخلق مصدرًا غنيًا للطاقة. لكن كيف نستفيد من هذه القوة؟

لفهم إمكانيات وتحديات الطاقة الحرارية الجوفية (geothermal energy)، نحتاج إلى استكشاف الخلفية الدرامية لهذا المصدر المستدام للطاقة. والتعمق في عالم الطاقة الحرارية الجوفية، للكشف عن إجابات هذا السؤال والمزيد.

الطاقة الحرارية الجوفية

منذ آلاف السنين، اعتمد البشر على الينابيع الساخنة الطبيعية والحرارة البركانية لتوفير احتياجاتهم اليومية. كان اليونانيون القدماء يستحمون في الينابيع الساخنة، بينما استخدم الرومان الطاقة الحرارية الجوفية لطهي الطعام وتدفئة منازلهم.

في الواقع، يعود أقدم استخدام مسجل للطاقة الحرارية الجوفية إلى القرن التاسع قبل الميلاد، في مدينة القسطنطينية القديمة. قام البيزنطيون ببناء شبكات معقدة من الأنابيب تحت الأرض لتوزيع الماء الساخن والبخار للتدفئة والاستحمام.

ومع تطور الحضارات، تطور أيضًا فهم الطاقة الحرارية الجوفية. لقد أدرك الإغريق والرومان القدماء أن الينابيع الساخنة والمناطق البركانية لها خصوصية، فطوروا طرقًا بارعة لاستغلال حرارتها. من المعابد القديمة المبنية على أعلى الينابيع الساخنة إلى الفيلات الرومانية المزودة بأنظمة التدفئة تحت الأرض، كان البشر مفتونين بإمكانيات الطاقة الحرارية الجوفية.

وبمرور الوقت، تطورت الطاقة الحرارية الجوفية من سلعة فاخرة إلى عنصر حيوي في الحياة اليومية. وفي بعض أنحاء العالم، مثل أيسلندا وإيطاليا، لا تزال الطاقة الحرارية الجوفية تستخدم للتدفئة والطهي وحتى توليد الكهرباء. واليوم، نحن نبني على معرفة وخبرة أسلافنا لتطوير تقنيات جديدة وتسخير قوة البراكين من أجل مستقبل مستدام.

محطات الطاقة الحرارية الجوفية

يستغل المهندسون حرارة الأرض عن طريق حفر آبار عميقة للاستفادة من الصخور الساخنة والمياه، ويصل البخار إلى السطح لتوليد الكهرباء. ويتم بالفعل استخدام هذه العملية في أجزاء كثيرة من العالم، وخاصة في المناطق ذات المستوى العالي من النشاط البركاني. وفي هذه المناطق، يتم احتجاز الحرارة الناتجة عن وشاح الأرض تحت السطح، حيث يمكن استغلالها باستخدام تكنولوجيا الحفر المتقدمة.

تبدأ العملية بتحديد المناطق التي تتركز فيها الحرارة، وغالبًا ما تكون بالقرب من البراكين النشطة أو المناطق ذات المستوى العالي من النشاط الحراري الجوفي. وبمجرد تحديد هذه المناطق، يقوم المهندسون بحفر آبار عميقة للوصول إلى الصخور الساخنة والمياه، وغالباً ما تمتد إلى عمق 2-3 كيلومترات تحت السطح.

وعندما يرتفع البخار إلى السطح، يتم توجيهه إلى محطة توليد الكهرباء حيث يتم استخدامه لتدوير التوربينات وتوليد الكهرباء. هذه العملية ليست موثوقة ومتجددة فحسب، ولكنها تنتج أيضًا تلوثًا ونفايات أقل بكثير من الطرق الأخرى لتوليد الكهرباء.

ولكن هذا ليس كل شيء، فبعض محطات الطاقة الحرارية الجوفية مجهزة بأنظمة تبريد بالبخار، مما يزيد من الكفاءة ويقلل النفايات. ويمكن لهذه الأنظمة المتقدمة أيضًا استخدام الماء الساخن لتحويل السوائل الأخرى ذات نقاط الغليان المنخفضة، مثل البيوتان، لتوليد كهرباء إضافية.

بالإضافة إلى الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة، تتمتع الطاقة الحرارية الجوفية أيضًا بالقدرة على توفير مصدر موثوق وثابت للطاقة. على عكس الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، التي تتأثر بالظروف الجوية، يمكن توليد الطاقة الحرارية الجوفية على مدار الساعة، مما يجعلها خيارًا جذابًا لتزويد المنازل والشركات والصناعات بالطاقة.

تسليط الضوء على النقاط الساخنة للطاقة الحرارية الجوفية

يتم بالفعل تسخير الطاقة الحرارية الجوفية في أجزاء مختلفة من العالم لإنتاج الكهرباء، وخاصة في المناطق ذات النشاط البركاني الوفير. دعونا نلقي نظرة فاحصة على بعض هذه النقاط الساخنة.

تعد أيسلندا، بجغرافيتها الفريدة، مثالًا رئيسيًا لنجاح الطاقة الحرارية الجوفية. حيث توفر الطاقة الحرارية الجوفية حوالي 25% من احتياجات أيسلندا من الكهرباء. وتقع محطات الطاقة الحرارية الجوفية في البلاد في موقع استراتيجي بالقرب من البراكين، مستفيدة من الحرارة الطبيعية للأرض.

ويعد غرب الولايات المتحدة منطقة أخرى يتم فيها تسخير الطاقة الحرارية الجوفية. تمتلك كاليفورنيا ونيفادا، بمناطقهما البركانية، العديد من محطات الطاقة الحرارية الجوفية قيد التشغيل. ويعتبر منتزه يلوستون الوطني في وايومنغ، على الرغم من حمايته من التطوير، موقعًا نشطًا للطاقة الحرارية الجوفية.

ولكن لماذا لا تنتشر محطات الطاقة الحرارية الأرضية على نطاق واسع مثل مزارع الرياح أو الطاقة الشمسية؟ ليس لأن التكنولوجيا ليست فعالة. والحقيقة هي أن الطاقة الحرارية الجوفية تتطلب ظروفًا محددة لتكون قابلة للتنفيذ، مثل المناطق ذات الحرارة الشديدة تحت السطح. وهذا يحد من تطبيقه على مناطق محددة. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون حفر الآبار العميقة وبناء محطات الطاقة مكلفًا، على الرغم من أن الفوائد طويلة المدى غالبًا ما تفوق التكاليف الأولية.

وعلى الرغم من هذه التحديات، فإن الطاقة الحرارية الأرضية لديها القدرة على توفير مصدر موثوق ومتجدد للطاقة. ومع تحسن التكنولوجيا، ستتجه المزيد من المناطق حول العالم إلى الطاقة الحرارية الأرضية لتلبية احتياجاتها من الكهرباء.

المصدر

Could We Use Volcanoes To Make Electricity? | iflscience