مرکز زمین( به عمق تقریبی 6400 کیلومتر)که در حدود 4000 درجه سانتیگراد حرارت دارد، به عنوان یک منبع حرارتی عمل نموده و موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت 650 تا 1200 درجه سانتیگراد در اعماق 80 تا 100 کیلومتری از سطح زمین می گردد. بطورمیانگین میزان انتشار این حرارت از سطح زمین که فرایندی مستمر است معادل 82 میلی وات در واحد سطح است که با در نظر گرفتن مساحت کل سطح زمین(10*1/5 متر مربع) ، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن، برابر با 42 ملیون مگاوات است. در واقع این میزان حرارت غیر عادی، عامل اصلی پدیده های زمین شناسی از جمله فعالیتهای آتشفشانی، ایجاد زمین لرزه ها، پیدایش رشته کوه ها( فعالیتهای کوه زایی) و همچنین جابجایی صفحات تکتونیکی می باشد که کره زمین را به یک سیستم دینامیک تبدیل نموده و پیوسته آن را تحت تغییرات گوناگون قرار می دهد.

امروزه با بهره گیری از فنآوریهای موجود، تنها بخش کوچکی از این منبع سرشار مهار شده و بطور اقتصادی قابل بهره برداری است.

بنابراین انرژی زمین گرمایی، همان انرژی حرارتی قابل استحصال از پوسته جامد زمین است. انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژی های تجدیدپذیرمنشاء یک انرژی      پایدار با فاکتور دسترسی 100% است  که بطور شبانه روزی در طول سال قابل بهره برداری است.

از انرژی زمین گرمایی در دو بخش کاربردهای نیروگاهی( غیر مستقیم) و غیر نیروگاهی ( مستقیم) استفاده می شود. تولید برق از منابع زمین گرمایی هماکنون در22 کشور جهان صورت میگیرد که مجموع قدرت اسمی کل نیروگاههای تولید برق از این انرژی بیش از 8000 مگاوات می باشد. این در حالی است که بیش از 64 کشور   جهان نیز با مجموع ظرفیت نصب شده بیش از 15000 مگاوات حرارتی از این منبع انرژی  در کاربردهای غیر نیروگاهی بهره برداری می نمایند.

نیروگاه زمین گرمایی تبخیر آنی

در این نیروگاه ها سیالی که معمولاً به حالت دوفاز مایع و بخار از اعماق زمین واز طریق چاه های زمین گرمایی استخراج می شود به مخزن جدا کننده هدایت شده و بدینوسیله فاز بخار از فاز مایع جدا می شود.بخار جدا شده وارد توربین شده و باعث چرخش پره های توربین می شود.پره ها نیز به نوبه خود محور توربین و در نتیجه محور ژنراتور رابه حرکت وا می دارند که باعث بوجود آمدن قطبهای مثبت و منفی در ژنراتور شده و در نتیجه برق تولید می شود.

نیروگاه زمین گرمایی با چرخه دو مداره(باینری)

در این نوع نیروگاه ها نیاز به مخزن جداکننده در تجهیزات نیروگاه وجود ندارد زیراآب گرم استخراج شده وارد مبدل حرارتی شده  و حرارت خود را به سیال عامل دیگری که معمولاً ایزوپنتان می باشد و نقطه جوش پایینتری  نسبت به آب دارد منتقل میکند. در این فرآیند ایزوپنتان به بخار تبدیل شده و به توربین منتقل می شود که در اینجا توربین و ژنراتور طبق توضیحات فوق می توانند برق تولید کنند.

از کاربردهای مستقیم انرژی زمین گرمایی میتوان به مواردی همچون احداث مراکز آب درمانی و تفریحی-توریستی ، گرمایش انواع گلخانه، احداث مراکز پرورش آبزیان و طیور، پیش گیری از یخ زدگی معابر در فصل سرما، تامین گرمایش و سرمایش ساختمانها توسط پمپهای حرارتی زمین گرمایی اشاره نمود

نیروگاه زمین گرمایی

نیروگاه خورشیدی با پنل سهموی

پنل فتوولتائيك

پمپ زمین گرمایی

بخار تولیدی چاه زمین گرمایی

مخازن تحت فشار هیدروژن در نیروگاه هیدروژنی

افزايش روزافزون قيمت سوخت ،‌ كاهش منابع سوخت فسيلي و لزوم كنترل آلودگي محيط زيست اهميت بازيافت بهينه انرژي گرمايي و جلوگيري از اتلاف آن را در صنايع مختلف ، نشان مي‌دهد . طي بيست سال اخير ، تكنولوژي پينچ بعنوان ابزاري كارآمد جهت بازيابي انرژي‌هاي هدر رفته ، انتقال بهينه انرژي از جريان‌هاي گرم به سرد و كاهش تقاضاي سرويس‌هاي جانبي شناخته شده است . در پژوهش حاضر ، با استفاده از اين تكنولوژي به اصلاح فرآيند توليد فرمالين يكي از كارخانه‌هاي توليدكننده فرمالين كشور ، جهت افزايش بازيافت حرارت و تامين بخار فرآيندي مورد نياز آن پرداخته و در نهايت فرآيند تولدي فرمالين طوري اصلاح مي‌گردد كه بتواند علاوه بر تامين كل نياز بخار خود ، مقداري بخار مازاد قابل مصرف در ساير قسمتهاي كارخانه ، را توليد نمايد.

به مطالب بعدی در مورد تکنولوژی پینچ توجه کنید. 

انرژی: ژاپن که همواره در پی یافتن منابع تازه انرژی بوده ،هم اینک به‌دنبال آن است تا از گازهای رسوبات فاضلاب که تاکنون بخش بزرگی از آن به هدر می‌رفت ، به عنوان سوخت استفاده کند. 

در همین راستا اتحادیه گاز ژاپن درصدد است تا برای تشویق شرکت‌های گاز این کشور به استفاده از این نوع گاز فاضلاب، مرکزی به نام "مرکز پیشبرد استفاده از بیو گاز" را ایجاد کند.

بیوگاز، گاز ناشی از تخمیر زباله‌های خام و رسوبات فاضلاب است که در آن به میزان زیادی گاز کم آلاینده متان نهفته است.

هم اکنون در ژاپن از گازهای فاضلاب برخی از تاسیسات فاضلابی به عنوان سوخت برای تولید برق استفاده می‌شود، اما حجم آن هنوز کم است.

به گفته دست‌اندرکاران، از بیوگاز گرفته شده از رسوبات فاضلابی نمی‌توان به تنهایی به عنوان سوخت خالص در نیروگاه‌های برق استفاده کرد و به همین دلیل نیاز به ترکیب آن با گاز شهری است.

پیشتر شرکت ژاپنی "ایشی‌گاواجیما" موفق به ساخت سیستمی شد که با استفاده از گاز خروجی از فاضلاب شهری می‌توان برق تولید کرد.

با استفاده از این روش می‌توان ‪ ۲۵‬تا ‪ ۳۰‬درصد از برق مورد نیاز تاسیسات فاضلاب شهری را تامین کرد.

از سوی دیگر پژوهشگران ژاپنی شرکت "کوبه لکو اکو سولوشن" به تازگی به فناوری دست یافتند که بااستفاده‌از آن می‌توان گاز ناخالصی را که در فرآیند کار از میان بردن املاح فاضلاب خارج می‌شود را به "بیوگاز" تبدیل کرد.

پژوهشگران با استفاده از این فناوری، یک مجموعه پالایشی را ساخته‌اند که این موضوع را عملی می‌کند.


به گفته پژوهشگران، در جریان عمل تخمیر رسوبات فاضلاب، گازی خارج می‌شود که ‪ ۶۰‬درصد آن را متان و تقریبا باقی آن را دی اکسیدکربن تشکیل می‌دهد.

این گاز به علت اینکه ناخالص است، درجه حرارت آن در زمان سوزاندن پایین بوده و به همین دلیل از آن به عنوان انرژی نمی‌توان استفاده کرد.

به‌همین دلیل پژوهشگران ژاپنی با استفاده‌از دانش فنی پژوهشگران نیوزلندی و استفاده از فناوری به نام "جذب بوسیله فشار شدید آب"، تاسیساتی را برای پالایش این گاز ناخالص ساختند.


در جریان کار تبدیل این گاز ناخالص، پژوهشگران موفق شدند که میزان غلظت گاز متان را تا ‪ ۹۸‬درصد افزایش دهند که حدود معادل غلظت گاز شهری است.

هم اکنون با استفاده از گاز تولید شده در این تاسیسات برخی از خودروهای وابسته به شهرداری شهر کوبه در حال حرکت هستند.

انرژي باد، انرژي حاصل از هواي متحرك مي باشد. هنگامي كه تابش خورشيد بطور نامساوي به سطوح ناهموار زمين ميرسد سبب ايجاد تغييرات دما و فشار مي گردد و در اثر اين تغييرات باد بوجود مي آيد. همچنين اتمسفر كره زمين بدليل حركت وضعي زمين، گرما را از مناطق گرمسيري به مناطق قطبي انتقال مي دهد كه اين امر نيز باعث بوجود آمدن باد می گردد. جریان اقیانوسی نیز بصورت مشابه عمل نموده و عامل 30% انتقال حرارت کل در جهان می باشد.
 در مقياس جهاني اين جريانات اتمسفري بصورت يك عامل قوي جهت انتقال حرارت و گرما عمل مي نمايند. دوران كره زمين نيز مي تواند در برقراري الگوهاي نيمه دائم جريانات سياره اي در اتمسفر، انرژي مضاعف ايجاد نمايد.

 بشر از زمانهاي بسيار دور انرژي باد را به شيوه هاي مختلف بكار گرفته است. ايرانيان اولين كساني بودند كه در حدود 200 سال قبل از ميلاد مسيح براي آردكردن غلات از آسيابهاي بادي استفاده كرده اند كه امروزه آثار آن در نواحي خواف و تايباد در شرق كشور  به چشم مي خورد. همچنين مصريان باستان از نيروي باد براي راندن كشتي هاي خود روي رودخانه نيل استفاده كردند. در قرن هفدهم ميلاد، مردم هلند طرح پايه آسيابهاي بادي را بهبود دادند.

همين امر باعث شد تا اين كشور در زمره غني ترين و صنعتي ترين كشورهاي اروپا قرار گيرد. برخي از كشورها آسياب هاي بادي را براي آسياب گندم و ذرت، پمپ كردن آب و قطع درختان استفاده كرده اند. در آغاز قرن بيستم اولين توربين هاي بادي سريع و مدرن ساخته شد. امروزه فعالترين كشورها در اين زمينه آلمان، ايتاليا، آمريكا، دانمارك و هند مي باشند.

مزاياي استفاده از انرژي باد

• عدم نياز توربينهاي بادي به سوخت كه در نتيجه از ميزان مصرف سوختهاي فسيلي مي كاهد.

• رايگان بودن انرژي باد

• توانايي تأمين بخشي از تقاضاي انرژي برق

• كمتر بودن نسبي قيمت انرژي حاصل از باد در بلندمدت

• تنوع بخشيدن به منابع انرژي و ايجاد سيستم پايدار انرژي

• 3-6- قدرت مانور زياد جهت بهره برداري در هر ظرفيت و اندازه (از چند وات تا چندين مگاوات)

• عدم نياز به آب

• عدم نياز به زمين زياد براي نصب

• ايجاد اشتغال

• نداشتن آلودگي زيست محيطي

به مطالب بعدی در مورد انرژی باد توجه کنید....

خورشید زمین را گرم و روشن می‌کند. گیاهان و جانوران نیز انرژی خورشیدی را لازم دارند تا زنده بمانند. اگر خورشید نبود یا از زمین خیلی دورتر بود و گرمای کمتر به ما می‌رسید، سطح زمین خیلی سرد و تاریک می‌شد و هیچ موجودی نمی‌توانست روی آن زندگی کند. همه ما به انرژی نیاز داریم، انرژی مانند نیرویی نامرئی در بدن ما وجود دارد و آن را بکار می‌اندازد. اگر انرژی به بدن نرسد، توانایی انجام کار را از دست می‌دهیم و پس از مدتی می‌میریم.

ما انرژی را از غذایی که می‌خوریم یدست می‌آوریم. با هر حرکت و کاری که انجام می‌دهیم، بخشی از انرژی موجود در بدن صرف می‌شود. حتی برای خواندن این مطلب هم مقداری انرژی لازم است. برای همین باید هر روز غذاهای کافی و مناسبی را بخوریم. گیاهان و جانوران نیز برای زنده ماندن و رشد و حرکت ، به انرژی نیاز دارند، که منشأ همه اینها از خورشید می‌باشد.

تمام دستگاهها و ماشینهای ساخته شده بدست انسان نیز با استفاده از انرژی کار می‌کنند. بسیاری از این ماشینها برقی هستند. حتما شما هم از دستگاههایی مثل رادیو ، تلویزیون ، اطو ، یخچال و ... استفاده می‌کنید. اگر به هر دلیلی برق خانه قطع شود، تمام این دستگاهها از کار می‌افتند و بدون استفاده می‌شوند. اما آیا می‌دانید برق چطور تولید می‌شود؟ برای تولید برق ، سوختهایی مثل زغال سنگ ، نفت و گاز را می‌سوزانیم. این نوع سوختها را سوخت فسیلی می‌نامند.

سوختهای فسیلی از باقی مانده گیاهان و جانورانی بوجود آمده‌اند که میلیونها میلیون سال قبل روی زمین زندگی می‌کردند. وقتی این جانوران و گیاهان مردند و از بین رفتند، سالهای زیادی زیر فشار لایه‌های زمین ماندند تا به زغال سنگ و نفت و گاز تبدیل شدند و می‌بینیم که همه انواع مختلف انرژی که قبل تبدیل به یکدیگر نیز هستند از یک منبع به نام خورشید ناشی شده و یا به آن مربوط می‌شود. تابش خورشید منشأ اغلب انرژیهایی است که در سطح زمین در اختیار ما قرار دارد.

• باد : ناشی از اختلاف دمای هوا و حرکت نسبی اتمسفر زمین است.
• آبشار : ناشی از تبخیر و بارانی که از آن نتیجه می‌شود.
• چوب ، زغال سنگ ، نفت و ... که منشا گیاهی دارند به کمک کلروفیل و خورشید ساخته شده‌اند.

خورشید چیست؟

خورشید یک راکتور هسته‌ای طبیعی بسیار عظیم است. که ماده در آن جا بر اثر همجوشی هسته‌ای به انرژی تبدیل می‌شود و هر روز حدود 350 میلیارد تن از جرمش به تابش تبدیل می‌شود، دمای داخلی آن حدود 15 میلیون درجه سانتیگراد است. انرژیی که بدین ترتیب به شکل نور مرئی ، فرو سرخ و فرابنفش به ما می‌رسد 1 کیلو وات بر متر مربع است. خورشید به توپ بزرگ آتشین شباهت دارد که صد بار بزرگتر از زمین است.

این ستاره‌ها از گازهای هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. گازها انفجارهای بزرگی را بوجود می‌آورند و پرتوهای قوی گرما و نور را تولید می‌کنند. این پرتوها از خورشید بسوی زمین می‌آیند در طول راه ، یک سوم آنها در فضا پخش می‌شوند و بقیه بصورت انرژی گرما و نور به زمین می‌رسند. می‌دانیم که سرعت نور 300000 کیلومتر در ثانیه است. از سوی دیگر ، 8 دقیقه طول می‌کشد که نور خورشید به زمین برسد. بنابراین می‌توان فاصله خورشید تا زمین را حساب کرد. در این مسیر طولانی ، مقدار زیادی از نور و گرمای خورشید از دست می‌رود، اما همان اندازه‌ای که به زمین می‌رسد، کافی است تا شرایط مناسبی برای زندگی ما و جانوران و گیاهان بوجود آید.

منبع انرژی خورشیدی

• با اندازه گیری شار خورشیدی تابشی در بالای جو زمین می‌توان قدرت دریافتی کل انرژی از خورشید را محاسبه کرد. که حدود 1.8x10¹¹ مگا وات است. البته تمام این انرژی به سطح زمین نمی‌رسد مقداری از آن جذب لایه‌های اتمسفر می‌شود.
  
  
• ماده در عالم اساساً از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده که قسمت اعظم آن بین ستارهها و کهکشانها توزیع شده است. نیروی جاذبه متقابل بین ذرات سبب تراکم گاز و گرد غبار شده و این تراکم احتراما ابر ستاره‌ای را بوجود می آورند.
  
  
• انرژی پتاسیل گرانشی سبب ازدیاد دمای داخل ستاره شده و آن هم باعث افزایش چگالی ستاره شده در نتیجه دمای داخل آن افزایش می‌یابد تا یک حالت پلاسمای خورشیدی بخود بگیرد.
  
  
• در یک چنین محیطی شرایط برای همجوشی هسته‌ای مهیا می‌شود. با ترکیب دوترویم و تریتیوم مقداری انرژی آزاد می‌شود (17.6 Mev). بنابراین همانطوری که گفته شد، مقدار انرژیی که از خورشید به زمین می‌رسد، بوسیله جمع کننده‌های خورشیدی کنترل کرده و برای مصارف خانگی و صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.

ماده انرژی دارد.انرژی خاصیتی از ماده است و در شرایط مناسب می توان آنرا وادار کرد که کار انجام دهد.در حالت کلی می توان انرزی را ظرفیت لازم برای انجام یک کار تعریف کرد.همه اجسام انرژی دارند.یک جسم دارای دو صورت کلی انرژی است:یکی انرژی پتانسیل و دیگری انرژی جنبشی. انرژی پتانسیل به موفعیت جسم نسبت به یک نقطه مرجع بستگی دارد.حال اگر مرجع ما زمین باشد ( در اکثر موارد زمین بعنوان مرجع در نظر گرفته می شود)هر چه از زمین دورتر شویم انرژی پتانسیل بیشتر خواهد شد.اما انرژی جنبشی جسم مربط به حرکت جسم می باشد.هر چه سرعت جسم بیشتر باشد انرژی جنبشی آن بیشتر خواهد بود.

انرژی از دو طریف می تواد از جسمس به جسم دیگر منتقل شود:از طریق برخورد مستقیم و دیگری از طریق امواج الکترو مغناطیسی.وقتی انرژی از طریق امواج الکترومغناطیسی منتقل شود این نوع انرژی را انرژی تابشی گویند.

در مورد انرژی باید به قاون پایستگی انرژی که می گوید:انرژی همیشه پایسته است ،توجه داشته باشیم در غیر این صورت در پیش بینی ها دچار اشتباه خواهیم شد.

انرژی زمین گرمایی چیست؟