تحقیق مقاله انرژی گرمایی

بهره‌برداری از انرژی زمین‌گرمایی:

کربردهای انرژی زمین‌گرمایی بطور کلی به دو بخش عمده طبقه بندی می‎گردد.

-       تولید برق

- استفاده مستقیم از انرژی حرارتی

 تولید برق:

به منظور تولید برق از انرژی زمین‌گرمایی، آبهای داغ یا بخارات داغ طبیعی از درون چاه‌های حفر شده به سطح زمین هدایت شده و جهت به چرخش درآوردن توربین مورد استفاده قرار می‎گیرند. آب داغ یا بخار داغ در نیروگاه‌های زمین‌گرمایی با گردش توربین‌های خاص و مولدهای مربوطه باعث تولید برق می‎گردد. برخلاف نیروگاه‌های سوخت فسیلی هیچ ماده سوختی در نیروگاه‌های زمین‌گرمایی بکار برده نمی‎شود.

ایتالیا اولین کشوری بود که در سال 1904میلادی توانست از انرژی زمین‌گرمایی نیروی برق تولید کند. چنانکه در میدان زمین‌گرمایی در ناحیه لاردرلو ایتالیا در سال 1940نیروی برقی بالغ بر 137مگاوات الکتریکی تولید می‎شد که در جریان جنگ جهانی دوم آماج بمباران هوایی قرار گرفت و از بین رفت.این نیروگاه پس از جنگ بازسازی شده و مورد بهره‌برداری مجدد قرار گرفت به‌ طوری‌که در سال 1975 ظرفیت آن بالغ بر 380 مگاوات الکتریکی گردید. پس از جنگ جهانی دوم کشور زلاندنو اولین کشوری بود که در سال 1958از دو واحد نیروگاه برق که بوسیله بخار آب داغ منابع زمین‌گرمایی تغذیه می‎شدند بطور اقتصادی بهره‌برداری کرد.در سال 1960ایالات متحده آمریکا در ناحیه بیگ گیزرز واقع در 150کیلومتری شمال سانفرانسیسکو در آمریکا از بخار خشک میدان زمین‌گرمایی نیروی برق تولید کرد. سپس در مدت 17 سال بیشتر کشورهای جهان از این انرژی برق استحصال کردند.

تا اواخر دهه 50، بعلت ارزانی قیمت سوختهای متداول (نفت، گاز و زغال سنگ) بهره‌گیری از انرژی زمین‌گرمایی چندان پیشرفتی نداشت.تنها برخی از کشورها بعلت موقعیت طبیعی توانسته بودند از آن بهره‌گیری کنند.

بهره‌برداری از منابع انرژی زمین‌گرمایی بعنوان یک منبع عمده تولید انرژی، امروزه مورد توجه زیادی قرار گرفته است.افزایش ظرفیت تولید اقتصادی در مقیاس صدها مگاوات در تولید برق و همچنین استفاده مستقیم در طی سه دهه گذشته نشان دهنده پیشرفتهای چشمگیری در این زمینه است. تولید برق از منابع زمین‌گرمایی هم اکنون در 22 کشور جهان صورت می‎گیرد.

انرژی زمین‌گرمایی برخلاف سایر انرژی‌ های تجدید پذیر (خورشیدی، بادی، امواج و غیره) منشأ یک انرژی پایدار بشمار می‎آید. چنانکه بطور مداوم و بصورت  24 ساعت در روز و به 365 روز در سال میتوان با بار کامل از آن برق یا انرژی حرارتی تولید کرد. در صورتیکه سایر انرژی‌های نو، فصلی و وابسته به زمان و شرایط خاصی هستند. در حال حاضر بیش از ۸۰۰۰ مگاوات الکتریسیته از انرژی زمین گرمایی در جهان تولید میشود که آمریکا با بیش از ۳۰۰۰ مگاوات در رتبه اول و فیلیپین با حدود ۲۰۰۰ مگاوات رتبه دوم را دارد. 

استفاده های مستقیم از انرژی زمین‌گرمایی :

استفاده مستقیم از انرژی زمین‌گرمایی به معنای بهره‌برداری بدون واسطه از انرژی حرارتی درون زمین است در این حالت، انرژی زمین‌گرمایی به انرژی الکتریکی تبدیل نمیشود بلکه به صورت مستقیم از انرژی حرارتی آن استفاده میگردد. بطور کلی مخازن زمین‌گرمایی که دمای آنها 65 تا 150 درجه سانتیگراد هستند برای تبدیل به انرژی الکتریکی دارای توجیه اقتصادی بالایی نیستند لذا این گونه مخازن زمین‌گرمایی جهت بهره‌گیری مستقیم از انرژی حرارتی مناسب شناخته شدهاند که برخی از این موارد عبارتند از: ایجاد استخرهای شنا، مراکز استحمام و حمامهای آبدرمانی، گرمایش و سرمایش ساختمانها (گرمایش ناحیه‎ای)، استفاده‎های کشاورزی (عمدتاً در گرمایش گلخانه‎ها و دامداریها)، پرورش آبزیان (فراهم کردن گرمای حوضچه‎ها و کانالهای پرورش ماهی)، فرآیندهای صنعتی و پمپ‌های حرارتی(برای گرمایش و تبرید).به طور کلی، درجه حرارت سیال زمین‌گرمایی مورد نیاز برای استفاده مستقیم به مراتب کمتر از میزان مورد نیاز برای تولید الکتریسته است.

برای استفاده مستقیم، سیالات زمین‌گرمایی با درجه حرارت پایین تا متوسط (50 تا150 درجه سانتیگراد) به کار گرفته می‎شوند. سیالات این قبیل مخازن را می‎توان با دستگاههای حفاری چاه‌های آب مورد استحصال قرارداد.سیستمهای حرارت پایین، از گستردگی بیشتری نسبت به سیستمهای حرارت بالا برخوردارند. بنابراین احتمال وجود چنین سیستمهایی بمراتب نزد کاربران آنها بیشتر است. برای مثال در ایالات متحده آمریکا از بیش از 1350 سیستم زمین‌گرمایی شناخته شده، 5 درصد آنها بالای 150 درجه سانتیگراد و 85 درصد آنها کمتر از 90 درجه سانتیگراد حرارت دارند.  در حقیقت تمام کشورهای جهان از سیستمهای درجه حرارت پایین کم و بیش برخوردار می‌باشند، در حالی که فقط بعضی از کشورها به سیستمهای حرارت بالا دسترسی دارند.با توجه به شواهد موجود، سیستمهای درجه حرارت پایین در بسیاری از نقاط ایران قابل دسترسی بوده و وجود پتانسیلهای حرارت متوسط تا بالا نیز در برخی مناطق مانند سبلان، تفتان، بزمان و دماوند به اثبات رسیده است. ولی در همه این موارد نیاز به مطالعات بیشتری است 

 خورشید سرچشمه انرژی:

بهره برداری از انرژی خورشیدی در بسیاری از کشورها جهان بخصوص مناطق با آفتاب زیاد معمول و درحال پیشرفت است.این انرژی که می تواند

 برای گرم کردن شوفاژ و تولید الکتریسیته  مورد استفاده قرارگیرد در کشورهای مختلف دنیا در مرحله آزمایشی می باشد. با توجه به وسعت دسترسی به این انرژی به نظر میرسد در آینده، انرژی خورشیدی بتواند به عنوان یکی از منابع ارزان در دسترس بشر قرار گیرد. کره زمین انرژی خورشیدی را بصورت تابش خورشیدی دریافت می کند و مقدار این تابش بمراتب بیش از نیاز بشریت است.انرژی خورشیدی از نظر محیط زیست بی خطر

 است اگر چه استفاده متمرکز در ابعاد وسیع می تواند منجر به اثرات زیست محیطی محلی شود. اما این انرژی با شرایط فرهنگی متفاوت به خوبی

 پیوند می بندد. شماری محدودیت های اقتصادی و اساسی وجود دارند که برای استفاده وسیع از این انرژی می بایستی رفع شوند، اما با پشتیبانی

 کافی سهم این منبع انرژی در طول دهه های آتی ابعاد قابل توجهی خواهد یافت

بهره گیری از انرژی خورشیدی:

درعصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستمهای مختلف و برای مقاصد متفاوت استفاده و بهره گیری می شود که اهم آنها عبارتند از:

1-   سیستمهای فتوبیولوژیک : تغییراتی  که درحیات و زیست گیاهان و جانداران بوسیله نور خورشید و فتوسنتز ایجاد می گردد، فرآیند تجزیه کود حیوانات و استفاده از گاز آن

2-  سیستمهای فتوولتائیک:تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریکی، سلولهای خورشیدی

  سیستمهای حرارتی و برودتی: شامل سیستمهای تهیه آبگرم ، گرمایش و سرمایش ساختمانها- تهیه آب شیرین ، سیستمهای انتقال پمپاژ و تولید فضای سبز( گلخانه ها)، خنک کن ها و اجاقهای خورشیدی ، سیستمهای سردساز، خشک کن ها و نیروگاه های خورشیدی است

سیستم های آبگرم خورشیدی:

با توجه به میزان تابش خورشید، استفاده از انرژی خورشیدی به صورت کاربردهای حرارتی و تبدیل مستقیم به برق در مقایسه با انواع دیگر انرژیهای تجدید پذیر از اهمیت قابل ملاحظه ای برخوردار است. از میان کاربردهای حرارتی از انرژی خورشیدی، سیستمهای آبگرم و گرمایش، چه به لحاظ تکنولوژی و چه به لحاظ برآوردهای اقتصادی در مقایسه  با سایر کاربردهای حرارتی از انرژی خورشیدی  در جهان بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. دلیل این ارجحیت در این است که سیستمهای آبگرم و گرمایش خورشیدی به دماهای متوسط نیاز دارند. سهم قابل ملاحظه ای از انرژی مورد نیاز برای تامین آبگرم و گرمایش ساختمانها، با توجه به شرایط جغرافیائی، در بیشتر  ماههای سال می تواند توسط انرژی خورشیدی تامین گردد و به این لحاظ هر میزان جایگزینی کاربرد انرژی خورشیدی به عوض انرژی های فسیلی از اهمیت خاصی برخوردار است.