1. انرژی زمین گرمایی چیست؟

2. استفاده از انواع انرژیهای نو چه مزیتهای را در بر خواهد داشت؟

3. كاربردهاي انرژي زمين گرمايي را نام ببرید؟

4. تا ریخچه استفاده از انرژی زمین گرمایی در دنیا چگونه است؟

5. تا ریخچه توسعه استفاده از انرژی زمین گرمایی در ایران  چیست؟

6. پتانسیل های انرژی زمین گرمایی در کدام بخشهای ایرا ن  قرار داردو بر چه اساسی انتخاب شده اند ؟

7. میزان فعالیت جهانی در توسعه منابع زمین گرمایی چگونه است(سرمایه گزاری و حجم فعالیتها)؟

8. مشکلات و موانع اجرایی در ایران برای توسعه منابع زمین گرمایی چیست؟

9. شواهد وجود منابع زمين گرمايي در ايران  چیست؟

طرح شماتيك استفاده از انرژي زمين گرمايي

1-انرژی زمین گرمایی چیست؟

در حقيقت زمين منبع عظيمي از انرژي حرارتي مي باشد. هر چه به اعماق زمين نزديكتر مي شويم حرارت آن افزايش مي يابد بطوريكه اين حرارت در هسته زمين به بيش از پنج هزار درجه سانتيگراد مي رسد. اين حرارت به طريقه هاي متفاوتي از جمله فورانهاي آتشفشاني، آبهاي موجود در درون زمين و يا بواسطه خاصيت رسانايي از بخش هايي از زمين به سطح آن هدايت مي شود. در يك سيستم زمين گرمايي حرارت ذخيره شده در سنگها و مواد مذاب اعماق زمين بواسطه يك سيال حامل به سطح زمين منتقل مي شود. اين سيال عمدتاً نزولات جوي مي باشد كه پس از نفوذ به اعماق زمين و مجاورت با سنگهاي داغ حرارت آنها را جذب نموده و در اثر كاهش چگالي مجدداً به طرف سطح زمين صعود مي نمايد و موجب پيدايش مظاهر حرارتي مختلفي از قبيل چشمه هاي آب گرم، آبفشانها و گل فشانها در نقاط مختلف سطح زمين مي گردد.

2-استفاده از انواع انرژیهای نو چه مزیتهای را در بر خواهد داشت؟

• استفاده از انواع پتانسیل موجود برای تامین نیاز رو به رشد انرژی

• بالفعل نمودن تمام پتانسیل های منطقه ای برای تامین کالای انرژی به صورت منطقه ای (Distributed Generation)

• توجه به توسعه پایدار و گذار از توسعه مرسوم (توجه به فاکتورهای زیست محیطی)

• استفاده از پتانسیل های تجدید شونده برای تولید انرژی

• بدست اوردن فن اوری پایه مورد نیاز و عدم تکیه بر سوختهای فسیلی به عنوان تنها منبع تولید انرژی

• بهره بردراي از انرژي زمين گرمايي برخلاف ساير انرژيهاي تجديدپذير محدود به فصل، زمان و يا شرايط خاصي نبوده و بدون وقفه قابل بهره برداري مي باشد.

همچنين قيمت تمام شده توليد برق در نيروگاههاي زمين گرمايي با برق توليدي از ساير نيروگاههاي متعارف (سوخت فسيلي) قابل رقابت بوده و حتي از انواع ديگر انرژيهاي نو به مراتب ارزانتر است. از اينرو طي سه دهه اخير نصب نيروگاههاي زمين گرمايي در جهان از رشد و توسعه چشم گيري برخوردار بوده است

 

3- كاربردهاي انرژي زمين گرمايي را نام ببرید؟

استفاده از انرژي زمين گرمايي به دو بخش عمده توليد برق، و استفاده مستقيم از انرژي حرارتي طبقه بندي مي گردد. استفاده از انرژي زمين گرمايي براي توليد برق  

بطور كلي در نيروگاههاي زمين گرمايي از انرژي سيال خروجي از چاههاي حفر شده جهت به چرخش درآوردن توربو ژنراتورها و در نتيجه توليد برق استفاده مي كنند. منابع زمين گرمايي با دماي بيش از 150 درجه سانتيگراد جهت توليد برق اقتصادي مي باشند. استفاده مستقيم به معناي بهره برداري بدون واسطه، از انرژي حرارتي سيالات زمين گرمايي است.

بطور كلي مخازن زمين گرمايي با دماي بين 65 تا 150 درجه سانتيگراد براي توليد برق (نيروگاه) داراي توجيه اقتصادي نمي باشد. در اين موارد از اين انرژي حرارتي آن بصورت مستقيم استفاده مي شود.

كاربردهاي استفاده مستقيم از انرژي زمين گرمايي عبارتند از: ايجاد استخرهاي شنا و مراكز آب درماني، گرمايش ساختمانها، استفاده هاي كشاورزي (زراعت گلخانه اي و دامداريها) پرورش آبزيان، فرايندهاي صنعتي وذوب برف در معابر

 

 

 

4- تا ریخچه استفاده از انرژی زمین گرمایی در دنیا چگونه است؟

ايتاليا بعنوان اولين كشور جهان مي باشد كه در سال 1904 ميلادي توانست با استفاده از انرژي زمين گرمايي برق توليد نمايد. اين كشور هم اكنون با توان توليد معادل 800 مگاوات برق از جمله كشورهاي پيشرو در اين صنعت مي باشد.

پس از جنگ جهاني دوم، در سال 1958 نيوزلند بعنوان دومين كشورفعال در اين زمينه اقدام به توليد نيروي برق با استفاده از انرژي زمين گرمايي نمود. كه اينك معادل 450 مگاوات ظرفيت نيروگاههاي نصب شده زمين گرمايي در اين كشور مي باشد. در حال حاضر بيش از 20 كشور جهان با نصب نيروگاههاي زمين گرمايي از اين منبع عظيم انرژي براي توليد برق استفاده مي نمايند كه مجموع ظرفيت نصب شده بالغ بر 8400 مگاووات مي باشد.

 

• آمريكا       با              2200 مگاوات

• فيليپين     با              1900 مگاوات

• ايتاليا        با              800 مگاوات

• مكزيك      با              750 مگاوات

• اندونزي    با              600 مگاوات

• ژاپن          با              550 مگاوات

• نيوزلند      با              450 مگاوات

• ايسلند     با              170 مگاوات

 

علاوه بر آن بيش از (64 كشور بر مبناي اطلاعات سال 2005) كشور جهان با مجموع ظرفيت نصب شده بيش از 27800 مگاوات حرارتي، از انرژي زمين گرمايي در مواردي از قبيل

•  تأمين گرمايش فضاهاي اداري و مسكوني

•  پرورش آبزيان و محصولات كشاورزي گلخانه اي

•   استخرهاي (آبدرماني) و مراكز جذب توريست

بهره برداري مي نمايند.

 

5- تا ریخچه استفاده از انرژی زمین گرمایی در ایران  چیست؟

در كشور ما ايران از سال 1354 و بمنظور شناسايي پتانسيل هاي منبع انرژي زمين گرمايي  مطالعات گسترده اي توسط وزارت نيرو با همكاري مهندسين مشاور ايتاليايي ENEL در نواحي شمال و شمال غرب ايران در محدوده اي به وسعت 260 هزار كيلومتر مربع آغاز گرديد. نتيجه اين تحقيقات مشخص نمود كه مناطق سبلان، دماوند، خوي، ماكو و سهند با مساحتي بالغ بر 31 هزار كيلومتر مربع جهت انجام مطالعات تكميلي و بهره برداري از انرژي زمين گرمايي مناسب مي باشند.

در همين راستا برنامه اكتشاف، مشتمل بر بررسيهاي زمين شناسي، ژئوفيزيك و ژئوشيميايي برنامه ريزي شد.

در سال 1361 با پايان يافتن مطالعات اكتشاف مقدماتي در هر يك از مناطق ذكر شده،  نواحي مستعد با دقت بيشتري شناسايي شده و در نتيجه در منطقه سبلان: نواحي مشكين شهر، سرعين و بوشلي، در منطقه دماوند ناحيه: نونال، در منطقه ماكو- خوي نواحي: سياه چشمه و قطور و در منطقه سهند پنج ناحيه كوچكتر جهت تمركز فعاليتهاي فاز اكتشاف تكميلي انتخاب شدند.

پس از يك وقفه نسبتاً طولاني و با هدف فعال نمودن مجدد طرح، گزارشهاي موجود مجدداً در سال 1369 توسط كارشناسان UNDP بازنگري شده و منطقه زمين گرمايي مشكين شهر بعنوان اولين اولويت جهت ادامه مطالعات اكتشافي معرفي شد. علاوه بر مناطق ياد شده اخيراً توسط سازمان انرژيهاي نو ايران 10 پتانسيل جديد و مستعد ديگر در نواحي مركزي و جنوب كشور در غالب طرح پتانسيل سنجي انرژي زمين گرمايي ايران شناسايي شده است كه طرح اكتشافي آنها در دست تهيه است.

در اولويت اول به منظور ادامه مطالعات قبلي و تكميل نمودن فاز اكتشاف در ناحيه مشكين شهر در سال 1374 كارشناسان معاونت امور انرژي وزارت نيرو با هدف نصب اولين نيروگاه زمين گرمايي در كشور برنامه فاز اكتشاف تكميلي را تهيه و بخش مطالعات سطح الارضي شامل عمليات ژئوفيزيكي، زمين شناسي و بررسيهاي ژئوشيميايي و ماهواره اي با اعتباري معادل 826 هزار دلار آغاز گرديد اين مطالعات توسط مهندسين مشاور كينگستون موريسون از كشور نيوزلند و با مديريت سازمان انرژيهاي نو ايران طي سال 1377 به انجام رسيد كه حاصل اين مطالعات منجر به تخمين درجه حرارت احتمالي مخزن در حد240 درجه سانتيگراد و تعيين نقاط حفاريهاي اكتشافي در دامنه هاي شمالي سبلان مشرف به جنوب شهرستان مشكين شهر گرديد. با هدف دستيابي به نقاط حفاري و آماده سازي سايتهاي حفاري و همچنين ساخت تجهيزات مربوط به تست چاهها، شركت مشانير به منظور تهيه نقشه هاي اجرايي و سپس نظارت بر مراحل ساخت بعنوان مشاور و ناظر ايراني برگزيده شده و پيمانكاران مورد نياز نيز از طريق برگزاري مناقصات انتخاب شدند و در نتيجه با اعتباري بالغ بر 20 ميليارد ريال كار ترميم راه مشكين شهر به موئيل به طول 16 كيلومتر و احداث جاده هاي دسترسي از روستاي موئيل به سايتهاي حفاري به طول 9 كيلومتر، ترميم و احداث چند دهانه پل- احداث كمپ مركزي شامل سوله هاي نگهداري تجهيزات و مواد مصرفي حفاري و كمپ رفاهي جهت اسكان پرسنل در سايت، احداث سه سكوي حفاري و تأسيسات آبرساني شامل ايستگاه پمپاژ، مخزن ذخيره آب با گنجايش 5 هزار متر مكعب و خط لوله انتقال آب به طول 7 كيلومتر و همچنين ساخت تجهيزات و ادوات مربوط به آزمايش چاهها طي سالهاي 1379 تا 1381 به اجرا درآمد.

همزمان بمنظور انتخاب پيمانكار براي انجام حفاريهاي اكتشافي طي يك مناقصه بين المللي شركت ملي حفاري ايران بعنوان پيمانكار حفاري انتخاب شد. عمليات اجرايي حفر اولين چاه اكتشافي زمين گرمايي ايران به عمق سه هزار متر آبانماه 1381 آغاز و با نظارت مهندسين مشاور SkM از نيوزلند و تحت بدترين شرايط جوي و دماي 30 درجه سانتيگراد زير صفر در طول زمستان ادامه يافت.

عمليات حفاري اولين چاه در پايان ارديبهشت ماه سال 1382 خاتمه يافت و طي مدت 18 ماه حفاريهاي اكتشافي شامل سه حلقه چاه اكتشافي عميق با عمق 3200متر، 3176 و 2260 مترو دو حلقه چاه تزريقي با عمق حدود 650 متر به پايان رسيد. پس از به پايان رسيدن عمليات حفاري، تجهيزات فلزي تست جريان چاه در محل مورد نظر نصب گرديد و در تاريخ 9/3/83 عمليات تست اولين چاه زمين گرمايي كشور آغاز گرديد. نتايج تست به شرح ذيل مي باشد.

تست دومين چاه زمين گرمايي نيز در تاريخ 17/6/83 انجام شد.

همزمان با كليه فعاليتهاي ذكر شده سازمان انرژيهاي نو ايران با همكاري سازمان بهره وري انرژي ايران، ضمن تجهيز آزمايشگاه و ايستگاه پايش صحرايي، مطالعات سيستماتيك و گسترده اي را جهت پايش محيط زيست منطقه و كنترل اثرات زيست محيطي ناشي از اجراي طرح انجام داد.

از بدو فعال شدن مجدد طرح، در سال 1374 در جهت تأمين اهداف پروژه و بومي نمودن دانش در زمينه كاربرد انرژي زمين گرمايي تاكنون بيش از 15 كارشناس ايراني در دانشگاه سازمان ملل در كشور ايسلند و مركز آموزش سازمان ملل در نيوزيلند تربيت شده و يا در حال آموزش مي باشند پس از پايان يافتن تست چاهها اطلاعات مورد نياز جهت انجام مدلسازي و مطالعات مهندسي مخزن و در نتيجه برآورد پتانسيل حرارتي مخزن زمين گرمايي در منطقه مشكين شهر فراهم خواهد شد و در نهايت مطالعات امكان سنجي طرح ضمن ارائه طرح توسعه و بهره برداري از ميدان زمين گرمايي سبلان ادامه خواهد يافت. اميد است ضمن دستيابي به نتايج مثبت در حفاريهاي اكتشافي و همچنين تأمين اعتبارات مورد نياز جهت ادامه طرح شاهد نصب و راه اندازي اولين نيروگاه زمين گرمايي كشور در اين منطقه باشيم.

6-پتانسیل های انرژی زمین گرمایی در کدام بخشهای ایرا ن  قرار داردو بر چه اساسی انتخاب شده اند ؟

پتانسیل انرژی زمین گرمایی در ایران بر اساس مطالعات انجام شده در بیش از 10 منطقه  شناسایی شده است.اين مناطق بر اساس ميزان فعاليتهاي تكتونيكي، ميزان چشمه هاي آب گرم و ظهورهاي سطح الارضي و ساير شواهد زمين شناسي شناسايي شده اند.بر اساس گزارش ارائه شده توسط (سازمان انرژی های نو ایران ، 1377) اين مناطق به شرح زير مي باشند.

• منطقه تفتان – بزمان                                                           

• منطقه نايبند                                                                       

• منطقه بيرجند – فردوس

• منطقه تكاب - هشترود

• منطقه خور – بيابانك

• منطقه اصفهان – محلات

• منطقه رامسر

• منطقه بندرعباس – ميناب

• منطقه بوشهر – كازرون

• منطقه لار – بستك

شكل مناطق معرفی شده  را بروی نقشه نشان مي دهد. مطالعات مفصل تر تنها در چند منطقه انجام شده است؛ دماوند، سبلان، سهند، ماكو – خوي، تكاب و بزمان از جمله اين مناطق هستند. ( سازمان انرژی های نو ایران،1377).

7-میزان فعالیت جهانی در توسعه منابع زمین گرمایی چگونه است(سرمایه گزاری و حجم فعالیتها)؟

 براساس اطلاعات جمع آوري شده از گزارشات و مقالات بيست و سه كشور جهان ارائه شده در كنفرانس جهانی زمین گرمایی در سال 2000 ژاپن، مجموعاً مبلغ 841 ميليون دلار در دنيا برای توسعه طرحهای زمین گرمایی هزينه شده است براساس گزارشات سال 2000، دوكشور سوئيس با 230 ميليون دلار و كره با 267 ميليون دلار سرمايه گذاري مجموعاً بيش از نيمي از مبلغ ياد شده را در سرمايه گذاري كرده‌اند.براساس این گزارشات مجموعه 1028 حلقه چاه جديد در سراسر دنيا حفر شده است. كه روسيه 306 حلقه چاه و ايسلند با 241 حلقه بيشترين تعداد چاه حفر شده را دارند.

 

8-مشکلات و موانع اجرایی در ایران برای توسعه منابع زمین گرمایی چیست؟

جایگاه واقعی فاکتورهای زیست محیطی در نظام تولیدی درایران مشخص نشده است. اگر چه تلاشهای بسیاری برای روشن ساختن اولویت انرژی پاک بر انواع دیگر انرژی صورت گرفته اما دست آوردها ناچیز بوده است. تغییر نظام انرژی متکی به سوخت خیلی ارزان با جایگاه تثبیت شده خود مستلزم اراده مدیران کلان جامعه است.متأسفانه تا زمانی که مشکل حاصل از سوخت فسیلی به مرز نابودی آشکار محیط زیست نرسد   
نمی توان توجه همه جانبه ای را برای حمایت از آن جلب نمود . همچنین قیمت پایین سوخت فسیلی در کشور ما و تکیه بر منابع عظیم آن توجه استراتژیک به مبحث انرژی را کم رنگ نموده است.

9- شواهد وجود منابع زمين گرمايي در ايران  چیست؟

      موقعيت قرارگيري ايران در مرزهاي تكتونيكي از نيروي عظيم نهفته در كالبد ايران حكايت دارد. شكل (2) فشار صفحه قاره اي عربستان و صفحه اقيانوس هند از سوي ديگر باعث تغيير شكلهاي وسيعي در ايران شده است. منطقه زاگرس چين خورده، و راندگي آن شواهد سطحي عظيم اين نيروها هستند. قرار گرفتن در كمربند تكتونيكي حاشيه صفحات باعث شده است كه گستره ايران از لحاظ زمين ساختاري بسيار فعال باشد. حضور در كمربند آتشفشاني و زلزله حضور پتانسيل هاي متعدد زمين گرمايي را قطعي مي سازد. با رجوع به فعاليتهاي آتشفشاني، ماگماتيسم و مرور شواهد و ظهورهاي سطح الارضي چشمه هاي آب گرم و گل فشانها و خروج گازها و بررسي زونهاي آلتراسيون ناشي از عملكرد آبهاي گرم بر اين گمان صحه نهاده است.

تصوير كلي زمين شناسي ايران با ساختار گسل خورده و درزه ها و شكستگي ها بسياري كه در الگوي زمين شناسي آن رخنمون است نشان دهنده ميزان نيروي وارد آمده بر آن است. گسلها و شكستگي ها نقش تعيين كننده اي در مناطق پتانسيل بالاي زمين گرمايي دارند.

ولكانيسم و پديده هاي آتشفشاني نئوژن و به خصوص كواترنري از ديگر شواهد وجود پتانسيل زمين گرمايي در گستره ايران است. توده هاي نفوذي و ماگماتيسم جديد با بوجود آوردن منابع عظيم انرژي زمين گرمايي با همراهي درزها و شكست ها، مناطقي با پتانسيل بالا بوجود مي آورند.

چشمه هاي آبگرم و ظهورهاي سطحي يكي ديگر از نمادهاي وجود انرژي زمين گرمايي است. آنچه بيش از پيش به وجود پتانسيل بالاي انرژي زمين گرمايي در ايران قوت مي بخشد وجود چشمه هاي آبگرم بسيار در گستره ايران است. (شابيك، 1372) در كنار رو راندگي زاگرس كه از سوي ديگر بيشترين فعاليتهاي ماگماتيسم و آتشفشاني نيز در امتداد آن در طي كواترنري صورت گرفته است تعداد بسيار زيادي چشمه هاي آب گرم ديده مي شود.

اطراف كوه دماوند در شمال ايران نمونه ديگري از مثال نزديكي چشمه هاي آبگرم به توده هاي آذرين قديمي است.

حضور ايران در كمربند زمين گرمايي شرق مديترانه – هيماليا و عبور مرزهاي صفحات تكتونيكي از گستره ايران پتانسيل عظيمي براي توليد انرژي ژئوترمال ايجاد كرده است. جاي آن دارد كه با بررسي دقيق ميدانهاي داراي پتانسيل بالا شرايط اكتشاف و توسعه آنها را فراهم آورد.

به عنوان سه شاخص اصلي مي توان موارد ذيل را شاهد مثال وجود آنوماليهاي زمين گرمايي دانست.

• ساختار تكتونيكي و قرار گيري در مرز صفحات تكتونيكي

• گسلهاي عميق و سيستمهاي درز و شكستگي هاي توسعه يافته

• ماگماتيسم و آتشفشانهاي جديد (نئوتكتونيك).

در قالب شاخصهاي فوق در بسياري از مناطق ايران مي توان آنوماليهاي زمين گرمايي دال بر وجود پتانسيلهاي  بالاي زمين گرمايي را دنبال كرد و  با بررسي هاي ساختارشناسي و زمين شناسي منطقه اي نظير ظهورهاي سطحي (چشمه هاي آبگرم)، زونهاي آلتراسيون، محل درزه ها و گسلها  ،بررسي هاي چينه شناسي تكميلي در مورد پتانسيل هر منطقه گزارشهاي تفصيلي و جامعي تهيه نمود.