به عقیده استاد پژوهشگاه بین المللی زلزله شناسی و مهندسی زلزله آتشفشان دماوند می تواند منبع تامین برق و انرژی پاک شهرهای اطرافش باشد.
به گزارش پایگاه خبری تاسیسات نیوز، در ایران مناطق دارای پتانسیل استفاده از انرژی زمین‌گرمایی در ۱۸ ناحیه کشور تاکنون یافت شده و مورد مطالعه اولیه قرار گرفته است.از میان این ۱۸ پهنه، هفت محدوده دماوند، سهند، سبلان، خوی، تفتان و بزمان به سامانه‌های آتشفشانی مربوطند و این مناطق می توانند منبع تامین برق و انرژی پاک شهرهای اطرافش باشد.
مهدی زارع اظهار داشت: این روزها اخبار دماوند و فعالیت های آتشفشان آن و زلزله هایی که در پیرامونش رخ داده اند در رسانه های بیش و کم مطرح شده است. ولی نکته ای کمتر مورد توجه قرار گرفته یا اصلا به آن پرداخته نشده و آن اهمیت دماوند به عنوان منبع انرژی برای پیرامون خود است.
وی با اشاره به این که آتشفشان های ایران شامل دماوند (در ناحیه البرز)، سبلان، سهند (در آذربایجان)، تفتان و بزمان (در سیستان و بلوچستان) عمدتا از نوع چینه ای (استراتوولکان) هستند تصریح کرد: این آتشفشان ها با تظاهراتی از نوع آب گرم و خروج گازهای فومرولی و چشمه های سولفوری و همچنین وجود چشمه های تراورتنی از نوع اتشفشان فعال (بدون تظاهرات انفجاری در حال حاضر) هستند.
عضو وابسته فرهنگستان علوم با بیان این که آخرین انفجار مهم در دماوند به حدود ۷۳۰۰ سال قبل و رویداد ماقبل آن به حدود ۲۵۰۰۰ سال قبل مرتبط شده است گفت: دماوند دو مخروط بزرگ دارد، یکی مخروط قدیمی تر که حدود یک میلیو ن و هفتصد و هشتاد هزار سال قدمت دارد، و دیگری مخروط های جوانتر که سنشان به ۶۰۰ و ۲۰۰ هزار سال قبل می رسد.
این آتشفشان در پهنه البرز مرکزی به‌صورت مخروط آتشفشانی مرکب (متشکل از بیش از ۴۰۰ کیلومتر مکعب گدازه آتشفشانی) شواهدی از خروج بخار و گازهای آتشفشانی را نشان میدهد. چشمه‌های آبگرم مانند لاریجان، اسک و بایجان با دمای ۲۸ تا ۶۰ درجه سانتیگراد از آثار فعالیت آتشفشانی جوان در این منطقه می‌باشند.
زارع با بیان این که توپوگرافی منطقه تحت تأثیر شکل مخروطی دماوند قرار داشته و از اطراف به سمت مرکز آتشفشان به ارتفاع نقاط افزوده میشود اظهار داشت: پستترین نقطه منطقه در قسمت‌های شمالی دره هراز در حدود ۱۳۰۰ متر ارتفاع دارد.
آتشفشان دماوند به شکل مخروط نامتقارنی است که نیم مخروط جنوب غربی آن به علت دارا بودن گدازههای گسترده از قسمت‌های دیگر متمایز است یال شمال شرقی دماوند نیز با شیب کمتری که نسبت به سمت غربی دارد این عدم تقارن را به خوبی نشان میدهد. فعالیت اصلی آتشفشان دماوند از دهانه مرکزی بوده و چهار دهانه جانبی در قسمت جنوبی و جنوب غربی و یک دهانه در قسمت شمال شرقی دماوند قرار دارد.
زارع با بیان این که آتشفشان ها می توانند منشا تولید انرژی زمین گرمایی باشند خاطرنشان کرد: انواع نیروگاههای زمین‌گرمایی به اختصار در سه رده «بخار خشک»، «بخار سیال» و «سیکل دوگانه» تقسیم‌بندی میشوند. اولین نیروگاه زمین‌گرمایی با آزمایش اولین ژنراتور زمین گرمایی توسط پرنس پیرو گنوری کونتی (Prince Piero Ginori Conti) در ایتالیا و روشن کردن یک لامپ در ۱۹۰۴ شروع به کار کرد.
در ۱۹۱۱ اولین استفاده تجی از انرژی زمین‌گرمایی در دنیا در همین محل آغاز شد. در دهه بیست میلادی ژنراتورهای آزمایشی در ژاپن و شمال کالیفرنیا (در منطقه آبفشان‌های ژیزرس Geysers) ساخته شد. اکنون در سال ۲۰۱۸ در ۲۰ کشور دنیا از انرژی زمین‌گرمایی الکتریسیته حدود ۱۵ گیگاوات برق (حدود یک درصد مصرف کنونی در دنیا) تولید میشود (ظرفیت تولید در آینده بین سه تا ۱۸۰ برابر تولید کنونی برآورد شده است).
طی سال‌های اخیر، در اروپای مرکزی و غربی، سرمایه‌گذاری وسیعی برای مطالعه و بهره‌برداری از انرژیهای نو (به‌ویژه انرژی زمین‌گرمایی) آغاز شده است. به‌عنوان مثال، نیروگاه زمین‌گرمایی شولتز سو فوره (Soultz-sous-Forêts) در شمال استان آلزاس فرانسه (نزدیک مرز آلمان)، پس از یک سرمایه‌گذاری ۲۳ ساله در ژوئیه ۲۰۱۰ به بهره‌برداری رسید و از پاییز ۲۰۱۰ (۱۳۸۹) با تولید ۱٫ع مگاوات برق برای استفاده در شهر در شبکه تولید برق فرانسه قرار گرفته است.
زارع که در مرداد ۱۳۸۲ (۲۰۰۳) در تیمی پژوهشی از سوی دانشگاه استراسبورگ فرانسه از این نیروگاه و برنامه وسیع پژوهشی و عملیاتی برای تولید انرژی زمین‌گرمایی، در عمق پنج کیلومتری زمین با حفر سه چاه، بازدید کرده تصریح کرد که این نیروگاه با خاصیت تولید برق از انرژی زمین‌گرمایی در عمق زمین در نوع خود، اولین و از نظر تولید الکتریسیته به‌صورت تجاری، تنها مورد در دنیا محسوب میشود. این پروژه در آلزاس فرانسه از سال۱۹۸۷ با سرمایه‌گذاری ۸۰ میلیون یورویی ایجاد شده است.
وی خاطرنشان کرد: در سال ۲۰۱۷ از کل ظرفیت تولید برق حدود ۱۴٫۵ گیگا وات برق تولیدی از انرژی زمین گرمایی در جهان، آمریکا با تولید ۳٫۷ گیگا وات، بیشترین تولید را دارد. و بیشترین رشد تولید را ترکیه با ۲۲۷ مگاوات و اندونزی با ۲۲۰ مگاوات داشته اند. در ایران نیز مناطق دارای پتانسیل استفاده از انرژی زمین‌گرمایی در ۱۸ ناحیه کشور تاکنون یافت شده و مورد مطالعه اولیه قرار گرفته است.
انرژی گرمایشی آتشفشان
عضو وابسته فرهنگستان علوم تصریح کرد: از میان این ۱۸ پهنه، هفت محدوده دماوند، سهند، سبلان، خوی، تفتان و بزمان به سامانه‌های آتشفشانی مربوطند. استفاده از این پتانسیل‌ها با سرمایه‌گذاری ویژه می‌تواند به بهره‌مندی نسل‌های بعدی از یک منبع انرژی مطمئن و پاک در کشورمان منجر شود.
سرمایه گذاری‌های اولیه و زیرساختی در این زمینه‌ها معمولاً پر هزینه است، ولی وقتی به درستی پتانسیل مربوطه یافته شد و تسلط به فناوری‌های لازم بر اساس همین سرمایه‌گذاری‌ها یافته شد، کاربرد چنین علم و فناوری در نواحی دیگر بسیار کم‌هزینه‌تر خواهد بود. ولی وقتی به درستی پتانسیل مربوطه یافته شد و تسلط به فناوری‌های لازم بر اساس همین سرمایه‌گذاری‌ها یافته شد، کاربرد چنین علم و فناوری در نواحی دیگر بسیار کم‌هزینه‌تر خواهد بود.
به گفته این استاد زلزله شناسی در ایسلند پروژه پژهشی با رسیدن به دمای ۷۰۰ درجه در عمق ۲۱۰۰ متری امکان فرهم کردن برق برای ۲۵ تا ۳۰ هزار خانوار- حدود۲۵ تا ۳۰ هزار خانوار – فراهم کرده است. ضمتا جمعیت ساکن در دره هراز و پیرامون دماوند در دره های بلده و لار، در همین حدود ۱۰۰ هزار نفر (حدود ۳۰ هزار منزل مسکونی ) است و به نظر می رسد که با یک حفاری حدود ۳٫۵ کیاومتری می توا ن به لایه ای رسید اکه انرژی پاک و تحدید پذیر و لایزال در اختیار ساکنان دره هراز و مردم ساکنان در دامنه های دماوند قرار می دهد.
زارع گفت: در هسته زمین بین ۲۰۰۰ تا ۶۰۰۰ درحه سانتی گراد برآرود می شود. در سال ۲۰۱۱ پروژه پژوهشی دانشگاه کالیفرنیا در دیوییس در ایسلند (کشوری که یک سوم برق خود را از انرژی زمین گرمایی به دست می آورد) چاهی اکتشافی را آغااز کزد، که در دمای ۵۰۰ درجه دمای بخار هوا به تولید ۳۵ مگاوات برق می انجامد. در ایران سرمایه‌گذاری اولیه در زمینه انرژی زمین‌گرمایی در محدوده آتشفشان دماوند و آتشفشان سبلان انجام شده است، لایه های با حرارت بالای ماگما در پوسته در عمق های سه تا چهار و نیم کیلمتر و دیگری در شش تا هشت کیلومتر به عمق در مخروط دماوند با براورد های اولیه حرارت را در حدود ۷۰۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد در این لایه ها معرفی می کند.
با وضع کنونی مسئله آب و اهمیت متنوع کردن منابع انرژی، برای حرکت به سوی استفاده از انرژیهای جدید مانند انرژی زمین‌گرمایی در ایران در دهه پیش رو و در برنامه ششم توسعه چشم انداره خوبی را – در صورت توجه و سرمایه گذاری ، برای استفاده از آتشفشان دماوند به عنوان منبع انرژی پاک و تجدید پذیر نشان می دهد .
وی افزود:به عنوان مثال درپروژه «شولتز سو فوره» در آلزاس فرانسه ، فاز شناخت پژوهشی و اکتشافی با صرف ۲۸ میلیون یورو از سال ۱۹۸۷ تا ۲۰۰۱ با حفر یک گمانه پژوهشی، فاز یک با حفر چاه دوم آزمایشی شبیه سازی با صرف ۲۲ میلیون یورو در سال‌های ۲۰۰۱ تا ۲۰۰۷، فاز ۲ برای ساخت نیروگاه با ۲۵ میلیون یورو بین سال‌های ۲۰۰۷ تا ۲۰۰۹ و فاز سوم بین سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۲ برای پایش پژوهشی و فناوری نیروگاه با پنج میلیون یورو به انجام رسیده است.
به گفته زارع در ایران سرمایه‌گذاری اولیه در زمینه انرژی زمین‌گرمایی در محدوده آتشفشان دماوند و آتشفشان سبلان انجام شده است، ولی هنوز این برنامه‌ها به صورت جدی دنبال نشده تا به بهره‌برداری انرژی برق بیانجامد. امید است تا با وضع کنونی مسئله آب و اهمیت متنوع کردن منابع انرژی، برای حرکت به سوی استفاده از انرژیهای جدید مانند انرژی زمین‌گرمایی در ایران در دهه پیش رو و در برنامه ششم توسعه سرمایه‌گذاری جدی شود.
انرژی زمین گرمایی چیست ؟
توجه به انواع انرژی غیر وارداتی و متفاوت از سوخت فسیلی نکته‌ای است که در بسیاری از کشورهای دنیا مبنای برنامه ریزی‌های بلند مدت قرار گرفته است. از سوی دیگر با افزایش بحران آلاینده‌های ناشی از سوختهای فسیلی ، توجه به فاکتورهای زیست محیطی توسط ارگانها و نهادهای بین المللی و نیز توجه برنامه ریزان به استفاده از انرژی تجدیدپذیر موجب گردیده تا امروزه به این مباحث با جدیت بیشتری پرداخته شود .
انرژی زمین گرمایی نیزیکی از منابع انرژیهای تجدیدپذیر میباشد . اصطلاح زمین گرمایی ترجمه واژه Geothermal است که ریشه یونانی داشته و از کلمات Geo به معنای زمین و Therme به معنی حرارت تشکیل شده است. انرژی زمین گرمایی، انرژی موجود در عمق زمین است که از انرژی خورشیدی که در طول هزاران سال در داخل زمین ذخیره شده و همچنین فروپاشی یا زوال ایزوتوپ های اورانیوم رادیو اکتیویته،توریم و پتاسیم در طی سالیان درازدرعمق زمین نشات گرفته است که عمدتا در نواحی زلزله خیز و آتشفشانی جوان و صفحات تکتونیکی زمین متمرکز شده است .
زمین منبع عظیمی از انرژی است بطوریکه حرارت در هسته آن بیش از ۵۰۰۰ درجه سانتیگراد می رسد حرارت زمین به طرق مختلف از جمله فوران آتشفشان – چشمه های ابگرم- ابفشانها- و گلفشانها در اثر کاهش چگالی زمین و خاصیت رسانایی از بخشهایی از زمین به سطح آن هدایت میشوند. درجه حرارت زمین با توجه به عمق آن به صورت غیر خطی زیاد میشود.
(با تقریب خطی هر ۱۰۰ متر ۳ درجه سانتی گراد) انرژی حرارتی ذخیره شده در ۱۱ کیلومتر فوقانی پوسته زمین معادل پنجاه هزار برابر کل انرژی به دست آمده از منابع نفت وگاز شناخته شده امروزجهان است. انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژیهای تجدید پذیر محدود به فصل ، زمان وشرایط خاصی نبوده بدون وقفه قابل بهره برداری می باشد. همچنین قیمت تمام شده برق در نیروگاههای زمین گرمایی با برق تولیدی از سایر نیروگاههای متعارف( فسیلی ) قابل رقابت بوده و حتی از انواع دیگر انرژیهای نو بمراتب ارزانتر است.
تاریخچه انرژی زمین گرمایی در ایران
در ایران از سال ۱۳۵۴ مطالعات گسترده ای بمنظور شناسایی پتانسیل های منبع انرژی زمین گرمایی توسط وزارت نیرو با همکاری مهندسین مشاور ایتالیایی ENEL در نواحی شمال و شمال غرب ایران در محدوده ای به وسعت ۲۶۰ هزار کیلومتر مربع آغاز گردید. نتیجه این تحقیقات مشخص نمود که مناطق سبلان، دماوند، خوی، ماکو و سهند با مساحتی بالغ بر ۳۱ هزار کیلومتر مربع جهت انجام مطالعات تکمیلی و بهره برداری از انرژی زمین گرمایی مناسب می باشند.
در همین راستا برنامه اکتشاف، مشتمل بر بررسیهای زمین شناسی، ژئوفیزیک و ژئوشیمیایی برنامه ریزی شد. در سال ۱۳۶۱ با پایان یافتن مطالعات اکتشاف مقدماتی در هر یک از مناطق ذکر شده، نواحی مستعد با دقت بیشتری شناسایی شده و در نتیجه در منطقه سبلان: نواحی مشکین شهر، سرعین و بوشلی، در منطقه دماوند ناحیه: نونال، در منطقه ماکو- خوی نواحی: سیاه چشمه و قطور و در منطقه سهند پنج ناحیه کوچکتر جهت تمرکز فعالیتهای فاز اکتشاف تکمیلی انتخاب شدند. پس از یک وقفه نسبتاً طولانی و با هدف فعال نمودن مجدد طرح، گزارشهای موجود مجدداً در سال ۱۳۶۹ توسط کارشناسان UNDP بازنگری شده و منطقه زمین گرمایی مشکین شهر بعنوان اولین اولویت جهت ادامه مطالعات اکتشافی معرفی شد.
پیرو مطالعات ذکر شده پروژه انجام حفاری های اکتشافی ، تزریقی، توصیفی به منظور شناسایی بیشتر پتانسیل در منطقه سرعین مشکین شهر در سال تعریف ۱۳۸۱گردید که عملیات حفر اولین چاه زمین گرمایی نیز در همان سال آغاز گردید .فاز اول این پروژه در سال ۱۳۸۳ اتمام یافت که درمجموع سه حلقه چاه اکتشافی و دو حلقه چاه تزریقی در این مرحله حفر گردید و تست دوحلقه از سه حلقه چاه اکتشافی با موفقیت انجام گرفت که مهم ترین دستاورد این فاز از پروژه کسب دانش فنی مربوط به حفر چاههای زمین گرمایی بود . فاز دوم این پروژه در سال ۱۳۸۴ آغاز گردید.
توانمندی های حاصله در کشور در حوزه انرژی زمین گرمایی
در پروژه توسعه میدان زمین گرمایی و ساخت نیروگاه مشکین شهر مراحل حفاری چاهها،بهره برداری از چاه ها در دوره تست،ساخت دستگاههای مربوط به تست در کشور کاملا بومی شده و توسط متخصصان داخلی به انجام رسیده است.
همچنین در زمینه استفاده از پمپ های حرارتی زمین گرمایی تا کنون تکنولوژی نصب کویل های زمینی به صورت کامل و ۱۰۰% در کشورمان ایران بومی شده است.
وجود کوههای آتش فشانی اولین نشانه وجود گرما درزیر زمین بود.
حفر اولین منابع زمین گرمایی در فاصله زمانی بین قرنهای ۱۶و ۱۷ میلادی
قرن هجدهم میلادی اولین اندازه گیریها در بلفورت فرانسه
اوایل قرن نوزدهم استخراج سیالات زمین گرمایی با هدف بهره برداری ا ز پتانسیل انرژی حرارتی در ایتالیا صورت گرفت.
۱۸۷۰: استخراج بخارات طبیعی آب با هدف بهره برداری از انرژی مکانیکی آن انجام شد.
۱۹۰۴:تولید برق از این انرژی در لاردرلو ایتالیا
۱۹۲۰:نخستین چاهها ژئو ترمال در ژاپن و کالیفرنیا به طور همزمان
۱۹۲۸:استخراج سیال زمین گرمایی برای تامین گرمایش منازل در ایسلند.
پس از جنگ جهانی دوم در سال ۱۹۵۸ نیوزلند بعنوان دومین کشور فعال در این زمینه اقدام به تولید برق از انرژی زمین گرمایی نمود.
