المياه الجوفية العميقة مصدر جديد للطاقة الحرارية

المياه الجوفية العميقة مصدر جديد للطاقة الحرارية









توجد تحت سطح الارض كميات هائلة من المياه الحارة التي اثبتت تجارب بعض البلدان الاوروبية، امكانية الاستفادة منها لتوليد الطاقة الحرارية الجديدة.
ولكن السؤال المطروح حالياً على علماء الطاقة هو كيف يتم الوصول الى هذه المياه التي تقع في اعماق الارض؟
لقد اجرى العديد من الدول المتقدمة تكنولوجيا، تجارب للحصول على المياه الحارة الواقعة على مسافات قريبة من سطح الارض، وقد نجحت هذه التجارب في الوصول الى نتائج مهمة، حيث تقوم هذه الدول باستغلال المياه الحارة حاليا في العديد من الميادين، مثل توليد الطاقة الكهربائية او التدفئة المنزلية او تشغيل بعض المعامل.
وتعتبر «الحرارة» التي تميز المياه الجوفية، المصدر الاساسي في توليد الطاقة الجديدة، وبخاصة ما تولده من ابخرة تشغيلية لمصانع الطاقة المختلفة.
ويقول العلماء ان درجة الحرارة في مناجم الفضة في منطقة «كوتناهورسكي» التشيكية تبلغ نحو 35 درجة مئوية، وهذه المناجم تمتد تحت سطح الارض على عمق 500 متر.
اما في مناجم منطقة «بشيبرام فوتيخ» التي حفرت عام 1973 بعمق الف متر تحت سطح الارض، فان الحرارة تبلغ 50 درجة مئوية.
وفي جنوب افريقيا والهند فقد حفرت مناجم لاستخراج الذهب ومن دون تهوية بعمق ثلاثة كيلو مترات، وكانت درجة الحرارة رهيبة، بحيث حصلت فواجع بالنسبة للعمال في هذه المناجم.


تحول معدن الفضة الى سائل
في القرون القديمة والوسطى كتب العديد من الفلاسفة والمشتغلين بعلم الطبيعة نصوصا كثيرة حول النار الابدية في اعماق الارض، وكيفية انصهار المعادن وتحولها الى سائل ملتهب.
وكان اول من وجه الانظار الى جوف الارض وما تحتويه من طاقة حرارية كامنة يمكن استغلالها هم العلماء السلوفاك.
وفي عام 1620، زار عالم الفلك والفيزياء الفرنسي J.B.Morin مناجم منطقة «بانسكاستيافينتسة» التي كانت آنذاك تابعة للمجر، وتحمل الاسم المجري «سلميتسبانيا» وقد كتب بعد مشاهداته للموقع «بعد كل 50 مترا داخل عمق الارض، ترتفع الحرارة الى دراجة واحدة».
وبعد هذه الشهادة بفترة لاحقة، جرى، وبصورة تدريجية، تثبيت مقاييس الحرارة بواسطة المعطيات الرقمية فخضعت هذه المناجم الى الاختبارات العلمية المتواصلة، حيث استخدم ما يعرف بـ «المقياس الحراري الجيولوجي».
وعبر هذه الاختبارات جرى تحديد درجة الحرارة بصورة ادق، حيث تعادل مسافة العمق للدرجة المئوية الواحدة 33 متراً، وهذا يعني ان في كل 100 متر في عمق الارض ترتفع درجة الحرارة الى 3 درجات مئوية، وقد اعتمد هذا الرقم كمعدل لدرجة الحرارة تحت الارض.
طبعاً، تختلف الارض المنبسطة عن الارض المرتفعة، وبذلك تختلف معدلات الحرارة طبقا لهذا الاختلاف.
فالحرارة في عمق 50 كيلومترا تحت سطح الارض وسط القارة الاوروبية تكون بحدود 500 درجة مئوية، لكنها تحت عمق 100 كليو متر تحت وسط المحيط الهادئ، مثلا تكون اكثر من 1000 درجة مئوية، وتأخذ الحرارة في الارتفاع بقدر ما نضيف من مسافة في عملية الحفر، لذلك فالاعتقاد الذي يسود الاوساط العلمية المهتمة بهذا الميدان، ان درجة حرارة عمق الارض يصل الى 6 آلاف درجة مئوية.


ما المكسب المادي من ذلك؟
نستطيع استخدام المياه الساخنة في التدفئة واحماء البيوت الزجاجية والحمامات الطبيعية والعلاج المعدني الطبيعي، فالماء الحار يوفر لنا امكانية الحصول على طاقة جديدة وبصورة اساسية الطاقة الكهربائية.
وهذه الطاقة مهمة جدا، ومتوافرة بصورة دائمة، ولا يمكن ان تنضب ابدا، لانها تتجدد بصورة طبيعية، وهي تستجيب لتحذيرات العلماء من استخدام المحروقات الغازية المختلفة.
فالقلق من احراق الوقود وتصاعد حرارة الارض تحتم على الانسان البحث عن وسائل تقلل من مصادر الطاقة الاخرى، ويؤكد العلماء أن استخراج الطاقة الطبيعية من تحت الارض يخفف من حدة حرارة الارض ايضا، فقد اثبتت التجارب ان اندلاع الطاقة الكامنة من داخل الارض على شكل براكين مثلا يخفف من وطأة الاحتباس الحراري.
وهنالك مجالات عديدة لاستخدام انواع مختلفة من مواد الطاقة الطبيعية مثل الملح والرياح واحراق الوقود الحيوي، وايضا الطاقة النووية، وهذه المواد كلها تشكل بدائل واعدة للحصول على الطاقة الجديدة.


حجم الاعتماد الحالي على الطاقة الطبيعية
يجري الحديث كثيرا عن الطاقة البديلة، وفي الوقت الراهن فإن كل ما تساهم به هذه الطاقة هو فقط واحد في المائة من مجموع الطاقة التي ينتجها العالم حاليا، وهذه النسبة لا تشكل وزنا ينسجم مع ما يتطلع اليه سكان الكرة الارضية.
وتعتبر الطاقة المنتجة من الرياح، طاقة حديثة، وتنتج منها بعض الدول الاوروبية كمية من الكهرباء تعادل ما تنتجه خمسة مولدات ضخمة للكهرباء، تستخدم الفحم الحجري كوقود حراري، ويبلغ حجم انتاجها 35 الف ميغاواط، وتحتل الدانمرك الموقع الاول في اوروبا، حيث تنتج بواسطة الرياح 20 في المائة من حاجتها الى الطاقة الكهربائية، ولكن هنالك بلدانا تنتج الطاقة الكهربائية من مواد طبيعية مختلفة، مثل تشيكا التي تنج كميات محددة من الكهرباء بواسطة احراق فضلات المصانع.

الاستخدامات الواعدة للطاقة الحرارية

تعتبر الطاقة الكامنة مصدرا مهما، يصنف حسب درجة الحرارة وحسب وجود او توافر المياه الساخنة، فالمصدر الحراري المنخفض تبلغ حرارته 150 درجة مئوية، ويمكن الاستفادة منه في التدفئة البيتية والحمامات، وايضا في العلاج الطبي وبعض العمليات الصناعية.
اما مصدر الطاقة المتوسط، فان درجة الحرارة فيه تبلغ من 150-200 درجة مئوية، ويمكن استخدامه ليس فقط في المجالات الآنفة الذكر، بل ايضاً في توليد الطاقة الكهربائية. واخيراً مصدر الطاقة الحرارية العالية التي تبلغ درجة الحرارة فيه من 200 درجة مئوية فما فوق، وتوجد مياهه على عمق بعيد في باطن الارض، وهذه المياه تستخدم بصورة اساسية في توليد الطاقة الكهربائية طبعاً، تنتج شحنات الطاقة الخاصة في معامل نموذجية ومختلفة، وهي موجودة الآن في العديد من الدول الاوروبية كايطاليا والنمسا وايرلندا وجزر الكناري.

المفاعل البخاري أو المائي

اقدم مفاعل لانتاج الطاقة البديلة موجود في ايطاليا، حيث تم بناؤه في منطقة لاردريل عام 1904. وهناك مفاعل حراري يعمل بواسطة الابخرة والمياه الحارة هو مفاعل The Geysers، الذي بني في الولايات المتحدة عام 1960، وينتج الطاقة الكهربائية الى وقتنا الراهن.
وفي اليابان، بدأ إنتاج الكهرباء من الطاقة الحرارية الكامنة في عمق الارض، في مفاعل بني في مدينة ماتسوكاوا عام 1966.
وانطلاقاً من هذه التجارب، اخذت بلدان اخرى ببناء مفاعلاتها الحرارية التي تعتمد على الطاقة الكامنة في عمق الأرض على شكل أبخرة ومياه حارة، مثل الفلبين والمكسيك والسلفادور وكينيا وايسلندا.
وقد استخدمت هذه المصادر لا فقط في انتاج الكهرباء، وانما ايضاً في تدفئة المنازل والبنايات الخاصة والبيوت الزجاجية، فضلاً عن استخدامها في مجالات السياحة والاستجمام والعلاج الطبيعي.

الولايات المتحدة في الطليعة
تشير الاحصاءات الأخيرة إلى ان العالم ينتج بواسطة الطاقة الكامنة في الأرض، أي الطاقة المائية والبخارية الجديدة، نحو 5827 مليون واط، واكثرها ينتج في الولايات المتحدة، ثم تليها الفلبين والمكسيك وايطاليا واليابان وهكذا.