9 الآثار البيئية للطاقة الحرارية الأرضية

ستكون رحلة مثيرة حول التأثيرات البيئية للطاقة الحرارية الأرضية.

الطاقة الحرارية الأرضية الطاقة هي الحرارة الموجودة تحت سطح الأرض. إنه مصدر متجدد ونظيف للطاقة وقد اكتسب قوة جذب في السنوات الأخيرة حيث يبحث المزيد والمزيد من الناس عن بدائل مستدامة لمصادر الطاقة التقليدية.

ويشتق هذا النوع من الطاقة من الحرارة الطبيعية الموجودة تحت سطح الأرض، ويمكن استخدامها لتوليد الكهرباء والتدفئة. لا الوقود الأحفوري نحتاج إلى حرقها لتوليد الطاقة الحرارية الأرضية، وطالما أن الأرض موجودة (على الأرجح لأربعة مليارات سنة أخرى)، فلن تنفد الطاقة الحرارية الأرضية لدينا.

توليد الطاقة الحرارية الأرضية ليس بلا حدود، حيث يوجد عدد محدود من المواقع المناسبة على الأرض لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية.

في حين أن الطاقة الحرارية الأرضية لها العديد من المزايا، مثل كونها مصدرًا نظيفًا ومتجددًا، إلا أنها تأتي أيضًا مع بعض التأثيرات البيئية.

التأثير البيئي للطاقة الحرارية الأرضية ضئيل، خاصة بالمقارنة مع محطات توليد الطاقة بالوقود الأحفوري. عندما يتم تحديد مواقعها وتشييدها بعناية، يمكن لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية أن تكون مصادر موثوقة للكهرباء المتجددة والصديقة للبيئة.

في هذه المقالة، سوف نستكشف التأثيرات البيئية للطاقة الحرارية الأرضية التي تجيب على سؤال ما إذا كان هذا النوع من إنتاج الطاقة أخضر حقًا حتى تتمكن من اتخاذ قرار مستنير عند النظر في مصادر الطاقة المحتملة.

9 الآثار البيئية للطاقة الحرارية الأرضية

حقيقة أن الطاقة الحرارية الأرضية الطاقة هو مصدر متجدد للطاقة يمكن استخدامه لتوليد الكهرباء وتوفير التدفئة والتبريد والماء الساخن ولا ينفي آثاره المحتملة على البيئة.

كما هو الحال مع أي نوع آخر من أنواع إنتاج الطاقة، هناك تأثيرات بيئية مرتبطة بالطاقة الحرارية الأرضية والتي ناقشناها أدناه.

• التأثير على جودة المياه واستخدامها
• تلوث الهواء
• استخدام الأراضي
• هبوط الأرض
• الاحتباس الحرارى
• زيادة الزلازل
• تعطيل النظام المحلي
• التأثير على الأسماك والحياة البرية
• يقلل من الملوثات

1. التأثير على جودة المياه واستخدامها

محطات الطاقة الحرارية الأرضية يمكن أن يكون لها تأثيرات على جودة المياه واستهلاكها. غالبًا ما تحتوي المياه الساخنة التي يتم ضخها من الخزانات الجوفية على مستويات عالية من الكبريت والملح والمعادن الأخرى.

يتم استخدام المياه بواسطة محطات الطاقة الحرارية الأرضية للتبريد وإعادة الحقن. اعتمادًا على تقنية التبريد المستخدمة، يمكن أن تتطلب محطات الطاقة الحرارية الأرضية ما بين 1,700 إلى 4,000 جالون من الماء لكل ميجاوات في الساعة.

ومع ذلك، يمكن لمعظم محطات الطاقة الحرارية الأرضية استخدام السوائل الحرارية الأرضية أو المياه العذبة للتبريد؛ إن استخدام سوائل الطاقة الحرارية الأرضية بدلاً من المياه العذبة يقلل من التأثير المائي الإجمالي للمحطة.

ومن ناحية أخرى، تقوم معظم محطات الطاقة الحرارية الأرضية بإعادة حقن المياه في الخزان بعد استخدامها لمنع التلوث. في معظم الحالات، لا يتم إعادة حقن كل المياه التي تمت إزالتها من الخزان، لأن بعضها يُفقد على شكل بخار.

ولذلك، للحفاظ على حجم ثابت من الماء في الخزان، يجب استخدام المياه الخارجية. تعتمد كمية المياه اللازمة على حجم النبات والتكنولوجيا المستخدمة؛ ومع ذلك، نظرًا لأن مياه الخزان "قذرة"، فليس من الضروري في كثير من الأحيان استخدام المياه النظيفة لهذا الغرض.

على سبيل المثال، يقوم موقع جيسيرز للطاقة الحرارية الأرضية في كاليفورنيا بحقن المواد غير الصالحة للشرب مياه الصرف الصحي في خزانها للطاقة الحرارية الأرضية.

2. تلوث الهواء

تلوث الهواء تعتبر مشكلة رئيسية في الطاقة الحرارية الأرضية، سواء في الأنظمة المفتوحة أو المغلقة. وفي أنظمة الحلقة المغلقة، لا تتعرض الغازات التي يتم إزالتها من البئر إلى الغلاف الجوي، ويتم حقنها مرة أخرى في الأرض بعد التخلص من حرارتها، وبالتالي تكون انبعاثات الهواء في حدها الأدنى.

في المقابل، تصدر أنظمة الحلقة المفتوحة كبريتيد الهيدروجين، وثاني أكسيد الكربون، والأمونيا، والميثان، والبورون. ويعد كبريتيد الهيدروجين، الذي له رائحة "البيضة الفاسدة" المميزة، هو أكثر الانبعاثات شيوعًا.

 بمجرد وجوده في الغلاف الجوي، يتغير كبريتيد الهيدروجين إلى ثاني أكسيد الكبريت (SO₂). وهذا يساهم في تكوين جزيئات حمضية صغيرة يمكن أن يمتصها مجرى الدم وتسبب أمراض القلب والرئة.

ويتسبب ثاني أكسيد الكبريت أيضًا في هطول أمطار حمضية، مما يؤدي إلى إتلاف المحاصيل والغابات والتربة، وتحمض البحيرات والجداول. ومع ذلك، فإن انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت الصادرة عن محطات الطاقة الحرارية الأرضية أقل بنحو 2 مرة لكل ميجاوات/ساعة من محطات الفحم، التي تعد أكبر مصدر لانبعاثات ثاني أكسيد الكبريت.

وتنتج بعض محطات الطاقة الحرارية الأرضية أيضًا كميات صغيرة من انبعاثات الزئبق، والتي يجب تخفيفها باستخدام تكنولوجيا ترشيح الزئبق.

يمكن لأجهزة غسل الغاز أن تقلل من انبعاثات الهواء، ولكنها تنتج حمأة مائية تتكون من مواد محتجزة، بما في ذلك الكبريت والفاناديوم ومركبات السيليكا والكلوريدات والزرنيخ والزئبق والنيكل والمعادن الثقيلة الأخرى. غالبًا ما يجب التخلص من هذه الحمأة السامة في مواقع النفايات الخطرة.

تساهم هذه الانبعاثات في تلوث الهواء مما قد يسبب مشاكل صحية للمجتمعات المجاورة إذا لم تتم إدارتها بشكل صحيح.

3. استخدام الأراضي

على الرغم من اختلاف مساحة الأراضي اللازمة لبناء محطة الطاقة الحرارية الأرضية، إلا أن هناك مساحة كبيرة من الأراضي اللازمة لبناء المنشأة بسبب خصائص خزان الموارد، وكمية الطاقة، ونوع نظام تحويل الطاقة، نوع نظام التبريد، وترتيب الآبار وأنظمة الأنابيب، واحتياجات المحطات الفرعية والمباني المساعدة.

وقد أدى ذلك إلى خسارة كبيرة في موائل الأنواع وتجزئة الموائل بشكل كبير، مما يترك الأنواع عرضة للخطر، وإلى حد ما، فقدان التنوع البيولوجي.

تعد "Geysers" أكبر محطة للطاقة الحرارية الأرضية في العالم، وتبلغ قدرتها حوالي 1,517 ميجاوات، وتبلغ مساحة المحطة حوالي 78 كيلومترًا مربعًا، أي ما يعادل حوالي 13 فدانًا لكل ميجاوات.

كما هو الحال مع السخانات، تقع العديد من مواقع الطاقة الحرارية الأرضية في مناطق بيئية نائية وحساسة، لذلك يجب على مطوري المشاريع أخذ ذلك في الاعتبار في عمليات التخطيط الخاصة بهم.

4. هبوط الأرض

هذه هي الحالة التي يغوص فيها سطح الأرض؛ ومن المعروف أيضا باسم عدم الاستقرار السطحي، وهو مصدر قلق بيئي كبير يأتي من محطات الطاقة الحرارية الأرضية.

يحدث هذا أحيانًا نتيجة إزالة المياه من خزانات الطاقة الحرارية الأرضية داخل الأرض، ويمكن للأرض فوق تلك الخزانات أحيانًا أن تغرق ببطء مع مرور الوقت.

تعالج معظم مرافق الطاقة الحرارية الأرضية هذا الخطر عن طريق إعادة حقن مياه الصرف الصحي مرة أخرى في خزانات الطاقة الحرارية الأرضية بعد احتجاز حرارة المياه. وهذا يقطع شوطا طويلا للحد من مخاطر هبوط الأراضي.

5. الاحتباس الحرارى

في أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية، ما يقرب من 10%  من انبعاثات الهواء عبارة عن ثاني أكسيد الكربون، وتكون كمية أقل من الانبعاثات الميثان، أكثر قوة الاحترار العالمي غاز. تبلغ تقديرات انبعاثات الاحتباس الحراري لأنظمة الحلقة المفتوحة حوالي 0.1 رطل من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلووات في الساعة.

إن أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة، والتي تتطلب طاقة للحفر وضخ المياه إلى خزانات الصخور الساخنة، لها انبعاثات الاحتباس الحراري خلال دورة حياتها تبلغ حوالي 0.2 رطل من مكافئ ثاني أكسيد الكربون لكل كيلووات في الساعة.

6. زيادة الزلازل

يعد الزلزال مشكلة إضافية يمكن أن تنشأ أثناء تشغيل محطات الطاقة الحرارية الأرضية. تقع محطات الطاقة الحرارية الأرضية عادةً بالقرب من مناطق الصدع أو "النقاط الساخنة" الجيولوجية المعرضة بشكل خاص لعدم الاستقرار والزلازل، وقد يؤدي الحفر عميقًا في الأرض وإزالة الماء والبخار في بعض الأحيان إلى حدوث زلازل صغيرة.

كما أن أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة (الصخور الساخنة والجافة) يمكن أن تزيد من خطر حدوث زلازل صغيرة. في هذه العملية، يتم ضخ المياه بضغوط عالية لتكسير خزانات الصخور الساخنة تحت الأرض، على غرار التكنولوجيا المستخدمة في التكسير الهيدروليكي للغاز الطبيعي.

هناك أيضًا أدلة على أن النباتات الحرارية المائية يمكن أن تؤدي إلى زيادة وتيرة الزلازل. يمكن التقليل من مخاطر الزلازل المرتبطة بأنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المحسنة عن طريق تحديد مواقع النباتات على مسافة مناسبة بعيدًا عن خطوط الصدع الرئيسية.

عندما يقع نظام الطاقة الحرارية الأرضية بالقرب من منطقة مكتظة بالسكان، فمن الضروري أيضًا المراقبة المستمرة والتواصل الشفاف مع المجتمعات المحلية.

7. تعطيل النظام المحلي

إن عملية استخراج موارد الطاقة الحرارية الأرضية، والتي تنطوي على الاستفادة من موارد الطاقة الحرارية الأرضية، يمكن أن تؤدي إلى تعطيل النظم البيئية والموائل المحلية.

ويظهر ذلك من خلال إطلاق الغازات مثل أكاسيد النيتروجين وثاني أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين، بالإضافة إلى إزالة الغابات في المناطق المخصصة لبناء منشأة المصنع.

8. التأثير على الأسماك والحياة البرية

كما نوقش سابقًا أعلاه، يعد تلوث الهواء والماء تحديين بيئيين رئيسيين مرتبطين بتقنيات الطاقة الحرارية الأرضية. الاهتمامات الرئيسية هي التخلص الآمن من النفايات الخطرة، وتحديد المواقع، وهبوط الأرض.

تتطلب معظم محطات الطاقة الحرارية الأرضية كمية كبيرة من المياه لأغراض التبريد أو لأغراض أخرى. مما قد يؤثر على الاستخدامات الأخرى للمياه، مثل وضع الأسماك وتربيتها في المناطق التي تعاني من نقص المياه.

يمكن احتواء البخار المنفوخ من السطح على كبريتيد الهيدروجين والأمونيا والميثان وثاني أكسيد الكربون.

تشمل المواد الصلبة التي يتم إذابتها وتفريغها من أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية الكبريت والكلوريدات ومركبات السيليكا والفاناديوم والزرنيخ والزئبق والنيكل وغيرها من المعادن الثقيلة السامة التي يمكن أن تكون ضارة بالأسماك والحياة البرية المحلية إذا تم إطلاقها في شكلها المركز.

غالبًا ما تكون تنمية موارد الطاقة الحرارية الأرضية مركزية للغاية، لذا فإن تقليل آثارها البيئية إلى مستوى مقبول يمكن تحقيقه.

9. يقلل من الملوثات

الفائدة الأساسية للطاقة الحرارية الأرضية هي أن محطات الطاقة لا تنبعث منها الكثير من ثاني أكسيد الكربون أو أكاسيد الكبريت في الغلاف الجوي مثل محطات الطاقة التقليدية التي تعمل بحرق الوقود الأحفوري.

وهذا يجعل الطاقة الحرارية الأرضية مصدرًا نظيفًا للكهرباء دون أي تكاليف عامة مرتبطة بتخفيف تلوث الهواء الناتج عن ثاني أكسيد الكربون₂ وغيرها من الملوثات الناتجة عن عمليات الاحتراق. تنتج محطات الطاقة الحرارية الأرضية عددًا أقل من ملوثات الهواء أو انبعاثات الغازات الدفيئة لأنها لا تعتمد على حرق الوقود.

وفي الختام

كما ثبت أن الطاقة الحرارية الأرضية، المعروفة باسم مصدر الطاقة الخضراء، لها آثار سلبية وإيجابية على البيئة. ولذلك، يجب علينا أن نأخذ الاعتبار المناسب لأي شيء نقوم به في البيئة، حتى تلك التي نفترض أنها صديقة للبيئة.

توصيات

• 7 التأثيرات البيئية لبطاريات الليثيوم أيون في المركبات الكهربائية
  .
• 5 الأشياء التي تضر البيئة أكثر من غيرها
  .
• 11 الأهمية البيئية والاقتصادية للأعشاب
  .
• حصاد المحاصيل الجذرية: موازنة المحصول مع العناية البيئية
  .
• 14 القضايا البيئية المشتركة في البلدان النامية