الطاقة الحرارية الأرضية غير محدودة في إمداداتها وهي خضراء بالكامل تقريبًا. يحتاج العالم إلى مورد مثل هذا من أجل مستقبل مستدام ولتلبية الطلبات المتزايدة بشكل كبير. مصدر واحد للطاقة المتجددة لن يفي بالغرض. تحتاج البشرية إلى شيء قادر على تحقيق توازن جيد في درجة الحرارة، وجودة الهواء، والتحكم في الرطوبة في المباني دون الاعتماد على الوقود الأحفوري.
لقد حان الوقت لكشف ما الذي يجعل الطاقة الحرارية الأرضية حلاً قابلاً للتطبيق لتوسيع نطاق الوعي البيئي وكفاءة استخدام الطاقة في العالم. بعد كل شيء، هناك كوكب كامل لتوفير الطاقة والحفظ.
كيف ترتبط الطاقة الحرارية الأرضية ومتطلبات الطاقة
تستخرج محطات الطاقة الحرارية الأرضية الحرارة من مصادر المياه الجوفية وتطلقها على شكل بخار ينتقل عبر الأنابيب أو يُستخدم لتشغيل التوربينات. لا تعتمد الطاقة الحرارية الأرضية على الشمس مثل مصادر الطاقة المتجددة الأخرى، مما يجعلها موثوقة للغاية. يمكنها تزويد كوكب الأرض بالطاقة لمدة 17 مليار سنة ، أي أنها ستعيش أطول من عمر الشمس. تشمل أنواعها المختلفة ما يلي:
- بخار فلاش: ويدخل الماء الساخن إلى الخزانات الباردة، ويتحول إلى بخار يحرك التوربينات والمولدات.
- ثنائي: يقع هذا في المناطق التي تكون فيها السوائل الحرارية الأرضية عند درجات حرارة منخفضة. تستخدم النباتات سائلًا ثنائيًا تكميليًا ذو نقطة غليان أعلى من حرارة السائل الحراري الأرضي من خلال مبادل حراري.
- البخار الجاف: تستخدم هذه الطريقة السائل الحراري المائي لتشغيل التوربينات وإعادة تدويرها مرة أخرى إلى خزان الطاقة الحرارية الأرضية بعد الاستخدام.
تتمتع الطاقة الحرارية الأرضية بإمكانية توليد 8.3% من كهرباء العالم ، وهو ما يمثل 17% من احتياجات سكان العالم. وقد تتمكن بعض الدول من إنتاج كامل طاقتها من هذه المصادر بفضل المناطق الغنية بالطاقة الحرارية الأرضية. وتتزايد أهمية الطاقة الحرارية الأرضية في مختلف أنحاء العالم، حيث تقدم الحكومات حوافز مماثلة لتلك التي تقدمها للطاقة الشمسية، وذلك من خلال توفير مضخات حرارية منزلية لتشجيع استخدامها على نطاق واسع.
قد يتطلب وصول عدد سكان العالم إلى 9.7 مليار نسمة بحلول عام 2050 ، إلى جانب التحول الرقمي لموارد العالم، ضعف كمية الطاقة الحالية. وستلبي الطاقة الحرارية الأرضية الطلب العالمي المستقبلي إذا ما تم تزويد المزيد من البنية التحتية بالطاقة، بدءًا من المزارع وصولًا إلى أحواض الاستحمام الساخنة.
كيف تستفيد طلبات الطاقة من الطاقة الحرارية الأرضية
إن كثافة الطاقة الحرارية الجوفية وحدها كافية لإقناع كوكب الأرض باستخدامها. فعلى عمق حوالي 10,000 متر تحت سطح الأرض، توجد طاقة تفوق كثافة النفط والغاز الطبيعي بخمسين ألف مرة.
إن تطوير البنية التحتية الذكية التي تراعي البيئة وتهتم بالكربون من شأنه أن يؤدي إلى عدم الانبعاثات الصفرية وتعزيز جهود تخفيف أزمة المناخ. ولنتأمل هنا إلى أي مدى قد يصبح العالم أكثر اخضراراً إذا قام متخصصو الطاقة بتعديل جميع محطات الوقود الأحفوري لتعمل بالطاقة الحرارية الأرضية. إنه ممكن وربما أفضل وسيلة للتنفيذ السريع.
الطاقة الحرارية الأرضية تعمل دائمًا، مما يمنحها طاقة تحميل أساسية عالية للغاية. وحتى حلفاء البيئة يشككون في مدى موثوقية مزارع الرياح التي تنتج كميات غير متسقة من الطاقة.
تتمتع محطات الطاقة الحرارية الأرضية بإنتاج موثوق به باستمرار مع قدرة تبدو جيدة جدًا لدرجة يصعب تصديقها. فهي أقل عرضة للضغوطات البيئية من الطاقة الشمسية أو الرياح، مما يوفر مصدرًا للطاقة يسهل الدفاع عنه.
سوف تحتاج الشبكة المستقبلية إليها. يمكن للطاقة الحرارية الأرضية أن تسهل عملية الانتقال من خلال إدارة توزيع الطاقة مع تكيف الشبكة وتحديثها من التكنولوجيا القديمة إلى التكنولوجيا المبتكرة.
كيف تبدو الآفاق المستقبلية والمبادرات الحالية
يجب أن يكون تطبيق الطاقة الحرارية الأرضية على نطاق واسع أكثر موثوقية. ينبغي على الخبراء التركيز على التحسينات والبحوث لجعلها نموذجًا مثاليًا للطاقة النظيفة. عمومًا، يجب أن تصبح العملية أرخص وأكثر كفاءة. تبلغ تكلفة بناء محطة طاقة حرارية أرضية 5 ملايين دولار فقط ، بينما قد تتراوح تكلفة تركيب نظام منزلي بين 3,000 و13,000 دولار.
ثمّة مسألة التآكل. يتراكم حمض الكربونيك الناتج عن التركيزات العالية لثاني أكسيد الكربون في آبار وأنابيب الطاقة الحرارية الأرضية، مما يؤثر على جودة الهواء والتحكم في الرطوبة. ويؤدي تآكل المعادن إلى انخفاض الكفاءة ومشاكل الصيانة مع مرور الوقت. توجد تقنيات مقاومة للتآكل، لكنها شحيحة وتستغرق وقتًا طويلاً في الإنتاج مقارنةً بعدد محطات الطاقة الحرارية الأرضية التي يحتاجها العالم لتلبية احتياجاته من الطاقة. ومن المتوقع حفر حوالي 500 محطة بحلول عام 2025.
تُساعد محطات الطاقة الحرارية الأرضية الثنائية المناطق التي لا تكون فيها المياه ساخنة بالقدر الكافي أو التي لا تسمح فيها قشرة الأرض بذلك. وتُعدّ الأنظمة المُحسّنة ابتكارًا آخر يجب على البشرية استكشافه لتحقيق أقصى استفادة من مصدر الطاقة هذا. يقوم البشر بضخ المياه في المناطق التي يُفترض أن تكون فيها الخزانات، مما يُنشئ إمكانات حرارية أرضية جديدة. وسيؤدي استخدام المزيد من هذه المحطات إلى لفت انتباه الناس إلى كيف جعل التفاني والتقدم الطاقة الحرارية الأرضية غير مرتبطة بموقع جغرافي محدد، مما يُلهم مبادرات عالمية مثل:
- خطة البنك الدولي للتنمية العالمية للطاقة الحرارية الأرضية
- التحالف العالمي للطاقة الحرارية الأرضية
- قانون البنية التحتية وقانون خفض التضخم الصادر عن الحزبين الجمهوري والديمقراطي في الولايات المتحدة
- الإطار القانوني للاتحاد الأوروبي للطاقة الحرارية الأرضية
هل يمكن للطاقة الحرارية الأرضية تحسين جودة الهواء والتحكم في الرطوبة؟
الطاقة الحرارية الأرضية هي واحدة من أقوى أشكال الطاقة المتجددة وأكثرها موثوقية. تتكيف البنية التحتية لتصبح أقل تدخلاً، وتتطلع المدن إلى أنظمة الأنابيب والتوربينات الخاصة بها لتوصيل المزيد بالطاقة النظيفة.
تعمل الطاقة الحرارية الأرضية على تحسين آثار الكربون ومرونة الطاقة وجودة الهواء والتحكم في الرطوبة مع الحفاظ على الأضواء دائمًا. وقد تكون قابلة للحياة بمفردها، ولكن العالم يحتاج إلى عدد لا يحصى من حلول الطاقة الخضراء من أجل شبكة قوية ومستقرة.