عيوب حرارة الأرض
الطاقة الحرارية الأرضية (الحرارة الجوفية) تم ذكره كبديل مستدام للغاز الطبيعي. ولكن هل هذا حقا لذلك؟ على سبيل المثال ، هل موارد المياه الجوفية لدينا محمية بشكل جيد في أنشطة التربة المتقدمة هذه؟ مزايا وعيوب الطاقة الحرارية الجوفية والحرارة الجوفية.
ما هي الطاقة الحرارية الجوفية بالضبط؟
الطاقة الحرارية الأرضية هو الاسم العلمي للحرارة الجوفية. يتم التمييز بين نوعين: الطاقة الحرارية الجوفية الضحلة (بين 0 - 300 متر) والطاقة الحرارية الجوفية العميقة (حتى 2500 متر في باطن الأرض).
ما هي الطاقة الحرارية الجوفية الضحلة؟
نيلز هارتوج ، باحث في KWR Watercycle Research: تتكون الطاقة الحرارية الأرضية الضحلة من أنظمة تخزن الحرارة والبرودة الموسمية ، مثل أنظمة مبادلات حرارة التربة وأنظمة التخزين الحراري والتخزين البارد (WKO). في الصيف ، يتم تخزين الماء الساخن من تحت السطح الضحل للتدفئة في الشتاء ، وفي الشتاء يتم تخزين الماء البارد للتبريد في الصيف. تستخدم هذه الأنظمة بشكل رئيسي في المناطق الحضرية والمناطق السكنية.
ما هي الأنظمة 'المفتوحة' و 'المغلقة'؟
Hartog: نظام المبادل الحراري السفلي هو نظام مغلق. هذا هو المكان الذي يتم فيه تبادل الطاقة الحرارية على جدار الأنبوب في الأرض. في WKO ، يتم ضخ المياه الساخنة والباردة وتخزينها في التربة. نظرًا لضخ المياه النشطة هنا وخارج طبقات الرمل إلى التربة ، يُشار إلى ذلك أيضًا باسم الأنظمة المفتوحة.
ما هي الطاقة الحرارية الجوفية العميقة؟
باستخدام الطاقة الحرارية الأرضية العميقة ، يتم استخراج مضخة بالماء عند درجة حرارة 80 إلى 90 درجة من التربة. إنه أكثر دفئًا في باطن الأرض ، ومن هنا جاء مصطلح الطاقة الحرارية الأرضية. هذا ممكن على مدار السنة ، لأن الفصول ليس لها تأثير على درجة الحرارة في أعماق باطن الأرض. بدأت البستنة الدفيئة بهذا منذ حوالي عشر سنوات. يتم الآن النظر بشكل متزايد في كيفية استخدام الطاقة الحرارية الأرضية العميقة أيضًا في المناطق المأهولة كبديل للغاز.
تم ذكر الطاقة الحرارية الجوفية العميقة كبديل للغاز
هل هو مصدر لا حصر له للطاقة؟
الطاقة الحرارية الأرضية العميقة ليست بحكم تعريفها مصدرًا لانهائيًا للطاقة. تتم إزالة الحرارة من التربة ويتم استكمال ذلك جزئيًا في كل مرة. بمرور الوقت ، قد يصبح النظام أقل كفاءة. فيما يتعلق بانبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، فهو أكثر استدامة من استخدام الوقود الأحفوري.
الحرارة الجوفية: الفوائد
- مصدر مستدام للطاقة
- لا انبعاثات ثاني أكسيد الكربون
حرارة الأرض: مساوئها
- تكاليف بناء عالية
- خطر ضئيل من الزلازل
- مخاطر تلوث المياه الجوفية
ما هو تأثير الطاقة الحرارية الجوفية على إمدادات مياه الشرب؟
تقع إمدادات المياه الجوفية التي تستخدم في إنتاج مياه الشرب على أعماق تصل إلى 320 مترًا في التربة. هذه المخزونات محمية بطبقة من الطين بعمق عشرات الأمتار. في ممارسات الطاقة الحرارية الأرضية ، يتم إزاحة المياه (التي لا تستخدم في إنتاج مياه الشرب) أو يتم ضخ السوائل في التربة.
لمثل هذه الأنظمة ، الحفر مطلوب في التربة. نظرًا لأن أنشطة الطاقة الحرارية الأرضية تحدث غالبًا على ارتفاع مئات الأمتار ، فقد يكون من الضروري الحفر عبر إمدادات المياه الجوفية. في تقرير KWR لعام 2016 ، حدد Hartog عددًا من المخاطر على إمدادات المياه الجوفية:
الطاقة الحرارية الجوفية: ثلاثة مخاطر على مياه الشرب
الخطر 1: الحفر لا يسير على ما يرام
يمكن أن يؤدي حفر حزم المياه الجوفية من خلال عدم كفاية إحكام إغلاق الطبقات المنفصلة إلى تلوث المياه الجوفية. يمكن أن يخترق طين الحفر بمواد يحتمل أن تكون ملوثة طبقة حاملة للمياه (طبقة المياه الجوفية) أو حزم المياه الجوفية. ويمكن أن تنتهي الملوثات في باطن الأرض الضحلة تحت هذه الطبقة باختراق طبقة واقية.
الخطر 2: تدهور جودة المياه الجوفية بسبب الحرارة المتبقية
يمكن أن تؤدي درجة انبعاث الحرارة من البئر إلى تغييرات في جودة المياه الجوفية. قد لا تكون المياه الجوفية أكثر دفئًا من 25 درجة. ما هي تغييرات الجودة التي يمكن أن تحدث غير معروف وربما تعتمد بشدة على الموقع.
الخطر 3: التلوث من آبار النفط والغاز القديمة
يؤدي قرب آبار النفط والغاز القديمة المهجورة بالقرب من بئر الحقن لأنظمة الطاقة الحرارية الأرضية إلى مخاطر على المياه الجوفية. قد تكون الآبار القديمة قد تضررت أو لم يتم إغلاقها بشكل كافٍ. يسمح هذا لمياه التكوين من الخزان الحراري الأرضي بالارتفاع عبر بئر قديم وينتهي بها الأمر في المياه الجوفية.
مع كل شكل من أشكال الطاقة الحرارية الأرضية ، هناك مخاطر على مصادر مياه الشرب
الطاقة الحرارية الجوفية: ليست في مناطق مياه الشرب
مع الطاقة الحرارية الجوفية العميقة ولكن أيضًا مع الأنظمة الحرارية الضحلة ، هناك مخاطر على إمدادات المياه الجوفية التي نستخدمها كمصدر لمياه الشرب. لذلك فإن شركات مياه الشرب ، ولكن أيضًا SSM (الإشراف الحكومي على المناجم) تنتقد أنشطة التعدين مثل الطاقة الحرارية الأرضية العميقة في جميع مناطق استخراج مياه الشرب والمناطق التي بها احتياطيات استراتيجية من المياه الجوفية. لذلك ، استبعدت المقاطعات الطاقة الحرارية والطاقة الحرارية الأرضية في مناطق الحماية والمناطق الخالية من التجاويف حول مواقع الاستخراج الحالية. تبنت الحكومة المركزية هذا الاستبعاد للطاقة الحرارية الأرضية في مناطق مياه الشرب في (تصميم) رؤية هيكل الركيزة.
مطلوب قواعد واضحة ومتطلبات صارمة
بالنسبة للطاقة الحرارية الجوفية الضحلة ، مثل أنظمة التخزين الحراري ، يتم العمل على قواعد أوضح ومتطلبات أكثر صرامة للحصول على تصريح لأنظمة الحرارة الجوفية. هارتوغ: بهذه الطريقة تمنع رعاة البقر من دخول السوق وتمنح الشركات الجيدة الفرصة لبناء نظام موثوق وآمن في مكان آخر ، بالتشاور مع المقاطعة وشركة مياه الشرب المحلية.
'ثقافة السلامة مشكلة'
ولكن مع الطاقة الحرارية الجوفية العميقة ، لا توجد قواعد واضحة حتى الآن. بالإضافة إلى ذلك ، تهتم شركات مياه الشرب بثقافة السلامة في قطاع الطاقة الحرارية الأرضية. وفقًا لتقرير صادر عن SSM ، هذا ليس جيدًا والتركيز ليس كثيرًا على السلامة ، بل على توفير التكاليف.
لم يتم تحديد كيفية ترتيب المراقبة
'المراقبة غير مرتبة بشكل صحيح'
يقول هارتوغ إن الأمر يتعلق بشكل أساسي بكيفية تنفيذ الحفر وبناء الآبار. يتعلق الأمر بمكان الحفر وكيفية الحفر وكيفية سد الثقب. كما أن مادة الآبار وكمية الجدران مهمة أيضًا. يجب أن يكون النظام مانعًا لتسرب المياه قدر الإمكان. وفقا للنقاد ، هذه هي المشكلة بالضبط. لأداء الطاقة الحرارية الأرضية بأمان ، يلزم وجود مراقبة جيدة حتى يمكن اكتشاف أي مشاكل ويمكن اتخاذ الإجراءات بسرعة إذا ساءت الأمور. ومع ذلك ، فإن القواعد لا تحدد كيف ينبغي ترتيب مثل هذه المراقبة.
هل الطاقة الحرارية الجوفية 'آمنة' ممكنة؟
بالتأكيد ، كما يقول هارتوغ. إنها ليست مسألة طرف أو آخر ، إنها في الأساس كيفية القيام بذلك. من المهم إشراك شركات مياه الشرب في التطوير. لديهم ثروة من المعرفة حول التربة. لذلك فهم يعرفون بالضبط ما هو مطلوب لحماية إمدادات المياه الجوفية بشكل صحيح.
التعاون الإقليمي
في العديد من المناطق ، تعمل المقاطعة وشركات مياه الشرب ومنتجي الطاقة الحرارية الأرضية معًا بشكل مكثف للتوصل إلى اتفاقيات جيدة. على سبيل المثال ، تم إبرام 'صفقة خضراء' في نورد برابانت تنص ، من بين أشياء أخرى ، على الأماكن التي قد تحدث فيها الأنشطة السرية وقد لا تحدث. هناك شراكة مماثلة في جيلديرلاند.
'العمل معًا للتوصل إلى حل'
وفقًا لهارتوج ، لا يوجد خيار آخر غير التعاون الجيد بين جميع الأطراف المعنية. نريد التخلص من الغاز وتوليد الطاقة المستدامة وفي نفس الوقت الحصول على مياه الصنبور عالية الجودة وبأسعار معقولة. هذا ممكن ، ولكن بعد ذلك يجب أن نتعاون بشكل بناء وألا ننخرط في صراع متبادل. هذا يأتي بنتائج عكسية. في برنامج بحث جديد ، ننظر الآن في كيفية استخدام المعرفة المائية على مستوى القطاع في الاقتصاد الدائري.
نمو سريع
يتحرك تحول الغاز والطاقة في هولندا حاليًا بوتيرة سريعة. بالنسبة لأنظمة الطاقة الحرارية الأرضية الضحلة المفتوحة ، من المتوقع حدوث نمو كبير: يوجد حاليًا 3000 نظام طاقة تربة مفتوح ، بحلول عام 2023 يجب أن يكون هناك 8000. أين يجب أن يذهبوا بالضبط لا يزال غير معروف. هناك حاجة أيضًا إلى احتياطيات إضافية من المياه الجوفية لإمدادات مياه الشرب المستقبلية التي يجب تخصيصها. لذلك تقوم المقاطعات وشركات مياه الشرب بالتحقيق في كيفية تحقيق كلتا المطالبات المتعلقة بالمساحة. فصل الوظيفة هو نقطة البداية.
التخصيص مطلوب
وفقًا لهارتوغ ، فإن المعرفة التي تم اكتسابها في السنوات الأخيرة والاتفاقيات التي تم التوصل إليها خلقت نوعًا من المخطط الوطني. ثم تنظر بعد ذلك إلى المتطلبات المحددة لنظام الطاقة الحرارية الأرضية لكل موقع. الركيزة مختلفة في كل مكان وتختلف طبقات الطين في السماكة.
مستدام ، ولكن ليس بدون مخاطر
أخيرًا ، يؤكد هارتوج أنه لا ينبغي أن نغلق أعيننا عن الآثار السلبية المحتملة على البيئة. غالبًا ما أقارن ذلك بصعود السيارة الكهربائية: تنمية مستدامة ، لكن لا يزال بإمكانك ضرب شخص ما بها. باختصار ، إن هذا التطور بمفهومه الواسع والإيجابي على المدى الطويل لا يعني أنه لا توجد مخاطر.
محتويات
- عيوب حرارة الأرض
- ما هي الطاقة الحرارية الجوفية بالضبط؟
- ما هي الطاقة الحرارية الجوفية الضحلة؟
- ما هي الأنظمة 'المفتوحة' و 'المغلقة'؟
- ما هي الطاقة الحرارية الجوفية العميقة؟
- هل هو مصدر لا حصر له للطاقة؟
- الحرارة الجوفية: الفوائد
- حرارة الأرض: مساوئها
- ما هو تأثير الطاقة الحرارية الجوفية على إمدادات مياه الشرب؟
- الطاقة الحرارية الجوفية: ثلاثة مخاطر على مياه الشرب
- الخطر 1: الحفر لا يسير على ما يرام
- الخطر 2: تدهور جودة المياه الجوفية بسبب الحرارة المتبقية
- الخطر 3: التلوث من آبار النفط والغاز القديمة
- الطاقة الحرارية الجوفية: ليست في مناطق مياه الشرب
- مطلوب قواعد واضحة ومتطلبات صارمة
- 'ثقافة السلامة مشكلة'
- 'المراقبة غير مرتبة بشكل صحيح'
- هل الطاقة الحرارية الجوفية 'آمنة' ممكنة؟
- التعاون الإقليمي
- 'العمل معًا للتوصل إلى حل'
- نمو سريع
- التخصيص مطلوب
- مستدام ، ولكن ليس بدون مخاطر