انرژی زمین گرمایی چیست؟ استفاده از زمین برای گرم کردن ساختمان ها و تولید برق

برخلاف هوا، دما در زیر خاک در طول سال یا بر اساس موقعیت جغرافیایی، بسیار کم تغییر می‌کند. دمای زیر زمین بسته به منطقه بین 10 تا 21 درجه سانتیگراد (50 تا 70 درجه فارنهایت) است. اگر عمیق تر حفاری شود، دما بین 20 تا 40 درجه سانتیگراد در هر کیلومتر افزایش می یابد و به هسته زمین می رسد که تقریبا برابر با 5000 درجه سانتیگراد نزدیک است. در واقع، فکر کردن به این که چگونه در کره ای زندگی می کنیم که با هسته ی درخشان و داغ در فضا می چرخد، می تواند برای برخی بسیار عجیب باشد. با این حال، ممکن است یاد بگیریم که استفاده از انرژی تشکیل‌دهنده زمین برای تولید برق یک روش پایدار و کارآمد است که در برخی کشورها رایج است. در عین حال، ما می‌توانیم از دمای ملایمی که در چند متری زیر زمین یافت می‌شود برای سازگاری ساختمان‌ها، چه در آب و هوای گرم یا سرد، استفاده کنیم.

استفاده از چشمه های آب گرم

چشمه‌های آب گرم مثال خوبی از این است که چگونه می‌توان از تفاوت‌های دمایی موجود در لایه‌های زمین استفاده کرد. آب‌های گرم، در اثر برخی فرایندهای بالا آمدن آتشفشانی یا به دلیل افزایش درجه حرارت، به طور طبیعی گرم می‌شوند و در سطوح برخی مکان‌ها ظاهر می‌شوند. ازآنجایی‌که آن‌ها معمولاً حاوی محتوای معدنی بالاتری نسبت به آب معمولی هستند، برای آرامش و حتی برای تسکین درد و بیماری تجویز می‌شوند. چشمه‌های آب گرم در سراسر جهان وجود دارند، اما کشورهایی هستند که زیرزمین آن‌ها فعال‌تر است. ایسلند به داشتن چشمه‌های آب گرم متعدد معروف است. برای مثال، پروژه استخرهای حرارتی Guðlaug توسط BASALTAarchitects، با صخره‌های ساحلی ادغام می‌شود و یک استخر آب گرم طبیعی را درست در کنار ساحل بازسازی می‌کند.

تولید برق از انرژی زمین گرمایی

علاوه بر اوقات فراغت، می‌توان از گرمای موجود در لایه‌های زیرین پوسته زمین برای تولید انرژی الکتریکی بهره برد. انرژی زمین گرمایی در ابتدا در سال 1904 در ایتالیا مورد استفاده قرار گرفت و از آن زمان به بعد رشد کرد و به عنوان منبع خوبی از انرژی های تجدید پذیر شناخته شد. برای این کار، چاه هایی حفر می شوند تا به بخار داغ و آب موجود در زیرزمین دسترسی پیدا کنند. پس از بالا آمدن به سطح، از این گرما برای به حرکت درآوردن توربین هایی استفاده می شود که برق تولید می کنند. انرژی زمین گرمایی در بیش از 20 کشور مانند اندونزی، مکزیک و ژاپن استفاده می شود و آمریکا بزرگترین تولید کننده آن است. این نوع انرژی علی‌رغم اینکه اساساً پایدار است و کربن‌دی‌اکسید کمی منتشر می‌کند، دارای معایبی نیز است. اولین مورد هزینه اولیه نصب است که بسیار زی است، همچنین این روش باعث انتشار دی‌اکسید گوگرد و سولفید هیدروژن می‌شود.

گرم کردن و توزیع آب گرم از طریق انرژی زمین گرمایی

از طریق مکانیزم مشابه، گرم‌کردن آب و توزیع آن در شبکه‌های زیرساخت نیز امکان‌پذیر است. PK Arkitektar مجموعه‌ای از ایستگاه‌های پمپاژ زمین گرمایی را در ریکیاویک پایتخت ایسلند توسعه داده است. امروزه هر خانه در ریکیاویک با آب زمین گرمایی گرم می‌شود و سیستم گرمایش نفتی قدیمی – که دود تولید می‌کرد، سوخت‌های فسیلی می‌سوزاند و هوای شهر را آلوده می‌کرد – منسوخ می‌شده است.

استفاده از انرژی زمین گرمایی برای تهویه مطبوع ساختمان‌ها

همچنین می‌توان از اختلاف دمای سطح و زیر خاک برای گرم‌کردن و خنک‌کردن ساختمان‌ها استفاده کرد. اساساً این سیستم شامل نصب لوله‌های زیرزمینی در کنار ساختمان پرازآب یا مایعات دیگر و پمپ حرارتی است. این امر باعث می‌شود که مایع در لوله‌ها به طور دائم از زیر زمین به سطح جریان یابد و گرما را با زمین مبادله کند. این دستگاه سپس می‌تواند سیستم تهویه‌مطبوع ساختمان را از طریق مجاری تغذیه کند و از آن برای گرم‌کردن آب استفاده کند. اگر دمای زمین گرم‌تر از دمای هوای محیط باشد، پمپ حرارتی گرما را از زمین به ساختمان منتقل می‌کند. همچنین می‌تواند به‌صورت معکوس عمل کند و گرما را از هوای محیط ساختمان به زمین منتقل کند و ساختمان را خنک کند.

چندین نمونه موردی از استفاده از انرژی زمین گرمایی برای تهویه‌مطبوع ساختمان‌ها وجود دارد. در فضای کار Gare Maritime دوازده چاه به عمق 140 متر حفر شد، که علاوه بر چندین جنبه فنی و پایدار دیگر که در پروژه گنجانده شده است، کار خنک کردن فضا را انجام می دهند.

در مهدکودک Sant Pere Pescador، طراحی شده توسط معماران  Abar + Ovidi Alum، لوله‌کشی که از زیرزمین حیاط عبور می‌کند به سیستم گرمایش از کف متصل می‌شود و تهویه‌مطبوع ساختمان را فراهم می‌کند.

استفاده از منابع محلی در دسترس و انرژی‌های تجدیدپذیر برای ساختمان‌ها ضروری است تا آینده‌ای بهتر را متصور شویم و یاد بگیریم که در یک رابطه مشارکتی با طبیعت سیاره خود زندگی کنیم.