جوشش زندگی با انرژی زمین گرمایی

در ایران امکان استفاده از منابع انرژی زمین گرمایی به صورت مستقیم در منطق دماوند, سبلان, ماکو, خوی و سهند وجود دارد

در ایران امکان استفاده از منابع انرژی زمین گرمایی به صورت مستقیم در منطق دماوند، سبلان، ماکو، خوی و سهند وجود دارد.

بهره‌گیری از منابع عظیم طبیعی (انرژی‌های نو) در جهت تامین نیازهایی از قبیل گرما، سرما، تهویه و آسایش فضاها سال‌هاست که مورد توجه معماران بوده و مهمترین اصول معماری پایدار نیز بر همین امر استوار است. در حقیقت ساخت و ساز پایدار، خلق محیطی سالم بر پایه کارآیی منابع و اصول اقلیمی است و هدف آن کاهش تاثیر ساخت و ساز بر محیط پیرامون است. از میان این نوع منابع تجدیدپذیر، می‌توان انرژی ژئوترمال یا زمین گرمایی را عنوان نمود. چشمه‌های آب گرم جهنده و فواره‌های بخار، صور نمایشی این منبع انرژی هستند که در هر زمان مورد استفاده مردمان بوده و امروزه سعی در بهره‌برداری از این انرژی به صورت مدرن و در اندازه‌های بیشتر است. در حقیقت آنچه آن را انرژی پاک اعماق خاک نامیده‌اند، حرارت درون زمین است که در طول عمر زمین در هسته آن، ذخیره شده است.

در ایران امکان استفاده از منابع انرژی زمین گرمایی به صورت مستقیم در منطق دماوند، سبلان، ماکو، خوی و سهند وجود دارد. پیشروان استفاده از انرژی ژئوترمال ایتالیا، زلاندنو، آمریکا، فرانسه، ژاپن، ایسلند و مجارستان هستند. در سال ۱۹۰۴، نخستین بار در ایتالیا از انرژی زمین گرمایی برای تولید برق استفاده شد و در حال حاضر، میزان تولید برق از انرژی ژئوترمال ۱/۰ درصد کل انرژی جهان است. در سال ۱۹۹۶ کل ظرفیت نصب شده انرژی زمین گرمایی در ۵۲ کشور جهان به ۶۵۰۰ مگاوات برق (Mwe) رسید و جمع برق تولیدی، افزون بر۳۸ هزار گیگاوات ساعت (GWH) شد. امروزه استفاده از این منبع رو به افزایش و علاوه بر مصارف صنعتی و تولید برق برای گرمایش مکان‌ها و محله‌های مسکونی نیز کاربرد دارد.

انرژی ژئوترمال یا زمین گرمایی مانند انرژی خورشید، بی پایان است و شامل:

۱) مخازن هیدروترمالی یا آب گرم (تقریبا دو برابر انرژی مخازن نفت جهان)

۲) سنگهای گرم (حدود۶۰۰۰ برابر انرژی مخازن نفت جهان)

۳) مخازن ماگمایی (حدود ۸۰ برابر انرژی مخازن نفت جهان) است.

هم اکنون میزان ذخایر ژئوترمال کره زمین نزدیک به ۱۵ هزار بار بیش از ذخایر شناخته شده نفت است و استفاده از این منبع به راحتی می تواند مشکلات آینده انرژی را به ویژه در حیطه معماری تا حدودی مرتفع سازد.

کاربردهای انرژی ژئوترمال به دو دسته مستقیم و غیر مستقیم ( منطقه‌ای) تقسیم می‌گردد:

▪ کاربردهای مستقیم انرژی ژئوترمال (Direct use):

در یک تقسیم بندی کلی استفاده‌های مستقیم انرژی ژئوترمال شامل موارد ذیل است:

۱) استفاده از چشمه‌های آب گرم برای استحمام در بیش از ۳۵ کشور که هنوز برای استفاده تجاری نظیر تولید برق و ... توسعه نیافته‌اند.

۲) استفاده مستقیم از مخازن هیدروترمالی برای فراهم کردن بیش از ۱۱ هزار مگاوات نیرو در بیش از ۴۰ کشور جهان.

۳) سایر استفاده‌های مستقیم از انرژی ژئوترمال نظیر شیلات، گلخانه‌ها و گرمایش مستقیم ساختمانها در مناطقی که دارای منابع انرژی ژئوترمال (مخازن هیدروترمالی- سنگهای گرم و مخازن ماگمایی) است.

شواهد بسیاری از گذشته وجود دارد که مردم Pompeii خانه‌های خود را با آب زمین گرمایی گرم می‌کردند و پیشینه استفاده از انرژی ژئوترمال در فرانسه به بیش از ۶۰۰ سال می‌رسد. استفاده از چشمه‌های آب گرم توسط قبایل مائوری زلاندنو برای پخت و پز و سایر مقاصد تا زمانهای کنونی نیز ادامه یافته است. یکی از مهمترین موارد استفاده از انرژی ژئوترمال کاربرد توریستی آن در مناطقی است که در آن چشمه‌های آب گرم وجود دارد. استحمام در استخرهای آب گرم نظیر آنچه در Mammoth Lakes Hot Creek California همواره در طول تاریخ تجربه شده است. بدون شک ایران نیز به علت قرار گرفتن در کمربند انرژی زمین گرمایی جهان دارای زمینه‌های بسیار آماده برای استفاده از انرژی حرارتی زمین در ایجاد مراکز توریستی آب گرم و آبدرمانی نظیر منطقه سبلان است. استفاده از انرژی زمین گرمایی در شیلات و کشاورزی امری شایان توجه است. در چندین ایالت آمریکا گلخانه‌های بسیار بزرگی توسط آب گرم زمین یا انرژی ژئوترمال ساخته و گرم شده اند.

در سان برناردینو (San Bernardina) واقع در جنوب کالیفرنیا، از آب گرم زیرزمینی برای گرم نمودن ساختمان‌ها در زمستان استفاده می‌شود. آب گرم از طریق لوله‌های روکش‌دار به صدها ساختمان عمومی منتقل می شود. ساختمان شهرداری، پناهگاه حیوانات، خانه سالمندان، آژانسهای املاک، هتل‌ها و مراکز همایش، بعضی از ساختمانهایی هستند که نظیر گرمایش انستیتو تکنولوژی Oregon توسط گرمای منطقه ای ژئوترمال بدین طریق گرم می‌شوند. در زندگی کنونی Beppu ژاپن نیز، آب و حرارت ژئوترمال را در ساختمان و کارخانجات استفاده می‌کنند. این منطقه با داشتن ۴۰۰۰ چشمه آب گرم و تسهیلات استحمام سالانه ۱۲ میلیون توریست جذب می‌کند. بیشتر ساختمان‌ها و حتی استخرهای شنا در شهر ریکجاویک به کمک آبهای زمین گرمایی گرم می شوند. در کشور ایسلند حداقل ۲۵ آتشفشان فعال و تعداد زیادی چشمه آب گرم و آبفشان وجود دارد.

در برخی مناطق آب گرم زمین برای گرمایش منفرد خانه‌ها یا تمام منطقه مسکونی و تجاری استفاده گردیده است. لوله‌های آب گرم زمین می توانند در زیر پیاده روها و جاده‌ها برای محافظت از آنها در برابر یخبندان زمستانی نصب گردند نظیر پیاده رو نشان داده شده در Klamath Falls Oregon که یکی از نمونه‌های بسیار موفق شهر Reykjavik ایسلند است که امروزه ۹۵ درصد از اهالی این شهر صد هزار نفری، انرژی حرارتی و آبگرم منازل خود را از ۱۱۰ چاه حفر شده به دست می‌آورند. زمانی که گرمایش ساختمان‌ها همگی توسط سوخت‌های فسیلی تامین می‌شده است و Reykjavik به عنوان یکی از پاک‌ترین شهرهای جهان شناخته شده است. برای مردمانی نظیر ایسلندی‌های قطب شمال که به مخازن نفت دسترسی ندارند استفاده از نیروی حرارتی ژئوترمال مانند قطرات خونشان مهم بوده و آسایش و گرمایش آنها را تامین می‌کند.

▪ استفاده‌های غیرمستقیم و منطقه ای انرژی ژئوترمال (District use)

استفاده‌های غیرمستقیم و منطقه ای انرژی ژئوترمال پمپاژ گرمای حاصل از گرمای زمین است که امروزه کاربردهای فراوانی یافته است. هر قدر بیشتر به اعماق زمین برویم به میزان گرما افزوده می‌شود. تقریباًدر سرتاسر سیاره ما، میزان گرما تا عمق ۱۰ فوت یکسان است (بین ۵۰ تا ۶۰ درجه فارنهایت یا ۱۰ تا ۱۶ درجه سانتیگراد).

سیستم پمپ منبع زمین گرمایی، گرمای حاصل از لایه‌های فوقانی زمین ۱۰ تا ۱۶ درجه سانتیگراد) را از طریق لوله‌هایی به ساختمان منتقل کرده و داخل انرا گرم یا سرد می‌کنند.

این پمپ‌های گرمایش (سیستم‌های تبدیل حرارتی) تقریبا در هر نقطه از دنیا می توانند مورد استفاده قرار گیرند بدون اینکه به منبع زمین گرمایی مستقیم نیاز باشد.

در زمستان، گرمای حاصل از منابع زمین گرمایی از مبدل گرمایی عبور کرده و هوای گرم را به مراکز اداری و تجاری، و خانه‌ها منتقل می کند. در تابستان، این فرایند بر عکس است. بدین ترتیب که هوای گرم داخل ساختمان از مبدل گرمایی عبور نموده و به داخل زمین نسبتاً سردتر منتقل می‌شود.

در خلال تابستان از این گرما می‌توان برای گرم نمودن آب نیز استفاده کرد.

در ادامه دو نمونه کاربردی از استفاده‌های غیرمستقیم و منطقه‌ای انرژی ژئوترمال توسط پمپاژ گرمای حاصل از منابع زیرزمینی عنوان می‌گردد:

▪ سیستم‌های خانه‌سازی Enertia، اسکاندیناوی

شرکت Enertia سیستمی از ساخت و ساز را ارائه می‌کند در آن جداره‌ها از جنس دیواره‌های چوبی قاب بندی شده می باشند. محفظه‌ای نیز دور تا دور ساختمان را فرا گرفته است.

هوای گرم شده توسط انرژی حرارتی زمین از سطح زیرین به گردش درآمده و در دیواره‌های حجیم چوبی ذخیره می‌شود.

این سبک ساختمان سازی بیشتر در کشورهای اسکاندیناوی رایج است و شایان ذکر است که این گونه بناها پایداری بسیاری دارند.

عمل استخراج گرمای مفید در این گونه بناها از طریق ذخایر حرارت زمینی یا هوای بیرونی توسط پمپ گرمایی برقی انجام می‌شود. (اما نکته قابل ملاحظه در مورد کف حرارتی این ساختمان‌هاست، زیرا که وقتی پای ما گرم می‌شود تمام نقاط بدن ما احساس گرما می‌کند).

● Hummingen، دانمارک، معمار: کن کیو

اقلیم سرد دانمارک مهندسان را بر آن داشت تا برای استفاده از انرژی گرمای عمق زمین ـ خانه مذکور را ـ در زیر زمین بنا کنند و بخشی از حرارت لازم جهت گرمایش فضای داخلی از آن تامین می‌گردد. بخش دیگر حرارت لازم جهت گرمایش بنا توسط نور خورشید و گرمای ناشی از آن به ساختمان هدایت می‌شود. سازه این ساختمان بسیار مقاوم است و از سقف آن استفاده‌های مختلف می‌شود.

منبع: پایگاه اطلاع رسانی معماری شهرسازی

منبع: هفته نامه پیام ساختمان و تاسیسات