نیروگاه‌های زمین‌گرمایی؛ تولید برق پایدار با اتکا به گرمای اعماق زمین

باشگاه خبرنگاران جوان؛ کیمیا قلی‌پور  - کفش‌کنان کارشناس حوزه انرژی در گفت‌و‌گو با خبرنگار اقتصادی باشگاه خبرنگاران جوان گفت: نیروگاه‌های زمین‌گرمایی جزو نیروگاه‌های تجدیدپذیر و پاک هستند که انرژی گرمایی ذخیره‌شده در بطن زمین را استحصال کرده و برای تولید انرژی الکتریکی به کار می‌گیرند. در واقع منبع انرژی این نوع نیروگاه‌ها، حرارت اعماق زمین است که ناشی از مواد مذاب زیرزمینی و سنگ‌های بسیار داغ با دمای بالا است.

او افزود: نیروگاه‌های زمین‌گرمایی جزو فناوری‌های بسیار پیچیده هستند که سال‌هاست در برخی کشور‌های دارای ظرفیت مناسب از آن استفاده می‌شود. در ایران نیز از حدود ۳۰ سال پیش پروژه احداث این نیروگاه در منطقه مشکین‌شهر استان اردبیل آغاز شد و سرانجام پس از سه دهه، نخستین فاز نخستین نیروگاه زمین‌گرمایی کشور با ظرفیت حدود ۵ مگاوات در اول مرداد ۱۴۰۵ به بهره‌برداری رسید.

این کارشناس حوزه انرژی ادامه داد: ظرفیت تعریف‌شده برای این نیروگاه ۳۰ مگاوات است که فاز نخست آن با ظرفیت ۵ مگاوات به بهره‌برداری رسیده است. افتتاح فاز نخست نیروگاه زمین‌گرمایی مشکین‌شهر یک گام حیاتی، بسیار مهم و نقطه عطفی در تاریخ صنعت برق و توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر کشور به شمار می‌رود. پس از راه‌اندازی نخستین واحد، بهره‌برداری از فاز‌های بعدی نیز با استفاده از تجربیات به‌دست‌آمده با سهولت بیشتری انجام خواهد شد.

او تصریح کرد: این پروژه از جمله پروژه‌های دانش‌بنیان کشور محسوب می‌شود که طراحی، احداث و راه‌اندازی آن با اتکا به دانش و فناوری داخلی انجام شده است.

کفش‌کنان درباره نحوه عملکرد نیروگاه‌های زمین‌گرمایی اظهار کرد: فرآیند تولید برق در این نیروگاه‌ها در پنج مرحله انجام می‌شود. مرحله نخست استخراج بخار یا آب داغ از اعماق زمین است؛ به این صورت که یا آب به اعماق زمین تزریق شده و تحت فشار به شکل بخار بازمی‌گردد یا آب و بخار موجود در مخزن زمین‌گرمایی مستقیماً به سطح زمین منتقل می‌شود.

او ادامه داد: در مرحله دوم، بخار از سیال جدا شده یا آب داغ به بخار تبدیل می‌شود. در مرحله سوم، بخار وارد توربین شده و انرژی جنبشی آن به انرژی مکانیکی تبدیل می‌شود. در مرحله چهارم نیز توربین، ژنراتور را به حرکت درمی‌آورد و برق تولید می‌شود.

این کارشناس حوزه انرژی افزود: مرحله پنجم که از ویژگی‌های نیروگاه‌های زمین‌گرمایی است، فرآیند «تزریق مجدد» است. در این مرحله آب یا بخار سردشده دوباره به اعماق زمین تزریق می‌شود تا چرخه تولید انرژی تکمیل شده و فشار مخزن زمین‌گرمایی نیز حفظ شود.

او با اشاره به مزیت این نیروگاه‌ها نسبت به سایر نیروگاه‌های تجدیدپذیر گفت: نیروگاه‌های فسیلی آلودگی‌های زیست‌محیطی فراوانی ایجاد می‌کنند و به همین دلیل باید به سمت توسعه انرژی‌های تجدیدپذیر حرکت کنیم، اما نیروگاه‌های خورشیدی و بادی نیز محدودیت‌هایی دارند. ضریب ظرفیت نیروگاه‌های خورشیدی حدود ۲۵ تا ۳۰ درصد است و به دلیل نبود تابش خورشید در شب یا کاهش تابش در هوای ابری، امکان تولید مداوم برق وجود ندارد.

کفش‌کنان افزود: ضریب ظرفیت نیروگاه‌های بادی نیز بین ۳۰ تا ۵۰ درصد است و شدت وزش باد همواره ثابت نیست، بنابراین این نیروگاه‌ها برق پایدار و قابل اتکایی تولید نمی‌کنند.

او تصریح کرد: در مقابل، نیروگاه‌های زمین‌گرمایی تا حدود ۹۰ درصد ضریب ظرفیت دارند و به دلیل دسترسی دائمی به منبع گرمای اعماق زمین، امکان تولید برق به‌صورت ۲۴ ساعته را فراهم می‌کنند و از این نظر جایگزین مناسبی برای نیروگاه‌های فسیلی به شمار می‌روند.

این کارشناس حوزه انرژی درباره هزینه احداث این نیروگاه‌ها اظهار کرد: احداث نیروگاه‌های زمین‌گرمایی سرمایه‌گذاری اولیه بالایی نیاز دارد، اما با بهره‌برداری بلندمدت، هزینه تمام‌شده تولید هر کیلووات ساعت برق کاهش پیدا می‌کند و اختلاف هزینه آن با سایر نیروگاه‌های تجدیدپذیر چندان زیاد نیست.

او ادامه داد: یکی از مهم‌ترین چالش‌های توسعه این نیروگاه‌ها، زمان‌بر بودن اجرای پروژه است، زیرا ابتدا باید مطالعات زمین‌شناسی دقیق انجام شود و سپس عملیات حفاری چاه آغاز شود. حفاری نیز با ریسک بالایی همراه است، چرا که باید به دما و فشار مناسب برای بهره‌برداری دست یافت و هر مخزن زمین‌گرمایی شرایط و ویژگی‌های خاص خود را دارد.

کفش‌کنان افزود: منطقه مشکین‌شهر به دلیل وجود چشمه‌های آب گرم و ظرفیت بالای زمین‌گرمایی، از نخستین نقاط شناسایی‌شده برای اجرای این پروژه بود. همچنین به طور کلی بخش‌هایی از منطقه زاگرس نیز ظرفیت مناسبی برای توسعه نیروگاه‌های زمین‌گرمایی دارند.

او با اشاره به پیچیدگی فناوری این نیروگاه‌ها گفت: علاوه بر دشواری عملیات احداث، تجهیزات مورد استفاده نیز باید از فناوری پیشرفته برخوردار باشند، زیرا آب‌های معدنی و گاز‌های استخراج‌شده از اعماق زمین دارای املاحی هستند که موجب خوردگی شدید تجهیزات می‌شوند و به همین دلیل تجهیزات باید با استفاده از مواد مقاوم در برابر خوردگی طراحی و ساخته شوند.

این کارشناس حوزه انرژی خاطرنشان کرد: راه‌اندازی نخستین نیروگاه زمین‌گرمایی کشور حاصل بیش از ۳۰ سال تلاش متخصصان داخلی است و جای تقدیر دارد. امیدواریم سرمایه‌گذاری لازم برای توسعه این فناوری انجام شود، زیرا با توجه به هزینه‌های بالا و پیچیدگی فناوری، دولت باید در اجرای این پروژه‌ها مشارکت و حمایت جدی داشته باشد.

او اضافه کرد: فناوری نیروگاه‌های زمین‌گرمایی هنوز مانند نیروگاه‌های خورشیدی به مرحله استانداردسازی و فراگیر شدن نرسیده است، اما در دنیا تحقیقات گسترده‌ای برای استفاده از انرژی زمین‌گرمایی در مناطق مختلف در حال انجام است؛ به گونه‌ای که با روش‌هایی مشابه فناوری استخراج نفت شیل، امکان بهره‌برداری از گرمای اعماق زمین در مناطق بیشتری فراهم شود.