انرژی های تجدید شونده

امروزه با توجه به افزایش بهای سوخت های فسیلی و عوامل زیان آور زیست محیطی در استفاده از انرژی های فسیلی استفاده از منابع انرژی تجدید پذیر نظیر انرژی بادی، انرژی آبی، انرژی زمین گرمایی و انرژی خورشیدی از بخش های اساسی سیاست انرژی متعهدانه برای آینده است. در این راستا انرژی خورشیدی یکی از منابع تامین انرژی بدون اثرات مخرب زیست محیطی بشمار می رود که با اعتبار بالایی از دیر باز مورد استفاده بشر قرار گرفته است. ایران به لحاظ موقعیت جغرافیایی و برخورداری مناسب از تابش خورشید  از  پتانسیل بالایی برای بهره گیری از انرژی خورشید برخوردار است. در این راستا بخش ساختمان و مسکن شرکت بهینه سازی مصرف سوخت در شهرها و روستاهایی که دارای شرایط اقلیمی مناسب برای نصب هستند پروژه استفاده از آبگرمکن خورشیدی خانگی و آبگرمکن خورشیدی عمومی را بعنوان یکی ازاقدامات اساسی در جایگزینی سوخت های فسیلی و توجه به انرژی های تجدید پذیر در دست اقدام دارد.

زمین گرمائی

انرژی حرارتی که در پوسته جامد زمین وجود دارد، انرژی گرمایی نامیده می‌شود. بنابراین مرکز زمین منبع عظیمی از انرژی حرارتی است که به شکل‌های گوناگون از جمله فوران‌های آتشفشانی، آب‌های گرم و یا بواسطه خاصیت رسانایی به سطح آن هدایت می شوند. انرژی زمین‌گرمایی ژئوترمال نیز نامیده می‌شود. ژئو یعنی زمین و ترمال یعنی گرمایی.
در حال حاضر از انرژی زمین گرمایی در بسیاری از نقاط جهان در سطح وسیعی استفاده می‌شود. بهره‌برداری از انرژی زمین گرمایی، به عنوان یک منبع انرژی بالقوه در اعماق زمین مستقل از شرایط جوی بوده و قابلیت جوابگویی به نیاز کنونی و آتی بشر را دارد. نواحی که دارای پتانسیل انرژی زمین گرمایی می باشند منطبق بر مناطق آتشفشانی و زلزله خیز جهان هستند. بشر مدت‌هاست که از منابع انرژی زمین گرمایی با درجه حرارت پایین (چشمه‌های آبگرم)جهت استحمام و شستشو و همچنین مصارف درمانی استفاده می‌کند همچنین از این انرژی در تامین گرمایش فضا،گرمایش گلخانه‌ها،حوضچه‌های پرورش ماهی، استخرهای تفریحی، پیشگیری از یخزدگی معابر در فصل سرما و برخی از فرایندهای صنعتی استفاده می‌شود. تولید برق با استفاده از منابع انرژی زمین گرمایی با حرارت بالا رشد بسیاری داشته است . درون زمین مثل تخم مرغ است. زردة تخم مرغ مثل هستة زمین، سفیدة آن جبه و پوست نازک آن مانند پوستة خارجی زمین می‌باشد.
قسمت بالایی جبه در زیر پوستة خارجی، سنگ داغ و مذابی است که به آن گما گفته می‌شود. پوستة زمین روی این مواد مذاب شناور است و هنگامی که این مواد در اثر آتشفشان از زمین خارج می‌شود، به آن گدازه می‌گوییم. هر 100 متری که از سطح زمین پایین بروید درجه حرارت سنگ‌ها 3 درجه سلسیوس افزایش می‌یابد. یا می‌توان اینطور گفت که با هر 328 پا به سمت هستة زمین، 4/5 درجه فارنهایت افزایش دما داریم. گاهی آب به اعماق راه پیدا کرده و نزدیکی با سنگ‌های داغ آن را تبدیل به آب گرم یا بخار می‌کند. گرمای آب ممکن است به بیش از 300 درجه فارنهایت یا 148 درجه سلسیوس برسد که بسیار بیشتر از آب جوش است. هنگامی که این آب گرم از شکافی به سطح زمین می‌آید، به آن چشمه آب گرم می‌گوییم که مردم در بعضی نقاط از آن برای شنا یا مصارف درمانی استفاده میکنند. آب گرم زیرزمینی می‌تواند ساختمان‌ها را گرم کند. همچنین در بعضی گلخانه‌ها برای پرورش گیاهان از گرمای آب استفاده می‌شود. ساخت نیروگاه‌های دومداره‌موجب تولیدبرق‌به‌طور تجاری از آب‌های گرم زیر زمینی با درجه حرارت معمولی (بیشتر از 100 درجه سانتیگراد)شده است.همچنین در سال‌های اخیر در زمینه پمپ‌های حرارتی زمین گرمایی نیز پیشرفت‌های قابل توجهی صورت گرفته است .
مشخصات زمین‌هایی است که دارای پتانسیل خوب جهت بهره برداری از انرژی زمین گرمایی می‌باشد عبارت است از:   1. منبع حرارتی 2. سیال حد واسط 3. محیط متخلخل
بهره برداری از انرژی زمین گرمایی به دو روش کلی امکان پذیر است :
1. استفاده نیروگاهی 2. استفاده غیر نیروگاهی
استفاده نیروگاهی از انرژی زمین گرمایی:   نیروگاه زمین گرمایی به دو دسته تقسیم می شوند:
1. نیروگاه زمین گرمایی با سیال دو فاز (بخار و مایع)
سیالی که معمولا به شکل دو فاز مایع و بخار می‌باشد از چاه‌های زمین گرمایی خارج می‌شود که هر چقدر تعداد این چاه‌ها بیشتر باشد میزان مایع و بخار خارج شده از چاه‌ها بیشتر و در نتیجه تولید برق بیشتر می‌شود. این سیالات در مخزن جداکننده بخار از مایع قرار گرفته و از هم جدا می شوند، سپس وارد توربین شده و باعث چرخش پره‌های توربین می‌شود.‌ پره ها محور ژنراتور را به حرکت آورده و باعث بوجود آمدن قطب‌های مثبت و منفی در ژنراتور شده و برق تولید می‌کنند.
2. نیروگاه زمین گرمایی با سیال تک فاز (مایع)
در این نیروگاه‌ها آب‌گرم وارد مبدل حرارتی شده و حرارت خود را به سیال عامل دیگری که نقطه جوش پایین تری نسبت به آب دارد منتقل می کند. معمولا سیال عامل را سیال‌هایی مانند: ایزوپنتال، ایزوبوتان و ....در نظر می گیرند. در این فرایند سیال عامل به بخار تبدیل شده و به توربین منتقل می‌شود و تولید برق می‌کنند.
استفاده غیر نیروگاهی (استفاده مستقیم) از انرژی زمین گرمایی:
1. استخرهای آب گرم
در این روش آب گرم زمین گرمایی را می توان با آب سرد معمولی ترکیب کرده وآب نسبتاً گرمی را برای اهدافی چون ایجاد مراکز جذب توریست و مجتمع های آب درمانی مورد استفاده قرار دارد. در صورتیکه این آب‌گرم فاقد مواد مضر باشد می‌توان جهت مصارف آب درمانی مانند رفع ناراحتی‌های پوستی و درد مفاصل و ناراحتی‌های روحی و روانی استفاده نمود و اگر دارای مواد مضر باشد حرارت آن را با یک مبدل حرارتی به آب معمولی منتقل کرده و در نتیجه آب معمولی با دمای نسبتاً گرم در استخرها استفاده می‌شود. دمای در حدود 30 الی 50 درجه سانتیگراد برای استخرهای آب گرم مناسب است.
2. مراکز گلخانه ای
آب‌گرم زمین‌گرمایی را می‌توان توسط لوله کشی به داخل گلخانه‌ها هدایت نمود تا بدین وسیله حرارت مورد نیاز جهت رشد و نمو گیاهان را فراهم نمود. دمای 80 الی 120 درجه سانتیگراد مناسب این فضا می باشد.
3. گرایش منازل
با کمک لوله کشی و یا رادیاتورهای ویژه می‌توان آب گرم زمین گرمایی را به داخل محیط های منازل و ... منتقل کرد. حرارت مناسب برای این فضا در حدود 50 الی 100 درجه سانتیگراد می باشد.
4. حوضچه های پرورش ماهی
در مزارع پرورش ماهی می‌توان با استفاده از آب‌های گرم زمین گرمایی حرارت و شرایط مورد نیاز را برای پرورش ماهی‌ها فراهم کرد. درجه حرارت مورد نیاز در حدود 20 الی 40 درجه سانتیگراد می‌باشد.
5. ذوب برف و پیشگیری از یخبندان در معابر
با استفاده از لوله‌هایی که در زیر معابر تعبیه می‌شود می‌توان در فصل سرما حرارت آب‌گرم را به آسفالت معابر و خیابان‌ها منتقل نمود. در‌جه حرارت مورد نیاز حدود 20 الی 50 درجه سانتیگراد می‌باشد.
6. پمپ حرارتی
توسط پمپ‌های حرارتی می‌توان در تابستان سرمایش و در زمستان گرمایش ساختمان‌ها را تامین نمود.