الطاقة الحرارية الأرضية
تعتبر الطاقة الحرارية الأرضية من المصادر المتجددة والمستدامة التي يتم استغلالها لتوليد الكهرباء. ويرجع السبب وراء وجودها إلى الحرارة الطبيعية الموجودة داخل الأرض، والتي تتكون من خلال عمليات الاضمحلال الإشعاعي والتحلل الإشعاعي للعناصر المشعة الموجودة في باطن الأرض، بالإضافة إلى الحرارة المتبقية من تشكل الأرض.
ويعتقد العلماء أن هناك العديد من المصادر التي تساهم في توليد الطاقة الحرارية الأرضية، ومن أهمها:
1. التحلل الإشعاعي
يعتبر التحلل الإشعاعي للعناصر المشعة، مثل اليورانيوم والثوريوم والبوتاسيوم، أحد المصادر الرئيسية للطاقة الحرارية الأرضية. فعندما تتحلل هذه العناصر، تطلق طاقة على شكل جسيمات ألفا وبيتا وغاما. وتؤدي هذه الجسيمات إلى تسخين الصخور المحيطة، مما يساهم في زيادة درجة الحرارة في باطن الأرض.
وتوجد العناصر المشعة بشكل طبيعي في الصخور والتربة، وهي مسؤولة عن حوالي 50% من الطاقة الحرارية الأرضية.
وتتفاوت كمية الحرارة الناتجة عن التحلل الإشعاعي باختلاف نوع العنصر المشع وتركيزه في الصخور. فعلى سبيل المثال، يولد اليورانيوم كمية أكبر من الحرارة مقارنة بالبوتاسيوم.
2. الحرارة المتبقية من تشكل الأرض
عندما تشكلت الأرض منذ حوالي 4.5 مليار سنة، كانت شديدة الحرارة بسبب اصطدام الكويكبات والمذنبات بها. ولا تزال بعض هذه الحرارة متبقية داخل باطن الأرض حتى يومنا هذا.
وتساهم الحرارة المتبقية من تشكل الأرض في حوالي 30% من الطاقة الحرارية الأرضية.
وتوجد الحرارة المتبقية من تشكل الأرض في جميع أنحاء باطن الأرض، ولكنها أكثر تركيزًا في المناطق ذات النشاط الجيولوجي المرتفع، مثل المناطق البركانية.
3. الحمل الحراري
يحدث الحمل الحراري عندما تتحرك المواد الساخنة من باطن الأرض إلى السطح، وتبرد المواد الباردة على السطح وتغوص إلى أسفل. وتتكرر هذه العملية باستمرار، مما ينقل الحرارة من باطن الأرض إلى السطح.
يساهم الحمل الحراري في حوالي 20% من الطاقة الحرارية الأرضية.
وتحدث حركة الحمل الحراري في المناطق التي توجد بها صخور ساخنة ولينة، مثل المناطق القريبة من حدود الصفائح التكتونية أو المناطق ذات النشاط البركاني.
4. اضطرابات المد والجزر
تحدث اضطرابات المد والجزر بسبب جاذبية القمر والشمس. وتؤدي هذه الاضطرابات إلى حدوث ضغوط وتوترات في الصخور الموجودة في باطن الأرض، مما يؤدي إلى توليد الحرارة.
يساهم اضطرابات المد والجزر في كميات صغيرة من الطاقة الحرارية الأرضية، وتقدر بحوالي 1%.
وتكون اضطرابات المد والجزر أكثر تأثيرًا في المناطق الساحلية والمناطق التي توجد بها خزانات مياه كبيرة، مثل المحيطات والبحار.
5. الاحتكاك بين الصفائح التكتونية
عندما تتحرك الصفائح التكتونية، يمكن أن يحدث احتكاك بينها. وهذا الاحتكاك يؤدي إلى توليد الحرارة.
يساهم الاحتكاك بين الصفائح التكتونية في كميات صغيرة من الطاقة الحرارية الأرضية، وتقدر بحوالي 1%.
ويكون الاحتكاك بين الصفائح التكتونية أكثر تأثيرًا في المناطق ذات النشاط التكتوني المرتفع، مثل المناطق التي تحدث فيها الزلازل والبراكين.
6. العمليات الكيميائية
يمكن أن تحدث العمليات الكيميائية، مثل أكسدة معادن الكبريتيد، إلى توليد الحرارة.
يساهم العمليات الكيميائية في كميات صغيرة من الطاقة الحرارية الأرضية، وتقدر بحوالي 1%.
وتكثر العمليات الكيميائية في المناطق التي توجد بها المياه الجوفية الحامضية أو التي تحتوي على تركيزات عالية من معادن الكبريتيد.
7. الطاقة النووية الاصطناعية
بالإضافة إلى المصادر الطبيعية للطاقة الحرارية الأرضية، يمكن أيضًا إنتاجها بشكل اصطناعي باستخدام الطاقة النووية. وتُعرف هذه العملية باسم الطاقة الحرارية الأرضية المحفزة.
وفي الطاقة الحرارية الأرضية المحفزة، يتم حقن المياه أو السوائل الأخرى في الصخور الساخنة الموجودة في باطن الأرض. وتتحول هذه السوائل إلى بخار، والذي يستخدم بعد ذلك لتوليد الكهرباء.
تعتبر الطاقة الحرارية الأرضية المحفزة مصدرًا مهمًا للطاقة المتجددة، ويمكن أن تساهم في توليد كميات كبيرة من الكهرباء.
الخاتمة
تعتبر الطاقة الحرارية الأرضية مصدرًا مهمًا للطاقة المتجددة، والتي يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء وتدفئة المنازل. وهناك العديد من المصادر التي تساهم في توليد الطاقة الحرارية الأرضية، بما في ذلك التحلل الإشعاعي والحرارة المتبقية من تشكل الأرض والحمل الحراري واضطرابات المد والجزر والاحتكاك بين الصفائح التكتونية والعمليات الكيميائية والطاقة النووية الاصطناعية.
ومن خلال فهم هذه المصادر، يمكننا الاستفادة من الطاقة الحرارية الأرضية وتسخيرها لتلبية احتياجاتنا من الطاقة بطريقة مستدامة وصديقة للبيئة.