الاستفادة من حرارة البراكين الموجودة في باطن الأرض بتوفير الطاقة

هل يمكن تسخير الحرارة  الموجودة في باطن الأرض بتوفير طاقة كهربئية لنا على سطح الأرض؟

ويقصد بالحرارة التي تكون في سطح الأرض هي الناتجة عن المواد النارية المنصهرة في باطن الأرض والتي لم تخرج على شكل براكين لحد الان

في ايسلندا هناك مشروع  يسمى مشروع الحفر العميق الايسلندي (IDDP) وقد تم حفر حفرة تصل الى عمق يصل الى 5 كم في محاولة الاستفادة من الحرارة البركانية الموجودة تحت سطح ايسلندا

ولكن في عام 2009 حفروا بئر يسمى (Krafla) وعمق هذا البئر حتى اصدمت ت الحفارة على مسافة 2100م فقط تحت السطح بتكتل من الصهارة محتجز بالقشرة الأرضية تصل حرارته الحارقة تصل إلى 900-1000 درجة مئوية.

هذا البئر، IDDP-1، كانت الأولى في سلسلة من الآبار المحفورة من قبل مشروع IDDP في ايسلندا يبحث عن موارد الحرارة الجوفية صالحة للاستعمال. التقرير الخاص في الحرارة الجوفية

في الحرارة الجوفية مجلة هذا الشهر تفاصيل مآثر الهندسة والنتائج العلمية التي جاءت من قرار عدم القابس الحفرة بالخرسانة، كما في الحالة السابقة في هاواي في عام 2007، ولكن بدلا من محاولة تسخير الحرارة الأرضية لا يصدق.

يقول ويلفريد ايلدرس استاذ الجيولوجيا في جامعة كاليفورنيا، ريفرسايد، وشارك في تأليف ثلاثة من الأوراق البحثية في عدد خاص الحرارة الجوفية مع زملائة الايسلنديين

"حفر في الصهارة هو نادر الحدوث جدا، وهذه ليست سوى الامثلة المعروفة الثانية في أي مكان في العالم"، وقال ايلسدرس .  ان الشركة الطاقة الوطنية IDDP التي تدير محطة للطاقة الحرارية الأرضية Krafla القريبة، قررت أن تجعل استثمارات كبيرة للتحقيق في حفرة أخرى

هذا يعني تدعيم غلاف الصلب في البئر، وترك باب كثقب في الاسفل إلى أقرب الصهارة. يسمح للحرارة المرور ببطء في حفرة البئر، وأخيرا تدفقت البخار حتى من خلال البئر للعامين المقبلين.

وقال ايلدرس ان نجاح الحفر كانت "مذهلة، وعلى أقل تقدير"، مضيفا: "وهذا يمكن أن يؤدي إلى ثورة في كفاءة استخدام الطاقة الحرارية الأرضية من المشاريع ذات درجة الحرارة العالية في المستقبل."

والسخونة والبخار عالي الضغط سرب جيدا لعدة أشهر في درجات حرارة تزيد على 450 درجة مئوية - وهو رقم قياسي عالمي. في المقارنة، موارد الطاقة الحرارية الأرضية في المملكة المتحدة نادرا ما تصل إلى أعلى من حوالي 60-80 درجة مئوية.

يعمل البخار على تسخن الصهارة إلى أن تكون قادرة على توليد الطاقة الكهربائية وقدرتها 36مليون وات. في حين متواضعة نسبيا مقارنة مع 660مليون وات تعمل بالفحم محطة للطاقة التقليدية، وهذا هو أكثر بكثير من 1-3مليون وات من متوسط ​​الطاقة التي تنتجها الرياح، وأكثر من نصف الناتج 60مليون وات الحالي الموجود في محطة كارفلآ الايسلندية

مشروع IDDP-1 هو أول نظام في الطاقة الحرارية الأرضية محسنة الصهارة في العالم، وأول من توفير الحرارة مباشرة من الصهارة المنصهر" وقال ايلدرس. ويجري تعيين بئر يصل لتسليم البخار مباشرة في محطة الطاقة كارفلآ عندما فشل صمام التي تتطلب حفرة البئر ليتم مقفول. وأضاف أنه على الرغم من طول عمر  البئر الذي أنشئ عام 2009 والهدف من ذلك هو إصلاحه أو حفر بئر أخرى في مكان قريب منه.

عملت جيليان ، أستاذة الجيوفيزياء في جامعة دورهام، في موقع محطة كارفيلآ في 1980s خلال فترة النشاط البركاني. "، وكذلك في هذا العمق لا يمكن أن يكون من المتوقع أن تصل الصهارة، ولكن في الوقت نفسه أنه لا يمكن أن يكون ما يثير الدهشة"، قالت. "عند نقطة واحدة عندما كنت هناك كان لدينا الصهارة المتدفقة من واحدة من الآبار"، كما أشارت.

وقالت ان المناطق البركانية مثل أيسلندا ليست نشطة في معظم الوقت، ولكن يمكن فجأة أن تثور  من خلال الحركة في باطن الأرض تحت عشرات الكيلومترات والتي يمكن ان تملأ غرف في سطح الارض من الصهارة. ويمكن أن تصبح ديناميكية للغاية، التي تأثر تحت الضغط وتصل الصهارة إلى السطح. وقالت ولكن إذا لم يكن تفعيلها، على هذا الشكل لن تثور هذه الصهارة على سطح الارض وتسبب حريق او ندلاع حمم بركانية على سطح الارض

وقالت ليست فكرة جيدة ان يتم هذا المشروع بالقرب من المدينة والسبب من الممكن ان يؤذي الناس لو انفجر او تسربت هذه الصهارة الى المدينة

وفقا للجمعية الدولية الحرارية الأرضية، ولدت 10،700  مليون ميجاوات من الكهرباء الحرارية الأرضية في جميع أنحاء العالم في عام 2010. عادة، يتم إنشاء هذه النظم الحرارية الأرضية المعززة أو هندسيا من خلال ضخ الماء البارد في الصخور الجافة الساخنة على أعماق تتراوح بين 4-5كم. يتم ضخ الماء الساخن مرة أخرى مثل البخار من آبار الإنتاج. كان الاتجاه في العقود الأخيرة نموا مطردا في الطاقة الحرارية الأرضية، في ايسلندا والسلفادور وتقود الطريقة ، وتنتج ما بين 25-30٪ من الطاقة الكهربية وهي من مصادر الطاقة الحرارية الأرضية. استثمرت جهدا كبيرا في اماكن اخرى بما في ذلك أوروبا وأستراليا والولايات المتحدة، واليابان، وكان عادة نتائج متفاوتة، وتكلفة عالية ايضاً

و يبحث الاسلنديين عن مزيد من البخار في درجة حرارة عالية وتحت ضغط عال في أعماق الأرض، ويدخل البخار في هذه الحالة الى الارض ويحمل أكثر بكثير من الطاقة وتسخيرها بشكل صحيح، وهذا يمكن أن تزيد من انتاج الطاقة الكهربية فوق سطح الأرض بمقدار عشرة أضعاف، من 5 مليون وات  إلى 50 مليون وات

وقال ايلدرس: "على الرغم من أن التجربة في محطة كارفلآ صعوبات و نكسات مختلفة التي دفعت الأفراد والمعدات إلى الحد من عملها  ولكن هذه التجرية مفيدة جدا. فضلا عن المقالات العلمية المنشورة قمنا بإعداد تقارير شاملة عن الدروس العملية المستفادة. "وإن شركة الطاقة الوطنية الأيسلندية وضع هذه نحو تحسين عمليات الحفر في التجارب القادم وفي سنوات القادمة

واخيراً مشروع IDDP هو التعاون من ثلاث شركات الطاقة، والطاقة HS المحدودة، و الشركة الوطنية للطاقة وريكيافيك الطاقة، والسلطة الوطنية للطاقة في أيسلندا، مع مجموعة من العلماء الدوليين بقيادة ايلدرس . سيتم  حفر بئر في جنوب غرب ايسلندا في محطة Reykjanes في وقت لاحق هذا العام 

1.                                                           عمق المياة والحرارة

المصدر..

http://theconversation.com/drilling-surprise-opens-door-to-volcano-powered-electricity-22515

*قمت بترجمة التقرير بنفسي اي اضافات او اقتراحات او تعديلات اتمنى ان تكتب في التعليقات

اكتشاف عنصر الهيليوم في الشّمس قبل اكتشاف وجوده على الأرض.

هل تعلم؟ اكتشف العلماء عنصر الهيليوم في الشّمس قبل اكتشاف وجوده على الأرض.



التاريخ:
مع أننا لم نزُرْ الشّمس من قبل، إلا أنّ أشعتها تزورنا. بتحليلٍ دقيق لأشعة الشمس، يمكننا معرفة الكثير؛ مثل درجة حرارة الشمس ومكونات هذا النجم. قد نتطرق إلى كيف يعرف العلماء درجة حرارة الشمس لاحقًا، ولكن كيف يعرف العلماء مكونات الشمس؟ وكيف تمّ اكتشاف وجود عنصر الهيليوم بالذّات؟

تبدأ القصة باكتشاف إسحاق نيوتن أنّ ضوء الشمس الأبيض يتكوّن في الحقيقة من طيف من الألوان، وذلك عن طريق مرور شعاع من الشمس من خلال منشور. هذا رائع ولكن غير دقيق، إذ أن الأطوال الموجية المختلفة تختلط ببعضها البعض، حسب قطر شعاع الشمس (حسب الفتحة التي يمر منها قبل مروره بالمنشور). إذا جعلت القطر أصغر، تُصبح ألوان الطيف أنقى وأكثر وضوحًا، حتّى في النهاية سيظهر لك كل طول موجي في مكانٍ واضح.

بعد قرن من نيوتن، طبّق الفيزيائي الألماني جوزيف فون فراونهوفر هذه التقنية بدقة أكبر وفوجئ بما وجد. وجَدَ أن الطيف الشمسي يقطعه مئات الخطوط السوداء الرفيعة، مع ذلك، إذا تمّ تسخين شيء بدرجة حرارة الشمس في المعمل، فأشعته تعطي طيفًا متواصلا لا وجود للخطوط السوداء فيه (والتي سُميت بخطوط فراونهوفر). هل هنالك خطأً ما بالشّمس؟

بعد عدة عقود، مرر غوستاف روبرت كيرشهوف ضوء أبيض من خلال غاز لهب مرشوش بمركّب يحتوي صوديوم (مثل ملح الطعام). حين نظر إلى طيف هذا الشعاع، وجد خط أسود يُشبه إلى حدٍ كبير خطوط فراونهوفر. فهم كيرشهوف ما حدث جيدًا، فقدرة كل ذرة على امتصاص وإطلاق الضوء تعتمد على ترتيب الإلكترونات في مدارات الذرة، ولأن كل عنصر لديه ترتيب وعدد مختلف من الإلكترونات، فكل عنصر يمتص الضوء بطريقة مختلفة. خطوط فراونهوفر هذه نتيجة امتصاص ذرات الصوديوم للضوء عند الطول الموجي 589 نانومتر.

نفس خط فراونهوفر عند 589 نانومتر موجود في طيف أشعة الشمس، نعم، يوجد بالشمس صوديوم. في خلال عقود قليلة، قارن العلماء خطوط فراونهوفر في أشعة الشمس بتلك في المعامل، وكثير من العناصر الموجودة بالشمس تمّ تحديدها. ولكن تبقى لغز صغير. هنالك خط فراونهوفر قريب جدًا من خط فراونهوفر الخاص بعنصر الهيدروجين، قريب جدًا لدرجة أنّ العلماء كانوا يتجاهلونه أو يعتبرونه هيدروجين.

خلال كسوف شمسي عام 1868، سجّل العالم الإنجليزي نورمان لوكير طيف أشعة الشمس، لاحظ وجود خط واضح عند الطول الموجي 587.6 نانومتر، توصّل لوكير إلى استنتاج جرئ ومنطقي بأنّ هذا تابع لعنصر كيميائي غير موجود على كوكب الأرض. من الاسم اليوناني "helios"، سَمَّي العنصر "Helium".

بعد أكثر من 25 عامًا، اكتشف الكيميائي ويليام رمزي وجود الهيليوم على الأرض. الهيليوم يمثل 8% من الشمس، وهو يحمل السر وراء التفاعلات النووية بداخل النجوم مثل الشمس. حقيقة أنّ الإنسان اكتشف هذا العنصر في كرة نار تبعد عنا 150 مليون كيلومتر قبل أن يُكتشف على الأرض إن دلّ على شيء فيدل على قدرة المنهج العلمي الرصين.

المصادر:
http://en.wikipedia.org/wiki/Helium
http://en.wikipedia.org/wiki/Fraunhofer_lines
http://en.wikipedia.org/wiki/Spectrum

I believe in Science