من خلال تحليل مفصل لمبادئ التشغيل لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية الحالية، يشير العلماء إلى إمكانات هائلة غير مستغلة إلى حد كبير يمكن أن تلبي الطلب المتزايد على الطاقة في عالمنا.
على الرغم من الأمل في أن تحدث الطاقة الحرارية الأرضية تغييرًا جذريًا في إمدادات الطاقة العالمية، يحذر الباحثون مع ذلك من وجود فجوة معرفية مستمرة تعيق الاستخدام الفعال لهذا المصدر الغني للطاقة ولكنه غير مستغل إلى حد كبير.
يتم تسليط الضوء على المنظور المتفائل في الكتاب الجديد " أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية في عصر التحول في مجال الطاقة“ ، والذي يقدم تحليلات مفصلة لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية ومبردات الامتصاص والمضخات الحرارية.
يسلط الكتاب الضوء على استخدام المضخات الحرارية الحرارية الأرضية في المباني السكنية والمنشآت التجارية والزراعة، بالإضافة إلى التقدم والتحديات في استخلاص المياه العذبة الحرارية الأرضية.
يتناول المؤلفون آفاق الطاقة الحرارية الأرضية للصخور الجافة ويستكشفون ويناقشون تطبيق طرق التعلم الآلي لنمذجة وتحسين أنظمة الطاقة الحرارية الأرضية.
تضع رؤى المؤلفين الطاقة الحرارية الأرضية كحجر زاوية في مستقبل الطاقة العالمي، وليس مجرد مصدر طاقة تكميلي. عند استغلالها بالكامل، يمكنها تلبية 15٪ على الأقل من الطلب العالمي على الكهرباء بحلول عام 2050.
الابتكار والتصميم والأداء:
عند سؤاله عن الرسائل الرئيسية للكتاب، أكد المؤلف الرئيسي، مامدوح أسعد، أستاذ الديناميكا الحرارية وأنظمة الطاقة في جامعة الشارقة، على الدور المركزي لأنظمة وتحليلات الطاقة. وقال: "إنها تستخدم لتحديد الأداء الأمثل لمحطات الطاقة الحرارية الأرضية".
أوضح البروفيسور أسعد أن فصول الكتاب الـ 13 تتضمن صياغات رياضية مفصلة لجميع أنواع محطات الطاقة الحرارية الأرضية والمضخات الحرارية ومبردات الامتصاص. "نحن نقدم للطلاب والمتخصصين في الصناعة فهمًا شاملاً لهذا المجال الديناميكي وتأثيراته الهامة."
يتمثل المساهمة الرئيسية للكتاب في مفاهيم التصميم العديدة لأنظمة الطاقة الحرارية الأرضية المقدمة. تستند هذه المفاهيم إلى معرفة قوية بالديناميكا الحرارية وانتقال الحرارة وتشمل، من بين أمور أخرى، "مواد لمبردات الامتصاص والمضخات الحرارية التي تعمل بالطاقة الحرارية الأرضية".
كما يقر المؤلفون بوجود فجوات معرفية مستمرة فيما يتعلق بالإمكانات الكاملة لأنظمة الطاقة الحرارية في التحول إلى بدائل أنظف لإمدادات الكهرباء العالمية. "يعود هذا جزئيًا إلى العدد المحدود من الدورات الأكاديمية في مجال الطاقة المتجددة المتعلقة بالطاقة الحرارية الجوفية والطبيعة الحديثة نسبيًا للعديد من تقنيات الطاقة الحرارية الجوفية، مما يؤدي إلى نقص في المهنيين المؤهلين"، حسبما ذكر المؤلفون.
يهدف الكتاب إلى سد هذه الفجوة من خلال تقديم "فهم شامل للإمكانات والتحديات التي يواجهها هذا المجال المتنامي". وهو يستجيب بشكل مباشر للصعوبة التي يواجهها الطلاب والباحثون والمهندسون في العثور على موارد مناسبة تلخص أهم تقنيات الطاقة الحرارية الجوفية.
توضح الإحصاءات التي قدمها المؤلفون نموًا أسيًا في استخدام الطاقة الحرارية الجوفية كمصدر للطاقة المستدامة والمتجددة. وتشير إلى أن الاستهلاك العالمي قد ارتفع من حوالي 20 ألف جيجاوات ساعة في عام 1980 إلى أكثر من مليون جيجاوات ساعة في عام 2023.
يؤكد تقرير صادر عن وكالة الطاقة الدولية (IEA) لعام 2024 على هذه الديناميكية، مشيرًا إلى أن الابتكارات التكنولوجية المستمرة وخفض التكاليف في بناء محطات التدفئة من المتوقع أن تزيد حصة الطاقة الحرارية الجوفية في استهلاك الكهرباء العالمي إلى ما يصل إلى 15٪. وسيتطلب هذا التوسع استخدام ما يصل إلى 800 جيجاوات من قدرات الطاقة الحرارية الجوفية عالميًا - وهو ما يعادل تقريبًا الاستهلاك المشترك للكهرباء في الهند والولايات المتحدة، وفقًا للتقرير. يدعو المؤلفون أيضًا إلى دمج أنظمة الطاقة الحرارية الجوفية المختلفة المستخدمة حاليًا لتوليد الكهرباء الحرارية. ويشيرون بشكل خاص إلى التحليلات الديناميكية الحرارية لجميع أنواع محطات الطاقة الحرارية الجوفية، والمضخات الحرارية الجوفية للتبريد والتدفئة، وآلات التبريد بالامتصاص باستخدام تقنية الماء وبروميد الليثيوم. يجادل محمد نظري، أستاذ الطاقة المتجددة والهندسة البيئية في جامعة طهران، بأن الاستخدام المتزايد لتقنيات التعلم الآلي يمكن أن يقلل بشكل كبير من تكاليف الحوسبة ويوفر الوقت. "بمساعدة هذه الأساليب"، كما يقول البروفيسور نظري، المؤلف المشارك للدراسة، "سيكون من الممكن نمذجة تقنيات وأنظمة الطاقة الحرارية الجوفية المختلفة، مثل المضخات الحرارية ومحطات الطاقة، بدقة. علاوة على ذلك، سيكون النموذج المطوّر، بناءً على هذه الأساليب، قابلاً للتطبيق لتحسين هذه الأنظمة."
https://www.sciencedirect.com/science/chapter/
