انرژی زمین گرمایی

سنجش از دور حرارتی، با فراهم آوردن قابلیت محاسبه دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره ای، نقش مهمی در مطالعات محیط زیستی از جمله مطالعات اقلیمی، شناسایی گسل های پنهان و یا در مواردی پی جویی منابع زمین گرمایی ایفا می کند. در این مقاله با استفاده از اطلاعات بدست آمده از باند های حرارتی ماهواره لندست 8، دمای سطح زمین در لحظه تصویربرداری از منطقه ای دارای گسل های بیسمنتی محاسبه گردیده است. اطلاعات حرارتی حاصل از منطقه محاط بر گسل شهداد و قسمت جنوبی گسل نایبند، که در محدوده ی شرقی شهرستان کرمان قرار دارند، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته اند. نتایج این تحقیق نشان داد که در نزدیکی زون مرکزی این دو گسل عمیق و بزرگ تجمع های حرارتی سطحی وجود دارد. طبق نتایج بدست آمده از پژوهش حاضر این تجمعات حرارتی با فاصله گرفتن از زون مرکزی گسل کاهش می یابد. بر اساس انطباق موقعیت گسل ها و پیکسل های دمای بالا، تجمع های خطی حرارتی می توانند کلیدی جهت شناسایی گسل های اصلی در مناطق با لیتولوژی و سن مشابه در نقشه های بدست آمده از دمای سطح زمین باشند. در مطالعه حاضر با توجه به موقعیت گسل ها و نقشه های دمایی، دو منطقه ی با حداکثر تمرکز نمودارهای هم دمای مشمول کران بالای طیف دمایی نقشه LST منطقه، استخراج و ارائه گردیده است. با توجه به شیب نمودارهای هم دما به سمت زون مرکزی گسل در مناطق مذکور، و با توجه به نزدیک بودن عمق گسل های بیسمنتی به مواد داغ تشکیل دهنده آستنوسفر زمین، مناطق معرفی شده می توانند به عنوان پتانسیل اولیه وجود منابع زمین گرمایی مورد بررسی تفصیلی واقع شوند.

تعیین مناطق دارای پتانسیل انرژی زمین گرمایی جهت اکتشاف و بهرهبرداری انرژی های پاک و سازگار با محیط زیست، دارای اهمیت ویژه است. هدف از این مطالعه کاوش مناطق دارای پتانسیل زمین گرمایی با توجه به ویژگی های زمین شناسی مناطق شمال غربی کشور، با استفاده از سیستم های اطلاعات مکانی  و روش های تصمیم گیری چندمعیاره می باشد. در این مطالعه از بسته تحلیل چند معیاره مکانی  نرم افزار و همچنین روش تصمیم گیری مبتنی بر وزن های ترتیبی  در نرم افزار استفاده شده است. پنج استان شمال غربی ایران شامل آذربایجان غربی و شرقی، اردبیل، کردستان و زنجان، که دارای تعداد زیاد چشمه ی آب گرم بوده و از لحاظ زمین گرمایی از اهمیت بالایی برخوردارند به عنوان منطقه ی مورد مطالعه انتخاب گردید. از میان چشمه های آب گرم منطقه، تعداد 9 چشمه در مرحله پتانسیل سنجی و 30 چشمه نیز به منظور ارزیابی نتایج حاصل از سناریوهای مختلف تصمیم گیری، به کار گرفته شدند. به منظور اعتبار سنجی نتایج مدل سازی های صورت گرفته، 8 سناریوی مختلف تصمیم گیری حاصل از ترکیب معیارهای مورد ارزیابی، مشخص گردید و نقشه تناسب زمین گرمایی حاصل از مدل سازی سناریوها با موقعیت چشمه های آب گرم موجود مقایسه و مورد ارزیابی قرار گرفت. در این راستا با توجه به محل چشمه های آب گرم موجود که نشان از وجود پتانسیل زمین گرمایی هستند، تعداد این چشمه ها در هر کلاس تناسب برای سناریوهای مختلف مشخص شد. نتایج حاصل از سناریوهای مختلف و همپوشانی با چشمه های آب گرم در منطقه که نشانگر وجود منابع زمین گرمایی هستند، نشان دهنده سازگاری نتایج مطالعه با واقعیت زمینی است. در اغلب سناریوها، چشمه های آب گرم در کلاس های متناسب یا خیلی متناسب قرار گرفته اند. این بدان معناست که نتایج حاصل از این مطالعه قابل قبول بوده و می تواند در برنامه ریزی های مربوطه مورد استفاده قرار گیرد.

روند نامطلوب ساخت و ساز و عدم همسازی با کیفیات آب و هوایی بومی، صدمات جبران ناپذیری را بر طبیعت، محیط زیست پیرامونی و اقلیم جهانی زده است. روند صعودی مصرف منابع محدود فسیلی، افزایش بیشینه دمای هوا، رشد بیابانزایی، و ازدیاد هزینه های ساختمانی، از اثرات معماری نا آشنا با اقلیم محلی است. در این میان، مناطق گرم و خشک، از این هجمه ی نامناسب ساختمانی- بویژه در کشور در حال توسعه ی ایران - در امان نیستند. با توجه به خطری چنین هولناک، تمامی جهان رو به انواع توسعه ی پایدار گذاشته که این مهم در مورد مناطق خشک و بیابانی با وجود محدودیتهای جغرافیایی نیز صادق است. این در حالی است که در ایران – با وجود منابع وافر انرژیهای طبیعی و تجارب گرانقدر معماری کهن اقلیمی-طی سالیان گذشتهبه دلیل عدم توجه به این داشته های فرهنگی و طبیعی، شاهد تولید انواع هزینه های ساختمانی و اقلیمی- در بخش خانگی بیش از 42% از کل سبد مصرفی انرژی کشور - بوده که نتیجه آن تخریب شرایط زیستی بوده است. از اینرو، این پژوهش بر آن است تا با روش توصیفی – تحلیلی و با مطالعات کتابخانه ای، پس از بررسی حجم مصرف انرژی و لزوم جایگزینی پایداری در معماری ملی و جهانی، در جهت هدف پژوهش به معرفی یکی از پایدارترین راهکارهای معماری در بومهای گرم و خشک، یعنی ارتباط با زمین و اصول آن پرداخته، و پس از شناخت ارتباط معنادار رفتار دما با عمق، جنس و تراکم خاک در مناطق گرم و خشک ایران – شاخص شهر یزد-سابقه ی این روش را در معماری سنتی کویری کشور کاویده، و سرانجام راهکارهایی را برای استفاده ی بهینه زمین در تامین شرایط آسایش دمایی - گرمایش و سرمایش ایستا - در معماری مسکونی گرم و خشک ایران پیشنهاد دهد.

سنجش از دور حرارتی با پوشش وسیع از سطح زمین و همچنین فراهم آوردن قابلیت محاسبه دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهوارهای، به عنوان ابزار اقتصادی جدید نقش مهمی را در مطالعات محیط زیستی از جمله جستجوی منابع زمین گرمایی ایفا می کند. تهیه نقشه دمای سطح زمین، نکته کلیدی در دستیابی به ناهنجاریهای زمینگرمایی است که در پژوهش حاضر با استفاده از دادههای طیفی سنجنده OLI و دادههای حرارتی سنجنده TIRS ماهواره لندست 8، دمای سطح زمین با الگوریتم های تک باندی و پنجره مجزامحاسبه گردیده و اطلاعات حرارتی حاصل از الگوریتم ها با داده های هواشناسی مورد ارزیابی قرار گرفت تا با استفاده از الگوریتم بهینه، نقشه دمای سطح زمین در سطح منطقه مورد مطالعه محاسبه شود. با توجه به اختلاف دمایی 6/1 درجه سانتیگراد الگوریتم پنجره مجزا در مقایسه باالگوریتم تک باندی با اختلاف دمایی 3 درجه سانتی گراد نسبت به دمای هوای حاصل از ایستگاه هواشناسی در لحظه تصویر برداری از نتیجه الگوریتم پنجره مجزا جهت تهیه نقشه دمای سطح زمین استفاده گردید. اما حرارت سطحی محاسبه شده با الگوریتم پنجره مجزا در سطح منطقه مورد مطالعه تحت تاثیر عواملی مثل نور خورشید، ضریب افت محیط، تبخیر و تعرق و به علاوه منابع زمین گرمایی بود که بایستی تاثیر عوامل غیر از منابع زمین گرمایی از نقشه دمای سطح زمین کم شده و به حداقل ممکن برسد. بنابراین برای نایل آمدن به این هدف از مدل حرارتی استفاده گردید که این مدل حرارتی استفاده شده یک مدل خطی است و ضرایب مجهول آن با استفاده از روش سرشکنی کمترین مربعات محاسبه گردیده است. با تجزیه و تحلیل تصویر آنومالی حرارتی حاصل از مدل حرارتی، مناطقی به عنوان مناطق مستعد منابع ژئوترمال انتخاب شدند که علاوه بر اینکه نسبت به محیط اطراف خود دچار ناهنجاری شدند بلکه شواهد وجود منابع زمین گرمایی نیز در اطراف آنها موجود بود به گونه ای که دو منطقه با وسعت 5/5 و 05/10 هکتار در قسمت شمالی و شمال شرقی دهکده موئیل، یک ناحیه با وسعت 1/4 در جنوب غربی آبگرم قوطورسویی  و یک ناحیه در قسمت جنوبی آبگرم قینرجه با وسعت 1/1 هکتار به عنوان مناطق مستعد منابع زمین گرمایی در ناحیه اطراف کوهستان سبلان شناسایی شدند که از پتانسیل بالایی جهت اکتشاف منابع ژئوترمال برخوردار بودند.

پرداختن به معماری پایدار، بدون آشنایی با معماری گذشتگان کامل نیست. گسترش منابع انرژی های تجدیدپذیر، از چالش های اساسی انسان در قرن بیست و یکم است. در این مقاله ضمن بررسی کلیات انرژی زمین گرمایی، به صورت عمیق تر، به کاربرد آن در گرمایش و سرمایش ساختمان ها و ملزومات آن پرداخته شده است و کاربرد این انرژی را در دو شهر بندرعباس و رشت مشخص شده است. روش تحقیق بر اساس مطالعات اسنادی کتابخانه ای بوده است. بدین معنی که از مقالات و کتب مرتبط استفاده شده است و با توجه به آن به تحلیل و بررسی موضوع پرداخته شد. با تحقیقات انجام شده مشخص شد که انرژی زمین گرمایی به صورت مستقیم در استخرهای آب گرم، مراکز گلخانه ای، گرمایش منازل، ذوب برف و پیشگیری از یخبندان و پمپ حرارتی و به صورت غیرمستقیم در نیروگاه های تولید برق استفاده شده است. هم چنین این نتیجه حاصل شد که در شهرهای بندرعباس و رشت استفاده از انرژی زمین گرمایی باعث صرفه جویی اقتصادی شده است و میزان کاهش مصرف برق در شهر رشت بیشتر از بندرعباس است. در هر دو شهر میزان مصرف برقی پمپ حرارتی در حالت سرمایش در مقایسه با یک کولر گازی بین 50-70 درصد کاهش داشته است.