وعلى العكس ؛ فإن المناطق التي يهيمن فيها السائل تكون تحت ضغط عالٍ يزيد على
0 ميغا باسكال وبعمق أقل من كيلو متر واحد إن توليد الطاقة الكهربائية من المناطق
التي يهيمن فيها السائل تستفيد من الضغط العالي في العمق إِذ يتحول فيها الماء إلى
بخار عندما يعبر نقطة التبخير على المنحنى إلى ضغط أقل لذا يمكن القول إن منحنى
7-7 في المناطق التي يهيمن فيها السائل يكون أقل من منحنى التبخير للماء على كل
الأعماق ؛ ولكن عندما تفتح فتحة في المنطقة فإن الضغط سيقل والماء المرتفع سيعبر
نقطة الغليان عند صعوده إلى السطح ؛ وبذلك يتكون بخار لكنه سيكون بخاراً رطباً وذا
محتوى حراري قليل مما يسبب مشاكل عند توليد الطاقة الكهربائية
إن تفسير كيفية انتقال الحرارة من الصخور المتصلبة لتعزيز دوران المياه الحارة ؛ كما
هو مبين بالشكل (3-10) ؛ معقد ويحتاج إلى بحوث كثيرة لكن من الواضح أن التفاعل
بين الصخور والماء الجوفي نادراً ما يحدث ؛ وأن الحرارة تنتقل بواسطة التوصيل من
الصخور عبر منطقة متاخمة (عنيه1 03000000 ؛ وتكون في بعض الأحيان ضيقة
جداً لكن لها انتقل حراري عالٍ ؛ وبذلك تكون المنطقة الأعلى ذات مياه حارة مناسبة
للتدفئة وفي بعض الأحيان يخرج الماء مباشرة من منطقة الصخور حاملاآ معه أنواعاً
وتسبب مشاكل تلوث للذين يستغلون هذا المصدر والمعلومات الجيوكيمائية تشير إلى
أن معظم الماء الجوفي هو ماء مطر مخلوط بقليل من ماء الصخور البركائية
يوضح (الشكل 3-10) كيفية اختلاف كيمياء محاليل المناطق الجوفية بالنسبة لبعدها عن
الصخور البركانية الحارة فالغازات المتسربة من مناطق الصخور البركائية تحتوي
على كلوريد الهيدروجين (0101 و ثاني أكسيد الكبريت (,50) وثاني أكسيد الكربون
«00) ويحتوي ماء المطر على ثاني أكسيد الكربون المذاب ويتفاعل كلوريد
الهيدروجين من الصخور البركانية مع الصخور المجاورة مكوناً ماءً جوفياً يحتوي على
كلوريد الصوديوم (1ع000 وقليل من كلوريد البوتاسيوم ([100) وبعض هذه المياه
يتسرب إلى سطح الأرض كينابيع كبريتية

ويصل ثائي أكسيد الكبريت إلى سطح الأرض مكوناً ينابيع الكبريت الحامضية ويكون
البخار الناتج من الماء الحراري الجوفي قرب السطح غنياً بالكبريت أكثر من البخار
الموجود في مناطق أعمق والذي يختلط مع محلول غني بالكلور وهنالك زيادة مستمرة
بمحتوى الكربونات الثنائية على مسافة من مركز الصخور البركائية وذلك لاختلاطها
بماء المطر المشبع بثاني أكسيد الكربون
تغيير الضغط مع العمق
يزداد الضغط بحوالي 1 ضغط جوي لكل زيادة 10 أمتار من العمق ؛ لذا فإن منطقة
(885 100) أو 10 ميغا باسكال (ميغا باسكال واحد يعادل 10 ضغط جوي)
6-0 مصادر الحرارة في السهول الرسوبية
من النقاط المهمة التي يجب معرفتها لفهم مصادر طاقة الحرارة الجوفية هي معادلة
التوصيل :
و < كمية الحرارة المتنقلة (وات بالمتر المربع)
2م - التغيير الحراري
مثال حول تغير درجة الحرارة مع الأعماق
إذا افترضنا وجود حرارة تنتقل إلى الأعلى من عدة كيلومترات تحت السطح وبمعرفة
التوصيلية الحرارية للتربة نستطيع أن نربط كمية الحرارة المنتقلة مع درجة الحرارة
مئوية وكانت درجة حرارة السطح 10 درجة مئوية فإن التغيير الحراري سيكون :
58-0 - 0024 درجة مئوية لكل متر

الحرارة المنتقلة هي :
-< 006 واط لكل متر مربع
حرارة متغيرة أكثر خلال الطبقة القليلة التوصيلية الحرارية
والتوصيلية للطبقة الثانية 15 وات/متردرجة مئوية ؛ والطبقة الثالثئة 30
صحيحة فعند حساب التغير الحراري لكل طبقة من المعادلة ومقارنتها بقراءة من
المنحنى في الشكل المشار إليه نحصل على النتائج التالية :
بالنسبة للطبقة الأولى :
القراءة من المنحنى -< 10 --345 - 00245 درجة مئوية/متر
التغير الحراري حسب المعادلة < 006 < 004 درجة مئوية/متر
القراءة من المنحنى < 345- ا ِْ 4 درجة مئوية/متر
التغير الحراري حسب المعادلة < 006 < 002 درجة مئوية/متر
القراءة من المنحنى -< 545- ف 0 درجة مئوية/متر

من دقة المعلومات وتوافق الدرجة المحسوبة والمقاسة يتبين أن التغيير الحراري
يتناسب مع كمية الحرارة المنتقلة وهي 006 واط لكل متر لكل طبقة وعند مقارنة هذه
الحالة مع الحالة الأولى عند استخدام موصلية حرارية واحدة لكل العمق نستنتج أن
وجود طبقة قليلة العمق وذات موصلية حرارية قليلة تحّسن من درجة الحرارة على
عمق 2 كيلو متر
شكل (5-10):_تغير درجة الحرارة مع العمق لثلاث مناطق مختلفة الموصلية الحرارية
الصخور الطينية فتتراوح قيمتها من 2-1 وات/مدرجة مئوية وعند النظر مرة ثانية
إلى الجدول (2-10) نرى أن هذه الصخور هي من الصخور العالية النفاذية وتسهم
بخاصتين مهتين للمصادر الجوفية : الأولى أنهًا تعمل كصخور واقية عالية النفاذية؛
والثانية أنهًا تقوم بتحسين التغير الحراري فوق المنطقة المائية الصخرية
مناطق الصخور الرسوبية التي تحتوي على الصخور الطينية والصخور الكلسية العالية
إن استكشافات المصادر الهيدروكربونية في الستينات والسبعينات من القّرن العشرين
كانت ناجحة في تحديد مواقع مياه حارة بدرجات حرارية تتراوح بين 70 و55 درجة

مئوية على أعماق تتراوح ما بين 2 و1 كيلو متر تحت مدينة باريس ؛ ولكنها لم تجد أي
نفط أو غاز وبما أن هذه الدرجات غير مناسبة لتوليد الطاقة الكهربائية وقربها من
الحمل الحراري ؛ فإن منطقة باريس تكون منطقة مناسبة لاستغلال هذه الطاقة
لأغراض التدفئة وهنالك مناطق أخرى ممائلة في إنكلترا أيضاً
7-0 الصخور الحارة الجافة
تنسب مصادر الصخور الحارة الجافة إلى الحرارة المخزونة في طبقة من الصخور
بها استخلاص الحرارة من هذه المناطق هي بحفر مجارعميقة داخل الطبقات الصخرية
يتم ضخ المياه فيها ليتكون بخار يتم منه توليد الطاقة الكهربائية وبالرغم من أن
التكنولوجيا غير موجودة حالياً لاستخلاص هذه الحرارة إلا أنه من الناحية النظرية
يمكن لتقنية استخلاص الطاقة من الصخور الجافة أن تطبق على مناطق واسعة من
الأرض يمكن استخدامها لاستخلاص طاقة بالرغم من أن الحفر قد وصل أحيئاً إلى
عمق 15 كيلو متر وبعد دراسة المحددات التقنية الحالية وكلفة الحفر بعمق فإنه من
الأفضل الاهتمام بمناطق صخرية ذات انتقال حراري عالٍ والهدف المثالي هو أجسام
الحمم البركانية ذات التركيز العالي بالمواد المشعة كاليورانيوم والتوريوم والبوتاسيوم
امن اسن انكغلال طبقات لصحو الجافة تقال الخزارة مالي يها إذ صل رق
كيلو مترات تكون درجة الحرارة أكثر من 170 درجة مئوية ؛ وهي مناسبة جداً لتوليد
الطاقة الكهربائية وتجري حالياً بحوث في منطقتين ملاثمتين في كل من فرنسا وآلمانيا
لتطوير استغلال طاقة الحرارة الجوفية
8-0 حقول البخار ذات الضغط العالي
تبداً الخطوة الأولى لاستغلال الطاقة الجوفية بدراسات جيولوجية في المناطق البركانية
بهدف تحديد الصخور التي تغيرت كيميائيا بواسطة المحاليل الجيوحرارية والمساحات

تحديد المقاومة وبعض الطرق الكهربائية الأخرى المصممة للاستشعار عن مناطق ذات
موائع موصلة للكهربائية ‎٠‏ هي من الطرق الفعالة لتحديد المصادر الجوفية الحرارية
وعندما يتم تحديد موقع الصخور المائية يتم حفر البئر وعندما يكون ضغط المائع
داخل الموقع حوالي 10 ميغا باسكال يجب أن يتم رمي طين ذي كتافة عالية للتصدي
لهذا الضغط ومنع الانفجار ؛ ويتم حينها إخراج الغازات التي من الصعب السيطرة
عليها إن مساحة فتحة البششر تقل كلما ازداد العمق فعند السطح تكلون اعتياديا
بحوالي 50 ستتمتراً ؛ وتكون حوالي 15 سنتمتراً عند عمق الإنتاج وتغلف البئر
بأنابيب فولاذ وكونكريت وأحياناً يتم وضع غطاء فولاذي مثقوب عند عمق الإنتاج
ويتم أيضاً وضع صمام على أنبوب البئر يكون إِمّا مربوطاً بلحام بالأنبوب الفو لاذي أو
مربوطاً بقاعدة الكونكريت على سطح الأرض وهذه تساعد ربط البئر بمحطة توليد
الطاقة عبر شبكة من الأنابيب المعزولة
إن تقنيات محطة التوليد تعتمد بصورة رئيسية على طبيعة المنتج ولكن ليس فقط درجة
الحرارة والضغط وإنمًا أيضاً درجة ملوحته واحتوائه على غازات أخرى ؛ إن كل هذه
تؤثر على كفاءة المحطة وتصميمها وتوجد الآن أكثر من 250 محطة منصوبة في
مختلف أنحاء العالم ؛ وهي تتضمن أربعة أنواع رئيسية هي :
1-8-0 محطات البخار الجاف
يكون البخار المنتج في هذه المحطات غير مختلط بالسوائل ؛ وإنما هو بخار عالي
الحرارة بدرجة حرارة تتراوح بين 185 و180 درجة مئوية وضغط يتراوح بين 09
تترواح بين 350 و 300 درجة مئوية ‎٠‏ وضغط عال يمكن استغلاله أيضاً ؛ وهذا يعطينا
كفاءة أكثر في إنتاج الطاقة الكهربائية وعند إمرار البخار في التوربين فإنه سيتمدد
ليقوم بتدوير شفرات التوربين وتوليد الطاقة الكهربائية
وأبسط نوع من هذه المحطات هو وحدة الضغط الخلفي (الشكل6-10) وفيها يتم إطلاق
البخار ذي الضغط الواطئ إلى الخارج ولكن المحطات التي تقوم بتكثيف البخار هي

الأكثر كفاءة إذ تقوم بتكثيف البخار وبالتالي زيادة فرق الضغط بين طرفي التوربين؛
وذلك لأن الماء يشغل حجماً أقل من حجم البخار بما يعادل 1000 مرة
إن الكفاءة الاعتيادية لهذه المحطات لا تزيد عن 3096 رغم أنها تستخدم بخاراً بدرجات
البخار لإنتاج واحد كيلو وات - ساعة من الكهرباء في الظروف الاعتيادية ومع
استخدام بخار بدرجات حرارة أعلى ومكائن ذات تصميم أفضل تم تقليل الكمية إلى 65
كيلو غرام من البخار لإنتاج واحد كيلو وات - ساعة من الكهرباء لذا فإن محطة بقدرة
5 ميغاواط تحتاج إلى 100 كيلو غرام بالثانية من البخار وإن وجود الغازات غير
القابلة للتكثيف مع البخار يقلل من كفاءة المحطة ويؤثر على جدواها الاقتصادية وعلى
تلوث البيئة أيضاً ولهذا إما أن يتم تخليصها من السائل المتبقي الخارج من التوربين أو
حقنها مرة أخرى إلى الأرض لتقليل التلوث ومحطات البخار الجاف من أكثر
كبيرة من مصادر البخار الجاف ؛ بالإضافة إلى وجود بعض الحقول في كل من
شكل (6-10): مخطط لمحطة بخار جاف من نوع وحدة الضغط الخلفي

من تكثيف بعض البخار أثناء صعوده إلى السطح أو من تواجد ماء حار ذي ضغط عالٍ
في الخزان (الشكل 7-10) وفي هذه الحالة يتم نصب جهاز لفصل الماء عن البخار
لحماية التوربين ومن الأفضل تجنب حالة تكثيف البخار أثناء صعوده لأن ذلك سيسبب
تراكم المعادن المصاحبة للبخار على جانبي الأنبوب والتي يمكن أن تؤّدّي إلى انسداده
إن التعامل مع ماء تحت ضغط عالٍ يتطلب أجهزة أكثر تعقيداً وذلك لتقليل الضغط
وفصل البخار وفي هذه المحطات يستخدم التوربين التقليدي بضغط أقل يتراوح بين
6 ميغا باسكال ودرجات حرارة تتراوح بين 165 و155 درجة مئوية ؛ إذ تحتاج
المحطة إلى كمية أكثر من البخار تصل إلى 8 كيلوغرام لكل كيلوواط - ساعة أما
السائل المتبقي والذي يصل إلى حوالي 896 ؛ فيمكن أن يحقّن مرة ثانية أو يستخدم في
أغراض التدفئة وتسخين المياه
شكل (7-10): مخطط لمحطة بخار جاف من النوع الوميضي الأحادي

تستخدم هذه المحطات مائعاً ثانويًاً ؛ كما في الشكل (6-10) ؛ ذا درجة غليان أقل من
درجة غليان الماء مثل البنتين والبيوتين اللذين يتبخران ويدوران التوربين ويدفع
محلول الماء الجوفي عند ضغط مساو لضغط الخزان إلى مبادل حراري ؛ والحرارة
المنتقلة عبر المبادل الحراري إلى المائع تكون كافية لتبخيره ورفع درجة حرارة البخار
إلى درجة عالية وعلى الرغم من الكفاءة العالية لهذا النظام ؛ مقارنة بالمحطات
إبقاء الماء الجوفي تحت ضغط ورفع ضغط المائع الثانوي يتطلب حوالي 3066 من
تستخدم لهذا الغرض ففي محطة الطاقة الجوفية الحرارية في منطقة ماموث في ولاية
كاليفورنيا يتم استهلاك 700 كيلو غرام بالثانية من المياه لإنتاج 30 ميغاوات وتعمل
حوالي 60 محطة من هذا النوع في مناطق مختلفة من العالم
شكل (8-10): مخطط لمحطة بخار جاف نوع محطات الدوران المزدوجة