جیوتھرمل توانائی اور اس کا استعمال، جیوتھرمل توانائی کے امکانات

زمین کے اندر بہت زیادہ حرارتی توانائی موجود ہے۔ یہاں کے اندازے اب بھی کافی مختلف ہیں، لیکن انتہائی قدامت پسند اندازوں کے مطابق، اگر ہم خود کو 3 کلومیٹر کی گہرائی تک محدود رکھیں، تو 8 x 1017 kJ جیوتھرمل توانائی۔ ایک ہی وقت میں، ہمارے ملک اور پوری دنیا میں اس کے حقیقی اطلاق کا پیمانہ غیر معمولی ہے۔ یہاں مسئلہ کیا ہے اور جیوتھرمل توانائی کے استعمال کے کیا امکانات ہیں؟

جیوتھرمل توانائی زمین کی حرارت کی توانائی ہے۔ زمین کی قدرتی حرارت سے خارج ہونے والی توانائی کو جیوتھرمل توانائی کہا جاتا ہے۔ توانائی کے ایک منبع کے طور پر، زمین کی حرارت، موجودہ ٹیکنالوجیز کے ساتھ مل کر، کئی سالوں تک انسانیت کی ضروریات کو پورا کر سکتی ہے۔ اور یہ اس گرمجوشی کو بھی چھونے والا نہیں ہے جو بہت گہرا ہے، ایسے علاقوں میں جو اب تک ناقابل رسائی ہے۔

لاکھوں سالوں سے، یہ حرارت ہمارے سیارے کی آنتوں سے خارج ہوتی ہے، اور کور کی ٹھنڈک کی شرح 400 ° C فی ارب سال سے زیادہ نہیں ہوتی! ایک ہی وقت میں، مختلف ذرائع کے مطابق، زمین کے مرکز کا درجہ حرارت اس وقت 6650 ° C سے کم نہیں ہے اور آہستہ آہستہ اس کی سطح کی طرف کم ہو رہا ہے۔ 42 ٹریلین واٹ حرارت مسلسل زمین سے خارج ہوتی ہے، جس میں سے صرف 2% کرسٹ میں ہوتی ہے۔

زمین کی اندرونی حرارتی توانائی وقتاً فوقتاً ہزاروں آتش فشاں پھٹنے، زلزلوں، زمین کی پرت کی حرکت اور دیگر، کم قابل توجہ، لیکن عالمی، قدرتی عمل کی صورت میں خطرناک طور پر ظاہر ہوتی ہے۔

اس رجحان کی وجوہات کے بارے میں سائنسی نقطہ نظر یہ ہے کہ زمین کی حرارت کی ابتدا کا تعلق کرہ ارض کے اندرونی حصے میں یورینیم، تھوریم اور پوٹاشیم کے تابکار کشی کے مسلسل عمل کے ساتھ ساتھ مادے کی کشش ثقل کی علیحدگی سے ہے۔ اس کے مرکز میں.

زمین کی پرت کی گرینائٹ پرت، 20,000 میٹر کی گہرائی میں، براعظموں کے تابکار کشی کا مرکزی زون ہے، اور سمندروں کے لیے، اوپری مینٹل سب سے زیادہ فعال پرت ہے۔ سائنس دانوں کا خیال ہے کہ براعظموں پر، تقریباً 10،000 میٹر کی گہرائی میں، کرسٹ کے نچلے حصے میں درجہ حرارت تقریباً 700 °C ہوتا ہے، جب کہ سمندروں میں درجہ حرارت صرف 200 °C تک پہنچ جاتا ہے۔

زمین کی پرت میں جیوتھرمل توانائی کا دو فیصد مستقل 840 بلین واٹ ہے، اور یہ تکنیکی طور پر قابل رسائی توانائی ہے۔ اس توانائی کو نکالنے کے لیے بہترین جگہیں براعظمی پلیٹوں کے کناروں کے قریب کے علاقے ہیں، جہاں پرت بہت پتلی ہے، اور زلزلہ اور آتش فشاں سرگرمی کے علاقے — جہاں زمین کی حرارت سطح کے بہت قریب ظاہر ہوتی ہے۔

جیوتھرمل توانائی کہاں اور کس شکل میں ہوتی ہے؟

فی الحال، جیوتھرمل توانائی کی ترقی فعال طور پر مصروف ہے: امریکہ، آئس لینڈ، نیوزی لینڈ، فلپائن، اٹلی، ایل سلواڈور، ہنگری، جاپان، روس، میکسیکو، کینیا اور دیگر ممالک، جہاں سیارے کی آنتوں سے گرمی بھاپ اور گرم پانی کی شکل میں سطح پر اٹھتا ہے، باہر نکلتا ہے، درجہ حرارت 300 ° C تک پہنچ جاتا ہے۔

آئس لینڈ اور کامچٹکا کے مشہور گیزر کے ساتھ ساتھ امریکی ریاستوں وومنگ، مونٹانا اور ایڈاہو میں واقع مشہور یلو اسٹون نیشنل پارک، جو تقریباً 9000 مربع کلومیٹر کے رقبے پر محیط ہے، کو واضح مثالوں کے طور پر پیش کیا جا سکتا ہے۔

جیوتھرمل توانائی کے بارے میں بات کرتے وقت، یہ یاد رکھنا بہت ضروری ہے کہ یہ زیادہ تر کم صلاحیت کی ہے، یعنی کنویں سے نکلنے والے پانی یا بھاپ کا درجہ حرارت زیادہ نہیں ہے۔ اور یہ اس طرح کی توانائی کے استعمال کی کارکردگی کو نمایاں طور پر متاثر کرتا ہے۔

حقیقت یہ ہے کہ آج بجلی کی پیداوار کے لیے کولنٹ کا درجہ حرارت کم از کم 150 ° C ہونا اقتصادی طور پر مناسب ہے۔ اس صورت میں، اسے براہ راست ٹربائن میں بھیجا جاتا ہے۔

ایسی تنصیبات ہیں جو کم درجہ حرارت پر پانی استعمال کرتی ہیں۔ ان میں، جیوتھرمل پانی ثانوی کولنٹ (مثال کے طور پر، فریون) کو گرم کرتا ہے، جس کا ابلتا نقطہ کم ہوتا ہے۔ پیدا ہونے والی بھاپ ٹربائن کو موڑ دیتی ہے۔ لیکن اس طرح کی تنصیبات کی صلاحیت کم ہے (10 - 100 کلو واٹ) اور اس لیے توانائی کی قیمت زیادہ درجہ حرارت والے پانی استعمال کرنے والے پاور پلانٹس سے زیادہ ہوگی۔

نیوزی لینڈ میں جیو پی پی

جیوتھرمل ذخائر گرم پانی سے بھری ہوئی غیر محفوظ چٹانیں ہیں۔ وہ بنیادی طور پر قدرتی جیوتھرمل بوائلر ہیں۔

لیکن کیا ہوگا اگر زمین کی سطح پر خرچ کیا گیا پانی پھینکا نہ جائے بلکہ بوائلر میں واپس آجائے؟ گردشی نظام کی تشکیل؟ اس صورت میں، نہ صرف تھرمل پانی کی گرمی، بلکہ ارد گرد کے پتھروں کو بھی استعمال کیا جائے گا. اس طرح کا نظام اس کی کل تعداد میں 4-5 گنا اضافہ کرے گا۔ کھارے پانی سے ماحولیاتی آلودگی کا مسئلہ ختم ہو جاتا ہے، کیونکہ یہ زیر زمین افق پر واپس آتا ہے۔

گرم پانی یا بھاپ کی صورت میں، حرارت کو سطح پر پہنچایا جاتا ہے، جہاں اسے براہ راست عمارتوں اور گھروں کو گرم کرنے یا بجلی پیدا کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ زمین کی سطح کی حرارت بھی مفید ہے، جو عام طور پر کنویں کی کھدائی کے ذریعے حاصل کی جاتی ہے، جہاں ہر 36 میٹر پر گریڈینٹ 1 °C بڑھ جاتا ہے۔

اس گرمی کو جذب کرنے کے لیے، وہ استعمال کرتے ہیں۔ گرمی پمپسگرم پانی اور بھاپ کو بجلی پیدا کرنے اور براہ راست گرم کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور پانی کی عدم موجودگی میں گہرائی میں مرتکز حرارت کو ہیٹ پمپس کے ذریعے مفید شکل میں تبدیل کر دیا جاتا ہے۔ میگما کی توانائی اور آتش فشاں کے نیچے جمع ہونے والی حرارت کو اسی طرح سے نکالا جاتا ہے۔

عام طور پر، جیوتھرمل پاور پلانٹس میں بجلی پیدا کرنے کے کئی معیاری طریقے ہیں، لیکن دوبارہ براہ راست یا ہیٹ پمپ جیسی اسکیم میں۔

سب سے آسان صورت میں، بھاپ کو پائپ لائن کے ذریعے برقی جنریٹر کی ٹربائن تک پہنچایا جاتا ہے۔ ایک پیچیدہ اسکیم میں، بھاپ کو پہلے سے صاف کیا جاتا ہے تاکہ تحلیل شدہ مادے پائپوں کو تباہ نہ کریں۔ ایک مخلوط اسکیم میں، پانی میں تحلیل ہونے والی گیسیں پانی میں بھاپ کے گاڑھا ہونے کے بعد ختم ہوجاتی ہیں۔

آخر میں، ایک بائنری اسکیم ہے جہاں کم ابلتے نقطہ (ہیٹ ایکسچینجر سکیم) کے ساتھ ایک اور مائع کولنٹ کے طور پر کام کرتا ہے (گرمی لینے اور جنریٹر ٹربائن کو موڑنے کے لیے)۔

سب سے زیادہ امید افزا پانی اور لتیم کلورائد کے ساتھ ویکیوم جذب کرنے والے ہیٹ پمپ ہیں۔ پہلے ویکیوم واٹر پمپ میں بجلی کی کھپت کی وجہ سے تھرمل پانی کے درجہ حرارت میں اضافہ ہوتا ہے۔

60 - 90 ° C کے درجہ حرارت کے ساتھ کنویں کا پانی ویکیوم بخارات میں داخل ہوتا ہے۔ پیدا ہونے والی بھاپ کو ٹربو چارجر کے ذریعے کمپریس کیا جاتا ہے۔ دباؤ کا انتخاب مطلوبہ کولنٹ درجہ حرارت پر منحصر ہوتا ہے۔

اگر پانی براہ راست ہیٹنگ سسٹم میں جاتا ہے، تو یہ 90 - 95 ° C ہے، اگر ہیٹنگ نیٹ ورکس میں، تو 120 - 140 ° C. کنڈینسر میں، گاڑھی بھاپ شہر کے ہیٹنگ میں گردش کرنے والے پانی کو اپنی حرارت دیتی ہے۔ نیٹ ورکس، حرارتی نظام اور گرم پانی۔

جیوتھرمل توانائی کے استعمال کو بڑھانے کے لیے اور کیا آپشنز ہیں؟

ان میں سے ایک ہدایت تیل اور گیس کے بڑے ذخائر کے استعمال سے متعلق ہے۔

جیسا کہ آپ جانتے ہیں، پرانے کھیتوں میں اس خام مال کی پیداوار پانی کے سیلاب کے طریقہ کار سے کی جاتی ہے، یعنی پانی کو کنوؤں میں ڈالا جاتا ہے، جو ذخائر کے سوراخوں سے تیل اور گیس کو بے گھر کر دیتا ہے۔

جیسے جیسے انحطاط بڑھتا ہے، غیر محفوظ ذخائر پانی سے بھر جاتے ہیں، جو آس پاس کی چٹانوں کا درجہ حرارت حاصل کرتے ہیں، اور اس طرح یہ ذخائر ایک جیوتھرمل بوائلر میں تبدیل ہو جاتے ہیں، جہاں سے بیک وقت تیل نکالنا اور گرم کرنے کے لیے پانی حاصل کرنا ممکن ہوتا ہے۔

بلاشبہ، اضافی کنوؤں کو کھودنا اور گردش کا نظام بنانا ضروری ہے، لیکن یہ ایک نئے جیوتھرمل فیلڈ کو تیار کرنے سے کہیں زیادہ سستا ہوگا۔

دوسرا آپشن یہ ہے کہ خشک چٹانوں سے گرمی کو مصنوعی پارمیبل زون بنا کر نکالا جائے۔ طریقہ کار کا نچوڑ یہ ہے کہ خشک چٹانوں میں دھماکوں کا استعمال کرتے ہوئے porosity پیدا کیا جائے۔

اس طرح کے نظاموں سے گرمی کا اخراج اس طرح کیا جاتا ہے: دو کنویں ایک دوسرے سے ایک خاص فاصلے پر کھودے جاتے ہیں۔ پانی کو ایک میں پمپ کیا جاتا ہے، جو، بنے ہوئے سوراخوں اور دراڑوں کے ذریعے دوسرے میں جاتا ہے، چٹانوں سے گرمی کو ہٹاتا ہے، گرم ہوتا ہے اور پھر سطح پر چڑھ جاتا ہے۔

اس طرح کے تجرباتی نظام پہلے ہی امریکہ اور انگلینڈ میں کام کر رہے ہیں۔ لاس الاموس (امریکہ) میں، دو کنویں — ایک 2,700 میٹر کی گہرائی کے ساتھ، اور دوسرا — 2,300 میٹر، ہائیڈرولک فریکچرنگ کے ذریعے جڑے ہوئے ہیں اور 185 ° C کے درجہ حرارت پر گرم گردش کرنے والے پانی سے بھرے ہوئے ہیں۔ کان، پانی کو 80 ° C تک گرم کیا جاتا ہے۔

جیوتھرمل پاور پلانٹ

توانائی کے وسائل کے طور پر سیارے کی حرارت

اطالوی قصبے لاریڈیریلو کے قریب کنویں سے خشک بھاپ سے چلنے والی الیکٹرک ریلوے چلتی ہے۔ یہ نظام 1904 سے کام کر رہا ہے۔

جاپان اور سان فرانسسکو میں گیزر فیلڈز دنیا کے دو اور مشہور مقامات ہیں جو بجلی پیدا کرنے کے لیے خشک گرم بھاپ کا بھی استعمال کرتے ہیں۔ جہاں تک نم بھاپ کا تعلق ہے، اس کے زیادہ وسیع میدان نیوزی لینڈ میں ہیں، اور رقبے میں چھوٹے - جاپان، روس، ایل سلواڈور، میکسیکو، نکاراگوا میں۔

اگر ہم جیوتھرمل حرارت کو توانائی کے وسائل کے طور پر دیکھیں تو اس کے ذخائر دنیا بھر میں بنی نوع انسان کی سالانہ توانائی کی کھپت سے دسیوں ارب گنا زیادہ ہیں۔

زمین کی پرت کی حرارتی توانائی کا صرف 1%، جو 10,000 میٹر کی گہرائی سے لی گئی ہے، انسانی حیات کے ذریعہ مسلسل پیدا ہونے والے جیواشم ایندھن جیسے تیل اور گیس کے سینکڑوں گنا ذخائر کو اوورلیپ کرنے کے لیے کافی ہو گی، جس کی وجہ سے زمین کی ناقابل واپسی کمی ہوتی ہے۔ زیر زمین اور ماحولیاتی آلودگی۔

یہ معاشی وجوہات کی وجہ سے ہے۔ لیکن جیوتھرمل پاور پلانٹس میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کا اخراج بہت اعتدال پسند ہے، تقریباً 122 کلوگرام فی میگا واٹ گھنٹہ بجلی پیدا ہوتی ہے، جو فوسل فیول پاور جنریشن سے ہونے والے اخراج سے نمایاں طور پر کم ہے۔

صنعتی جیو پی ای اور جیوتھرمل توانائی کے امکانات

7.5 میگاواٹ کی صلاحیت کے ساتھ پہلا صنعتی جیو پی ای 1916 میں اٹلی میں بنایا گیا تھا۔ اس کے بعد سے، انمول تجربہ جمع کیا گیا ہے.

1975 تک، دنیا میں جیو پی پی کی کل نصب صلاحیت 1278 میگاواٹ تھی، اور 1990 میں یہ پہلے ہی 7300 میگاواٹ تھی۔ جیوتھرمل توانائی کی ترقی کی سب سے بڑی مقدار امریکہ، میکسیکو، جاپان، فلپائن اور اٹلی میں ہے۔

USSR کی سرزمین پر پہلا geoPE 1966 میں کامچٹکا میں بنایا گیا تھا، اس کی صلاحیت 12 میگاواٹ ہے۔

2003 سے، Mutnovskaya جغرافیائی پاور پلانٹ روس میں کام کر رہا ہے، جس کی طاقت اب 50 میگاواٹ ہے - یہ اس وقت روس کا سب سے طاقتور جیو الیکٹرک پاور پلانٹ ہے۔

دنیا کا سب سے بڑا جیو پی پی کینیا میں اولکاریا IV ہے، جس کی صلاحیت 140 میگاواٹ ہے۔

مستقبل میں، یہ بہت ممکن ہے کہ میگما کی تھرمل توانائی سیارے کے ان علاقوں میں استعمال کی جائے گی جہاں یہ زمین کی سطح سے زیادہ گہرائی میں نہیں ہے، اسی طرح گرم کرسٹل پتھروں کی حرارتی توانائی، جب ٹھنڈا پانی کئی کلومیٹر کی گہرائی میں ایک سوراخ شدہ سوراخ میں پمپ کیا جاتا ہے اور گرم پانی کو سطح یا بھاپ پر واپس کر دیا جاتا ہے، جس کے بعد وہ حرارت حاصل کرتے ہیں یا بجلی پیدا کرتے ہیں۔

سوال یہ پیدا ہوتا ہے کہ فی الحال جیوتھرمل توانائی کا استعمال کرتے ہوئے اتنے کم منصوبے کیوں مکمل ہو رہے ہیں؟ سب سے پہلے، کیونکہ وہ سازگار جگہوں پر واقع ہیں، جہاں پانی یا تو زمین کی سطح پر گرتا ہے، یا بہت کم سطح پر واقع ہے۔ ایسے معاملات میں، گہرے کنوؤں کی کھدائی ضروری نہیں ہے، جو جیوتھرمل توانائی کی نشوونما کا سب سے مہنگا حصہ ہیں۔

گرمی کی فراہمی کے لیے تھرمل واٹر کا استعمال بجلی کی پیداوار کے مقابلے میں بہت زیادہ ہے، لیکن وہ اب بھی چھوٹے ہیں اور توانائی کے شعبے میں اہم کردار ادا نہیں کرتے۔

جی تھرمل توانائی صرف پہلے قدم اٹھا رہی ہے اور موجودہ تحقیق، تجرباتی-صنعتی کام کو اس کی مزید ترقی کے پیمانے کا جواب دینا چاہیے۔