دانش فنی ایران در تولید برق از گرمای اعماق زمین

حالا ایران هم با به نتیجه رسیدن یک طرح سخت و طولانی به 8 کشور دارای فناوری تأمین انرژی زمین گرمایی(ژئوترمال) اضافه شده است. یعنی تولید برق از گرمای نهفته در عمق 3 هزار متری زیر زمین.

به گزارش ایران، خورشید، باد، زمین، ماه، آسمان و هر چه از این طبیعت زنده و پویایی که پیرامون ما را گرفته و با زبان بی‌زبانی به ما التماس می‌کند از آن استفاده کنیم و نیازهای خود را تأمین. سوژه این است: استفاده از انرژی زمین گرمایی(ژئوترمال) در ایران محقق شد. از لحظه‌ای که قرار می‌شود سوژه را پیگیری کنم، یک بیت از گلستان سعدی در ذهنم مثل نرم افزار رایانه نصب می‌شود و تا پایان گزارش رهایم نمی‌کند: ابر و باد و مه و خورشید و فلک در کارند/ تا تو نانی به کف آری و به غفلت نخوری/ همه از بهر تو سرگشته و فرمانبردار/ شرط انصاف نباشد که تو فرمان نبری.

درست است که ما برای تأمین انرژی و گرما خودمان را به منابع فسیلی قفل و زنجیر کرده‌ایم و گاهی هم حرکتی کند به سوی تأمین انرژی از دیگر منابع طبیعی را آغاز می‌کنیم اما برای گسستن بندهای اسارت ملی از مصرف نفت و گاز باید حرکت‌های تند و جهش‌های شجاعانه‌ای را شروع کنیم و پای آن بایستیم تا بر سلطه عادت به سوزاندن سوخت و روشن کردن آتش برای تأمین گرما و برق پایان دهیم. حتی سعدی هم در 700 سال پیش این را دانسته بود که خورشید و ابر و باد و زمین و زمان فرمانبردار بشر است و بشرهم باید از عقل و هوش خود فرمان ببرد تا بتواند پتانسیل شگفت انگیز این طبیعت ثروتمند را به زیر فرمان خود بکشد. ما باید حرکت‌های خود را سرعت ببخشیم و قبول کنیم برای رها شدن از بند نفت و گاز فرصت زیادی نداریم.

ایران اکنون نهمین کشور دارای فناوری تأمین انرژی زمین گرمایی است. داستان باز شدن پای این فناوری به کشورمان داستانی جذاب و خواندنی است. این، یکی از طرح‌هایی است که دو رژیم سیاسی و 14 دولت را به خود دیده و در مسیر خود گاه با پای زخمی و گاه با سرعتی چون آهوی رها حرکت کرده و اکنون به نتیجه رسیده است. وقتی داستان این طرح را می‌خوانید باورتان می‌شود که حماسه‌ای به دست متخصصان و مدیران کشور (در همهمه همه اختلافات و فراز و نشیب‌های سیاسی و اجتماعی) 4 دهه گذشته شکل گرفته است.

سال 1354 بود که اکیپی متشکل از مهندسان ایرانی همراه با مهندسان مشاور شرکت ایتالیایی با هدف شناسایی پتانسیل‌های منبع انرژی زمین گرمایی درنواحی شمال و شمال غرب ایران درمحدوده‌ای به وسعت 260هزار کیلومتر مربع، به این مناطق سفر و مطالعات گسترده‌ای را آغاز کردند. تحقیقات این مهندسان مشخص کرد که مناطق سبلان، دماوند، خوی، ماکو و سهند با مساحتی بالغ بر 31هزار کیلومتر مربع برای انجام مطالعات تکمیلی و بهره‌برداری از انرژی زمین گرمایی مناسب است. از همان زمان، برنامه اکتشاف و مطالعات و عملیات ابتدایی زمین شناسی، ژئوفیزیک و ژئوشیمیایی برنامه‌ریزی و آغاز شد. چند سال پس از آن، این برنامه متوقف شد اما مطالعات ادامه داشت تا اینکه در سال 1361 با پایان یافتن مطالعات اکتشاف مقدماتی در هر یک از مناطق ذکر شده، نواحی مستعد و قطعی برای آغاز عملیات اصلی اکتشاف با دقت بیشتری شناسایی شد.

بنای اولیه تأسیس تشکیلاتی برای مدیریت بر فعالیت‌های مربوط به تولید انرژی از منابع غیرفسیلی، در سال 74 با هدف اولیه دستیابی به اطلاعات و فناوری‌های روز دنیا، پتانسیل سنجی و همچنین اجرای طرح‌های متعدد (خورشیدی، باد و زمین گرمایی، هیدروژن و بیوماس) گذاشته شد.

 در سال 79 شرکت سهامی سازمان انرژی‌های نو ایران به صورت صددرصد دولتی تأسیس شد و تا آخر سال 81 مسئولیت انجام تحقیقات و توسعه، طراحی و مشاوره ساخت و اجرای سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر را به عهده گرفت و در آخرین تغییرات، این شرکت از سال 82 خود مستقیماً مجری طرح‌های توسعه انرژی‌های تجدید پذیر شد.

از ابتدای سال 86 تنها طرح انرژی‌های تجدید پذیر که در خارج از سازمان سانا انجام می‌شد، طرح نیروگاه بادی بینالود در شرکت توانیر بود اما آن طرح به سانا واگذار و به این ترتیب، تمام نقش‌آفرینی‌هایی که سایر دستگاه‌ها نظیر وزارتخانه‌های جهاد و نفت، شرکت توانیر و حوزه ستادی وزارت نیرو عهده‌دار بودند به سانا منتقل و این سازمان تنها متولی توسعه انرژی‌های تجدید پذیر در کشور شد.

مهندس یوسف آرمودلی؛ 61ساله، بچه انزلی و مدیرعامل سازمان انرژی‌های نو ایران. فارغ‌التحصیل مهندسی مکانیک صنعتی از دانشگاه صنعتی شریف و فوق لیسانس مدیریت صنعتی دانشگاه علم و صنعت تهران. او، شرح وظایف سازمان زیرنظر خود را پیدا کردن ظرفیت‌های پنهان منابع تجدیدپذیر در کشور توصیف می‌کند: «سانا در راستای یکی از مأموریت‌های وزارت نیرو و شرکت توانیر کار می‌کند. ما در اینجا دنبال‌کننده چندین عملیات هستیم که از شناسایی و پیدا کردن ظرفیت‌ها آغاز می‌شود تا تحقیقات و ایجاد زمینه‌های نصب تأسیسات و تولید انواع انرژی‌های نو در شکل‌های زمین گرمایی، باد، خورشید، هیدروژن، پیل سوختی، جریان‌های دریایی و نیروگاه‌های آبی کوچک در مناطق مستعد کشور. انرژی زمین گرمایی، دومین انرژی طبیعی گسترده‌ای است که بعد از خورشید در اختیار ما است و ما باید بتوانیم از آن برای تولید برق و تأمین گرمای مکان‌های بسته استفاده کنیم. منبع اصلی این نوع انرژی در هسته زمین است که حدود 5 هزار درجه سانتیگراد حرارت دارد.»

برای استفاده از انرژی گرمایی زمین، در نخستین قدم باید شرایط جغرافیایی مکان‌هایی که مستعد استخراج این نوع انرژی است بررسی و گسل‌های زیرزمینی و مخزن‌های زیر سطحی آب گرم در اعماق زمین شناسایی شود. آرمودلی می‌گوید: «ما برای اینکه مخازن و گسل‌ها را شناسایی کنیم، دو راه داشتیم. یکی اینکه از راه اکتشاف به‌وسیله شناسایی شرایط جغرافیایی و پیدا کردن گسل‌ها و چشمه‌های آب گرم جای مخزن را تشخیص دهیم و دوم اینکه از طریق مطالعات ژئوتیپ و ژئوفیزیک سطح مخزن را پیدا کنیم و با زدن چاه‌های اکتشافی شرایط را تشخیص دهیم اما این کارها ابزار می‌خواست و دانش فنی و ما با اینکه خارجی‌ها در میانه راه تنهایمان گذاشتند، توانستیم با استفاده از ظرفیت نیروهای ایرانی و شرکت ملی حفاری ایران طرح را جلو ببریم.»

این طرح همین‌طور که من بسادگی می‌نویسم، آغاز نشده و به پایان نرسیده بلکه در طول سال‌های طولانی، حوادث و رفت و برگشت‌های زیادی را به خود دیده و بارها به دلایل مختلف متوقف و باز پس از مدتی از سر گرفته شده است. طرح تولید برق از انرژی زمین گرمایی در کوران حوادث متعدد سیاسی و اجتماعی کشور حتی در طول 8 سال پرحادثه 84 تا 92 با اتکا به انگیزه متخصصان ایرانی گاه از حرکت ایستاده و گاه شتاب گرفته و جلو رفته است.

دکتر سهیل پرخیال، 44 ساله، بچه مشهد، مدیر دفتر انرژی زمین گرمایی سانا. فارغ‌التحصیل مهندسی مکانیک حرارت و سیالات و دکترای ژئوترمال از دانشگاه صنعتی امیرکبیر. او، داستان پرفرازونشیب طرح زمین گرمایی ایران را مفصل‌تر تعریف می‌کند: «با بروز شوک نفتی در سال 1970، مسأله انرژی‌های نو در دنیا و سه سال بعد، در ایران هم مطرح شد و توسط یک شرکت ایتالیایی زمینه سازی‌هایی برای آغاز مطالعات زمین گرمایی در مناطق شمالی کشور مانند سبلان، سهند، دماوند صورت گرفت که در دل منطقه سبلان، مشکین شهر به‌عنوان نخستین مکان مطالعات انتخاب شد. شرکت ایتالیایی بعد از انقلاب گزارش مطالعاتش را داد و پس از آن، طرح متوقف شد.

بار دیگر برای ادامه مطالعات قبلی و تکمیل فاز اکتشاف در «ناحیه مشکین شهر»، در سال 74 کارشناسان وزارت نیرو با هدف نصب نخستین نیروگاه زمین گرمایی در کشور برنامه فاز اکتشاف تکمیلی را تهیه و بخش مطالعات رو زمینی شامل عملیات ژئوفیزیکی، زمین شناسی و بررسی‌های ژئوشیمیایی و ماهواره‌ای را آغاز کردند. این مطالعات توسط شرکتی از کشور نیوزیلند در سال 77 انجام شد.

شرکت نیوزیلندی مطالعات را ادامه داد و به اتمام رساند که حاصل مطالعاتش تخمین درجه حرارت احتمالی مخزن در حد240 درجه سانتیگراد و تعیین نقاط حفاری‌های اکتشافی در دامنه‌های شمالی سبلان مشرف به جنوب شهرستان مشکین‌شهر بود. به این ترتیب، مخازن زیرزمینی مورد نیاز برای تولید برق ژئوترمال شناسایی و عملیات حفاری اکتشافی آغازشد. شرکت نیوزیلندی با کشف مخزن بسیار بزرگی در منطقه، برای تأسیس نیروگاه برنامه‌ای ارائه داد که براساس آن، سازمان برنامه و بودجه وقت، برای ساخت نیروگاهی به ظرفیت 50 مگاوات برق مجوز داد و بودجه تعیین کرد.»

در ادامه، کار به کنسرسیومی متشکل از سه شرکت ایرانی، آلمانی و فیلیپینی سپرده شد اما در میانه راه، کار به مشکل تحریم برخورد کرد و چون سانا قادر نبود به‌دلیل تحریم مبلغ قرارداد را به حساب کنسرسیوم بریزد، کار آغاز نشد.

کار به مرحله حفاری چاه‌های اصلی رسیده بود و سانا پس از کناره‌گیری کنسرسیوم، به فکر این افتاد که از متخصصان و شرکت‌های داخلی برای ادامه طرح استفاده کند به همین دلیل، مناقصه داخلی برگزار کرد. شرکت ملی حفاری ایران مناقصه را برنده شد و عملیات حفاری را زیر نظر متخصصان سانا آغاز کرد.

از سوی دیگر، با هدف دستیابی به نقاط حفاری و آماده‌سازی سایت‌های حفاری و همچنین ساخت تجهیزات مربوط به تست چاه‌ها، شرکت مشانیر برای تهیه نقشه‌های اجرایی و سپس نظارت بر مراحل ساخت به‌عنوان مشاور و ناظر ایرانی برگزیده شد و کار ترمیم راه مشکین شهر به روستای موئیل به طول 16 کیلومتر و ساخت جاده‌های دسترسی از روستای موئیل به سایتهای حفاری به طول 11/5 کیلومتر، ترمیم و ساخت چند دهانه پل، ساخت کمپ مرکزی شامل سوله‌های نگهداری تجهیزات و مواد مصرفی حفاری و کمپ رفاهی برای اسکان پرسنل در سایت، ساخت پنج سکوی حفاری و تأسیسات آبرسانی، مخزن ذخیره آب با گنجایش 5 هزار مترمکعب وخط لوله انتقال آب به طول 9 کیلومتر، ساخت ایستگاه هواشناسی و آزمایشگاه محیط زیست و همچنین ساخت تجهیزات و ادوات مربوط به آزمایش چاه‌ها در فاصله سال‌های 1379 تا 1386

اجرا شد.

 آرمودلی می‌گوید: «تاکنون 15حلقه چاه حفر شده که 7 حلقه آن به مخزن رسیده و با دمای 240 درجه سانتیگراد بازدهی بسیار بالا دارد و با توجه به مطالعات امکان سنجی طرح، پیش‌بینی می‌شود پتانسیل محدوده مورد مطالعه در حدود 250 مگاوات برق باشد. در مرحله اول از توسعه میدان قرار است نخستین نیروگاه پایلوت زمین گرمایی کشورتا ظرفیت 5 مگا وات در این منطقه نصب شود اما تأمین نیروگاه مبدل انرژی گرمایی به برق، یک مانع بزرگ برای ادامه کار است. با این حال، ما ساخت نیروگاه و توربین را به مناقصه گذاشتیم که یکی از شرکت‌های ایرانی برنده شد و اکنون مشغول کار است.» به گفته مدیرعامل سازمان انرژی‌های نو ایران نخستین نیروگاه ساخت این شرکت ایرانی ظرف دو سال آینده ساخته و در محل نصب می‌شود و تولید 5 مگاوات برق را آغاز می‌کند.

پرخیال می‌گوید: «برای تولید برق از انرژی زمین گرمایی باید به مخازن زیر زمینی آب گرم دسترسی پیدا می‌کردیم که خوشبختانه ما در سراسر کشورمان چنین مخازنی داریم اما آن هم منوط به داشتن حداقل دمایی است که بتوان برای تولید برق و گرما استفاده کرد. هزینه پروژه زمین گرمایی بسیار بالا است اما اگر ما بتوانیم این ظرفیت را در کشور توسعه دهیم، با اینکه برگشت سرمایه‌اش مانند سوخت فسیلی است، به محیط زیست و منابع سوخت فسیلی کشورمان خدمت بزرگی کرده ایم.»

پروژه تولید 5 مگاوات برق از انرژی گرمایی زمین در مشکین شهر تاکنون 80 میلیارد تومان هزینه برده است. برآوردهای سانا نشان می‌دهد برای رسیدن به تولید 30 مگاوات برق 250میلیارد تومان بودجه نیاز است. به گفته پرخیال اجرای 39 ساله طرح ژئوترمال مشکین شهر باعث شد متخصصان ما به دانش فنی تولید برق از گرمای اعماق زمین البته تا مرحله قبل از ساخت نیروگاه مخصوص این طرح دست یابند که ظرف دو سال آینده دانش فنی ساخت نیروگاه را هم به دست خواهیم آورد.

مدیر دفتر انرژی زمین گرمایی سانا می‌گوید: «به شکلی که در تصاویر می‌بینید، بخار آب در یک چرخه بسته از مخزن زیر زمینی در عمق 3 هزار متری به سطح منتقل می‌شود، نیروگاه تولید برق را فعال می‌کند و سپس مجدداً به مخازن زیر زمینی بازگردانده می‌شود.»

اکنون بیش از 20 کشور جهان با نصب نیروگاه‌های زمین گرمایی از این منبع عظیم انرژی برای تولید برق استفاده می‌کنند؛ از جمله امریکا با 3093 مگاوات، فیلیپین با1904 مگاوات، ایتالیا با 843 مگاوات، مکزیک با 958 مگاوات، اندونزی با 1197 مگاوات، ژاپن با 536 مگاوات، نیوزیلند با628 مگاوات و ایسلند با 575 مگاوات.

علاوه بر آن بیش از78کشور جهان (بر مبنای اطلاعات سال 2010) با مجموع ظرفیت نصب شده بیش از 50 هزار و 583 مگاوات حرارتی، از انرژی زمین گرمایی در مواردی از قبیل تأمین گرمایش فضاهای اداری و مسکونی، پرورش آبزیان و محصولات کشاورزی گلخانه‌ای، استخرها (آب‌درمانی) و مراکز جذب توریست، فرایند‌های صنعتی و ذوب برف در معابر بهره‌برداری می‌کنند.

در ایران، بر اساس گزارش ارائه شده در سال 77 توسط سازمان انرژی‌های نو ایران، مناطق تفتان - بزمان، نایبند، بیرجند - فردوس، تکاب - هشترود، خور - بیابانک، اصفهان - محلات، رامسر، بندرعباس - میناب، بوشهر - کازرون و لار - بستک مناطق مستعد تولید برق از انرژی گرمای زمین هستند.