الطاقة الحرارية الجوفية

يذكر 1718 غيغاطن من CO₂، وهو ما يعادل 468.54 غيغاطن من الكربون.

[12] رأى بليني الأكبر سحابة كبيرة تنذر بالسوء تخرج من قمة جبل فيزوف. وعندما قرر أن هناك شيئاً غير طبيعي، اختار ألا يهرب وينقذ نفسه، بل أن يطلق أسطولاً من السفن الحربية لمساعدة الآخرين على طول الساحل، وينطلق معها. وعندما تلقى رسالة من صديقته ريكتينا تطلب المساعدة، اتضح سريعاً أن الرحلة أصبحت مهمة إنقاذ. وصل بليني إلى ريكتينا في منزله على بعد 5 كم من بومبي، ونصحه قائد دفته بالانسحاب - لكن بليني رفض، وواصل طريقه لمساعدة صديقه الآخر، بومبونيانوس، في ستابياي. وهنا حاول الرجلان الاسترخاء، وتناول العشاء، والاستحمام، وانتظار انقضاء الخطر طوال الليل. لكن خلال الليل، بدأ الرماد والخفاف يهطلان، وهزت الهزات أساسات المنزل، وابتلع تدفق الحمم بيوتاً بعيدة وكان يقترب سريعاً من المنزل. ساءت الظروف، وازدادت الأخطار في الداخل والخارج. وبحلول الصباح، قررا الإخلاء والتوجه إلى الشاطئ - لكنهما للأسف غلبتهما الحرارة المتصاعدة واللهب والأبخرة الخانقة أثناء هروبهما.

[13] يوضح أنه لم يكن هناك حدث واحد تسبب في الكارثة، بل كوارث كثيرة تراكمت، وكان لدى سكان بومبي وقت لمحاولة الهرب بينما كان الرماد الساخن والخفاف يهطلان قبل أن يودي التدفق البركاني الفتاتي بحياة معظم السكان. وهذا يعزز الاستنتاج بأن بليني الأكبر كان لديه وقت للاستحمام والاسترخاء قبل بدء محاولة الإخلاء.

يوضح الرسم البياني المعروض تمثيلًا مبسطًا للتغيرات اليومية في الطلب على الطاقة ومشكلات التقطع في الطاقة المتجددة، استنادًا إلى [43-56]، عبر 4 عوامل رئيسية:

• يتغير الطلب على الطاقة عادةً خلال اليوم مع ممارسة الناس لروتينهم اليومي. يميل استهلاك الكهرباء إلى بلوغ ذروته صباحاً ومساءً عندما يستيقظ الناس أو يعودون إلى المنزل من العمل - فيشغّلون الأضواء والتلفزيونات وأجهزة الطبخ وغيرها - وعادةً ما يستقر أو ينخفض في منتصف النهار حين يكون الناس في العمل أو في الطريق أو خارج المنزل. وكما هو متوقع، يكون الطلب في أدنى مستوياته ليلاً عندما يكون الناس نائمين.
  (تختلف أنماط الطلب المحددة في الدراسات؛ وقد استُخدمت عدة مصادر وبُسّطت لأغراض هذا الرسم البياني.)
• الطاقة الشمسية - يبلغ إمداد الكهرباء من التوليد الشمسي ذروته في منتصف النهار حين يكون ضوء الشمس في أقصى قوته، ثم ينخفض مع المساء عند غروب الشمس. يوضح هذا النمط المألوف اختلافًا عن استهلاك الناس للكهرباء، ما يسبب نقصًا في الإمداد حين يكون الطلب في أعلى مستوياته: حتى مع شروق الشمس وزيادة الإمداد، لا يكفي ذلك لتغطية ذروة الطلب الصباحية. من-ناحية-أخرى، يوجد فائض من الكهرباء في منتصف النهار حين تكون الشمس في أعلى موقع لها، لكن الطلب يكون منخفضًا نسبيًا.
• طاقة الرياح - يتسم إمداد الكهرباء من توليد الرياح بطبيعته بالتقلب وعدم الانتظام نسبيًا. لا يوجد نمط ثابت يمكن التنبؤ به للرياح على المدى القصير (كل ساعة) مثل ضوء الشمس (مع أن بعض المصادر تشير إلى ميل الرياح لبلوغ ذروتها خلال بعد الظهر). لكن مثل الطاقة الشمسية، يمكن لطاقة الرياح أن تولد فوائض في بعض أوقات اليوم وتعجز عن تلبية الطلب في أوقات أخرى. قد تمر أيام كاملة من السكون تكون فيها الرياح غير كافية للطلب، أو توفر أيام عاصفة بلا توقف فائضًا مستمرًا من الكهرباء. في النهاية، تعد طاقة الرياح وحدها مصدرًا غير موثوق للطاقة. حتى عند جمع الرياح والطاقة الشمسية، قد تعجزان غالبًا عن توفير كهرباء كافية خلال فترات ذروة الطلب، وخصوصًا في الأيام الغائمة عديمة الرياح.
• الطاقة المكمّلة - يمكن استخدام مصادر طاقة أخرى لتعويض النقص المتقطع في الكهرباء المرتبط بالرياح والطاقة الشمسية، والمساعدة في جعل الإمداد يواكب الطلب. يمكن تعديل الطاقة القادمة من مصادر مثل الطاقة الكهرومائية والوقود الحيوي والطاقة الحرارية الجوفية المعززة على مدار اليوم، لتوفير طاقة إضافية عند الحاجة أو تقليل الإفراط في التوليد والفوائض المهدرة خلال الفترات خارج الذروة. يتيح ذلك تلبية الطلب باستمرار في كل أوقات اليوم باستخدام مجموعة من مصادر الطاقة. يساعد استخدام مصدر متجدد (بدلًا من الوقود الأحفوري) كإمداد قابل للتعديل ومكمّل على تلبية الطلب دون خلق انبعاثات كربونية إضافية غير ضرورية.

تتبّع-الحمل مقابل طاقة الحمل الأساسي:

تعد الطاقة الحرارية الجوفية المعززة مثالًا رئيسيًا على مصدر طاقة يمكن تعديله بمرونة وبشكل ديناميكي لمواكبة التغيرات الفورية في الطلب الناتجة عن التقطع وأنماط الاستهلاك البشري، ويُعرف بأنه إمداد «تتبّع-الحمل». تُعرف مصادر طاقة أخرى، مثل محطات الوقود الأحفوري أو الطاقة النووية، تقليديًا بأنها إمدادات طاقة «الحمل الأساسي» ^A. يعني ذلك أنها تستطيع توفير كهرباء مستمرة وموثوقة لتلبية احتياجاتنا الأساسية من الطاقة؛ لكن بخلاف الطاقة الحرارية الجوفية المعززة، لا يسهل تعديلها، ولا يمكن رفع أو خفض إنتاجها بسرعة لمواكبة الطلب. تُدمج محطات طاقة إضافية، تُعرف باسم «ذروة-الحمل»، في شبكة الكهرباء لتوفير طاقة إضافية خلال فترات ذروة الطلب. لكن حتى محطات طاقة ذروة-الحمل تحتاج وقتًا لتشغيلها وإيقافها، ما يسبب عدم كفاءة وإفراطًا في الإنتاج وهدرًا.

رسمنا البياني نسخة مبسطة من منحنى البطة ^B، وهو رسم معروف على نطاق واسع يوضح الفرق بين الطلب والإمداد من الطاقة الشمسية(/الرياح) والحمل الناتج على نظام شبكة الكهرباء لدينا - أي إنه يوضح صافي الطلب المتبقي بعد احتساب ما تلبيه بالفعل طاقة الشمس(/الرياح)، وبذلك يجمع هذه العوامل في منحنى واحد. يبرز أن الرياح والطاقة الشمسية، رغم أنهما قد تساعدان في تلبية احتياجات الطاقة، لا تستطيعان (حاليًا) استبدال الحمل الأساسي بالكامل. ومن خلال عدم تلبية 100% من الطلب في كل الأوقات، يمكن أن تفرضا ضغطًا إضافيًا على الشبكة عبر الحاجة إلى تعديلات سريعة وأكثر تكرارًا لمحطات الحمل الأساسي التقليدية البطيئة في رفع الإنتاج لتعويض ذلك (أو على الأقل، ليس من دون أن يؤدي ذلك إلى تكرار زائد، وعدم كفاءة كبيرة، وطاقة مهدرة). على سبيل المثال، حين ينخفض إنتاج الطاقة الشمسية في المساء بالتزامن مع بلوغ الطلب على الكهرباء ذروته، يجب على شركات المرافق التي تشغّل محطات طاقة الحمل الأساسي رفع الإنتاج بسرعة بدلًا من الطاقة الشمسية. لا يسبب ذلك ضغطًا تشغيليًا فقط، بل إن هذه المحطات لا تكون مجدية اقتصاديًا إلا عندما تعمل باستمرار - فتشغيلها وإيقافها طوال اليوم يجعلها غير قابلة للاستمرار اقتصاديًا.

تهدف حلول هذه المشكلة إلى «تسطيح بطن البطة» (وبذلك تقليل مقدار الزيادة أو الخفض المطلوبين في محطات الحمل الأساسي)، وتشمل:

• تحسين تشغيل الحمل الأساسي لتعديل الإنتاج بمرونة أكبر
• تعديل سلوكنا في استهلاك الطاقة ليكون أكثر ثباتًا خلال اليوم
• توجيه فائض الكهرباء إلى استخدامات بديلة
• إدخال تخزين الطاقة على مستوى الشبكة
• التحول إلى مصادر «تتبّع-الحمل» أخرى أكثر مرونة، مثل الطاقة الحرارية الجوفية المعززة أو الطاقة الكهرومائية

انظر أيضًا: عشر سنوات من تحليل مخطط البطة: كيف يساعد اكتشاف من NREL في عام 2008 على إدخال مزيد من الطاقة الشمسية إلى الشبكة اليوم | NLR (NREL) (مؤرشف)