قدمت انرژی زمین گرمایی به اندازه عمر زمین است. (geo) به معنی «زمین» و «Thermal» به معنی «گرما» است. بنابراین Geothermal (ژئوترمال) به معنی زمین – گرما می باشد.
آیا تاکنون تخم مرغ آپزی را نصف کرده اید ؟ درون زمین مشابه تخم مرغ است. زرده تخم مرغ بسان هسته زمین است. سفیده تخم مرغ مانند گوشته زمین است. و پوسته تخم مرغ نظیر پوسته زمین است.
زیر پوسته زمین و قسمت فوقانی گوشته ، سنگهای مذابی (سنگهای نرم داغی به صورت روان) بنام ماگما وجود دارد. پوسته زمین برروی این گوشته ماگمایی مذاب شناور است. زمانیکه ماگما از طریق آتشفشان به سطح زمین می رسد ، به آن گدازه می گویند.
به ازای هر 100 متری که به زیرزمین میروید ، حرارت سنگ 3 درجه سلزیوس (Celsius) افزایش می یابد. یا به ازای هر 328 فوت در زیرزمین ، حرارت 4/5 درجه فارنهایت افزوده می شود. بنابراین اگر 1000 فوت به زیرزمین بروید ، درجه حرارت سنگ جهت جوشاندن آب کافی خواهد بود.
بعضی اوقات آب در اعماق زمین ، در کنار سنگ گرمی قرار گرفته و به آب جوش یا بخار تبدیل می شود. درجه حرارت آب گرم می تواند تا 300 درجه فارنهایت (148 درجه سلزیوس) برسد. این مقدار حرارت بیش از حرارت آب جوش (212 درجه فارنهایت یا 100 درجه سانتیگراد) است. اگر آب جوش با هوا تماس نداشته باشد ، به بخار تبدیل نمی شود. زمانیکه آب گرم از طریق شکافهای زمین به بالا می آید به آن چشمه آب گرم می گویند. درتصویر، چشمه آب گرم پارک ملی یلوستون (Yellewstone) دیدهمی شود. بعضی اوقات آب گرم به محض رسیدن به سطح زمین ، در هوا منفجر شده که به آن آبفشانمی گویند. در تصویر، آبفشان Old faithful دیده می شود.
حدود 10000 سال قبل ، سرخپوشان قدیمی در شمال آمریکا از چشمه های آب گرم برای آشپزی استفاده می کردند. مناطق اطراف این چشمه ها جزو مناطق بیطرف محسوب می شد. درنتیجه مبارزان قبایل جنگجو می بایست با صلح و دوستی درکنار هم استحمام کنند. تقریباً هریک از چشمه های آب گرم اصلی در ایالت متحده به نوعی مورد استفاده قبایل بومی آمریکا بوده است. چشمه های آب گرم کالیفرنیا ، مانند آبفشانهای ناحیه ناپا (Napa) ، برای قبایل آن منطقه مهم و مقدس بودند.
در سایر مناطق جهان ، مردم از چشمه های آب گرم برای استراحت و تمدد اعصاب استفاده می کنند. رومیهای قدیم ، مکانهای مخصوصی را برای حمام آب گرم ساخته بودند ، و ژاپنی ها نیز قرنها از چشمه های آب گرم طبیعی برخوردار بوده اند.
استفاده از انرژی زمین گرمایی در دنیای امروز
امروزه مردم از آبهای زمین گرمایی در استخرهای شنا و چشمه های معدنی استفاده می کنند. همچنین این آبها می توانند گرمای ساختمانها را برای رشد گیاهان مناسب سازند.
درسان برناردنیو (San Bernardina) واقع در جنوب کالیفرنیا ، از آب گرم زیرزمینی برای گرم نمودن ساختمانها در زمستان استفاده می شود. آب گرم از طریق لوله های روکش دار به صدها ساختمان عمومی منتقل می شود. ساختمان شهرداری ، پناهگاه حیوانات ، خانه سالمندان ، آژانسهای املاک ، هتلها و مراکز همایش، بعضی از ساختمانهایی هستند که بدین طریق گرم می شوند. در کشور ایسلند، بیشتر ساختمانها و حتی استخرهای شنا در شهر ریکیاویک و سایر جاها به کمک آبهای زمین گرمایی گرم می شوند. در این کشور حداقل 25 آتشفشان فعال و تعداد زیادی چشمه آب گرم و آبفشان وجود دارد.
زمین گرمایی / پمپاژ گرمای حاصل از منابع زیرزمینی
هر قدر بیشتر به اعماق زمین برویم به میزان گرما افزوده می شود. میزان گرمای لایه فوقانی زمین زیاد نمی باشد. تقریباً در سرتاسر سیاره ما ، میزان گرما تا عمق 10 فوت یکسان است (بین 50 تا 60 درجه فارنهایت یا 10 تا 16 درجه سانتیگراد). اگر تاکنون به زیرزمین ساختمانی یا غار زیرزمینی رفته باشید ، حتماً متوجه شده اید که این مکانها تقریباً همیشه سرد هستند.
سیستم پمپ منبع زمین گرمایی ، گرمای حاصل از لایه های فوقانی زمین را (10 تا 16 درجه سانتیگراد) از طریق لوله هایی به ساختمان منتقل کرده و داخل آنرا گرم یا سرد می کنند. این لوله ها در نزدیک ساختمان درون زمین قرار می گیرند. در داخل این لوله ها سیالی ، مشابه با ضد یخی که در رادیاتور ماشین می ریزند ، وجود دارد.
در زمستان ، گرمای حاصل از منابع زمین گرمایی از مبدل گرمایی عبور کرده و هوای گرم را به مراکز اداری و تجاری ، و خانه ها منتقل می کند. در خلال آب و هوای گرم ، این فرآیند برعکس است ، بدین ترتیب که هوای گرم داخل ساختمان از مبدل گرمایی عبور نموده و به داخل زمین نسبتاً سردتر منتقل می شود. در خلال تابستان از این گرما می توان برای گرم نمودن آب نیز استفاده کرد.