Z pewnością wiesz, czym ogólnie jest energia geotermalna, ale Czy znasz wszystkie podstawy tej energii? Ogólnie mówimy, że energia geotermalna jest energia cieplna z wnętrza Ziemi. Innymi słowy, energia geotermalna jest jedynym źródłem energii odnawialnej, które nie pochodzi ze Słońca. Co więcej, możemy powiedzieć, że energia ta nie jest energią odnawialną jako taką jego odnowa nie jest nieskończona, chociaż nadal jest niewyczerpany w skali ludzkiej, więc jest uważany za odnawialny ze względów praktycznych.
Pochodzenie ciepła wewnątrz Ziemi
Ciepło wewnątrz Ziemi jest spowodowane głównie przez rozpad pierwiastków promieniotwórczych takie jak uran 238, tor 232 i potas 40. Pierwiastki te stale ulegają rozkładowi, uwalniając przy tym energię cieplną. Kolejnym ważnym czynnikiem jest zderzenia płyt tektonicznych, które uwalniają ciepło w wyniku ruchu i tarcia. W niektórych regionach, np. w pobliżu, ciepło geotermalne jest bardziej skoncentrowane wulkany, strumienie magmy, gejzery i gorące źródła. Pozwala to na większą łatwość wykorzystania energii.
Wykorzystanie energii geotermalnej
Energia geotermalna jest wykorzystywana od ponad 2.000 lat, a Rzymianie byli pionierami w wykorzystaniu źródeł termalnych do kąpiele termalne i ogrzewanie. W ostatnich czasach jest to do tego przyzwyczajone ogrzewanie budynków, szklarnie i wytwarzanie energii elektrycznej. Istnieją trzy rodzaje złóż, z których można pozyskiwać energię geotermalną:
- Zbiorniki wysokotemperaturowe
- Zbiorniki niskotemperaturowe
- Suche zbiorniki z gorącą skałą
Zbiorniki wysokotemperaturowe
Uważa się, że jest to depozyt wysoka temperatura gdy wody gruntowe w zbiorniku osiągną temperaturę powyżej 100°C ze względu na bliskość aktywnego źródła ciepła. Aby wydobyć ciepło z podłoża, warunki geologiczne muszą umożliwiać istnienie a zbiornik geotermalny, który działa podobnie do złóż ropy naftowej lub gazu ziemnego.Podgrzana woda Przez te skały ma tendencję do unoszenia się w kierunku powierzchni, aż dotrze do zbiornika geotermalnego uwięzionego przez nieprzepuszczalną warstwę. Jeśli jednak w tej nieprzepuszczalnej warstwie pojawią się pęknięcia, może unieść się para lub gorąca woda pojawiają się na powierzchni w postaci gorących źródeł lub gejzerów. Te źródła ciepła były eksploatowane od czasów starożytnych, a dziś wykorzystuje się je do celów grzewczych i procesów przemysłowych.
Zbiorniki niskotemperaturowe
Zbiornik niskotemperaturowy to taki, w którym woda osiąga temperaturę od 60 do 100°C. W takich przypadkach przepływ ciepła jest normalny, więc nie jest konieczne posiadanie aktywnego źródła ciepła ani obecność nieprzepuszczalnej warstwy.
W tym przypadku kluczem jest magazynowanie wody na głębokości umożliwiającej osiągnięcie przez nią temperatur wystarczająco wysokich, aby jej eksploatacja była ekonomicznie opłacalna.
Suche zbiorniki z gorącą skałą
Depozyty suche, gorące skały Mają jeszcze większy potencjał, ponieważ należą do tzw 250-300ºC i na głębokościach od 2.000 do 3.000 metrów. Aby wydobyć ciepło z tych skał, jest to konieczne rozbić je, aby stały się porowate.
W tym systemie zimna woda jest wtryskiwana z powierzchni, przechodzi przez gorące porowate skały, nagrzewa się w trakcie tego procesu, a następnie ekstrahuje się w postaci pary w celu wytworzenia energii elektrycznej. Jednakże złoża te stwarzają trudności ze względu na techniki szczelinowania i wiercenia wymagane do ich eksploatacji.
Energia geotermalna o bardzo niskiej temperaturze
Podglebie możemy również uznać za: źródło ciepła o temperaturze 15ºC, całkowicie odnawialny i niewyczerpany. Przy odpowiednim systemie odbioru i pompie ciepła możliwe jest przekazanie tego ciepła do systemu grzewczego, który może osiągnąć temperaturę do 50°C, zapewniając ogrzewanie i ciepłą wodę użytkową.
System ten można stosować także latem, magazynując ciepło o temperaturze 40°C pod ziemią. Główną wadą jest to, że do zakopania obwodu zewnętrznego potrzebna jest duża powierzchnia, ale główną zaletą jest to, że oszczędność energii i wszechstronność Można go używać zarówno do ogrzewania, jak i chłodzenia.
Geotermalna pompa ciepła
Istotnym elementem tego typu systemu jest Pompa ciepła. Ta maszyna termodynamiczna opiera swoje działanie na Cykl Carnota, pobrany z gazu, który pełni rolę nośnika ciepła między dwoma źródłami, jednym o niskiej temperaturze i drugim o wysokiej temperaturze.
Pompa ta może pobierać ciepło z gruntu o temperaturze 15°C i podnosić jego temperaturę w celu ogrzania powietrza w obiegu wewnętrznym, osiągając znacznie wyższą wydajność niż konwencjonalne systemy klimatyzacyjne.
Wymień obwody z Ziemią
Możemy rozróżnić systemy wymiany z powierzchnia wody, które są tańsze, ale ograniczone geograficznie, oraz wymiana z ziemią, która może odbywać się bezpośrednio lub poprzez obwód pomocniczy.
- Bezpośrednia wymiana: prostsze i tańsze, ale z ryzykiem wycieków i zamarznięcia.
- obwód pomocniczy: droższy, ale pozwala uniknąć dużych wahań temperatury.
Należy zauważyć, że pochłaniając ciepło ze źródła o stabilnej temperaturze, jakim jest grunt, systemy te zapewniają stałą i wydajną pracę przez cały rok, niezależnie od warunków atmosferycznych.
Wydajność układów klimatyzacji
La efektywność energetyczna geotermalnych systemów klimatyzacji jest wyjątkowa: osiągają one wydajność do 500% w trybie chłodzenia i 400% w trybie ogrzewania. Oznacza to, że na każdą zużytą jednostkę energii w przypadku chłodnictwa można wygenerować do 5 jednostek energii cieplnej.
Oprócz wysokiej wydajności system ten ma tę zaletę, że nie jest zależny od wahań energii słonecznej lub wiatrowej, ponieważ Ziemia zapewnia stałe źródło ciepła.
Dystrybucja energii geotermalnej
Energia geotermalna jest rozprowadzana po całej planecie, ale z większą koncentracją na obszarach wulkanicznych i uskokach tektonicznych. Obszary takie jak wybrzeże Pacyfiku w Ameryce i Indonezji mają duży potencjał. Można jednak rozszerzyć jego eksploatację na inne obszary dzięki nowoczesnym technologiom wiertniczym.
Zalety i wady energii geotermalnej
Korzyści:
- Dostępność na całej planecie.
- Niewyczerpany na ludzką skalę.
- Najtańsza znana energia.
wady:
- Możliwe wydzielanie się gazów siarkowych.
- Przesyłanie ciepła na duże odległości nie jest możliwe.
- Wysokie koszty początkowej instalacji.
Przyszłość energii geotermalnej
Potencjał geotermalny planety jest gigantyczny, a pod ziemią zmagazynowana jest wystarczająca ilość energii, która wystarczyłaby na pokrycie zapotrzebowania energetycznego świata przez miliony lat. Oczekuje się, że w miarę postępu technik wiertniczych wykorzystanie energii geotermalnej będzie coraz bardziej powszechne w procesach przemysłowych, ogrzewaniu budynków i wytwarzaniu energii elektrycznej.
Wraz z rozwojem nowych technologii, takich jak turbiny bezłopatkowe zdolne do wytwarzania energii elektrycznej w niższych temperaturach, energia geotermalna ma obiecującą przyszłość, ponieważ stanie się istotną częścią światowych dostaw energii.
Zatem energia geotermalna nie tylko stanowi czystą i obfitą alternatywę, ale może pomóc nam w osiągnięciu większej niezależności energetycznej, jednocześnie zmniejszając nasz ślad węglowy.