Jak to działa. Energia geotermalna
Jaka jest najgorętsza zielona energia ?
Pochodząca z głębi ziemi energia geotermalna jest używana do gotowania, kąpieli i utrzymywania ciepła już od czasów rzymskich.
Dziś jest to obiecująca opcja czystej energii, a wielu jest takich, którzy mają nadzieję, że dodatkowo zmniejszy zużycie paliw kopalnych w najbliższej przyszłości .
Potencjał geotermalny zidentyfikowano w ponad 80 krajach świata i jest on wykorzystywany w coraz powszechniej.
W Islandii 90% ogrzewania jest zaspokajane energią geotermalną, w tym większości miast, jak Reykjavik i Akureyri, używa się sieci rur ciepłej wody do ogrzewania budynków , a nawet chodniów na zewnątrz, aby stopić na nich śnieg.
W blisko 30 krajach na całym świecie, jest wykorzystywana energia geotermalna .
Partnerstwo Uniwersytetu Narodów Zjednoczonych – Program Treningowy Geotermii (UNU – GTP) z Orkustofnun (Krajowy Urząd Energetyki Islandii ), stara się zwiększyć wykorzystanie energii geotermalnej na świecie dzieląc się pozytywnym doświadczeniem..
UNU – GTP pomaga krajom rozwijającym się poprzez szkolenia specjalistów oraz badania i rozwój energii geotermalnej .
Program oferuje sześcio miesięczne szkolenia specjalistyczne, z możliwością ich rozszerzenia i uzyskania tytułu Master of Science w dziedzinie nauk geotermalnych lub inżynierii .
Wykorzystanie ciepła
Energia geotermalna jest stała i niezależna od warunków pogodowych – w przeciwieństwie do wiatru, energii słonecznej i wodnej .
Jej źródło znajduje się w rdzeniu Ziemi, gdzie powolny rozpad pierwiastków promieniotwórczych – proces , który dzieje się we wszystkich skałach – produkuje ciepło.
Skorupa ziemska jest podzielona na 14 płyt, które poruszają się w różnych kierunkach z różnymi prędkościami.
Granice płyt charakteryzują uskoki, są to obszary występujących trzęsień ziemi i aktywności wulkanicznej .
Geotermalne pola lub obszary są powszechne na granicach płyt z aktywnością wulkaniczną – na przykład wzdłuż Ring of Fire .
W uproszczonym modelu woda deszczowa która przemieszcza się pod ziemią wzdłuż pęknięć w skałach, zbiera w naturalnych podziemnych zbiornikach, w pobliżu źródła ciepła (np. komory magmy).
Woda nagrzewa się i następnie przesuwa się w kierunku powierzchni ziemi.
Woda do wykorzystania w energetyce geotermalnej jest pobierana przez otwory, które przecinają “ścieżki” przepływu ciepłej wody w skałach podziemnych.
Wykorzystywanie energii geotermalnej zazwyczaj odbywa się na głębokości maksymalnie 3000 m od powierzchni ziemi .
Gorące fakty
Istnieją dwa rodzaje zasobów geotermalnych:
- o temperaturze 150°C lub gorętsze, które znajdują się w obszarach aktywności wulkanicznej – energia z tych źródeł jest wykorzystywany do produkcji energii elektrycznej (przy użyciu pary do uruchomienia turbiny)
- o temperaturze niższej niż 150 °C, które znajdują się w takich miejscach jak baseny sedymentacyjne lub wygasłe obszary wulkaniczne – są wykorzystywane bezpośrednio do celów ogrzewania, chłodzenia, kąpieli, hodowli ryb czy produkcji warzyw w szklarniach .
Istnieją dwa podstawowe typy elektrowni geotermalnych:
- instalacje parowe, które używają pary z geotermalnego zbiornika aby włączyć turbinę generatora. (Pierwszy generator energii geotermalnej został zbudowany w 1904 roku, w Toskanii, we Włoszech . )
- instalacje parowe, które używają gorącej wody, która pod ciśnieniem jest przekształca go w parę, która napędza turbiny generatora. Nadmiar wody jest ponownie wprowadzany do zbiornika zasilającego lub wykorzystany bezpośrednio, np. do ogrzewania.
1: zbiornik ciepłej wody
2: ciepła woda pobierana z ziemi
3: wytwarzanie prądu elektrycznego (z generatora)
4: energia elektryczna dostarczana do sieci
5. pozostała gorąca woda może być jeszcze używane do celów grzewczych
6: energia cieplna może być ponownie wykorzystana
7. zimna woda jest podawana z powrotem do ziemi – do ponownie ogrzania przez Ziemię
W niektórych przypadkach niskie temperatury zasobów wód geotermalnych mogą być wykorzystywane do tworzenia binarnych elektrowni, w których ciepło jest przenoszone z wód geotermalnych na płyn o niższej temperaturze wrzenia, np. amoniak. Płyn ten po osiągnięciu stanu pary napędza turbinę .
Inny rodzaj energii geotermalnej to gruntowe pompy ciepła – posiadają one potencjał do rozwoju na całym świecie, ponieważ wykorzystują temperaturę ziemi, a nie potrzebują prawdziwego źródła geotermalnego .
Podczas gdy temperatury powyżej ziemi zmienia się z dnia na dzień, temperatury w górnej warstwie ziemi są względnie stałe.
Gleba jest cieplejsza niż powietrze w zimie i chłodniejsza niż powietrze w lecie, więc gruntowe pompy ciepła dokonują transferu ciepła z podłoża do budynków w zimie, a latem dostarczają chlodnego powietrza.
Redukcja emisji CO2
Wody geotermalne zawierają rozmaite ilości gazów, głównie azot, dwutlenek węgla i siarkowodór, w zależności od położenia pola cieplnego .
Jednak większość wody wykorzystywanej w geotermii jest ponownie wtryskiwany do ziemi , gdzie dzięki energii geotermalnej Ziemi jest na nowo ogrzewana i ponownie wykorzystywana.
Emisje CO2 z energii elektrycznej produkowanej ze źródeł geotermalnych wysokiej temperatury są około 10 razy mniejsze niż z paliw kopalnych.
Natomiast CO2 emitowane z zasobów geotermalnych niskotemperaturowych, wykorzystywanych do celów bezpośrednich, to tylko ułamek tych, z pól geotermalnych o wysokiej temperaturze .
W Reykjaviku, zawartość CO2 emitowana z wykorzystywanych zasobów niskotemperaturowych jest niższa niż zawarta w zimnej wodzie gruntowej .
Pompy ciepła mają również duży potencjał redukcji emisji CO2 .
Ponadto, jeśli energia elektryczna, która napędza pompę jest produkowany z odnawialnych źródeł energii, takich jak elektrownie wodne lub energii geotermalnej, emisja CO2 będzie zerowa .
Ważne odpowiedzi
Poziom CO2 w atmosferze stale rośnie, dlatego musimy wspierać działania, które stabilizują ten poziom poniżej 350 części na milion, a zatem zmniejszyć zagrożenia zmianami klimatu na przyszłość. Rozwój zasobów geotermalnych na świecie jest sposobem na ograniczenie wpływu na środowisko przy produkcji energii .
Reykjavik jest obecnie jedną z najczystszych stolic świata, dzięki zmniejszeniu emisja CO2 poprzez wymianę oleju źródeł ogrzewania opartego na węglu i oleju na ogrzewanie geotermalne.
Na szczęście są kraje intensywnie rozwijające się, takie jak Chiny (obecnie kraj o najwyższym bezpośredniego wykorzystania zasobów geotermalnych ) i Kenia, które są zainteresowane są wykorzystaniem geotermalnego doświadczenia Islandii .
“Zapotrzebowanie na energię elektryczną w Kenii nadal rośnie i nacisk kładziony jest na konwencjonalne źródła energii, jak i kopalne paliwo wodne “, powiedział kenijski geochemik , Sylvia Joan Malimo.
“Rząd kenijski planuje dalszego wykorzystanie pól geotermalnych w celu uzupełnienia obecnych źródeł energii elektrycznej i zwiększenie do dziesięciu razy zainstalowanej mocy geotermalnej . “
Badania na całym świecie trwają nad doskonaleniem systemów geotermalnych, które są jeszcze w początkowej fazie rozwoju.
Może to stworzyć ogromne nowe możliwości.
Korzystanie z takiej nowej technologii , pozwalającej np: wykorzystywać zasoby gorącej magmy oznaczałoby, że energia geotermalna może być pobierana z miejsc, które nie posiadają podziemnych kieszeni pary lub przegrzanej wody.
Z pewnością wykorzystanie energii geotermalnej jest korzystne.
w artykule wykorzystano tekst Dorthe H. Holm is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported License.
CZY WIESZ ?
