Със сигурност знаете какво е геотермална енергия в общи линии, но Знаете ли всички основни положения за тази енергия? Като цяло казваме, че геотермалната енергия е топлинна енергия от вътрешността на Земята. С други думи, геотермалната енергия е единственият възобновяем енергиен ресурс, който не се извлича от Слънцето. Освен това можем да кажем, че тази енергия не е възобновяема енергия неговото обновяване не е безкрайно, въпреки че все още е неизчерпаема в човешки мащаб, така че се счита за възобновяема за практически цели.
Произход на топлината вътре в Земята
Топлината вътре в Земята се причинява главно от разпадане на радиоактивни елементи като уран 238, торий 232 и калий 40. Тези елементи постоянно се разпадат, освобождавайки топлинна енергия в процеса. Друг важен фактор е сблъсъци на тектонични плочи, които отделят топлина поради движение и триене. В определени региони геотермалната топлина е по-концентрирана, като например райони в близост до вулкани, магмени потоци, гейзери и горещи извори. Това позволява по-лесно използване на енергия.
Използване на геотермална енергия
Геотермалната енергия се използва повече от 2.000 години, като римляните са пионери в използването на термални извори за термални бани и отопление. В по-ново време се свиква отопление на сгради, оранжерии и производство на електроенергия. Има три вида находища, от които може да се добива геотермална енергия:
- Резервоари с висока температура
- Резервоари с ниска температура
- Сухи резервоари с гореща скала
Резервоари с висока температура
Счита се за депозит от висока температура когато подземните води в резервоара достигнат температури над 100°C поради близостта на активен източник на топлина. За да се извлича топлина от недрата, геоложките условия трябва да позволяват съществуването на a геотермален резервоар, който работи подобно на резервоарите за нефт или природен газ.Нагрятата вода През тези скали той има тенденция да се издига към повърхността, докато достигне геотермален резервоар, уловен от непропусклив слой. Въпреки това, ако има пукнатини в този непропусклив слой, парата или горещата вода могат да се издигнат и се появяват на повърхността под формата на горещи извори или гейзери. Тези източници на топлина се използват от древни времена, а днес се използват за отопление и промишлени процеси.
Резервоари с ниска температура
Нискотемпературен резервоар е такъв, където водата достига между 60 и 100ºC. В тези случаи топлинният поток е нормален, така че не е необходимо наличието на активен източник на топлина или наличието на непропусклив слой.
Тук ключът е да има съхранение на вода на дълбочина, която позволява достигането на достатъчно високи температури, за да бъде нейната експлоатация икономически жизнеспособна.
Сухи резервоари с гореща скала
Депозитите на сухи горещи скали Те имат още по-голям потенциал, тъй като са сред 250-300ºC и на дълбочини между 2.000 и 3.000 метра. За да се извлече топлина от тези скали, е необходимо разбийте ги, за да ги направите порести.
В тази система студената вода се инжектира от повърхността, преминава през горещи порести скали, нагрява се в процеса и след това се извлича като пара за генериране на електричество. Тези находища обаче срещат трудности поради техниките за разбиване и сондиране, необходими за тяхната експлоатация.
Геотермална енергия с много ниска температура
Можем също да разглеждаме подпочвата като a източник на топлина при 15ºC, напълно възобновяема и неизчерпаема. С подходяща колекторна система и термопомпа е възможно тази топлина да се прехвърли към отоплителна система, която може да достигне до 50ºC, осигуряваща отопление и битова гореща вода.
Тази система може да се използва и през лятото, като съхранява топлината при 40ºC под земята. Основният недостатък е, че е необходима голяма площ за погребване на външната верига, но основното му предимство е спестяване на енергия и гъвкавост Може да се използва както за отопление, така и за охлаждане.
Геотермалната термопомпа
Основният елемент в този тип система е топлинна помпа. Тази термодинамична машина базира работата си на Цикъл на Карно, взет от газ, който действа като топлоносител между два източника, единият с ниска температура, а другият с висока температура.
Тази помпа може да извлича топлина от земята при 15ºC и да повишава температурата й, за да загрее въздуха във вътрешна верига, постигайки много по-висока производителност от конвенционалните климатични системи.
Разменяйте вериги със Земята
Можем да разграничим обменните системи с повърхността на водата, които са по-евтини, но са географски ограничени, и обменът със земята, който може да бъде директен или чрез спомагателна верига.
- Директен обмен: по-просто и по-евтино, но с риск от течове и замръзване.
- спомагателна верига: по-скъпо, но избягва големи температурни колебания.
Трябва да се отбележи, че чрез абсорбиране на топлина от източник със стабилна температура като подпочвата, тези системи предлагат постоянна и ефективна работа през цялата година, независимо от атмосферните условия.
Работа на климатичните системи
La енергийна ефективност на геотермалните климатични системи е изключителен: те достигат производителност до 500% при охлаждане и 400% при отопление. Това означава, че за всяка единица използвана енергия могат да се генерират до 5 единици топлинна енергия в случай на охлаждане.
Освен високата си ефективност, тази система има предимството, че не зависи от колебанията в слънчевата или вятърната енергия, тъй като Земята осигурява постоянен източник на топлина.
Разпределение на геотермалната енергия
Геотермалната енергия е разпространена по цялата планета, но с по-голяма концентрация във вулканични зони и тектонични разломи. Райони като тихоокеанското крайбрежие в Америка и Индонезия имат голям потенциал. Експлоатацията му обаче може да се разшири и в други области с модерни сондажни технологии.
Предимства и недостатъци на геотермалната енергия
Ползи:
- Наличност в цялата планета.
- Неизчерпаем в човешки мащаб.
- Най-евтината позната енергия.
недостатъци:
- Възможно отделяне на серни газове.
- Предаването на топлина на дълги разстояния не е възможно.
- Високи първоначални разходи за монтаж.
Бъдещето на геотермалната енергия
Геотермалния потенциал на планетата е гигантски, с достатъчно енергия, съхранявана под земята, за да осигури енергийните нужди на света за милиони години. С напредването на сондажните техники се очаква използването на геотермална енергия да стане все по-широко разпространено в промишлените процеси, отоплението на сгради и производството на електроенергия.
С развитието на нови технологии като турбини без лопатки, способни да генерират електричество при по-ниски температури, геотермалната енергия има обещаващо бъдеще да стане съществена част от глобалното енергийно снабдяване.
По този начин геотермалната енергия не само предлага чиста и изобилна алтернатива, но може да ни помогне да се придвижим към по-голяма енергийна независимост, като същевременно намалим въглеродния си отпечатък.