Възобновяемите енергийни източници несъмнено са бъдещето в средносрочен и дългосрочен план. Запасите от изкопаеми горива са почти изчерпани и светът трябва да се обърне към алтернативни и устойчиви енергийни източници. В този преход към по-чист енергиен модел геотермалната енергия набира все по-голям интерес. Въпреки важността и потенциала му, много хора не са наясно с различните използване на геотермална енергия нито неговия обхват като жизнеспособна опция.
В тази статия ще анализираме задълбочено какви са основните употреби на геотермална енергия, нейните основни характеристики и значението, което има в контекста на енергийния преход.
Характеристики и експлоатация
Геотермалната енергия е възобновяем източник, който се възползва от вътрешната топлина на земята. Тази топлина се генерира главно в ядрото на Земята поради разпадането на радиоактивни елементи като уран, торий и калий. Тези елементи, когато се разлагат, отделят топлина, която се издига от най-дълбоките слоеве към земната кора.
Докато се спускаме във вътрешността на Земята, температурата се повишава. общо взето, Температурата се повишава между 2 и 4 ºC на всеки 100 метра дълбочина, което означава, че на по-големи дълбочини ще открием по-интензивни източници на топлина. Този термичен градиент позволява в определени райони подпочвените води да се нагряват, докато се превърнат в пара, образувайки водоносни хоризонти с висока температура или генерирайки гейзери или горещи извори.
Производството на геотермална енергия зависи от температурата на геотермалния ресурс. При високотемпературни находища топлината може да надхвърли 150 градуса, което позволява генерирането на електроенергия чрез турбини. В други случаи, като напр геотермална с ниска енталпия, топлината се използва основно за отопление и битова гореща вода, без реално да се произвежда електричество.
Видове геотермална енергия според температурата
В зависимост от температурата на ресурса, можем да класифицираме геотермалната енергия в четири основни типа, всеки от които е приложим за различни енергийни нужди:
1. Много ниска температура (под 30ºC)
Използва се главно за климатизация и производство на топла вода в домове и сгради, най-използваната система в този температурен диапазон е геотермална термопомпа. Тази система обменя топлина със земята, за да осигури отопление през зимата и охлаждане през лятото. Това е много ефективна опция по отношение на енергията, с дълъг полезен живот и ниска поддръжка.
2. Ниска температура (30ºC до 100ºC)
Този вид ресурс се използва в градски отоплителни мрежи, минерални извори, сушене на селскостопански продукти, рибни стопанства и други промишлени приложения със среден мащаб.
3. Средна температура (100ºC до 150ºC)
Подходящ за генериране на електричество чрез технологии с бинарен цикъл, при които течност с по-ниска точка на кипене от водата се изпарява, въртящи турбини за производство на електричество. Използва се и в промишлени процеси, които изискват постоянно подаване на топлинна енергия.
4. Висока температура (повече от 150ºC)
В тези системи парата, генерирана в подземни водоносни хоризонти, се използва директно за задвижване на парни турбини, които генерират електричество. Това е най-често срещаният вид геотермална енергия, когато става въпрос за търговско производство на електроенергия. Намира се в геотермално активни зони, като тези близо до тектонични плочи и вулканични зони.
Използване на геотермална енергия
Едно от основните предимства на геотермалната енергия е нейната гъвкавост. Може да се използва както за производство на електроенергия, така и за осигуряване на топлина в различни сектори:
- Производство на електроенергия: В райони с високотемпературни резервоари, като райони близо до вулкани или геоложки разломи, естествената пара се използва за задвижване на турбини и генериране на електричество. Инсталации като бинарен цикъл или инсталации със суха пара са примери за високоефективни съоръжения, които се възползват от този ресурс.
- Отопление и климатизация: В домовете и сградите геотермалната енергия се използва за осигуряване на отопление чрез термопомпи. Подземната топлина се извлича чрез заровени тръби и се пренася вътре в сградите. Тази система е особено ефективна в студен климат, където поддържането на постоянна температура на пода е от решаващо значение.
- Промишлени и селскостопански приложения: В селскостопанския сектор се използва за сушене на продукти, отопление на оранжерии и рибни стопанства, както и в други промишлени процеси като извличане на сол или стерилизация на оборудване. Използването му гарантира по-устойчив производствен процес с по-малко въздействие върху околната среда.
Предимства и недостатъци на геотермалната енергия
Геотермалната енергия има множество предимства, които я правят една от най-обещаващите възобновяеми енергии, но също така представлява определени предизвикателства, които трябва да бъдат взети предвид:
Предимство
- Възобновяем и практически неизчерпаем: Вътрешната топлина на Земята е налична непрекъснато и, за разлика от други възобновяеми източници, не зависи от метеорологичните фактори.
- Ниско въздействие върху околната среда: Геотермалните централи отделят значително по-ниски нива на CO2 от конвенционалните електроцентрали и могат да работят с ниво на независимост от изкопаемите горива.
- Дългосрочни икономически спестявания: Въпреки че първоначалните разходи за инсталиране са високи, веднъж инсталирана, геотермалната енергия е много по-евтина за работа от други форми на енергия.
- Удължен срок на годност: Геотермалните инсталации обикновено имат полезен живот над 50 години, което оправдава първоначалната инвестиция.
недостатъци
- Висока първоначална инвестиция: Разходите за сондиране и разработване на геотермална инфраструктура са високи, особено в райони, където подземната топлина се намира на голяма дълбочина.
- Местни въздействия върху околната среда: Извличането на топлина може да генерира малки емисии на газове като сероводород, а в някои случаи сондажните работи могат да генерират леки местни земетресения.
- Географска специфика: Не всички райони на света са подходящи за инсталиране на геотермални централи, което ограничава тяхното разширяване.
Приложения на битова геотермална енергия
В дома геотермалната енергия се използва главно чрез използването на геотермални термопомпи, които позволяват много ефективно климатизиране на помещенията и генериране на топла вода. Има три вида инсталации за събиране на подземна топлина:
- Вертикална геотермална система: Това е система, при която сондите се вкарват в земята вертикално, достигайки дълбочина до 150 метра. Той е най-ефективният по отношение на потреблението на енергия, въпреки че изисква по-големи инвестиции.
- Хоризонтална геотермална система: Тръбите се поставят хоризонтално на дълбочина между 1 и 2 метра. Цената му е по-ниска от вертикалната система, но изисква повече площ.
- Система за събиране на подземни води: В този случай се използват подземни водоносни хоризонти, които извличат водата, за да използват нейната топлина и я връщат по-късно. Тази система е много ефективна, но нейната жизнеспособност зависи от наличието на подходящи водни ресурси.
Използването на тези системи не само намалява сметките за електроенергия на потребителите, но също така допринася за намаляване на въглеродния отпечатък и поддържането на по-устойчив дом. Геотермалната енергия несъмнено е дълготрайно и екологично решение за домашни нужди от отопление и охлаждане, с допълнителното предимство, че е съвместима с други възобновяеми източници като слънчева енергия.
Геотермалната енергия е готова да стане един от главните герои на енергийната промяна. Въпреки че първоначалните разходи за инсталиране може да са високи, инвестицията се възвръща с годините поради ниските експлоатационни разходи и постоянното разсейване на подземната топлина.
С правилно планиране и избор на правилната система, както промишлеността, така и домашните потребители могат да се възползват от неизчерпаем източник на енергия, който щади околната среда.