Σίγουρα γνωρίζετε τι είναι η γεωθερμική ενέργεια σε γενικές γραμμές, αλλά Γνωρίζετε όλα τα βασικά για αυτήν την ενέργεια; Γενικά λέμε ότι η γεωθερμική ενέργεια είναι θερμική ενέργεια από το εσωτερικό της Γης. Με άλλα λόγια, η γεωθερμική ενέργεια είναι η μόνη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας που δεν προέρχεται από τον Ήλιο. Επιπλέον, μπορούμε να πούμε ότι αυτή η ενέργεια δεν είναι ανανεώσιμη ενέργεια ως τέτοια η ανανέωσή του δεν είναι απεριόριστη, αν και είναι ακόμα ανεξάντλητη σε ανθρώπινη κλίμακα, επομένως θεωρείται ανανεώσιμο για πρακτικούς σκοπούς.
Προέλευση της θερμότητας μέσα στη Γη
Η θερμότητα στο εσωτερικό της Γης προκαλείται κυρίως από το διάσπαση ραδιενεργών στοιχείων όπως το Ουράνιο 238, το Θόριο 232 και το Κάλιο 40. Αυτά τα στοιχεία διασπώνται συνεχώς, απελευθερώνοντας θερμική ενέργεια στη διαδικασία. Ένας άλλος σημαντικός παράγοντας είναι η συγκρούσεις τεκτονικών πλακών, που απελευθερώνουν θερμότητα λόγω κίνησης και τριβής. Σε ορισμένες περιοχές, η γεωθερμική θερμότητα είναι πιο συγκεντρωμένη, όπως περιοχές κοντά ηφαίστεια, ροές μάγματος, θερμοπίδακες και θερμές πηγές. Αυτό επιτρέπει μεγαλύτερη ευκολία στη χρήση ενέργειας.
Χρήση γεωθερμικής ενέργειας
Η γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιείται για περισσότερα από 2.000 χρόνια, με τους Ρωμαίους να πρωτοστατούν στη χρήση ιαματικών πηγών ιαματικά λουτρά και θέρμανση. Σε πιο πρόσφατους χρόνους, συνηθίζεται θέρμανση κτιρίων, θερμοκηπίων και παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Υπάρχουν τρεις τύποι κοιτασμάτων από τα οποία μπορεί να ληφθεί γεωθερμική ενέργεια:
- Δεξαμενές υψηλής θερμοκρασίας
- Δεξαμενές χαμηλής θερμοκρασίας
- Δεξαμενές ξηρού ζεστού βράχου
Δεξαμενές υψηλής θερμοκρασίας
Θεωρείται κατάθεση του υψηλή θερμοκρασία όταν τα υπόγεια ύδατα στη δεξαμενή φτάσουν σε θερμοκρασίες πάνω από 100°C λόγω της εγγύτητας μιας ενεργής πηγής θερμότητας. Για την εξαγωγή θερμότητας από το υπέδαφος πρέπει οι γεωλογικές συνθήκες να επιτρέπουν την ύπαρξη α γεωθερμική δεξαμενή, που λειτουργεί παρόμοια με τις δεξαμενές πετρελαίου ή φυσικού αερίου.Το θερμαινόμενο νερό Μέσα από αυτά τα πετρώματα τείνει να ανεβαίνει προς την επιφάνεια μέχρι να φτάσει σε μια γεωθερμική δεξαμενή παγιδευμένη από ένα αδιαπέραστο στρώμα. Ωστόσο, εάν υπάρχουν ρωγμές σε αυτό το αδιαπέραστο στρώμα, μπορεί να ανέβει ατμός ή ζεστό νερό και εμφανίζονται στην επιφάνεια με τη μορφή θερμών πηγών ή θερμοπίδακες. Αυτές οι πηγές θερμότητας έχουν χρησιμοποιηθεί από την αρχαιότητα και σήμερα χρησιμοποιούνται για θέρμανση και βιομηχανικές διεργασίες.
Δεξαμενές χαμηλής θερμοκρασίας
Μια δεξαμενή χαμηλής θερμοκρασίας είναι μια δεξαμενή το νερό φτάνει μεταξύ 60 και 100ºC. Σε αυτές τις περιπτώσεις, η ροή θερμότητας είναι κανονική, επομένως δεν είναι απαραίτητο να υπάρχει ενεργή πηγή θερμότητας ή η παρουσία αδιαπέρατου στρώματος.
Εδώ, το κλειδί είναι να έχουμε μια αποθήκευση νερού σε βάθη που να του επιτρέπουν να φτάσει σε αρκετά υψηλές θερμοκρασίες ώστε να κάνει την εκμετάλλευσή του οικονομικά βιώσιμη.
Δεξαμενές ξηρού ζεστού βράχου
Οι καταθέσεις των ξηρά καυτά βράχια Έχουν ακόμη περισσότερες δυνατότητες, αφού συγκαταλέγονται μεταξύ των 250-300ºC και σε βάθη μεταξύ 2.000 και 3.000 μέτρων. Για την εξαγωγή θερμότητας από αυτά τα πετρώματα, είναι απαραίτητο σπάστε τα για να γίνουν πορώδη.
Σε αυτό το σύστημα, το κρύο νερό εγχέεται από την επιφάνεια, περνώντας μέσα από ζεστά πορώδη πετρώματα, θερμαίνεται στη διαδικασία και στη συνέχεια εξάγεται ως ατμός για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ωστόσο, τα κοιτάσματα αυτά παρουσιάζουν δυσκολίες λόγω των τεχνικών ρωγμών και γεώτρησης που απαιτούνται για την εκμετάλλευσή τους.
Γεωθερμική ενέργεια πολύ χαμηλής θερμοκρασίας
Μπορούμε επίσης να θεωρήσουμε το υπέδαφος ως α πηγή θερμότητας στους 15ºC, πλήρως ανανεώσιμο και ανεξάντλητο. Με ένα κατάλληλο σύστημα συλλογής και μια αντλία θερμότητας, είναι δυνατή η μεταφορά αυτής της θερμότητας σε ένα σύστημα θέρμανσης που μπορεί να φτάσει έως και τους 50ºC, παρέχοντας θέρμανση και ζεστό νερό χρήσης.
Αυτό το σύστημα μπορεί να χρησιμοποιηθεί και το καλοκαίρι, αποθηκεύοντας θερμότητα στους 40ºC υπόγεια. Το κύριο μειονέκτημα είναι ότι απαιτείται μεγάλη επιφάνεια για να θάψει το εξωτερικό κύκλωμα, αλλά το κύριο πλεονέκτημά του είναι εξοικονόμηση ενέργειας και ευελιξία Μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για θέρμανση όσο και για ψύξη.
Η γεωθερμική αντλία θερμότητας
Το βασικό στοιχείο σε αυτόν τον τύπο συστήματος είναι το αντλία θερμότητας. Αυτή η θερμοδυναμική μηχανή βασίζεται στη λειτουργία της στο Κύκλος Carnot, που λαμβάνεται από ένα αέριο που λειτουργεί ως φορέας θερμότητας μεταξύ δύο πηγών, η μία χαμηλής και η άλλη υψηλής θερμοκρασίας.
Αυτή η αντλία μπορεί να εξάγει θερμότητα από το έδαφος στους 15ºC και να αυξήσει τη θερμοκρασία της για να θερμάνει τον αέρα σε ένα εσωτερικό κύκλωμα, επιτυγχάνοντας πολύ υψηλότερη απόδοση από τα συμβατικά συστήματα κλιματισμού.
Ανταλλάξτε κυκλώματα με τη Γη
Μπορούμε να διακρίνουμε μεταξύ συστημάτων ανταλλαγής με επιφανειακό νερό, τα οποία είναι φθηνότερα αλλά είναι γεωγραφικά περιορισμένα, και η ανταλλαγή με το έδαφος, που μπορεί να είναι απευθείας ή μέσω βοηθητικού κυκλώματος.
- Άμεση ανταλλαγή: απλούστερο και φθηνότερο, αλλά με κίνδυνο διαρροών και παγώματος.
- βοηθητικό κύκλωμα: πιο ακριβό, αλλά αποφεύγει τις μεγάλες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας.
Πρέπει να σημειωθεί ότι, απορροφώντας θερμότητα από μια σταθερή πηγή θερμοκρασίας όπως το υπέδαφος, τα συστήματα αυτά προσφέρουν σταθερή και αποδοτική απόδοση καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, ανεξάρτητα από τις ατμοσφαιρικές συνθήκες.
Απόδοση συστημάτων κλιματισμού
La ενεργειακή απόδοση των συστημάτων γεωθερμικού κλιματισμού είναι εξαιρετικά: επιτυγχάνουν επιδόσεις έως και 500% στην ψύξη και 400% στη θέρμανση. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε μονάδα ενέργειας που χρησιμοποιείται, μπορούν να παραχθούν έως και 5 μονάδες θερμικής ενέργειας στην περίπτωση ψύξης.
Εκτός από την υψηλή του απόδοση, το σύστημα αυτό έχει το πλεονέκτημα ότι δεν εξαρτάται από τις διακυμάνσεις της ηλιακής ή αιολικής ενέργειας, καθώς η Γη παρέχει μια σταθερή πηγή θερμότητας.
Κατανομή γεωθερμικής ενέργειας
Η γεωθερμική ενέργεια κατανέμεται σε ολόκληρο τον πλανήτη, αλλά με μεγαλύτερη συγκέντρωση σε ηφαιστειακές περιοχές και τεκτονικά ρήγματα. Περιοχές όπως οι ακτές του Ειρηνικού στην Αμερική και την Ινδονησία έχουν μεγάλες δυνατότητες. Ωστόσο, η εκμετάλλευσή του μπορεί να επεκταθεί και σε άλλες περιοχές με σύγχρονες τεχνολογίες γεώτρησης.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της γεωθερμικής ενέργειας
Οφέλη:
- Διαθεσιμότητα σε όλο τον πλανήτη.
- Ανεξάντλητη σε ανθρώπινη κλίμακα.
- Η φθηνότερη γνωστή ενέργεια.
μειονεκτήματα:
- Πιθανή απελευθέρωση θειούχων αερίων.
- Η μετάδοση θερμότητας σε μεγάλες αποστάσεις δεν είναι εφικτή.
- Υψηλό κόστος αρχικής εγκατάστασης.
Το μέλλον της γεωθερμικής ενέργειας
Το γεωθερμικό δυναμικό του πλανήτη είναι γιγάντιο, με αρκετή ενέργεια που αποθηκεύεται υπόγεια για να καλύψει τις ενεργειακές ανάγκες του κόσμου για εκατομμύρια χρόνια. Καθώς οι τεχνικές γεώτρησης προχωρούν, η χρήση της γεωθερμικής ενέργειας αναμένεται να γίνει όλο και πιο διαδεδομένη στις βιομηχανικές διεργασίες, τη θέρμανση κτιρίων και την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Με την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών όπως οι τουρμπίνες χωρίς πτερύγια ικανές να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, η γεωθερμική ενέργεια έχει ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον να γίνει ουσιαστικό μέρος του παγκόσμιου ενεργειακού εφοδιασμού.
Έτσι, η γεωθερμική ενέργεια όχι μόνο προσφέρει μια καθαρή και άφθονη εναλλακτική λύση, αλλά μπορεί να μας βοηθήσει να προχωρήσουμε προς μεγαλύτερη ενεργειακή ανεξαρτησία, μειώνοντας παράλληλα το αποτύπωμα άνθρακα.