Напевно, ви знаєте, що таке геотермальна енергія в загальних рисах, але Чи знаєте ви всі основи цієї енергії? Загалом ми говоримо, що геотермальна енергія є теплової енергії зсередини Землі. Іншими словами, геотермальна енергія є єдиним відновлюваним джерелом енергії, який не походить від Сонця. Крім того, ми можемо сказати, що ця енергія не є відновлюваною енергією її оновлення не є нескінченним, хоча це все ще невичерпна в людському масштабі, тому він вважається поновлюваним з практичних цілей.
Походження тепла всередині Землі
Тепло всередині Землі в основному спричинене розпад радіоактивних елементів такі як уран 238, торій 232 і калій 40. Ці елементи постійно розпадаються, вивільняючи в процесі теплову енергію. Іншим важливим фактором є зіткнення тектонічних плит, які виділяють тепло внаслідок руху і тертя. У певних регіонах геотермальне тепло більш концентроване, наприклад, поблизу вулкани, потоки магми, гейзери та гарячі джерела. Це забезпечує більшу легкість використання енергії.
Використання геотермальної енергії
Геотермальна енергія використовується більше 2.000 років, і римляни першими почали використовувати термальні джерела для термальні ванни та опалення. У новіші часи звикли опалення будівель, теплиць і виробництво електроенергії. Існує три види родовищ, з яких можна отримати геотермальну енергію:
- Високотемпературні водойми
- Низькотемпературні водойми
- Сухі гарячі гірські породи
Високотемпературні водойми
Вважається депозитом висока температура коли підземні води у водоймі досягають температури понад 100°C через близькість активного джерела тепла. Для отримання тепла з надр геологічні умови повинні дозволяти існування a геотермальне водосховище, який працює подібно до резервуарів нафти чи природного газу.Підігріта вода Крізь ці породи він прагне піднятися до поверхні, поки не досягне геотермального резервуара, який утримується непроникним шаром. Однак, якщо в цьому непроникному шарі є тріщини, пара або гаряча вода можуть піднятися з'являються на поверхні у вигляді гарячих джерел або гейзерів. Ці джерела тепла використовувалися з давніх часів, і сьогодні вони використовуються для опалення та промислових процесів.
Низькотемпературні водойми
Низькотемпературний резервуар - це той, де вода досягає від 60 до 100ºC. У цих випадках тепловий потік є нормальним, тому немає необхідності в наявності активного джерела тепла або наявності непроникного шару.
Тут ключовим є наявність накопичувачів води на глибинах, які дозволяють досягати достатньо високих температур, щоб зробити її експлуатацію економічно життєздатною.
Сухі гарячі гірські породи
Відкладення сухі гарячі камені У них ще більше потенціалу, оскільки вони серед 250-300 ºC і на глибині від 2.000 до 3.000 метрів. Щоб отримати тепло з цих порід, необхідно розламайте їх, щоб зробити пористими.
У цій системі холодна вода впорскується з поверхні, проходить через гарячі пористі породи, нагрівається в процесі, а потім витягується у вигляді пари для виробництва електроенергії. Однак ці родовища мають труднощі через методи гідророзриву та буріння, необхідні для їх експлуатації.
Геотермальна енергія з дуже низькою температурою
Ми також можемо розглядати надра як a джерело тепла при 15ºC, повністю відновлюваний і невичерпний. За допомогою відповідної системи збору та теплового насоса можна передати це тепло в систему опалення, яка може досягати 50ºC, забезпечуючи опалення та гарячу воду для побутових потреб.
Цю систему також можна використовувати влітку, зберігаючи тепло при 40ºC під землею. Основним недоліком є те, що потрібна велика площа поверхні для закопування зовнішнього контуру, але головною перевагою є енергозбереження та універсальність Його можна використовувати як для обігріву, так і для охолодження.
Геотермальний тепловий насос
Важливим елементом у системі цього типу є тепловий насос. Ця термодинамічна машина базує свою роботу на Цикл Карно, взятий з газу, який діє як теплоносій між двома джерелами, одним з низькою температурою, а іншим з високою температурою.
Цей насос може відбирати тепло від землі при температурі 15ºC і підвищувати його температуру, щоб нагріти повітря у внутрішньому контурі, досягаючи набагато вищої продуктивності, ніж звичайні системи кондиціонування повітря.
Обмінюйтесь ланцюгами із Землею
Можна розрізняти системи обміну с поверхневі води, які дешевші, але географічно обмежені, і обмін із землею, який може бути прямим або через допоміжний контур.
- Прямий обмін: простіше і дешевше, але з ризиком протікання і замерзання.
- допоміжний контур: дорожче, але дозволяє уникнути великих температурних коливань.
Слід зазначити, що, поглинаючи тепло від джерела стабільної температури, такого як надра, ці системи пропонують постійну та ефективну роботу протягом року, незалежно від атмосферних умов.
Продуктивність систем кондиціонування
La енергоефективність геотермальних систем кондиціонування повітря є видатним: вони досягають продуктивності до 500% при охолодженні та 400% при обігріві. Це означає, що на кожну використану одиницю енергії у випадку охолодження може вироблятися до 5 одиниць теплової енергії.
Крім високої ефективності, ця система має перевагу в тому, що не залежить від коливань сонячної або вітрової енергії, оскільки Земля є постійним джерелом тепла.
Розподіл геотермальної енергії
Геотермальна енергія поширена по всій планеті, але з більшою концентрацією в вулканічних районах і тектонічних розломах. Такі райони, як тихоокеанське узбережжя Америки та Індонезія, мають високий потенціал. Однак його розробку можна поширити на інші території за допомогою сучасних технологій буріння.
Переваги та недоліки геотермальної енергії
Переваги:
- Доступність по всій планеті.
- Невичерпна в людських масштабах.
- Найдешевша відома енергія.
Недоліки:
- Можливе виділення сірчистих газів.
- Передача тепла на великі відстані неможлива.
- Високі початкові витрати на установку.
Майбутнє геотермальної енергетики
Геотермальний потенціал планети гігантський, під землею зберігається достатньо енергії, щоб задовольнити енергетичні потреби світу протягом мільйонів років. У міру розвитку технологій буріння очікується, що використання геотермальної енергії стане все більш поширеним у промислових процесах, опаленні будівель та виробництві електроенергії.
З розвитком нових технологій, таких як безлопатеві турбіни, здатні виробляти електроенергію за нижчих температур, геотермальна енергія має багатообіцяюче майбутнє, щоб стати важливою частиною глобального енергопостачання.
Таким чином, геотермальна енергія не тільки пропонує чисту й багату альтернативу, але може допомогти нам рухатися до більшої енергетичної незалежності, одночасно зменшуючи наш вуглецевий слід.