Jūs noteikti zināt, kas vispār ir ģeotermālā enerģija, bet Vai jūs zināt visus šīs enerģijas pamatus? Kopumā mēs sakām, ka ģeotermālā enerģija ir siltuma enerģija no Zemes iekšpuses. Citiem vārdiem sakot, ģeotermālā enerģija ir vienīgais atjaunojamais enerģijas resurss, kas nav iegūts no Saules Turklāt mēs varam teikt, ka šī enerģija nav atjaunojama enerģija kā tāda tā atjaunošana nav bezgalīga, lai gan tas joprojām ir cilvēka mērogā neizsmeļams, tāpēc tas tiek uzskatīts par atjaunojamu praktiskiem mērķiem.
Siltuma izcelsme Zemes iekšienē
Siltumu Zemes iekšienē galvenokārt izraisa radioaktīvo elementu sabrukšana piemēram, urāns 238, torijs 232 un kālijs 40. Šie elementi nepārtraukti sadalās, procesā atbrīvojot siltumenerģiju. Vēl viens svarīgs faktors ir tektonisko plākšņu sadursmes, kas kustības un berzes dēļ izdala siltumu. Dažos reģionos ģeotermālais siltums ir koncentrētāks, piemēram, tuvumā esošajās vietās vulkāni, magmas plūsmas, geizeri un karstie avoti. Tas atvieglo enerģijas izmantošanu.
Ģeotermālās enerģijas izmantošana
Ģeotermālā enerģija ir izmantota vairāk nekā 2.000 gadu, un romieši bija pionieri termisko avotu izmantošanā, lai termālās pirtis un apkure. Pēdējā laikā tā ir pieradusi ēku, siltumnīcu apkure un elektroenerģijas ražošana. Ir trīs veidu atradnes, no kurām var iegūt ģeotermālo enerģiju:
- Augstas temperatūras rezervuāri
- Zemas temperatūras rezervuāri
- Sausie karsto klinšu rezervuāri
Augstas temperatūras rezervuāri
Tas tiek uzskatīts par depozītu paaugstināta temperatūra kad gruntsūdeņi rezervuārā sasniedz temperatūru virs 100°C aktīva siltuma avota tuvuma dēļ. Lai iegūtu siltumu no zemes dzīlēm, ģeoloģiskajiem apstākļiem ir jāļauj pastāvēt a ģeotermālais rezervuārs, kas darbojas līdzīgi kā naftas vai dabasgāzes rezervuāri.Uzsildīts ūdens Caur šiem akmeņiem tai ir tendence pacelties virzienā uz virsmu, līdz sasniedz ģeotermālo rezervuāru, ko ieslodzījis necaurlaidīgs slānis. Taču, ja tajā necaurlaidīgajā slānī ir plaisas, var celties tvaiks vai karsts ūdens un parādās uz virsmas karsto avotu vai geizeru veidā. Šie siltuma avoti ir izmantoti kopš seniem laikiem, un mūsdienās tos izmanto apkurei un rūpnieciskiem procesiem.
Zemas temperatūras rezervuāri
Zemas temperatūras rezervuārs ir tāds, kur ūdens temperatūra sasniedz no 60 līdz 100ºC. Šādos gadījumos siltuma plūsma ir normāla, tāpēc nav nepieciešams aktīvs siltuma avots vai necaurlaidīga slāņa klātbūtne.
Šeit galvenais ir ūdens krātuve tādā dziļumā, kas ļautu tai sasniegt pietiekami augstu temperatūru, lai tā izmantošana būtu ekonomiski dzīvotspējīga.
Sausie karsto klinšu rezervuāri
Noguldījumi sausie karstie akmeņi Viņiem ir vēl lielāks potenciāls, jo viņi ir starp tiem 250-300ºC un dziļumā no 2.000 līdz 3.000 metriem. Lai iegūtu siltumu no šiem akmeņiem, tas ir nepieciešams salauzt tos, lai tie kļūtu poraini.
Šajā sistēmā auksts ūdens tiek injicēts no virsmas, iet cauri karstiem porainiem akmeņiem, procesā uzsilst un pēc tam ekstrahē kā tvaiku, lai ražotu elektroenerģiju. Tomēr šīm atradnēm ir grūtības to izmantošanai nepieciešamo sašķelšanas un urbšanas paņēmienu dēļ.
Ļoti zemas temperatūras ģeotermālā enerģija
Mēs varam uzskatīt arī par zemes dzīlēm a siltuma avots 15 ° C temperatūrā, pilnībā atjaunojams un neizsmeļams. Ar atbilstošu savākšanas sistēmu un siltumsūkni šo siltumu ir iespējams nodot apkures sistēmai, kas var sasniegt pat 50ºC, nodrošinot apkuri un karsto ūdeni.
Šo sistēmu var izmantot arī vasarā, uzglabājot siltumu 40ºC pazemē. Galvenais trūkums ir tas, ka ir nepieciešams liels virsmas laukums, lai apraktu ārējo ķēdi, bet tā galvenā priekšrocība ir enerģijas taupīšana un daudzpusība To var izmantot gan apkurei, gan dzesēšanai.
Ģeotermālais siltumsūknis
Šāda veida sistēmas būtiskais elements ir siltumsūknis. Šīs termodinamiskās iekārtas darbības pamatā ir Karnot cikls, kas ņemts no gāzes, kas darbojas kā siltumnesējs starp diviem avotiem, no kuriem viens ir zemā temperatūrā un otrs ar augstu temperatūru.
Šis sūknis var iegūt siltumu no zemes 15ºC un paaugstināt tā temperatūru, lai sildītu gaisu iekšējā ķēdē, panākot daudz augstāku veiktspēju nekā parastās gaisa kondicionēšanas sistēmas.
Apmainiet ķēdes ar Zemi
Mēs varam atšķirt apmaiņas sistēmas ar ūdens virsma, kas ir lētāki, bet ir ģeogrāfiski ierobežoti, un apmaiņa ar zemi, kas var būt tieša vai caur palīgķēdi.
- Tiešā apmaiņa: vienkāršāk un lētāk, bet ar noplūdes un sasalšanas risku.
- palīgķēde: dārgāks, bet izvairās no lielām temperatūras svārstībām.
Jāņem vērā, ka, absorbējot siltumu no stabilas temperatūras avota, piemēram, grunts, šīs sistēmas nodrošina nemainīgu un efektīvu darbību visa gada garumā, neatkarīgi no atmosfēras apstākļiem.
Gaisa kondicionēšanas sistēmu darbība
La energoefektivitāti ģeotermālās gaisa kondicionēšanas sistēmas ir izcilas: tās sasniedz līdz pat 500% dzesēšanas un 400% apkures veiktspēju. Tas nozīmē, ka uz katru izmantoto enerģijas vienību saldēšanas gadījumā var saražot līdz 5 siltumenerģijas vienībām.
Papildus augstajai efektivitātei šīs sistēmas priekšrocība ir tā, ka tā nav atkarīga no saules vai vēja enerģijas svārstībām, jo Zeme nodrošina pastāvīgu siltuma avotu.
Ģeotermālās enerģijas sadalījums
Ģeotermālā enerģija tiek izplatīta pa visu planētu, bet ar lielāku koncentrāciju vulkāniskajos apgabalos un tektoniskajos lūzumos. Tādām teritorijām kā Klusā okeāna piekraste Amerikā un Indonēzija ir liels potenciāls. Tomēr ar modernām urbšanas tehnoloģijām tā izmantošanu var paplašināt arī citās jomās.
Ģeotermālās enerģijas priekšrocības un trūkumi
Priekšrocības:
- Pieejamība uz visas planētas.
- Cilvēka mērogā neizsmeļams.
- Lētākā zināmā enerģija.
Trūkumi:
- Iespējama sēru saturošu gāzu izdalīšanās.
- Siltuma pārnešana lielos attālumos nav iespējama.
- Augstas sākotnējās uzstādīšanas izmaksas.
Ģeotermiskās enerģijas nākotne
Planētas ģeotermālais potenciāls ir milzīgs, un pazemē tiek uzkrāts pietiekami daudz enerģijas, lai miljoniem gadu nodrošinātu pasaules enerģijas vajadzības. Urbšanas paņēmieniem attīstoties, sagaidāms, ka ģeotermālās enerģijas izmantošana rūpnieciskajos procesos, ēku apkurē un elektroenerģijas ražošanā kļūs arvien plašāka.
Attīstoties jaunām tehnoloģijām, piemēram, bezlāpstiņu turbīnām, kas spēj ražot elektroenerģiju zemākā temperatūrā, ģeotermālajai enerģijai ir daudzsološa nākotne, lai kļūtu par būtisku globālās energoapgādes sastāvdaļu.
Tādējādi ģeotermālā enerģija piedāvā ne tikai tīru un bagātīgu alternatīvu, bet arī var palīdzēt mums virzīties uz lielāku enerģētisko neatkarību, vienlaikus samazinot mūsu oglekļa pēdas nospiedumu.