Τι είναι η Γεωθερμική Ενέργεια; Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.

Οι ανανεώσιμες πηγές γεωθερμικής ενέργειας αντλούν τη θερμότητά τους από το εσωτερικό της Γης. Παρήχθη από τη θερμότητα που δημιουργήθηκε κατά την αρχική ανάπτυξη του πλανήτη και τη θερμότητα που παρήχθη από την αποσύνθεση των στοιχείων. Τα ορυκτά και τα υγρά που συνθέτουν το εσωτερικό του πλανήτη είναι εκεί που διατηρείται αυτή η θερμική ενέργεια.

Τι είναι η ανανεώσιμη γεωθερμική ενέργεια;

Η θερμική ενέργεια που παράγεται και αποθηκεύεται στο φλοιό της Γης αναφέρεται ως ανανεώσιμη γεωθερμική ενέργεια. Λόγω της συνεχιζόμενης διαδικασίας πυρηνικής σύντηξης, ο πυρήνας της Γης διατηρεί παρόμοια θερμοκρασία με τον Ήλιο. Είναι πρακτικά σταθερό. Μερικοί από τους βράχους τελικά λιώνουν λόγω των πολύ υψηλών θερμοκρασιών και πιέσεων, γεγονός που προκαλεί την άνοδο του μανδύα. Αυτά τα λιωμένα πετρώματα, που παράγονται στον φλοιό της Γης, ωθούνται προς τα πάνω. Τώρα, κολλάνε σε ορισμένες τοποθεσίες γνωστές ως «καυτά σημεία». Ο ατμός παράγεται όταν το υπόγειο νερό έρχεται σε επαφή με ένα ζεστό μέρος λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας.

Από πού προέρχεται η γεωθερμική ενέργεια;

Να παράγει ηλεκτρική ενέργεια με χρήση γεωθερμικής ενέργειας. Τα πηγάδια βυθίζονται σε βάθος μεγαλύτερο από ένα χιλιόμετρο σε δεξαμενές. Αυτό επιτρέπει την πρόσβαση στο ζεστό νερό και στον ατμό μέσα στις πισίνες, οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την κίνηση στροβίλων που συνδέονται με γεννήτριες ηλεκτρικής ενέργειας. Οι σταθμοί λάμψης, ξηρού ατμού και δυαδικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής είναι οι τρεις ποικιλίες γεωθερμικών σταθμών.

Ο ξηρός ατμός είναι ο πρώτος τύπος τεχνολογίας γεωθερμικών θερμοκηπίων. Περιλαμβάνει την εξαγωγή ατμού από τη Γη για να τροφοδοτήσει έναν στρόβιλο με απλό τρόπο. Οι γεωθερμικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μεταφέρουν ζεστό νερό μέσω ενός δεύτερου υγρού με πολύ χαμηλό σημείο βρασμού, μετατρέποντάς το σε ατμό για να κινήσει τον στρόβιλο. Οι εγκαταστάσεις flash μετατρέπουν το ζεστό νερό υψηλής πίεσης σε δροσερό νερό χαμηλής πίεσης.

Τύποι γεωθερμικής ενέργειας

Υπάρχουν δύο κύριες μορφές που μπορεί να πάρει η γεωθερμική ενέργεια:κυριαρχείται από ατμούς και κυριαρχείται από υγρό. Τόσο το Larderello όσο και το The Geysers αποτελούνται κυρίως από ατμό. Οι τοποθεσίες όπου κυριαρχεί ο καπνός έχουν θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 240 έως 300 βαθμούς Κελσίου και δημιουργούν υπέρθερμο ατμό.

Φυτά με κυριαρχία υγρών

Οι δεξαμενές όπου κυριαρχούν τα υγρά, γνωστές και ως LDR, είναι πιο διαδεδομένες σε περιοχές με θερμοκρασίες υψηλότερες από 200 βαθμούς Κελσίου (392 βαθμούς Φαρενάιτ). Αυτές οι δεξαμενές μπορούν να βρεθούν σε ζώνες ρήξης, θερμά σημεία και κοντά σε νεαρά ηφαίστεια που δακτυλίζουν τον Ειρηνικό Ωκεανό. Η πιο διαδεδομένη μέθοδος για την παραγωγή ενέργειας από αυτές τις πηγές είναι η χρήση εγκαταστάσεων flash.

Οι αντλίες είναι περιττές στις περισσότερες περιπτώσεις, καθώς η μετατροπή του νερού σε ατμό παρέχει την απαιτούμενη ενέργεια. Η συντριπτική πλειοψηφία των γεωτρήσεων παράγει μεταξύ 2 και 10 MW ισχύος. Χρησιμοποιώντας διαχωριστές κυκλώνων, η υγρασία εξάγεται από ένα υγρό και το υγρό αποστέλλεται πίσω στη δεξαμενή για να ξαναθερμανθεί ή να επαναχρησιμοποιηθεί. Το υγρό σύστημα Cerro Prieto του Μεξικού είναι το μεγαλύτερο στον κόσμο από το 2013, παράγοντας 750 MW ισχύος από θερμοκρασίες που υπερβαίνουν τους 350 °C (662 °F). Κανένα άλλο υγρό σύστημα δεν πλησιάζει. Υπάρχει η δυνατότητα για 2.000 μεγαβάτ ενέργειας που θα παραχθούν από τον πόρο του Salton Sea στη Νότια Καλιφόρνια.

Βελτιωμένα γεωθερμικά συστήματα

Είναι συχνά γνωστά ως EGS. Περιλαμβάνει την εισαγωγή νερού σε πηγάδια, τα οποία θερμαίνονται και αντλούνται ξανά. Το νερό εγχέεται σε υπάρχουσες σχισμές βράχου υπό υψηλή πίεση για να διευρυνθούν και να επιτραπεί στο νερό να ρέει ελεύθερα μέσα και έξω από το βράχο. Η μέθοδος ξεκίνησε με την εξόρυξη πετρελαίου και φυσικού αερίου αλλά έκτοτε έχει τροποποιηθεί. Από την άλλη πλευρά, οι γεωλογικοί σχηματισμοί είναι βαθύτεροι και δεν γίνεται χρήση επικίνδυνων χημικών ουσιών, μειώνοντας την πιθανότητα περιβαλλοντικής ζημιάς. Η κατευθυνόμενη γεώτρηση είναι μια τεχνική που μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι γεωτρύπανοι για να αυξήσουν τη χωρητικότητα μιας δεξαμενής.

Πώς αξιοποιείται η γεωθερμική ενέργεια;

Ένα υδροθερμικό σύστημα χρησιμοποιείται στη διαδικασία συλλογής γεωθερμικής ενέργειας. Κατά τη διάρκεια αυτού του βήματος, μια τρύπα τρυπιέται βαθιά στο έδαφος και ένας σωλήνας περνά μέσα από αυτό το άνοιγμα. Μέσω αυτού του σωλήνα, ο ατμός στα βράχια μπορεί να μεταφερθεί στην επιφάνεια της Γης. Μετά από αυτό, ο καπνός χρησιμοποιείται σε ένα τμήμα στροβίλου μιας ηλεκτρικής γεννήτριας περιστρέφοντας τα πτερύγια. Σε μια διαφορετική προσέγγιση, ο ατμός μπορεί να θερμάνει νερό από διαφορετική τοποθεσία. αυτό το νερό χρησιμοποιείται για την περιστροφή της τουρμπίνας.

Εφαρμογές Γεωθερμικής Ενέργειας

Οι γεωθερμικοί σταθμοί κατασκευάζονται συχνά σε ακτίνα δύο μιλίων από έναν γεωθερμικό πόρο για να διευκολύνουν την παραγωγή ενέργειας. Ο ατμός από τα αποθέματα χρησιμοποιείται απευθείας για την τροφοδοσία των στροβίλων της γεννήτριας. Εάν χρησιμοποιηθεί αμέσως, ο ατμός λέγεται ότι "χρησιμοποιείται άμεσα".

Γεωργία:Η γεωθερμική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση θερμοκηπίων ή το νερό που χρησιμοποιείται για άρδευση σε ψυχρότερες περιοχές. Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο σε έθνη με ψυχρότερο κλίμα.

Βιομηχανία:Χρησιμοποιείται σε διάφορες βιομηχανικές διεργασίες, όπως αφυδάτωση τροφίμων, παστερίωση γάλακτος, εξόρυξη χρυσού και άλλες λειτουργίες.

Θέρμανση:Χρησιμοποιείται για τη θέρμανση κτιρίων μέσω συστημάτων τηλεθέρμανσης—τα συστήματα αυτά μεταφέρουν ζεστό νερό από πηγές απευθείας στις εγκαταστάσεις χρησιμοποιώντας σωλήνες.

Πλεονεκτήματα της γεωθερμικής ενέργειας

• Ανανεώσιμος πόρος:Είναι άφθονος και εντελώς δωρεάν. Επειδή η θερμότητα εκπέμπεται σταθερά από τον πλανήτη, αυτός ο πόρος δεν θα εξαντληθεί ποτέ και δεν έχει ανώτατο όριο στη χρησιμότητά του, τουλάχιστον για τα επόμενα τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια. Ο ρυθμός εξόρυξης ενέργειας μπορεί να εξισορροπηθεί με τον ρυθμό με τον οποίο αναπληρώνεται η θερμότητα του σταθμού γεωθερμίας, εάν η διαχείριση της πισίνας γίνεται σωστά.
• Πράσινη ενέργεια:Η γεωθερμική ενέργεια δεν έχει ως αποτέλεσμα την εκπομπή τοξικών αερίων, καθιστώντας την ένα περιβαλλοντικά υπεύθυνο και μη ρυπογόνο είδος ενέργειας. Αυτό είναι ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα της γεωθερμικής ενέργειας.
• Γενιά απασχόλησης:Είναι πολύ περίπλοκα και η κατασκευή τους απαιτεί σημαντική προκαταρκτική μελέτη. Αυτό δημιουργεί ευκαιρίες εργασίας σε πολύ μεγάλη κλίμακα για ανειδίκευτους και ειδικευμένους εργάτες σε κάθε βήμα της διαχείρισης και της παραγωγής.
• Μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας:Η γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιείται τώρα σε ψυχρές περιοχές για ποικίλες εφαρμογές, όπως το λιώσιμο του πάγου στους δρόμους, η θέρμανση των σπιτιών το χειμώνα, τα δημόσια λουτρά, τα θερμοκήπια και άλλες παρόμοιες εγκαταστάσεις. Ακόμα κι αν το κόστος εγκατάστασης στην αρχή είναι κάπως ακριβό, οι τιμές συντήρησης και επισκευής είναι σχεδόν ανύπαρκτες. Υπάρχουν 0 εκπομπές αερίων θερμοκηπίου από σύγχρονες γεωθερμικές μονάδες κλειστού βρόχου. Οι εκπομπές αερίων θερμοκηπίου από τη γεωθερμική ενέργεια (50 g CO2 eq/kWh) είναι τέσσερις φορές χαμηλότερες από εκείνες των ηλιακών φωτοβολταϊκών και έξι έως είκοσι φορές χαμηλότερες από αυτές του φυσικού αερίου. Οι γεωθερμικοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής, κατά μέσο όρο και σε όλη τη διάρκεια ζωής της ενέργειας που παράγουν, έχουν χαμηλότερο ρυθμό κατανάλωσης νερού σε σύγκριση με τις περισσότερες συμβατικές μεθόδους παραγωγής.
• Βασικό φορτίο:Ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία ή την υγρασία έξω, το γεωθερμικό θερμοκήπιο συνεχίζει να παράγει ενέργεια όλο το εικοσιτετράωρο, λειτουργώντας επτά ημέρες την εβδομάδα, είκοσι τέσσερις ώρες την ημέρα.
• Εσωτερικό:Είναι δυνατή η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από γεωθερμικό θερμοκήπιο χωρίς εισαγωγή καυσίμων.

Μειονεκτήματα της Γεωθερμικής Ενέργειας

• Μεταφορά και μετάδοση:Η γεωθερμική ενέργεια, σε αντίθεση με τα συμβατικά καύσιμα, δεν μπορεί να μετακινηθεί εύκολα από τη μια τοποθεσία στην άλλη. Μόλις αξιοποιηθεί η ενέργεια, μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά μόνο σε κοντινά σημεία. Επιπλέον, λόγω της μετάδοσης, υπάρχει πιθανότητα να εκκενωθούν επιβλαβείς ουσίες στο περιβάλλον.
• Υψηλό κόστος εγκατάστασης:Η ανάπτυξη γεωθερμικών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, που αντλούν ατμό από βαθιά κάτω από τη Γη, απαιτεί σημαντική επένδυση ανθρώπινων και υλικών πόρων.
• Απαιτείται εντατική έρευνα:Πρέπει να διεξαχθεί εκτενής μελέτη για να μπορέσει να δημιουργηθεί ένα φυτό. Με την πάροδο του χρόνου, οι τοποθεσίες μπορεί να χάσουν την ικανότητά τους να παράγουν ατμό λόγω μείωσης της θερμοκρασίας που προκαλείται από υπερβολική ή ακανόνιστη παροχή νερού.
• Περιορίζεται σε συγκεκριμένες περιοχές:Η διαθεσιμότητα της πηγής γεωθερμικής ενέργειας περιορίζεται σε συγκεκριμένες περιοχές. Ως αποτέλεσμα, η εξόρυξη γεωθερμικής ενέργειας συχνά δεν είναι εφικτή από οικονομική άποψη. Αυτά είναι μερικά μειονεκτήματα του γεωθερμικού συστήματος.

Συμπέρασμα

Οι περιοχές που σχηματίζονται από ζεστό νερό μπορεί μερικές φορές να έχουν βγει στην επιφάνεια κατά τη διάρκεια άλλων περιόδων. Θερμές πηγές είναι το όνομα που δίνεται στις τοποθεσίες όπου το βραστό νερό αναδύεται από μια από αυτές τις εξόδους. Οι γεωθερμικές τοποθεσίες βρίσκονται σε μεγάλα βάθη κάτω από την επιφάνεια της Γης. Η διαδικασία γεώτρησης μπορεί περιστασιακά να εκκενώσει πολύ δηλητηριώδη αέρια στα περιβάλλοντα αυτών των τοποθεσιών. Αυτές οι χημικές ουσίες μπορεί μερικές φορές να είναι θανατηφόρες για το εργατικό δυναμικό που ασχολείται με τη διαδικασία γεώτρησης.

Συχνές ερωτήσεις

1. Τι μπορεί να πάει στραβά με τη γεωθερμία;

Θα σας βοηθούσε αν αναζητούσατε τυπικές ανησυχίες σχετικά με τις γεωθερμικές αντλίες θερμότητας, όπως διαρροές, ρύπανση του νερού και προβλήματα αγωγών.

2. Ποιος επινόησε τη γεωθερμική ενέργεια;

Το 1904, ο πρίγκιπας Piero Ginori Conti της Ιταλίας ανέπτυξε τον πρώτο γεωθερμικό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής στην πόλη Larderello.

3. Είναι η γεωθερμία καλύτερη από την ηλιακή;

Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας χρησιμοποιούν τη θερμότητα που υπάρχει ήδη μέσα στη Γη και όσο πιο βόρεια βρίσκεστε, τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάγκη για θέρμανση κατά τους χειμερινούς μήνες. Παρέχουν επίσης 500 τοις εκατό υψηλότερη απόδοση από τη θέρμανση με φυσικό αέριο ή πετρέλαιο, γεγονός που τα καθιστά καλύτερη επιλογή από τα ηλιακά κλίματα με χαμηλότερες μέσες θερμοκρασίες.