Zagotovo veste, kaj je geotermalna energija na splošno, vendar Ali poznate vse osnove o tej energiji? Na splošno pravimo, da je geotermalna energija toplotna energija iz Zemlje. Z drugimi besedami, geotermalna energija je edini obnovljivi vir energije, ki ne izvira iz Sonca. Poleg tega lahko rečemo, da ta energija kot taka ni obnovljiva energija njegovo obnavljanje ni neskončno, čeprav je še vedno neizčrpen v človeškem merilu, zato se v praktične namene šteje za obnovljivo.
Izvor toplote znotraj Zemlje
Toploto v notranjosti Zemlje v glavnem povzroča razpad radioaktivnih elementov kot so uran 238, torij 232 in kalij 40. Ti elementi nenehno razpadajo in pri tem sproščajo toplotno energijo. Drug pomemben dejavnik je trki tektonskih plošč, ki zaradi gibanja in trenja sproščajo toploto. V nekaterih regijah je geotermalna toplota bolj koncentrirana, na primer na območjih v bližini vulkani, tokovi magme, gejzirji in vroči vrelci. To omogoča večjo enostavnost porabe energije.
Uporaba geotermalne energije
Geotermalno energijo uporabljajo že več kot 2.000 let, pri čemer so Rimljani pionirji uporabljali termalne vire za termalne kopeli in ogrevanje. V novejšem času je v navadi ogrevanje stavb, rastlinjakov in proizvodnja električne energije. Obstajajo tri vrste nahajališč, iz katerih je mogoče pridobiti geotermalno energijo:
- Rezervoarji z visoko temperaturo
- Rezervoarji z nizko temperaturo
- Suhi zbiralniki vročih kamnin
Rezervoarji z visoko temperaturo
Šteje se za depozit v višini visoka temperatura ko podzemna voda v rezervoarju zaradi bližine aktivnega vira toplote doseže temperature nad 100°C. Za pridobivanje toplote iz podtalja morajo geološke razmere dopuščati obstoj a geotermalni rezervoar, ki deluje podobno kot rezervoarji nafte ali zemeljskega plina.Ogrevana voda Skozi te kamnine se dviguje proti površini, dokler ne doseže geotermalnega rezervoarja, ujetega v neprepustno plast. Če pa so v tej neprepustni plasti razpoke, se lahko para ali vroča voda dvigneta in pojavijo na površju v obliki vročih vrelcev ali gejzirjev. Te vire toplote so izkoriščali že v pradavnini, danes pa se uporabljajo za ogrevanje in industrijske procese.
Rezervoarji z nizko temperaturo
Nizkotemperaturni rezervoar je tisti, kjer voda doseže med 60 in 100ºC. V teh primerih je toplotni tok normalen, zato ni potreben aktiven vir toplote ali prisotnost neprepustne plasti.
Pri tem je ključno imeti skladišče vode na globinah, ki ji omogočajo, da doseže dovolj visoke temperature, da je njeno izkoriščanje ekonomsko upravičeno.
Suhi zbiralniki vročih kamnin
Vloge pri suhe vroče skale Imata še večji potencial, saj sta med 250-300ºC in v globinah med 2.000 in 3.000 metri. Za pridobivanje toplote iz teh kamnin je potrebno jih zlomite, da postanejo porozni.
V tem sistemu se hladna voda vbrizga s površine, gre skozi vroče porozne kamnine, se pri tem segreje in nato ekstrahira kot para za proizvodnjo električne energije. Vendar imajo ta nahajališča težave zaradi tehnik lomljenja in vrtanja, ki so potrebne za njihovo izkoriščanje.
Zelo nizka temperatura geotermalne energije
Podtalje lahko obravnavamo tudi kot a vir toplote pri 15 ° C, popolnoma obnovljiv in neizčrpen. Z ustreznim zbiralnim sistemom in toplotno črpalko je možno to toploto prenesti v ogrevalni sistem, ki lahko doseže do 50ºC in zagotavlja ogrevanje in sanitarno vodo.
Ta sistem se lahko uporablja tudi poleti, pri čemer se toplota hrani pri 40 °C pod zemljo. Glavna pomanjkljivost je, da je potrebna velika površina za zakopavanje zunanjega tokokroga, vendar je njegova glavna prednost varčevanje z energijo in vsestranskost Uporablja se lahko tako za ogrevanje kot za hlajenje.
Geotermalna toplotna črpalka
Bistveni element v tej vrsti sistema je toplotna črpalka. Ta termodinamični stroj temelji svoje delovanje na Carnotov cikel, vzet iz plina, ki deluje kot nosilec toplote med dvema viroma, enim z nizko temperaturo in drugim z visoko temperaturo.
Ta črpalka lahko črpa toploto iz tal pri 15 °C in zviša njeno temperaturo, da segreje zrak v notranjem tokokrogu, s čimer doseže veliko večjo učinkovitost kot običajni klimatski sistemi.
Izmenjava vezij z Zemljo
Razlikujemo med menjalnimi sistemi z površinske vode, ki so cenejši, a geografsko omejeni, ter izmenjavo z zemljo, ki je lahko neposredna ali preko pomožnega tokokroga.
- Neposredna menjava: preprostejše in cenejše, vendar s tveganjem puščanja in zmrzovanja.
- pomožni krog: dražji, vendar se izogiba velikim temperaturnim nihanjem.
Opozoriti je treba, da ti sistemi z absorpcijo toplote iz vira stabilne temperature, kot je podtalje, nudijo stalno in učinkovito delovanje skozi vse leto, ne glede na atmosferske razmere.
Zmogljivost klimatskih sistemov
La energetska učinkovitost geotermalnih klimatskih sistemov je izjemen: dosegajo zmogljivosti do 500 % pri hlajenju in 400 % pri ogrevanju. To pomeni, da lahko za vsako enoto porabljene energije pri hlajenju proizvedemo do 5 enot toplotne energije.
Poleg visoke učinkovitosti ima ta sistem prednost, da ni odvisen od nihanj sončne ali vetrne energije, saj Zemlja zagotavlja stalen vir toplote.
Porazdelitev geotermalne energije
Geotermalna energija je razporejena po celotnem planetu, vendar z večjo koncentracijo v vulkanskih območjih in tektonskih prelomnicah. Območja, kot sta pacifiška obala v Ameriki in Indonezija, imajo velik potencial. Lahko pa se njegovo izkoriščanje s sodobnimi tehnologijami vrtanja razširi tudi na druga področja.
Prednosti in slabosti geotermalne energije
Prednosti:
- Razpoložljivost po vsem planetu.
- Neizčrpno v človeškem merilu.
- Najcenejša znana energija.
Slabosti:
- Možen izpust žveplovih plinov.
- Prenos toplote na velike razdalje ni izvedljiv.
- Visoki začetni stroški namestitve.
Prihodnost geotermalne energije
Geotermalni potencial planeta je ogromen, z dovolj energije, shranjene pod zemljo, da bo zadovoljevala svetovne energetske potrebe milijone let. Z napredovanjem tehnik vrtanja se pričakuje, da bo uporaba geotermalne energije vse bolj razširjena v industrijskih procesih, ogrevanju zgradb in proizvodnji električne energije.
Z razvojem novih tehnologij, kot so turbine brez lopatic, ki lahko proizvajajo elektriko pri nižjih temperaturah, ima geotermalna energija obetavno prihodnost, da postane bistveni del svetovne oskrbe z energijo.
Geotermalna energija torej ne ponuja samo čiste in izdatne alternative, ampak nam lahko pomaga, da se premaknemo k večji energetski neodvisnosti, hkrati pa zmanjšamo naš ogljični odtis.