Jistě víte, co je geotermální energie obecně, ale Znáte všechny základní informace o této energii? Obecně říkáme, že geotermální energie je tepelná energie zevnitř Země. Jinými slovy, geotermální energie je jediným obnovitelným zdrojem energie, který nepochází ze Slunce. Dále můžeme říci, že tato energie jako taková není obnovitelná energie jeho obnova není nekonečná, i když je to stále v lidském měřítku nevyčerpatelný, proto je z praktických důvodů považován za obnovitelný.
Původ tepla uvnitř Země
Teplo uvnitř Země je způsobeno především rozpad radioaktivních prvků jako je uran 238, thorium 232 a draslík 40. Tyto prvky se neustále rozkládají a uvolňují přitom tepelnou energii. Dalším důležitým faktorem je srážky tektonických desek, které uvolňují teplo v důsledku pohybu a tření. V určitých regionech je geotermální teplo koncentrovanější, například v blízkých oblastech sopky, proudy magmatu, gejzíry a horké prameny. To umožňuje jednodušší využití energie.
Využití geotermální energie
Geotermální energie se využívá již více než 2.000 XNUMX let, přičemž Římané byli průkopníky ve využívání termálních pramenů. termální lázně a topení. V novější době je zvyklý vytápění budov, skleníků a výroba elektřiny. Existují tři typy ložisek, ze kterých lze získat geotermální energii:
- Vysokoteplotní nádrže
- Nízkoteplotní nádrže
- Suché horké horninové nádrže
Vysokoteplotní nádrže
Považuje se za zálohu vysoká teplota kdy podzemní voda v nádrži dosáhne teploty nad 100°C v důsledku blízkosti aktivního zdroje tepla. Aby bylo možné odebírat teplo z podloží, musí geologické podmínky umožňovat existenci a geotermální nádrž, který funguje podobně jako zásobníky ropy nebo zemního plynu.Ohřátá voda Prostřednictvím těchto hornin má tendenci stoupat k povrchu, dokud nedosáhne geotermální nádrže zachycené nepropustnou vrstvou. Pokud jsou však v té nepropustné vrstvě trhliny, může stoupat pára nebo horká voda a se objevují na povrchu v podobě horkých pramenů nebo gejzírů. Tyto zdroje tepla byly využívány od starověku a dnes se používají pro vytápění a průmyslové procesy.
Nízkoteplotní nádrže
Nízkoteplotní nádrž je jedním z nich voda dosahuje 60 až 100 °C. V těchto případech je tok tepla normální, není tedy nutné mít aktivní zdroj tepla ani přítomnost nepropustné vrstvy.
Zde je klíčové mít zásobárnu vody v hloubkách, které jí umožní dosáhnout dostatečně vysokých teplot, aby bylo její využívání ekonomicky životaschopné.
Suché horké horninové nádrže
Vklady z suché horké kameny Mají ještě větší potenciál, protože patří mezi 250-300ºC a v hloubkách mezi 2.000 a 3.000 metry. K získání tepla z těchto hornin je to nutné zlomit je, aby byly porézní.
V tomto systému je studená voda vstřikována z povrchu, prochází horkými porézními horninami, zahřívá se v procesu a poté se extrahuje jako pára k výrobě elektřiny. Tato ložiska však mají potíže kvůli technikám lámání a vrtání, které jsou nutné pro jejich těžbu.
Velmi nízká teplota geotermální energie
Za a. můžeme považovat i podloží zdroj tepla při 15 ° C, zcela obnovitelné a nevyčerpatelné. S odpovídajícím sběrným systémem a tepelným čerpadlem je možné toto teplo převést do topného systému, který může dosáhnout až 50ºC, který zajišťuje vytápění a ohřev užitkové vody.
Tento systém lze použít i v létě, kdy akumuluje teplo při 40ºC pod zemí. Hlavní nevýhodou je, že k zasypání vnějšího okruhu je potřeba velká plocha, ale jeho hlavní výhodou je úspora energie a všestrannost Lze jej použít pro vytápění i chlazení.
Geotermální tepelné čerpadlo
Základním prvkem v tomto typu systému je tepelné čerpadlo. Tento termodynamický stroj zakládá svůj provoz na Carnotův cyklus, odebraný z plynu, který funguje jako nosič tepla mezi dvěma zdroji, jedním nízkoteplotním a druhým vysokoteplotním.
Toto čerpadlo dokáže odebírat teplo ze země při 15ºC a zvyšovat jeho teplotu, aby ohřívalo vzduch ve vnitřním okruhu, čímž dosahuje mnohem vyššího výkonu než běžné klimatizační systémy.
Vyměňujte si obvody se Zemí
Můžeme rozlišovat mezi výměnnými systémy s povrchová voda, které jsou levnější, ale jsou geograficky omezené, a výměna se zemí, která může být přímá nebo přes pomocný okruh.
- Přímá výměna: jednodušší a levnější, ale s rizikem úniku a zamrznutí.
- pomocný obvod: dražší, ale zamezuje velkým teplotním výkyvům.
Je třeba poznamenat, že absorbováním tepla ze stabilního zdroje teploty, jako je podloží, nabízejí tyto systémy konstantní a efektivní výkon po celý rok, bez ohledu na atmosférické podmínky.
Výkon klimatizačních systémů
La energetická účinnost geotermálních klimatizačních systémů je vynikající: dosahují výkonu až 500 % při chlazení a 400 % při vytápění. To znamená, že na každou použitou jednotku energie lze v případě chlazení vygenerovat až 5 jednotek tepelné energie.
Kromě vysoké účinnosti má tento systém výhodu v tom, že není závislý na výkyvech sluneční nebo větrné energie, protože Země poskytuje konstantní zdroj tepla.
Distribuce geotermální energie
Geotermální energie je distribuována po celé planetě, ale s větší koncentrací ve vulkanických oblastech a tektonických zlomech. Oblasti jako tichomořské pobřeží v Americe a Indonésii mají vysoký potenciál. Jeho využití však lze moderními technologiemi vrtání rozšířit i do dalších oblastí.
Výhody a nevýhody geotermální energie
Výhody:
- Dostupnost po celé planetě.
- V lidském měřítku nevyčerpatelné.
- Nejlevnější známá energie.
Nevýhody:
- Možné uvolňování sirných plynů.
- Přenos tepla na velké vzdálenosti není možný.
- Vysoké počáteční náklady na instalaci.
Budoucnost geotermální energie
Geotermální potenciál planety je gigantický, s dostatkem energie uložené v podzemí, aby mohla zásobovat světovou energetickou potřebu po miliony let. Očekává se, že s postupem vrtných technik bude používání geotermální energie stále více rozšířeno v průmyslových procesech, vytápění budov a výrobě elektřiny.
S rozvojem nových technologií, jako jsou bezlopatkové turbíny schopné vyrábět elektřinu při nižších teplotách, má geotermální energie slibnou budoucnost, aby se stala nezbytnou součástí globálních dodávek energie.
Geotermální energie tedy nabízí nejen čistou a bohatou alternativu, ale může nám pomoci posunout se směrem k větší energetické nezávislosti a zároveň snížit naši uhlíkovou stopu.