Biztosan tudja, hogy mi a geotermikus energia általában, de Ismeri az energia minden alapját?
Nagyon általános módon azt mondjuk, hogy a geotermikus energia az hőenergiát a Föld belsejéből.
Más szavakkal, a geotermikus energia az egyetlen megújuló energiaforrás, amely nem a Napból származik.
Ezenkívül elmondhatjuk, hogy ez az energia önmagában nem megújuló energia, mivel megújulása nem végtelen, Azonban emberi léptékben kimeríthetetlen, ezért gyakorlati szempontból megújulónak tekinthető.
Hő eredete a Föld belsejében
A Földön belüli hő fő oka a egyes radioaktív elemek folyamatos bomlása mint például az urán 238, tórium 232 és kálium 40.
Egy másik a geotermikus energia eredete a tektonikus lemezek ütközései.
Bizonyos régiókban azonban a geotermikus hő koncentráltabb, amint ez a környéken előfordul vulkánok, magmaáramok, gejzírek és forró források.
A geotermikus energia felhasználása
Ezt az energiát legalább 2.000 éve használják.
A rómaiak a forró forrásokat használták WC és újabban ezt az energiát használták fel a épületek és üvegházak fűtése és villamosenergia-termelés.
Jelenleg 3 típusú betét létezik, amelyekből geotermikus energiát nyerhetünk:
- Magas hőmérsékletű tározók
- Alacsony hőmérsékletű tározók
- Száraz forró kőzettározók
Magas hőmérsékletű tározók
Azt mondjuk, hogy van letét magas hőmérsékletű amikor a tározó vize eléri 100ºC feletti hőmérséklet aktív hőforrás jelenléte miatt.
Annak érdekében, hogy a geotermikus hő felhasználható geotermikus energiát teremtsen, a geológiai feltételeknek lehetővé kell tenniük az a geotermikus tározó, hasonlóan az olajban vagy a földgázban találhatók, amely a áteresztő kőzet, homokkő vagy például mészkő, tetején a vízálló réteg, mint az agyag.
A sziklák által felmelegített talajvíz felfelé halad a tározóig, ahol csapdában maradnak az át nem eresztő réteg alatt.
Mikor vannak repedések az át nem eresztő rétegben a gőz vagy a víz a felszínre juthat, forró források vagy gejzírek formájában jelenik meg.
Ezeket a forró forrásokat az ókor óta használják, és könnyen felhasználhatók fűtésre és ipari folyamatokra.
Római fürdő
Alacsony hőmérsékletű tározók
Alacsony hőmérsékletű tározók azok, amelyekben a víz hőmérséklete, amelyet használni fogunk, található 60 és 100 ° C között.
Ezekben a betétekben a hőáram értéke a földkéreg normálértéke, így az előző feltételek közül 2 megléte felesleges: aktív hőforrás megléte és a folyadéktároló izolálása.
Csak a raktár jelenléte megfelelő mélységben, hogy az adott területen meglévő geotermikus gradiens mellett olyan hőmérsékletek legyenek, amelyek gazdaságossá teszik a kiaknázását.
Száraz forró kőzettározók
A potenciál geotermikus energia es sok nagyobb, ha száraz forró kőzetekből nyerik ki a hőt, amelyek természetesen nem tartalmaznak vizet.
Ők a hőmérséklet 250 és 300 ° C között van már egy mélysége 2.000 és 3.000 méter között.
Kiaknázásához el kell törni a száraz, forró sziklákat pórusossá tegye őket.
majd hideg vizet vezetnek be a felszínről egy csövön át, hagyja, hogy áthaladjon a forró törött kőzeten, így felmelegszik, majd a vízgőzt kivonják egy másik csövön keresztül, hogy nyomását felhasználja a turbina meghajtására, és elektromos energiát termelnek.
Az ilyen típusú kiaknázás problémája a kőzetek ilyen mélységben történő repesztése és fúrása.
Bár ezeken a területeken nagy előrelépés történt az olajfúrási technikák alkalmazásával.
Nagyon alacsony hőmérsékletű geotermikus energia
Megfontolhatjuk a altalaj kis mélységekig, mint a hőforrás 15 ° C-on, teljesen megújuló és kimeríthetetlen.
Megfelelő befogó rendszer és hőszivattyú segítségével a hő átkerülhet ebből a forrásból 15 ° C-on egy olyan rendszerbe, amely eléri az 50 ° C-ot, és ez utóbbi felhasználható fűtésre és az otthoni használati melegvíz előállítására.
Ezen túlmenően, ugyanaz a hőszivattyú képes elnyelni a környezeti hőt 40 ° C-on, és ugyanazzal a befogó rendszerrel juttatja el az altalajbaEzért a háztartási fűtést megoldó rendszer képes megoldani a hűtést is, vagyis a ház egyetlen beépítéssel rendelkezik az integrált légkondicionáláshoz.
Az ilyen típusú energia fő hátránya az a külső áramkör nagyon nagy temetkezési felületére van szükségFő előnye azonban a pFűtési és hűtési rendszerként történő alkalmazás lehetősége nagyon alacsony költséggel.
A következő ábrán különböző módszereket láthat a hő befogására vagy átadására a padlóra későbbi fűtéshez, hűtéshez és melegvíz előállításához. Az alábbiakban ismertetem az eljárást.
Légkondíciónálás ház, tömbház, kórház stb. elérhető egyénileg, mivel a magas és közepes hőmérsékletű geotermikus létesítményektől eltérően nem igényel nagy beruházásokat a rendszer számára.
Ez a rendszer a Föld felszínén elnyelt napenergia hasznosítására 3 fő elemen alapul:
- Hő pumpa
- Cserélő áramkör a Földdel
- Hőcsere a felszíni vizekkel
- Csere a földdel
- Csere áramkör a házzal
Hő pumpa
A hőszivattyú egy termodinamikus gép amely a Carnot-cikluson alapszik, amelyet egy gáz hajt végre.
Ez a gép elnyeli az egyik forrásból származó hőt, hogy magasabb hőmérsékletű másikba juttassa.
A legjellemzőbb példa a hűtőszekrényekEzeknek van egy gépe, amely belülről hőt von le, és kifelé tolja el, ami magasabb hőmérsékleten van.
A hőszivattyúk további példái a légkondicionálók, valamint a lakások és az autók légkondicionálói.
Ebben a vázlatban láthatja, hogy a A hideg izzó cserében felveszi a talajból származó hőt, és a hideg égő körön keresztül keringő folyadék elpárologtatásig elnyeli a hőt.
Az a kör, amely a vizet a talaj hőjével szállítja, lehűl és visszatér a földre, a talaj hőmérsékletének helyreállítása nagyon gyors.
Másrészt a forró izzó a ház belsejében melegíti a levegőt, meleget adva neki.
A hőszivattyú a hőszivattyúból a hőt „szivattyúzza”.
teljesítmény (szállított energia / elnyelt energia) az elpárologtatott hőt szolgáltató forrás hőmérsékletétől függ.
Hagyományos légkondicionáló rendszerek elnyeli a hőt a légkörből, amely télen elérheti hőmérséklets alatt -2 ° C
Ezen a hőmérsékleten az elpárologtató gyakorlatilag nem képes hő befogására, és a a szivattyú teljesítménye nagyon alacsony.
Nyáron, amikor melegebb van, a szivattyúnak fel kell adnia a légkör hőjét 40 ° C, amivel a a teljesítmény nem olyan jó, mint amire számítani lehet.
Azonban, a geotermikus vízgyűjtő rendszer, amelynek forrása van állandó hőmérséklet, a teljesítmény mindig optimális a légköri hőmérsékleti viszonyoktól függetlenül. Tehát ez a rendszer sokkal hatékonyabb, mint egy hagyományos hőszivattyú.
Áramkörök cseréje a Földdel
Hőcsere a felszíni vizekkel
Ez a rendszer alapja tegye a vizet termikus érintkezésbe felületi forrásból érkezik az elpárologtatóval / kondenzátorral, az igényeknek megfelelően a hő elnyelésére vagy átvitelére az említett vizekbe.
Előny: az ajándék az, hogy van egy alacsony költségű
Hátrány: nem mindig áll rendelkezésre vízforrás.
Csere a földdel
ezt lehet közvetlen amikor a talaj és a hőszivattyú párologtatója / kondenzátora közötti cserét egy eltemetett rézcső segítségével hajtják végre.
Egy ház esetében 100 és 150 méter közötti csőre lehet szükség.
- előny: alacsony költség, egyszerűség és jó teljesítmény.
- hátrányai: gázszivárgás és a földterületek befagyásának lehetősége.
Vagy szintén segédáramkör lehet amikor van egy sor elásott cső, amelyeken keresztül a víz kering, amely viszont hőt cserél az elpárologtatóval / kondenzátorral.
Egy ház esetében 100 és 200 méter közötti csőre lehet szükség.
- előny: alacsony nyomás az áramkörben, elkerülve ezzel a nagy hőmérséklet-különbségeket
- hátrányai: magas ár.
Áramkörök cseréje az otthonnal
Ezek az áramkörök lehet együtt közvetlen cserével vagy meleg és hideg víz elosztásával.
Közvetlen csere Ennek alapja egy légáram keringése a ház oldalán lévő párologtató / kondenzátor felülete felett a hőcsere érdekében, és ezt a meleg / hideg levegőt az egész házban hőszigetelt csöveken keresztül elosztja.
Egyetlen elosztórendszerrel megoldják a meleg és a hideg elosztását a házban.
- előny: általában alacsony költségekkel és sok egyszerűséggel rendelkeznek.
- hátrányai: alacsony teljesítmény, mérsékelt kényelem, és csak új építésű vagy légkonvekciós fűtési rendszerrel rendelkező házakra vonatkozik.
A hideg és meleg víz elosztó rendszere Ennek alapja a víz áramlása a ház oldalán lévő párologtató / kondenzátor felületén a hőcsere céljából.
A vizet általában nyáron 10 ° C-ra hűtik, télen pedig 45 ° C-ra melegítik, hogy légkondicionáló eszközként lehessen használni.
A padlófűtés a legjobban teljesítő és legkényelmesebb módszer a fűtés megoldására azonban nem használható hűtésre, így ha ezt vagy a melegvizes radiátorokat alkalmazzák, akkor egy másik rendszert kell telepíteni a hűtés használatához.
- előny: nagyon magas kényelem és teljesítmény.
- hátrányai: magas ár.
A légkondicionáló rendszerek teljesítménye
Energiahatékonyság hőforrásként használt légkondicionáló rendszer az altalaj 15 ° C-on legalább a 400% fűtés és 500% hűtés.
Amikor melegszik az elektromos energia csak a teljes szükséges energia 25% -át teszi ki. És amikor hűtésre használják, a teljesítmény több mint kétszerese a 40 fokos levegővel cserélődő hőszivattyú teljesítményének, tehát ebben az esetben egy több mint 50% -os energiatakarékosság a hagyományos légkondicionáló berendezéshez képest.
Ez azt jelenti, hogy a hideg pólusból a forró pólusba 4 egység energia (például 4 kalória) pumpálásához csak 1 egység energia szükséges.
Hűtésben minden 5 pumpált egységhez 1 egység szükséges a szivattyúzáshoz.
Ez azóta lehetséges nem termeli az összes hőt, de nagy része csak egyik forrásból a másikba kerül.
Azok az energiaegységek, amelyeket a hőszivattyúnak szolgáltatunk, elektromos energia formájában vannak, tehát alapvetően CO2-t termelünk az elektromos energiát előállító üzemben, bár sokkal kisebb mennyiségben.
azonban használhatnánk nem elektromos hőszivattyúkat, de energiaforrásuk napenergiás volt, de még mindig kísérleti szakaszban vannak.
Si összehasonlítjuk ezt a rendszert egy napenergia befogó fűtési rendszerrel paneleken keresztül azt láthatjuk nagy előnyt jelentMint nem igényel nagy akkumulátorokat hogy kompenzálja a napsugárzás hiányának óráit.
A nagy akkumulátor a Föld saját tömege ezáltal állandó hőmérsékletű energiaforrás áll rendelkezésünkre, amely ennek az alkalmazásnak a körében végtelenül viselkedik.
Azonban az, amelyik A legjobb megoldás ennek az energiaforrásnak az alkalmazására, ha egyesítjük a napenergiával., nem a fent említett hőszivattyú mozgatásához (amely szintén), hanem hőt adni a rendszerhez, mivel a fűtési és használati melegvíz-előállítási alkalmazásokban a vizet geotermikus energia felhasználásával 15ºC-ra lehet hozni későbbre, emelje fel a víz hőmérsékletét napenergiával.
Ebben az esetben a hőszivattyú hatékonysága ugrásszerűen növekszik.
Geotermikus energiaeloszlás
A geotermikus energia elterjedt az egész bolygón, különösen száraz forró kőzetek formájában, de vannak olyan területek, ahol a bolygó felületének talán 10% -át meghaladja és különleges feltételeik vannak az ilyen típusú energia fejlesztésére.
Mármint a zónák amiben jobban megmutatják a földrengések és a vulkánok hatásait és ez általában egybeesik a tektonikai hibák fontos.
Közülük a következők:
- Az amerikai kontinens csendes-óceáni partja, Alaszkától Chiléig.
- A Csendes-óceán nyugati része Új-Zélandtól a Fülöp-szigeteken és Indonézián át Kína déli részéig és Japánig.
- Kenya, Uganda, Zaire és Etiópia elmozdulásának völgye.
- A Földközi-tenger környezete.
A geotermikus energia előnyei és hátrányai
Ennek az energiának, mint minden létezőnek, vannak jó és rossz részei is.
Como előny mondhatjuk, hogy:
- Megtalálták elterjedt az egész bolygón.
- A legolcsóbb geotermikus források a vulkáni területek többnyire a fejlődő országokban találhatók, ami nagyon lehet hasznos helyzetének javításához.
- Van egy kimeríthetetlen energiaforrás emberi léptékben.
- Az energia olcsóbb hogy ismert.
azok hátrányok éppen ellenkezőleg:
- A geotermikus energia felhasználása bemutat néhányat környezeti problémák, különösen a kénes gázok felszabadulása a légkörbe, azzal együtt forró vizet enged a folyókba, amelyek gyakran magas szintű szilárd anyagot tartalmaznak.
Noha általában a szennyvíz visszavezethető a földbe, bizonyos esetekben kereskedelmi forgalomban használható káliumsók kivonása után.
- Általánosságban elmondható, a geotermikus hő átadása nagy távolságokra nem kivitelezhető. Forrás vizet vagy gőzt kell használni a forrása közelében, mielőtt lehűlne.
- A geotermikus vizek nagy része megtalálható 150ºC alatti hőmérséklet így általában nem elég meleg az áramtermeléshez.
Ezeket a vizeket csak fürdésre, épületek, üvegházak és kültéri növények fűtésére, vagy kazánok előmelegített vizeként lehet felhasználni.
- sok a száraz forró kőzettározók rövid életűekMivel a repedezett felületek gyorsan lehűlnek, energiahatékonyságuk gyorsan csökken.
- sok a telepítési költségek nagyon magasak.
A geotermikus energia jövője
Eddig csak a fúrás és körülbelül 3 km mélységig nyerje ki a hőt, bár várhatóan nagyobb mélységekre képes eljutni, amelyekkel a geotermikus energiát szélesebb körben lehetne felhasználni.
A rendelkezésre álló teljes energiaforró víz, gőz vagy forró kőzetek útján 10 km mélységig, megközelíti a 3.10-et17 TEP. 30 milliószorosa a világ jelenlegi energiafogyasztásának. Ami ezt jelzi a geotermikus energia rövid távon érdekes alternatíva lehet.
A geotermikus erőforrások fejlesztésére tökéletesített technikák nagyon hasonlítanak az olajszektorban használtakra. Mivel azonban a 300ºC-os víz energiatartalma ezerszer alacsonyabb, mint az olajé, a tőke gazdaságilag befektethető a kutatásba, és a fúrás sokkal kevesebb.
Az olajhiány azonban fellendítheti a geotermikus energia növekvő felhasználását.
Másrészt mindig is lehetséges volt geotermikus források felhasználása villamos energia előállításához közepes méretű turbótermelőkben (10-100MW) a kút telephelyei közelében, de a villamosenergia-termeléshez minimálisan használható geotermikus hőmérséklet 150ºC volt.
Utóbbi időben pengék nélküli turbinákat fejlesztettek ki a geotermikus víz és a gőz számára 100 ° C-ig csak ez teszi lehetővé ezen energia felhasználási területének bővítését.
Ezen túlmenően, ipari folyamatokban felhasználható mint például a fémgyártás, mindenféle ipari folyamatok fűtése, az üvegházak fűtése stb.
De valószínűleg a geotermikus energia legnagyobb jövője a nagyon alacsony hőmérsékletű geotermikus energia hasznosításában rejlik, sokoldalúsága, egyszerűsége, alacsony gazdasági és környezeti költségei és lehetősége miatt fűtési és hűtési rendszerként használja.