עולם האנרגיות המתחדשות נעשה חלול יותר ויותר בשווקים בינלאומיים בשל התחרות הגבוהה שלו ויעילותו הולכת וגוברת. ישנם סוגים שונים של אנרגיות מתחדשות (כפי שלדעתי כולנו יודעים) אך נכון שבתוך אנרגיות מתחדשות אנו מוצאים כמה "מפורסמים" יותר, כמו אנרגיה סולארית ורוח, ואחרים פחות ידועים כמו אנרגיה גיאותרמית וביומסה.
בפוסט זה אני הולך לדבר על כל מה שקשור לאנרגיה גיאותרמית. מאז מה זה, איך זה עובד והיתרונות והחסרונות שלו בעולם האנרגיה המתחדשת.
מהי אנרגיה גיאותרמית?
אנרגיה גיאותרמית היא סוג של אנרגיה מתחדשת שמבוססת על בשימוש בחום הקיים בתת-האדמה של כדור הארץ שלנו. כלומר, להשתמש בחום של השכבות הפנימיות של כדור הארץ ולהפיק איתו אנרגיה. אנרגיות מתחדשות משתמשות בדרך כלל באלמנטים חיצוניים כמו מים, אוויר ואור שמש. עם זאת, אנרגיה גיאותרמית כן היחיד שנמלט מהנורמה החיצונית הזו.
מקור: https://www.emaze.com/@ALRIIROR/Presentation-Name
אתה מבין, יש שיפוע טמפרטורה עמוק מתחת לאדמה שעליה אנו דורכים. כלומר, הטמפרטורה של כדור הארץ תעלה ככל שנרד ונתקרב לליבת כדור הארץ. נכון שההשמעות העמוקות ביותר שבני אדם הצליחו להגיע אליהן אינן עולות יותר על 12 ק"מ, אך אנו יודעים כי השיפוע התרמי עולה טמפרטורת הקרקע בין 2 ° C ל -4 ° C על כל 100 מטרים שאנחנו יורדים. ישנם אזורים שונים על פני כדור הארץ שבהם שיפוע זה גדול בהרבה וזה נובע מכך שקליפת כדור הארץ דקה יותר באותה נקודה. לכן השכבות הפנימיות ביותר של כדור הארץ (כמו מעטפת החמה יותר) קרובות יותר לפני כדור הארץ ומספקות יותר חום.
ובכן, זה אמר שזה נשמע נהדר, אבל איפה ואיך מפיקים אנרגיה גיאותרמית?
מאגרים גיאותרמיים
כפי שציינתי בעבר, ישנם אזורים על פני כדור הארץ בהם השיפוע התרמי בעומק בולט יותר משאר המקומות. זה גורם לכך שהיעילות האנרגטית ויצירת האנרגיה דרך החום הפנימי של כדור הארץ הם הרבה יותר גבוהים.
בדרך כלל, פוטנציאל לייצור אנרגיה גיאותרמית הוא הרבה פחות מהפוטנציאל של אנרגיה סולארית (60 mW / מ"ר לגיאותרמית לעומת 340 mW / m² לשמש). עם זאת, במקומות שהוזכרו בהם השיפוע התרמי גדול יותר, המכונים מאגרים גיאותרמיים, הפוטנציאל לייצור אנרגיה גבוה בהרבה (הוא מגיע ל 200 mW / מ"ר). פוטנציאל גבוה זה לייצור אנרגיה יוצר הצטברות של חום באקוויפרים שניתן לנצל באופן תעשייתי.
על מנת להפיק אנרגיה ממאגרי הגיאותרמיות, ראשית יש צורך לבצע מחקר שוק בר קיימא שכן עלות הקידוחים גדלה מאוד בעומק. כלומר, ככל שאנו מתקדמים עמוק יותר לתוך המאמץ לחלץ חום לפני השטח מוגבר.
בין סוגי המשקעים הגיאולוגיים אנו מוצאים שלושה: מים חמים, יבשים וגייזרים
מאגרי מים חמים
ישנם שני סוגים של מאגרי מים חמים: אלה של המקור והמחתרת. הראשונים יכולים לשמש אמבטיות תרמיות, לערבב אותם מעט עם מים קרים כדי להיות מסוגלים להתרחץ בהם, אך יש להם את הבעיה של קצב הזרימה הנמוך שלהם.
מצד שני, יש לנו אקוויפרים תת קרקעיים שהם מאגרי מים בטמפרטורות גבוהות מאוד ובעומק רדוד. ניתן להשתמש בסוג מים זה כדי להיות מסוגל לחלץ את החום הפנימי שלה. אנו יכולים להפיץ את המים החמים דרך משאבות כדי לנצל את החום שלהם.
כיצד מתבצע ניצול מאגרי מים חמים? על מנת לנצל את האנרגיה של המים התרמיים, יש לנצל את המספר האחיד של בארות, באופן שלכל שתי בארות מתקבלים מים תרמיים והם מוחזרים באמצעות הזרקה לאקוויפר לאחר שהתקררו מטה. סוג זה של ניצול מאופיין pאו משך זמן כמעט אינסופי כיוון שההסתברויות למיצוי המאגר התרמי כמעט אפסיות, מכיוון שהמים מוזרקים חזרה לאקוויפר. המים שומרים על זרימה קבועה וכמות המים אינה משתנה, ולכן איננו מרוקנים את המים הקיימים באקוויפר, אך אנו משתמשים בכוח הקלורי שלהם לחימום ואחרים. יש לו גם יתרון גדול בכך שאנחנו רואים שאין שום סוג של זיהום מכיוון שמעגל המים הסגור אינו מאפשר דליפה כלשהי.
בהתאם לטמפרטורה בה אנו מוצאים את המים במאגר, לאנרגיה הגיאותרמית המופקת יהיו פונקציות שונות:
מים תרמיים בטמפרטורות גבוהות
אנו מוצאים מים עם טמפרטורות של עד 400 מעלות צלזיוס ואדים מופקים על פני השטח. באמצעות טורבינה ואלטרנטור ניתן לייצר אנרגיה חשמלית ולהפיץ לערים דרך רשתות.
מים תרמיים בטמפרטורות בינוניות
מים תרמיים אלה נמצאים באקוויפרים עם טמפרטורה נמוכה יותר, אשר, לכל היותר הם מגיעים ל -150 מעלות צלזיוס. לכן ההמרה של אדי מים לחשמל נעשית ביעילות נמוכה יותר ויש לנצל אותה באמצעות נוזל נדיף.
מים תרמיים בטמפרטורות נמוכות
להפקדות אלה יש מים בכ- 70 מעלות צלזיוס כך שהחום שלו מגיע אך ורק מהשיפוע הגיאותרמי.
מים תרמיים בטמפרטורה נמוכה מאוד
אנו מוצאים מים שטמפרטורותיהם להגיע מקסימלי ל 50 מעלות צלזיוס. האנרגיה הגיאותרמית שניתן להשיג באמצעות מים מסוג זה עוזרת לנו לכסות כמה צרכים ביתיים כמו חימום ביתי.
שדות יבשים
מאגרים יבשים הם אזורים בהם הסלע יבש וחם מאוד. בסוג הפקדות זה אין נוזלים המובילים אנרגיה גיאותרמית או כל סוג של חומר חדיר. המומחים הם שמציגים גורמים מסוג זה כדי להעביר את החום. לפיקדונות אלו תשואה נמוכה יותר ועלות ייצור גבוהה יותר.
כיצד נפיק אנרגיה גיאותרמית משדות אלו? על מנת להשיג ביצועים נאותים ולהשיג תועלת כלכלית, יש צורך בשטח מתחת לאדמה שאינו עמוק מדי (שכן עלויות התפעול גדלות משמעותית ככל שעומק גדל) ויש בו חומרים יבשים או אבנים אך בטמפרטורות גבוהות מאוד. האדמה נקדחת עד שמגיעה לחומרים אלה ומזריקים מים לקידוח. כאשר מזריקים מים אלה נוצר חור נוסף שדרכו אנו מסירים את המים החמים כדי לנצל את האנרגיה שלהם.
החיסרון של פיקדונות מסוג זה הוא שהטכנולוגיה והחומרים לביצוע נוהג זה עדיין אינם משתלמים כלכלית, אז נעשית עבודה על פיתוחו ושיפורו.
פיקדונות גייזר
גייזרים הם מעיינות חמים המוציאים באופן טבעי נוצות קיטור ומים חמים. יש מעט מאוד על פני כדור הארץ. בשל רגישותם, גייזרים נמצאים בסביבות שבהן הכבוד והאכפתיות שלהם חייבים להיות גבוהים כדי לא לגרום לביצועים שלהם להידרדר.
על מנת להפיק את החום ממאגרי הגייזרים, יש לרתום ישירות את החום באמצעות טורבינות כדי להשיג אנרגיה מכנית. הבעיה עם סוג זה של חילוצים היא ש הזרקת המים כבר בטמפרטורה נמוכה גורמת למגמות להתקרר וגורמות להן להיגמר. כמו כן נותח כי הזרקת מים קרים וקירור מגמות מייצרות רעידות אדמה קטנות אך תכופות.
שימושים באנרגיה גיאותרמית
ראינו את סוגי המאגרים להפקת אנרגיה גיאותרמית, אך עדיין לא ניתחנו את השימושים שניתן לתת להם. כיום ניתן לנצל אנרגיה גיאותרמית בהיבטים רבים בחיי היומיום שלנו. בעזרתו ניתן לחמם וליצור תנאים מתאימים בחממות ולספק חימום לבתים ומרכזי קניות.
זה יכול לשמש גם לקירור וייצור מים חמים ביתיים. באופן כללי משתמשים באנרגיה גיאותרמית מכוני ספא, חימום ומים חמים, ייצור חשמל, להפקת מינרלים ובחקלאות וחקלאות מים.
יתרונות האנרגיה הגיאותרמית
- הדבר הראשון שעלינו להדגיש בנוגע ליתרונות האנרגיה הגיאותרמית הוא שהוא סוג של אנרגיה מתחדשת ולכן היא נחשבת לאנרגיה נקייה. ניצולו ושימושו באנרגיה אינו מייצר פליטת גזי חממה ולכן אינו פוגע בשכבת האוזון או תורם להגברת השפעות שינויי האקלים.
- גם לא מייצר פסולת.
- עלויות הפקת אנרגיה חשמלית מסוג זה של אנרגיה זולות מאוד. הם זולים יותר מאשר בתחנות פחם או בתחנות כוח גרעיניות.
- כמות האנרגיה הגיאותרמית שניתן לייצר בעולם מאמינה כי היא גבוהה יותר מכל הנפט, הגז הטבעי, האורניום והפחם ביחד.
חסרונות האנרגיה הגיאותרמית
לבסוף, מכיוון שלא הכל יפה, עלינו לנתח את החסרונות שבשימוש באנרגיה גיאותרמית.
- אחד החסרונות הגדולים הוא שעדיין אין לה התפתחות טכנולוגית מועטה. למעשה היום זה כמעט לא מוזכר כאשר רשומים מתחדשים.
- קיימים סיכונים במהלך ניצולו של נזילות אפשריות של מימן גופרתי וארסן, שהם חומרים מזהמים.
- המגבלה הטריטוריאלית פירושה שיש להתקין תחנות כוח גיאותרמיות רק באזורים בהם חום התת קרקעי גבוה מאוד. בנוסף, יש לצרוך את האנרגיה המיוצרת בשטח בו היא מופקת, לא ניתן להעביר אותו למקומות מרוחקים מאוד מכיוון שהיעילות תאבד.
- המתקנים של תחנות כוח גיאותרמיות גורמים לגדולים השפעות נוף.
- אנרגיה גיאותרמית אינה אנרגיה בלתי נדלית בפני עצמה מכיוון שחום כדור הארץ הולך ומתרוקן.
- באזורים מסוימים בהם מופקת אנרגיה זו, מתרחשות רעידות אדמה קטנות כתוצאה מהזרקת מים.
כפי שאתה יכול לראות, לאנרגיה הגיאותרמית, למרות היותה לא ידועה כל כך, יש פונקציות רבות ואינסוף מאפיינים שיש לקחת בחשבון לעתיד האנרגיה.
גלה את סוגי האנרגיות המתחדשות האחרות:
