Todennäköisesti tunnet geotermisen energian yleiskäsitteen, mutta tiedätkö kaikki sen perusteet? Yleisesti ottaen geoterminen energia on maan sisältä peräisin olevaa lämpöenergiaa. Toisin sanoen geoterminen energia on ainoa uusiutuva energialähde, joka ei ole peräisin auringosta. Lisäksi, vaikka se ei olekaan täysin uusiutuvaa sanan tiukimmassa merkityksessä, koska sen täydentyminen ei ole loputonta , se on ehtymätön ihmisen aikaskaalalla mitattuna , ja siksi sitä pidetään käytännössä uusiutuvana.
Lämmön alkuperä maan sisällä
Maan sisällä oleva lämpö on peräisin pääasiassa radioaktiivisten alkuaineiden, kuten uraani-238:n, torium-232:n ja kalium-40:n, hajoamisesta. Nämä alkuaineet hajoavat jatkuvasti, jolloin vapautuu lämpöenergiaa. Toinen tärkeä tekijä on mannerlaattojen törmäys , joka vapauttaa lämpöä liikkeen ja kitkan vuoksi. Tietyillä alueilla geoterminen lämpö on keskittyneempää, kuten tulivuorten, magmavirtojen, geysirien ja kuumien lähteiden lähellä olevilla alueilla . Tämä helpottaa sen valjastamista energiantuotantoon.
Maalämpöenergian käyttö
Geotermistä energiaa on käytetty yli 2 000 vuotta, ja roomalaiset olivat edelläkävijöitä kuumien lähteiden käytössä kylpylöissä ja lämmityksessä . Viime aikoina sitä on käytetty rakennusten ja kasvihuoneiden lämmitykseen sekä sähkön tuotantoon . Geotermistä energiaa voidaan saada kolmenlaisista säiliöistä:
- Korkean lämpötilan säiliöt
- Matalan lämpötilan säiliöt
- Kuivat kuumakivisäiliöt
Korkean lämpötilan säiliöt
Geotermistä säiliötä pidetään korkean lämpötilan omaavana , kun pohjaveden lämpötila ylittää 100 °C sen läheisyyden vuoksi aktiiviseen lämmönlähteeseen. Lämmön ottamiseksi maanalaisesta maaperästä geologisten olosuhteiden on mahdollistettava geotermisen säiliön olemassaolo , joka toimii samalla tavalla kuin öljy- tai maakaasusäiliöt. Näiden kivien lämmittämä vesi pyrkii nousemaan pintaan, kunnes se saavuttaa läpäisemättömän kerroksen sisällä olevan geotermisen säiliön. Jos tässä läpäisemättömässä kerroksessa on kuitenkin halkeamia, höyryä tai kuumaa vettä voi nousta ja ilmestyä pinnalle kuumina lähteinä tai geysireinä . Näitä lämmönlähteitä on hyödynnetty muinaisista ajoista lähtien, ja niitä käytetään nykyään lämmitykseen ja teollisiin prosesseihin.
Matalan lämpötilan säiliöt
Matalalämpötilainen säiliö on sellainen, jossa vesi saavuttaa 60-100 asteen lämpötilan. Näissä tapauksissa lämmön virtaus on normaalia, joten aktiivista lämmönlähdettä tai läpäisemättömän kerroksen läsnäoloa ei tarvita.
Tässä tärkeintä on, että vesivarasto on syvyydessä, jotta se saavuttaa riittävän korkean lämpötilan, jotta sen hyödyntäminen on taloudellisesti kannattavaa.
Kuivat kuumakivisäiliöt
Talletukset kuivia kuumia kiviä Heillä on vielä enemmän potentiaalia, koska he ovat yksi niistä 250-300ºC ja 2.000-3.000 metrin syvyydessä. Lämmön poistaminen näistä kivistä on välttämätöntä murtaa ne tehdäkseen niistä huokoisia.
Tässä järjestelmässä kylmää vettä ruiskutetaan pinnalta, joka kulkee kuumien huokoisten kivien läpi, lämpenee prosessissa ja uutetaan sitten höyrynä sähkön tuottamiseksi. Näillä esiintymillä on kuitenkin vaikeuksia niiden hyödyntämiseen vaadittavien murtumis- ja poraustekniikoiden vuoksi.
Erittäin alhaisen lämpötilan geoterminen energia
Voimme myös pitää pohjamaata a lämmönlähde lämpötilassa 15ºC, täysin uusiutuva ja ehtymätön. Riittävällä keräysjärjestelmällä ja lämpöpumpulla tämä lämpö on mahdollista siirtää lämmitysjärjestelmään, joka voi nousta jopa 50 ºC lämpötilaan ja tuottaa lämmitystä ja lämmintä käyttövettä.
Tätä järjestelmää voidaan käyttää myös kesällä, jolloin se varastoi lämpöä 40 °C:ssa maan alle. Suurin haittapuoli on ulkoisen piirin hautaamiseen tarvittava suuri pinta-ala, mutta sen tärkein etu on energiansäästö ja monipuolisuus , koska sitä voidaan käyttää sekä lämmitykseen että jäähdytykseen.
Maalämpöpumppu
Tämän tyyppisen järjestelmän olennainen elementti on lämpöpumppu. Tämä termodynaaminen kone perustaa toimintansa Carnot-sykli, otettu kaasusta, joka toimii lämmönsiirtoaineena kahden lähteen välillä, joista toinen on alhaisen lämpötilan ja toinen korkean lämpötilan.
Tämä pumppu voi ottaa lämpöä maasta 15 ºC:ssa ja nostaa sen lämpötilaa lämmittääkseen ilman sisäisessä piirissä, mikä saavuttaa paljon paremman suorituskyvyn kuin perinteiset ilmastointijärjestelmät.
Vaihda piirit maan kanssa
Voimme erottaa pintavedenvaihtojärjestelmät , jotka ovat taloudellisempia mutta maantieteellisesti rajatumpia, ja maaperän kanssa tapahtuvan vaihdon, joka voi tapahtua suoraan tai apupiirin kautta.
- Suora vaihto: yksinkertaisempi ja halvempi, mutta siinä on vuotojen ja jäätymisen vaara.
- apupiiri: kalliimpi, mutta välttää suuret lämpötilanvaihtelut.
On huomattava, että absorboimalla lämpöä vakaasta lämpötilalähteestä, kuten maaperästä, nämä järjestelmät tarjoavat tasaisen ja tehokkaan suorituskyvyn ympäri vuoden, riippumatta ilmakehän olosuhteista.
Ilmastointijärjestelmien suorituskyky
La energiatehokkuutta Maalämpö-ilmastointijärjestelmien suorituskyky on erinomainen: ne saavuttavat jopa 500 % jäähdytyksen ja 400 % lämmityksen suorituskyvyn. Tämä tarkoittaa, että jokaista käytettyä energiayksikköä kohden voidaan tuottaa jopa 5 yksikköä lämpöenergiaa jäähdytyksen tapauksessa.
Korkean hyötysuhteensa lisäksi tällä järjestelmällä on se etu, että se ei ole riippuvainen aurinko- tai tuulienergian vaihteluista, koska maapallo tarjoaa jatkuvan lämmönlähteen.
Maalämpöenergian jakelu
Geoterminen energia jakautuu koko planeetalle, mutta keskittyy enemmän vulkaanisiin alueisiin ja tektonisiin vaurioihin. Alueilla, kuten Tyynenmeren rannikolla Amerikassa ja Indonesiassa, on suuri potentiaali. Sen hyödyntäminen voidaan kuitenkin laajentaa muille alueille nykyaikaisilla poraustekniikoilla.
Maalämpöenergian edut ja haitat
Hyödyt:
- Saatavuus koko planeetalla.
- Ihmisen mittakaavassa ehtymätön.
- Halvin tiedossa oleva energia.
haittoja:
- Mahdollinen rikkipitoisten kaasujen vapautuminen.
- Lämmönsiirto pitkiä matkoja ei ole mahdollista.
- Korkeat alkuasennuskustannukset.
Maalämpöenergian tulevaisuus
Maapallon geoterminen potentiaali on valtava, ja maan alle on varastoitu riittävästi energiaa maailman energiatarpeiden tyydyttämiseen miljooniksi vuosiksi. Kairaustekniikan kehittyessä geotermisen energian käytön odotetaan yleistyvän teollisissa prosesseissa, rakennusten lämmityksessä ja sähköntuotannossa.
Uusien teknologioiden, kuten lavattomien turbiinien, jotka pystyvät tuottamaan sähköä alemmissa lämpötiloissa, kehityksen myötä geotermisellä energialla on lupaava tulevaisuus tulla olennaiseksi osaksi maailmanlaajuista energiahuoltoa.
Siten geoterminen energia ei ole vain puhdas ja runsas vaihtoehto, vaan se voi auttaa meitä siirtymään kohti suurempaa energiariippumattomuutta ja samalla pienentämään hiilijalanjälkeämme.