Sigurno znate što je geotermalna energija općenito, ali Znate li sve osnove o ovoj energiji? Općenito kažemo da je geotermalna energija toplinska energija iz Zemlje. Drugim riječima, geotermalna energija je jedini obnovljivi izvor energije koji ne potječe od Sunca. Nadalje, možemo reći da ova energija nije obnovljiva energija kao takva njegova obnova nije beskonačna, iako je još uvijek neiscrpan u ljudskim razmjerima, pa se smatra obnovljivim u praktične svrhe.
Podrijetlo topline unutar Zemlje
Toplinu unutar Zemlje uglavnom uzrokuje raspada radioaktivnih elemenata kao što su uran 238, torij 232 i kalij 40. Ovi se elementi stalno raspadaju, oslobađajući pritom toplinsku energiju. Drugi važan faktor je sudari tektonskih ploča, koji zbog kretanja i trenja oslobađaju toplinu. U određenim je regijama geotermalna toplina više koncentrirana, poput područja u blizini vulkani, tokovi magme, gejziri i topli izvori. To omogućuje veću jednostavnost korištenja energije.
Korištenje geotermalne energije
Geotermalna energija koristi se više od 2.000 godina, a Rimljani su bili pioniri u korištenju termalnih izvora za terme i grijanje. U novije doba običava se grijanje zgrada, staklenika i proizvodnja električne energije. Postoje tri vrste ležišta iz kojih se može dobiti geotermalna energija:
- Rezervoari s visokom temperaturom
- Rezervoari s niskom temperaturom
- Suhi rezervoari vruće stijene
Rezervoari s visokom temperaturom
Smatra se pologom od visoka temperatura kada podzemna voda u ležištu dosegne temperature iznad 100°C zbog blizine aktivnog izvora topline. Da bi se izvlačila toplina iz podzemlja, geološki uvjeti moraju omogućiti postojanje a geotermalni rezervoar, koji radi slično kao ležišta nafte ili prirodnog plina.Zagrijana voda Kroz te stijene nastoji se uzdići prema površini dok ne stigne do geotermalnog rezervoara zarobljenog nepropusnim slojem. Međutim, ako postoje pukotine u tom nepropusnom sloju, para ili vruća voda mogu se dići i pojavljuju se na površini u obliku toplih izvora ili gejzira. Ovi izvori topline iskorištavaju se od davnina, a danas se koriste za grijanje i industrijske procese.
Rezervoari s niskom temperaturom
Niskotemperaturni rezervoar je onaj gdje voda doseže između 60 i 100ºC. U tim slučajevima protok topline je normalan, tako da nije potreban aktivan izvor topline ili prisutnost nepropusnog sloja.
Ovdje je ključno imati skladište vode na dubinama koje joj omogućuju postizanje dovoljno visokih temperatura da bi njezino iskorištavanje bilo ekonomski isplativo.
Suhi rezervoari vruće stijene
Naslage od suho vruće kamenje Oni imaju još više potencijala, budući da su među 250-300ºC i na dubinama između 2.000 i 3.000 metara. Za izvlačenje topline iz ovih stijena potrebno je slomiti ih kako bi postali porozni.
U ovom sustavu, hladna voda se ubrizgava s površine, prolazi kroz vruće porozne stijene, zagrijavajući se u procesu, a zatim izdvaja kao para za proizvodnju električne energije. Međutim, ta ležišta imaju poteškoća zbog tehnika lomljenja i bušenja potrebnih za njihovu eksploataciju.
Geotermalna energija vrlo niske temperature
Podzemlje također možemo smatrati a izvor topline na 15ºC, potpuno obnovljiv i neiscrpan. Uz odgovarajući sustav prikupljanja i dizalicu topline, moguće je tu toplinu prenijeti u sustav grijanja koji može doseći temperaturu do 50ºC, osiguravajući grijanje i potrošnu toplu vodu.
Ovaj se sustav može koristiti i ljeti, pohranjujući toplinu na 40ºC ispod zemlje. Glavni nedostatak je da je potrebna velika površina za ukopavanje vanjskog kruga, ali njegova glavna prednost je ušteda energije i svestranost Može se koristiti i za grijanje i za hlađenje.
Geotermalna dizalica topline
Bitan element u ovoj vrsti sustava je toplinska pumpa. Ovaj termodinamički stroj temelji svoj rad na Carnotov ciklus, uzet iz plina koji djeluje kao prijenosnik topline između dva izvora, jednog niske temperature i drugog visoke temperature.
Ova crpka može izvući toplinu iz tla na 15ºC i povisiti svoju temperaturu kako bi zagrijala zrak u unutarnjem krugu, postižući mnogo veću učinkovitost od konvencionalnih klimatizacijskih sustava.
Izmijenite krugove sa Zemljom
Možemo razlikovati sustave razmjene sa površinska voda, koji su jeftiniji, ali su geografski ograničeni, te razmjena sa zemljom, koja može biti izravna ili preko pomoćnog kruga.
- Izravna razmjena: jednostavnije i jeftinije, ali s rizikom od curenja i smrzavanja.
- pomoćni krug: skuplji, ali izbjegava velike temperaturne oscilacije.
Treba napomenuti da, apsorbirajući toplinu iz izvora stabilne temperature kao što je podzemlje, ovi sustavi nude stalne i učinkovite performanse tijekom cijele godine, bez obzira na atmosferske uvjete.
Izvedba klimatizacijskih sustava
La energetska učinkovitost geotermalnih klimatizacijskih sustava je izvanredan: postižu učinak do 500% u hlađenju i 400% u grijanju. To znači da se za svaku jedinicu utrošene energije može proizvesti do 5 jedinica toplinske energije u slučaju hlađenja.
Osim visoke učinkovitosti, prednost ovog sustava je što ne ovisi o fluktuacijama sunčeve energije ili energije vjetra, budući da je Zemlja stalni izvor topline.
Raspodjela geotermalne energije
Geotermalna energija je raspoređena po cijelom planetu, ali s većom koncentracijom u vulkanskim područjima i tektonskim rasjedima. Područja poput pacifičke obale u Americi i Indonezije imaju veliki potencijal. Međutim, njegovo se iskorištavanje može proširiti i na druga područja s modernim tehnologijama bušenja.
Prednosti i nedostaci geotermalne energije
Prednosti:
- Dostupnost na cijelom planetu.
- Neiscrpno u ljudskim razmjerima.
- Najjeftinija poznata energija.
nedostaci:
- Moguće oslobađanje sumpornih plinova.
- Prijenos topline na velike udaljenosti nije izvediv.
- Visoki početni troškovi instalacije.
Budućnost geotermalne energije
Geotermalni potencijal planeta je ogroman, s dovoljno energije pohranjene pod zemljom da zadovolji svjetske potrebe za energijom milijunima godina. Kako tehnike bušenja napreduju, očekuje se da će uporaba geotermalne energije postati sve raširenija u industrijskim procesima, grijanju zgrada i proizvodnji električne energije.
S razvojem novih tehnologija kao što su turbine bez lopatica koje mogu proizvoditi električnu energiju na nižim temperaturama, geotermalna energija ima obećavajuću budućnost da postane bitan dio globalne opskrbe energijom.
Dakle, geotermalna energija ne samo da nudi čistu i bogatu alternativu, već nam može pomoći da krenemo prema većoj energetskoj neovisnosti, istovremeno smanjujući naš ugljični otisak.