Наверняка вы знаете, что такое геотермальная энергетика в общих чертах, но Вы знаете все основы этой энергии? В общем, мы говорим, что геотермальная энергия тепловая энергия изнутри Земли. Другими словами, геотермальная энергия является единственным возобновляемым энергетическим ресурсом, который не получен из Солнца. Более того, мы можем сказать, что эта энергия не является возобновляемой энергией как таковой, поскольку. его обновление не бесконечно, хотя это все равно неисчерпаемый в человеческом масштабе, поэтому для практических целей он считается возобновляемым.
Происхождение тепла внутри Земли
Тепло внутри Земли в основном вызвано распад радиоактивных элементов такие как Уран 238, Торий 232 и Калий 40. Эти элементы постоянно распадаются, выделяя при этом тепловую энергию. Еще одним важным фактором является столкновения тектонических плит, которые выделяют тепло за счет движения и трения. В некоторых регионах геотермальное тепло более сконцентрировано, например, в районах вблизи вулканы, потоки магмы, гейзеры и горячие источники. Это обеспечивает большую простоту использования энергии.
Использование геотермальной энергии
Геотермальная энергия используется уже более 2.000 лет, а римляне первыми начали использовать термальные источники для термальные ванны и отопление. В последнее время его стали использовать отопление зданий, теплиц и производство электроэнергии. Существует три типа месторождений, из которых можно получить геотермальную энергию:
- Резервуары с высокой температурой
- Низкотемпературные резервуары
- Резервуары с сухими горячими породами
Резервуары с высокой температурой
Это считается депозитом высокая температура когда грунтовые воды в водоеме достигают температуры выше 100°С из-за близости активного источника тепла. Для извлечения тепла из недр геологические условия должны допускать существование геотермальный резервуар, который работает аналогично резервуарам нефти или природного газа.Нагретая вода Через эти породы он имеет тенденцию подниматься к поверхности, пока не достигнет геотермального резервуара, захваченного непроницаемым слоем. Однако если в этом непроницаемом слое есть трещины, пар или горячая вода могут подняться и появляются на поверхности в виде горячих источников или гейзеров. Эти источники тепла эксплуатировались с древних времен и сегодня используются для отопления и промышленных процессов.
Низкотемпературные резервуары
Низкотемпературный резервуар – это резервуар, в котором вода достигает температуры от 60 до 100ºC. В этих случаях тепловой поток нормальный, поэтому не обязательно наличие активного источника тепла или наличие непроницаемого слоя.
Здесь ключевым моментом является наличие хранилища воды на такой глубине, которая позволяет ей достигать достаточно высоких температур, чтобы сделать ее эксплуатацию экономически целесообразной.
Резервуары с сухими горячими породами
Месторождения сухие горячие камни У них еще больший потенциал, поскольку они входят в число 250-300ºC и на глубинах от 2.000 до 3.000 метров. Чтобы извлечь тепло из этих пород, необходимо сломать их, чтобы сделать пористыми.
В этой системе холодная вода закачивается с поверхности, проходит через горячие пористые породы, нагревается при этом, а затем извлекается в виде пара для выработки электроэнергии. Однако эти месторождения сталкиваются с трудностями из-за технологий гидроразрыва и бурения, необходимых для их эксплуатации.
Геотермальная энергия с очень низкой температурой
Мы также можем рассматривать недра как источник тепла при 15ºC, полностью возобновляемый и неисчерпаемый. При наличии соответствующей системы сбора и теплового насоса это тепло можно передавать в систему отопления, температура которой может достигать 50°C, обеспечивая отопление и горячее водоснабжение.
Эту систему также можно использовать летом, сохраняя тепло при температуре 40°C под землей. Основным недостатком является то, что для захоронения внешней цепи необходима большая площадь поверхности, но его основным преимуществом является энергосбережение и универсальность Его можно использовать как для отопления, так и для охлаждения.
Геотермальный тепловой насос
Важнейшим элементом системы такого типа является bomba de calor
. Работа этой термодинамической машины основана на Цикл Карно, взятый из газа, который действует как теплоноситель между двумя источниками: один с низкой температурой, другой с высокой температурой.
Этот насос может извлекать тепло из земли при температуре 15°C и повышать ее температуру для нагрева воздуха во внутреннем контуре, обеспечивая гораздо более высокую производительность, чем традиционные системы кондиционирования воздуха.
Обмен схемами с Землей
Мы можем различать системы обмена с поверхностная вода, которые дешевле, но географически ограничены, и обмен с землей, который может быть прямым или через вспомогательную цепь.
- Прямой обмен: проще и дешевле, но с риском протечек и замерзания.
- вспомогательная цепь: дороже, но позволяет избежать больших колебаний температуры.
Следует отметить, что, поглощая тепло из источника стабильной температуры, такого как недра, эти системы обеспечивают постоянную и эффективную работу в течение всего года, независимо от атмосферных условий.
Производительность систем кондиционирования
La Энергоэффективность геотермальных систем кондиционирования воздуха является выдающимся: они достигают производительности до 500% в охлаждении и 400% в обогреве. Это означает, что на каждую единицу использованной энергии в случае охлаждения может быть выработано до 5 единиц тепловой энергии.
Помимо высокой эффективности, эта система имеет то преимущество, что не зависит от колебаний солнечной или ветровой энергии, поскольку Земля обеспечивает постоянный источник тепла.
Распределение геотермальной энергии
Геотермальная энергия распространена по всей планете, но с большей концентрацией в вулканических районах и тектонических разломах. Такие районы, как тихоокеанское побережье Америки и Индонезия, имеют высокий потенциал. Однако при наличии современных технологий бурения его эксплуатация может быть распространена и на другие районы.
Преимущества и недостатки геотермальной энергии
Преимущества:
- Доступность по всей планете.
- Неисчерпаемо в человеческом масштабе.
- Самая дешевая известная энергия.
Недостатки:
- Возможен выброс сернистых газов.
- Передача тепла на большие расстояния невозможна.
- Высокие первоначальные затраты на установку.
Будущее геотермальной энергии
Геотермальный потенциал планеты огромен: под землей хранится достаточно энергии, чтобы обеспечить мировые энергетические потребности в течение миллионов лет. Ожидается, что по мере развития технологий бурения использование геотермальной энергии будет становиться все более распространенным в промышленных процессах, отоплении зданий и производстве электроэнергии.
С развитием новых технологий, таких как безлопастные турбины, способные генерировать электроэнергию при более низких температурах, геотермальная энергия имеет многообещающее будущее и может стать важной частью глобального энергоснабжения.
Таким образом, геотермальная энергия не только предлагает чистую и обильную альтернативу, но и может помочь нам двигаться к большей энергетической независимости, одновременно сокращая выбросы углекислого газа.