Sigurno znate šta je uopšte geotermalna energija, ali Znate li sve osnove o ovoj energiji? Uopšteno govoreći, geotermalna energija jeste toplotna energija iz Zemlje. Drugim riječima, geotermalna energija je jedini obnovljivi izvor energije koji nije izveden iz Sunca. Nadalje, možemo reći da ova energija nije obnovljiva energija kao takva njegovo obnavljanje nije beskonačno, iako je još uvijek neiscrpna u ljudskim razmerama, pa se smatra obnovljivim u praktične svrhe.
Porijeklo topline unutar Zemlje
Toplota unutar Zemlje je uglavnom uzrokovana raspad radioaktivnih elemenata kao što su uranijum 238, torijum 232 i kalijum 40. Ovi elementi se stalno raspadaju, oslobađajući toplotnu energiju u procesu. Drugi važan faktor je sudara tektonskih ploča, koji oslobađaju toplinu uslijed kretanja i trenja. U određenim regijama, geotermalna toplina je više koncentrisana, kao što su područja u blizini vulkani, tokovi magme, gejziri i topli izvori. Ovo omogućava veću lakoću korištenja energije.
Korištenje geotermalne energije
Geotermalna energija se koristi više od 2.000 godina, a Rimljani su pioniri u korištenju termalnih izvora za termalne kupke i grijanje. U novije vrijeme je naviklo grijanje zgrada, staklenika i proizvodnju električne energije. Postoje tri vrste ležišta iz kojih se može dobiti geotermalna energija:
- Rezervoari sa visokom temperaturom
- Rezervoari sa niskom temperaturom
- Suvi rezervoari vruće stijene
Rezervoari sa visokom temperaturom
Smatra se depozitom od visoke temperature kada podzemna voda u rezervoaru dostigne temperaturu iznad 100°C zbog blizine aktivnog izvora topline. Da bi se izvukla toplota iz podzemlja, geološki uslovi moraju omogućiti postojanje a geotermalni rezervoar, koji radi slično kao i rezervoari nafte ili prirodnog gasa.Zagrijana voda Kroz ove stijene teži da se uzdigne prema površini sve dok ne dođe do geotermalnog rezervoara zarobljenog nepropusnim slojem. Međutim, ako u tom nepropusnom sloju ima pukotina, para ili topla voda mogu se podići i pojavljuju se na površini u obliku toplih izvora ili gejzira. Ovi izvori toplote eksploatišu se od davnina, a danas se koriste za grejanje i industrijske procese.
Rezervoari sa niskom temperaturom
Rezervoar niske temperature je onaj gde temperatura vode doseže između 60 i 100ºC. U ovim slučajevima protok toplote je normalan, tako da nije potrebno imati aktivan izvor toplote ili prisustvo nepropusnog sloja.
Ovdje je ključ imati skladište vode na dubinama koje joj omogućavaju da dostigne dovoljno visoke temperature da bi njegova eksploatacija bila ekonomski isplativa.
Suvi rezervoari vruće stijene
Depoziti od suve vruće stene Imaju još veći potencijal, jer su među 250-300ºC i na dubinama između 2.000 i 3.000 metara. Da bi se izvukla toplota iz ovih stena, neophodno je lomite ih kako bi postali porozni.
U ovom sistemu, hladna voda se ubrizgava sa površine, prolazeći kroz vruće porozne stijene, zagrijavajući se u procesu, a zatim ekstrahira u obliku pare kako bi se proizvela električna energija. Međutim, ova ležišta imaju poteškoća zbog tehnika lomljenja i bušenja koje su potrebne za njihovu eksploataciju.
Geotermalna energija vrlo niske temperature
Podzemlje takođe možemo posmatrati kao a izvor toplote na 15ºC, potpuno obnovljiv i neiscrpan. Uz adekvatan sistem sakupljanja i toplotnu pumpu, moguće je ovu toplotu preneti u sistem grejanja koji može da dostigne temperaturu do 50ºC, obezbeđujući grejanje i toplu vodu za domaćinstvo.
Ovaj sistem se može koristiti i ljeti, akumulirajući toplinu na 40ºC pod zemljom. Glavni nedostatak je što je potrebna velika površina za zakopavanje vanjskog kruga, ali njegova glavna prednost je ušteda energije i svestranost Može se koristiti i za grijanje i za hlađenje.
Geotermalna toplotna pumpa
Suštinski element u ovoj vrsti sistema je Toplinska pumpa. Ova termodinamička mašina svoj rad zasniva na Carnotov ciklus, uzet iz gasa koji se ponaša kao nosač toplote između dva izvora, jednog niske temperature i drugog visoke temperature.
Ova pumpa može izvući toplotu iz zemlje na 15ºC i podići njenu temperaturu da bi zagrejala vazduh u unutrašnjem krugu, postižući mnogo veće performanse od konvencionalnih sistema klimatizacije.
Razmjenjujte krugove sa Zemljom
Možemo razlikovati sisteme razmjene sa površinske vode, koji su jeftiniji, ali su geografski ograničeni, te razmjena sa zemljom, koja može biti direktna ili preko pomoćnog kola.
- Direktna razmjena: jednostavnije i jeftinije, ali uz rizik od curenja i smrzavanja.
- pomoćno kolo: skuplji, ali izbjegava velike temperaturne fluktuacije.
Treba napomenuti da, apsorbujući toplotu iz izvora stabilne temperature kao što je podzemlje, ovi sistemi nude konstantan i efikasan rad tokom cele godine, bez obzira na atmosferske uslove.
Performanse klimatizacionih sistema
La energetska efikasnost geotermalnih klimatizacijskih sistema je izvanredan: oni postižu performanse do 500% u hlađenju i 400% u grijanju. To znači da se za svaku utrošenu jedinicu energije može proizvesti do 5 jedinica toplinske energije u slučaju hlađenja.
Osim visoke efikasnosti, ovaj sistem ima i prednost u tome što ne zavisi od fluktuacija solarne energije ili energije vjetra, budući da Zemlja pruža stalan izvor topline.
Distribucija geotermalne energije
Geotermalna energija je raspoređena po cijeloj planeti, ali sa većom koncentracijom u vulkanskim područjima i tektonskim rasjedama. Područja poput pacifičke obale u Americi i Indoneziji imaju veliki potencijal. Međutim, njegova eksploatacija se može proširiti i na druga područja modernim tehnologijama bušenja.
Prednosti i nedostaci geotermalne energije
Ventajas:
- Dostupnost širom planete.
- Neiscrpan u ljudskim razmerama.
- Najjeftinija poznata energija.
Nedostaci:
- Moguće oslobađanje sumpornih gasova.
- Prijenos topline na velike udaljenosti nije izvodljiv.
- Visoki početni troškovi instalacije.
Budućnost geotermalne energije
Geotermalni potencijal planete je gigantski, s dovoljno energije uskladištene pod zemljom da se opskrbe svjetske energetske potrebe milionima godina. Kako tehnike bušenja budu napredovale, očekuje se da će upotreba geotermalne energije postati sve raširenija u industrijskim procesima, grijanju zgrada i proizvodnji električne energije.
Sa razvojem novih tehnologija kao što su turbine bez lopatica koje mogu proizvesti električnu energiju na nižim temperaturama, geotermalna energija ima obećavajuću budućnost da postane suštinski 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, uz smanjenje ugljičnog otiska.