Du vet sikkert hva geotermisk energi er i generelle termer, men Kjenner du alt det grunnleggende om denne energien? Generelt sier vi at geotermisk energi er varmeenergi fra innsiden av jorden. Med andre ord er geotermisk energi den eneste fornybare energiressursen som ikke er avledet fra solen. Videre kan vi si at denne energien ikke er fornybar energi som sådan fornyelsen er ikke uendelig, selv om det fortsatt er det uuttømmelig i menneskelig målestokk, så det regnes som fornybart for praktiske formål.
Opprinnelse til varme inne i jorden
Varmen inne i jorden er hovedsakelig forårsaket av nedbrytning av radioaktive grunnstoffer som Uranium 238, Thorium 232 og Kalium 40. Disse elementene forfaller hele tiden, og frigjør termisk energi i prosessen. En annen viktig faktor er tektoniske platekollisjoner, som frigjør varme på grunn av bevegelse og friksjon. I visse regioner er geotermisk varme mer konsentrert, for eksempel områder i nærheten vulkaner, magmastrømmer, geysirer og varme kilder. Dette gir større brukervennlighet for energibruk.
Bruk av geotermisk energi
Geotermisk energi har blitt brukt i over 2.000 år, og romerne var banebrytende for bruken av termiske kilder for å termalbad og oppvarming. I nyere tid er det vant til oppvarming av bygninger, drivhus og elektrisitetsproduksjon. Det er tre typer forekomster som geotermisk energi kan hentes fra:
- Reservoarer med høy temperatur
- Lavtemperatur reservoarer
- Tørre varme bergreservoarer
Reservoarer med høy temperatur
Det regnes som et depositum på høy temperatur når grunnvannet i reservoaret når temperaturer over 100°C på grunn av nærhet til en aktiv varmekilde. For å hente ut varme fra undergrunnen må de geologiske forholdene tillate eksistensen av en geotermisk reservoar, som fungerer på samme måte som olje- eller naturgassreservoarer.Det oppvarmede vannet Gjennom disse bergartene har den en tendens til å stige mot overflaten til den når et geotermisk reservoar fanget av et ugjennomtrengelig lag. Men hvis det er sprekker i det ugjennomtrengelige laget, kan damp eller varmt vann stige og vises på overflaten i form av varme kilder eller geysirer. Disse varmekildene har blitt utnyttet siden antikken, og i dag brukes de til oppvarming og industrielle prosesser.
Lavtemperatur reservoarer
Et lavtemperaturreservoar er et hvor vannet når mellom 60 og 100ºC. I disse tilfellene er varmestrømmen normal, så det er ikke nødvendig å ha en aktiv varmekilde eller tilstedeværelsen av et ugjennomtrengelig lag.
Her er nøkkelen å ha et vannlager på dyp som lar det nå temperaturer som er høye nok til å gjøre utnyttelsen økonomisk forsvarlig.
Tørre varme bergreservoarer
Innskuddene til tørre varme steiner De har enda mer potensial, siden de er blant de 250-300ºC og på dybder mellom 2.000 og 3.000 meter. For å hente ut varme fra disse bergartene er det nødvendig knekke dem for å gjøre dem porøse.
I dette systemet injiseres kaldt vann fra overflaten, passerer gjennom varme porøse bergarter, varmes opp i prosessen, og trekkes deretter ut som damp for å generere elektrisitet. Imidlertid har disse forekomstene vanskeligheter på grunn av frakturerings- og boreteknikkene som kreves for å utnytte dem.
Svært lav temperatur geotermisk energi
Vi kan også betrakte undergrunnen som en varmekilde ved 15ºC, fullstendig fornybar og uuttømmelig. Med et tilstrekkelig oppsamlingssystem og en varmepumpe er det mulig å overføre denne varmen til et varmesystem som kan nå opp til 50ºC, som gir oppvarming og varmtvann til husholdningsbruk.
Dette systemet kan også brukes om sommeren, og lagrer varme ved 40ºC under jorden. Den største ulempen er at et stort overflateareal er nødvendig for å begrave den ytre kretsen, men dens største fordel er energisparing og allsidighet Den kan brukes til både oppvarming og kjøling.
Jordvarmepumpen
Det essensielle elementet i denne typen system er varmepumpe. Denne termodynamiske maskinen baserer sin drift på Carnot syklus, tatt fra en gass som fungerer som en varmebærer mellom to kilder, en med lav temperatur og den andre med høy temperatur.
Denne pumpen kan trekke varme fra bakken ved 15ºC og øke temperaturen for å varme opp luften i en intern krets, og oppnå mye høyere ytelse enn konvensjonelle klimaanlegg.
Bytt kretsløp med jorden
Vi kan skille mellom utvekslingssystemer med overflatevann, som er billigere, men er geografisk begrenset, og utvekslingen med bakken, som kan være direkte eller gjennom en hjelpekrets.
- Direkte utveksling: enklere og billigere, men med fare for lekkasjer og frysing.
- hjelpekrets: dyrere, men unngår store temperatursvingninger.
Det bør bemerkes at ved å absorbere varme fra en stabil temperaturkilde som undergrunnen, tilbyr disse systemene konstant og effektiv ytelse gjennom hele året, uavhengig av atmosfæriske forhold.
Ytelse av klimaanlegg
La energieffektivitet av geotermiske luftkondisjoneringssystemer er enestående: de oppnår ytelser på opptil 500 % i kjøling og 400 % i oppvarming. Dette betyr at for hver energienhet som brukes, kan det genereres opptil 5 enheter termisk energi ved kjøling.
Bortsett fra sin høye effektivitet, har dette systemet fordelen av å ikke være avhengig av svingninger i sol- eller vindenergi, siden Jorden gir en konstant varmekilde.
Distribusjon av geotermisk energi
Geotermisk energi er fordelt over hele planeten, men med en større konsentrasjon i vulkanske områder og tektoniske forkastninger. Områder som stillehavskysten i Amerika og Indonesia har stort potensial. Utnyttelsen kan imidlertid utvides til andre områder med moderne boreteknologi.
Fordeler og ulemper med geotermisk energi
Fordeler:
- Tilgjengelighet over hele planeten.
- Uuttømmelig i menneskelig målestokk.
- Den billigste energien kjent.
Ulemper:
- Mulig utslipp av svovelholdige gasser.
- Varmeoverføring over lange avstander er ikke mulig.
- Høye første installasjonskostnader.
Fremtiden for geotermisk energi
Planetens geotermiske potensial er gigantisk, med nok energi lagret under jorden til å dekke verdens energibehov i millioner av år. Etter hvert som boreteknikkene skrider frem, forventes bruken av geotermisk energi å bli stadig mer utbredt i industrielle prosesser, oppvarming av bygninger og elektrisitetsproduksjon.
Med utviklingen av nye teknologier som bladløse turbiner som er i stand til å generere elektrisitet ved lavere temperaturer, har geotermisk energi en lovende fremtid for å bli en viktig del av den globale energiforsyningen.
Dermed tilbyr geotermisk energi ikke bare et rent og rikelig alternativ, men kan hjelpe oss å bevege oss mot større energiuavhengighet, samtidig som vi reduserer karbonavtrykket vårt.