Ģeotermālā enerģija ir ļoti svarīga cilvēka attīstībai un uzlabo mūsu dzīves kvalitāti.
Vārds “ģeotermiskais” cēlies no grieķu valodas, kur “ģeo” nozīmē “zeme”, bet “termiskais” nozīmē “siltums”.
Rezultātā tagad varat definēt ģeotermālo enerģiju kā siltumenerģiju, kuras izcelsme ir 1,800 jūdzes zem Zemes virsmas.
Tas ir šķidrums, kas aizpilda plaisas un lūzumus Zemes garozā un siltumu, kas nogulsnējas klintī.
Ūdeni vai tvaiku izmanto ģeotermālās enerģijas transportēšanai uz Zemes virsmu.
Gandrīz jebkur uz zemes var piekļūt ģeotermālajai enerģijai.
Tomēr minerālu un koku sadalīšanās prasa, lai Zeme dažus gadus radītu šo enerģiju.
Pirms mēs aplūkojam ģeotermālās enerģijas priekšrocības un trūkumus, ir labi, ka mēs aplūkojam, kā tiek ražota ģeotermālā enerģija.
Zemes temperatūra paaugstinās no virsmas līdz kodolam.
Ģeotermālais gradients, kas ir aptuveni 25 ° C uz 1 kilometru dziļumā lielākajā daļā planētas, raksturo šīs lēnās temperatūras izmaiņas.
Lielāko daļu siltuma zem Zemes kodola nāk no radioaktīvajiem izotopiem, kas pastāvīgi sadalās.
Šim enerģijas avotam palīdz tas, ka temperatūra šajā Zemes virsmas reģionā paaugstinās virs 5,000 °C.
Ūdens, akmeņi, gāze un citi ģeoloģiskie komponenti tiek sasildīti ar karstumu, kas pastāvīgi tiek izstarots ārpusē.
Magma var rasties, kad iežu veidojumi Zemes mantijā un zemākajā garozā sasniedz aptuveni 700 līdz 1,300 °C temperatūru.
Tas ir izkusis iezis, kas ik pa laikam kā lava izplūst uz Zemes virsmas un ko caurdur gāze un gāzes burbuļi.
Šī lava izkausē blakus esošos akmeņus un pazemes ūdens nesējslāņus, izdalot ģeotermālo enerģiju dažādās formās uz Zemes virsmas visā pasaulē.
Ģeotermālo enerģiju ģenerē lava, geizeri, tvaika atveres vai sausais karstums.
Lai gan ģeotermālās enerģijas tvaiks tiek izmantots elektroenerģijas ražošanai, siltumu var uztvert un tieši izmantot apkures vajadzībām.
Saturs
Ģeotermālās enerģijas piemēri
Tālāk ir sniegti ģeotermālās enerģijas piemēri saskaņā ar studējošais puisis,
- Ģeotermāli apsildāmas mājas
- Ģeotermālās spēkstacijas
- Hot Springs
- Ģeotermiskie geizeri
- Fumaroles
- Spa
1. Ģeotermāli apsildāmas mājas
Ģeotermālās enerģijas primārā izmantošana ir mājas apkurei.
Milzīgs spoļu tīkls, kas savāc siltumu no zemes, ir savienots ar perfektu ģeotermālo siltumsūkni.
Tad ar parasto kanālu palīdzību šis siltums tiek izplatīts visā mājā.
Šī sistēma ir izveidota tā, lai darbību varētu pielāgot gadalaiku maiņai.
Šī masīvā spoļu sistēma vasarā tiek piepildīta ar ūdens un antifrīzu šķīdumiem.
Mājas atmosfēra atdziest, jo siltums tiek pārnests no mājas uz zemi.
2. Ģeotermālās spēkstacijas
Elektroenerģiju var ražot no siltumenerģijas, kas atrodas zem zemes virsmas.
Zemes tvaiku izmanto ģeotermālās enerģijas sistēmas, lai ražotu elektroenerģiju.
Ar šo tvaiku tiek nodrošināta liela ātruma turbīnas rotācija.
Kad šīs turbīnas ir attīstījušas mehānisko enerģiju vai pēc iedarbināšanas, mehāniskā enerģija tiek piegādāta elektroenerģijas ražošanas sistēmai.
Elektroenerģijas ražošanas sistēmas pamatkomponents ir ģenerators, kas izmanto elektromagnētisko indukciju, lai pārveidotu mehānisko enerģiju elektroenerģijā.
Tā kā tas neizvada atmosfērā nekādas kaitīgas vai ar oglekli bagātas emisijas, šis paņēmiens ir neticami uzticams un videi labvēlīgs.
Tas arī neatstāj nekādus atlikumus pēc tam.
Rezultātā nav zemes piesārņojuma, kas nozīmē arī to, ka atkritumu apstrāde nav nepieciešama.
Ģeotermālajai enerģijai ir priekšrocības, jo tā piedāvā uzticamību, noturību un atjaunojamību.
3. Karstie avoti
Zeme ir mājvieta dažādiem dabīgiem karstajiem avotiem.
Kad pazemes ūdens mijiedarbojas ar sakarsētu akmeni, rodas karstie avoti.
Ūdenim sasilstot, izdalās ģeoloģiskais siltums. Tūristiem šie avoti šķiet ļoti interesanti.
Tāpēc ģeotermālo enerģiju var izmantot, lai radītu ekonomisku labumu un darba vietas jauniešiem.
Viens no ģeotermālās enerģijas visbiežāk izmantotajiem lietojumiem ir karstie avoti.
Peldēšanās karstajos avotos ir populāra atpūtas aktivitāte.
Vienīgais trūkums ir nepārvarama sēra smaka, ko var atrast atklātā karstā avotā vai tā tuvumā.
4. Ģeotermiskie geizeri
Ģeotermiskie geizeri un ģeotermālie karstie avoti ir diezgan līdzīgi.
Vienīgā atšķirība ir tāda, ka ūdens plūst vertikālā kolonnā daudzu pēdu augstumā ģeotermiskā geizerā.
Vispazīstamākais ir ģeotermiskais geizers Old Faithful, kas atrodas Jeloustonas nacionālajā parkā Amerikas Savienotajās Valstīs.
Ik pēc 60 līdz 90 minūtēm Old Faithful geizers pūš savu galotni.
Ūdens padeve zem zemes virsmas, ventilācijas atvere uz zemes virsmas un karsti pazemes akmeņi ir nepieciešami apstākļi ģeotermisko geizeru attīstībai.
5. Fumarole
Ūdens, kas jau atrodas pazemē, uzsilst, nonākot saskarē ar karstu akmeņu vai magmu un izplūst caur ventilācijas atveri.
Šīs ventilācijas atveres nosaukums ir fumarols. Ja zemes virsmai ir plaisa vai cita atvere, var attīstīties fumaroli.
Fumarols būtībā ir atvere, kas atrodas tuvu vulkānam vai karstajam avotam.
Tā kā fumarola veidošanai nepieciešamā siltumenerģija vai siltumenerģija tiek savākta tikai no zemes virsmas, tas ir vēl viens ģeotermālās enerģijas piemērs.
Tomēr, tā kā siltumenerģijas ieguve notiek pēc dabiskas ģenēzes procesa, sūknis šajā gadījumā nav nepieciešams.
Rezultātā to var viegli sasniegt, un ir nepieciešama neliela pielāgošana.
Lai gan reizēm fumaroles mistiski pazūd.
Tomēr, pamatojoties uz Zemes iekšējo pulksteni, tie var atkal parādīties. Tā rezultātā ir grūti efektīvi izmantot enerģiju.
6. Spa
Ģeotermālo enerģiju izmanto darbībās, kas saistītas ar veselību un labsajūtu.
Karstie avoti un fumaroli tiek izmantoti spa un citās saistītās nozarēs, lai ražotu siltumu un tvaiku.
Šī ģeotermālās enerģijas izmantošanas metode pastāv jau ļoti ilgu laiku.
Šī pieeja sniedz priekšrocības personīgajai aprūpei, kas ir pieejamas, dabiskas un efektīvas.
Labākā vērtība ir ģeotermālā atvere, kas atrodas tuvu spa, jo tā ir bezgalīgi pieejams un ērts elektroenerģijas avots.
Ģeotermālās enerģijas izmantošana
Lai gan daži ģeotermālās enerģijas izmantošanas veidi ietver kilometru urbšanu zemē, citi izmanto temperatūru tuvu virsmai.
Ģeotermālās enerģijas sistēmas var iedalīt trīs galvenajās kategorijās:
- Sistēmas gan tiešajam patēriņam, gan centralizētajai apkurei
- Ģeotermālās spēkstacijas
- Ģeotermālie siltumsūkņi
1. Sistēmas gan tiešajam patēriņam, gan centralizētajai apkurei
Sistēmas tiešai lietošanai un centralizētajai apkurei saņem karsto ūdeni no avotiem vai rezervuāriem, kas atrodas tuvu zemes virsmai.
Karstie minerālavoti ir izmantoti vannošanai, apkurei un ēdiena gatavošanai senajās ķīniešu, romiešu un indiāņu kultūrās.
Daudzi karstie avoti joprojām tiek izmantoti peldēšanai, un daudzi cilvēki domā, ka minerālvielām bagātie karstie ūdeņi ir labvēlīgi viņu veselībai.
Turklāt gan centralizētās siltumapgādes sistēmas, gan atsevišķu ēku tiešā apkure izmanto ģeotermālo enerģiju.
Ēkas apsilda ar caurulēm, kas ved karsto ūdeni no zemes virsmas.
Reikjavīkā, Islandē, lielākā daļa ēku tiek apsildītas ar centralizētās siltumapgādes sistēmu.
Zelta ieguve, piena pasterizācija un pārtikas dehidratācija (žāvēšana) ir daži no ģeotermālās enerģijas rūpnieciskiem lietojumiem.
2. Ģeotermālās spēkstacijas
Ģeotermālās elektroenerģijas ražošanai nepieciešams tvaiks vai ūdens augstā temperatūrā (no 300 ° līdz 700 ° F).
Vienu vai divu jūdžu rādiusā no zemes virsmas ģeotermālie rezervuāri bieži atrodas vietās, kur tiek būvētas ģeotermālās spēkstacijas.
Amerikas Savienotās Valstis bija viena no 27 valstīm, kas 88. gadā kopā saražoja 2019 miljardus kWh enerģijas, izmantojot ģeotermālo enerģiju.
Ar gandrīz 14 miljardiem kWh saražotās enerģijas Indonēzija bija pasaulē otrā lielākā ģeotermālās elektroenerģijas ražotāja aiz ASV.
Tas veido aptuveni 5% no Indonēzijas kopējās elektroenerģijas ražošanas.
Kenija saražoja astoto lielāko ģeotermālās elektroenerģijas daudzumu, aptuveni 5 miljardus kWh, bet tā veidoja lielāko daļu no tās kopējās ikgadējās elektroenerģijas ražošanas – aptuveni 46%.
3. Ģeotermālie siltumsūkņi
Ēkas var sildīt un atdzesēt, izmantojot ģeotermālos siltumsūkņus, kas izmanto stabilās augsnes virsmas temperatūras priekšrocības.
Ziemā ģeotermālie siltumsūkņi pārnes siltumu no zemes (vai ūdens) uz ēkām, bet vasarā tie dara pretējo.
Ģeotermālās enerģijas priekšrocības un trūkumi
Lai gan ģeotermālajai enerģijai ir laba alternatīva tradicionālajai fosilā kurināmā ražošanai, ir savas priekšrocības un trūkumi
Ģeotermālās enerģijas priekšrocības
Tālāk ir norādītas ģeotermālās enerģijas priekšrocības
- Videi draudzīgs
- Ilgtspējīga
- Nozīmīgs potenciāls
- Stabils un izturīgs
- Apkure un dzesēšana
- Droša
- Degviela nav nepieciešama
- Ātrā revolūcija
- Zemu izmaksu uzturēšana:
- Lieliska efektivitāte
- Pieejamas citas vakances
- Trokšņa piesārņojuma samazināšana
- Tiek saglabāti neatjaunojamie fosilā kurināmā avoti
1. Videi draudzīgs
Salīdzinot ar tradicionālajiem kurināmajiem, piemēram, oglēm un citiem fosilā kurināmā veidiem, ģeotermālā enerģija ir videi draudzīgāka.
Turklāt ģeotermālajai elektrostacijai ir neliels oglekļa pēdas nospiedums.
Lai gan ģeotermālā enerģija rada zināmu piesārņojumu, tas ir daudz mazāks nekā tas, ko rada fosilais kurināmais.
2. Ilgtspējīgs
Ģeotermālā enerģija ir atjaunojams resurss, kas būs pieejams, līdz saule iznīcinās Zemi aptuveni 5 miljardu gadu laikā.
Tā kā Zemes apsildāmās rezerves tiek uzpildītas dabiski, tas ir gan atjaunojams, gan ilgtspējīgs.
3. Nozīmīgs potenciāls
Pašlaik pasaulē tiek patērēti aptuveni 15 teravavati enerģijas, kas ir neliela daļa no kopējās enerģijas, ko var iegūt no ģeotermālajiem avotiem.
Lai gan lielāko daļu rezervuāru tagad nevar izmantot, ir cerība, ka, turpinoties rūpnieciskajai izpētei un attīstībai, izmantojamo ģeotermālo resursu skaits pieaugs.
Tiek uzskatīts, ka ģeotermālās enerģijas iekārtas spēj saražot no 0.0035 līdz 2 teravatiem enerģijas.
4. Stabils un izturīgs
Salīdzinot ar citiem atjaunojamiem enerģijas avotiem, piemēram, vēja un saules enerģiju, ģeotermālā enerģija piedāvā konsekventu enerģijas plūsmu.
Tas ir tā, ka atšķirībā no vēja vai saules enerģija, resurss vienmēr ir pieejams lietošanai.
5. Apkure un dzesēšana
Lai turbīnas efektīvi darbinātu ar ģeotermālo enerģiju, ūdens temperatūrai jābūt virs 150°C.
Alternatīvi var izmantot temperatūras starpību starp zemes avotu un virsmu.
Tikai divus metrus zem virsmas ģeotermiskais siltumsūknis var darboties kā siltuma izlietne/avots, jo zeme ir izturīgāka pret sezonālām siltuma izmaiņām nekā gaiss.
6. Uzticams
Tā kā tas svārstās mazāk kā enerģija no citiem avotiem, piemēram, saules un vēja, ir vienkārši aprēķināt šī resursa saražotās enerģijas daudzumu.
Tas nozīmē, ka mēs varam sniegt ļoti precīzas prognozes par ģeotermālās stacijas jaudu.
7. Degviela nav nepieciešama
Degviela nav nepieciešama, jo ģeotermālā enerģija ir dabā sastopams resurss, atšķirībā no fosilā kurināmā, kas ir ierobežoti resursi, kas jāiegūst vai kā citādi jāiegūst no zemes.
8. Ātrā revolūcija
Ģeotermālā enerģija pašlaik tiek plaši pētīta, un tas nozīmē, ka tiek izstrādātas jaunas tehnoloģijas enerģijas procesa uzlabošanai.
Tiek veiktas daudzas iniciatīvas, lai veicinātu un paplašinātu šo ekonomikas nozari.
Šī straujā attīstība mazinās daudzus no esošajiem ģeotermālās enerģijas trūkumiem.
9. Zemu izmaksu uzturēšana
Vai varat aplēst, cik izmaksās tradicionālās spēkstacijas izveide?
Nu, tradicionālās spēkstacijas izveide maksā daudz naudas. Tomēr mazāk naudas ir nepieciešams ģeotermālās iekārtas uzstādīšanai un uzturēšanai.
10. Lieliska efektivitāte
Ģeotermālo siltumsūkņu sistēmas apkurei un dzesēšanai patērē par 25% līdz 30% mazāk elektroenerģijas nekā parastās apkures un dzesēšanas sistēmas.
Turklāt šos ģeotermālo siltumsūkņu blokus var konstruēt tā, lai tie būtu kompakti un aizņemtu mazāk vietas.
11. Vairāk pieejamo darbu
Mēs apzināmies, cik daudz nodarbinātības tiek zaudētas digitālajā laikmetā.
Tomēr ģeotermālā enerģija rada lielu skaitu darba vietu visā pasaulē.
12. Trokšņa piesārņojuma samazināšana
Mazāk trokšņa rodas, ja elektroenerģijas ražošanai izmanto ģeotermālo enerģiju.
Ir samazināts troksnis un vizuālais piesārņojums, kas radās, ģeneratoru mājām uzstādot slāpēšanas materiālus.
13. Tiek saglabāti neatjaunojamie fosilā kurināmā avoti
Ģeotermālā enerģija samazina mūsu atkarību no fosilā kurināmā enerģijas ražošanā.
Turklāt tas palielina energoapgādes drošību. Ja valstij ir pieejams pietiekami daudz ģeotermālās enerģijas, iespējams, nav nepieciešams importēt elektroenerģiju.
Tāpēc šīs ir galvenās ģeotermālās enerģijas priekšrocības.
Tagad apskatīsim tās negatīvo pusi vai šādas ģeotermālās enerģijas negatīvās puses:
Ģeotermālās enerģijas trūkumi
Tālāk ir minēti ģeotermālās enerģijas trūkumi
- Atrašanās vietas ierobežojums
- Negatīvā ietekme uz vidi
- Zemestrīces
- Augstas izmaksas
- Ilgtspējība
- Nepieciešamība pēc zemes ir liela
1. Atrašanās vietas ierobežojums
Fakts, ka ģeotermālā enerģija ir atkarīga no atrašanās vietas, ir tās lielākais trūkums.
Tā kā ģeotermālās stacijas ir jābūvē tur, kur ir pieejama enerģija, daži reģioni nevar izmantot šo resursu.
Protams, tā nav problēma, ja dzīvojat kaut kur, piemēram, Islandē, kur ģeotermālā enerģija ir viegli pieejama.
2. Negatīvā ietekme uz vidi
Lai gan siltumnīcefekta gāzes parasti neizdala ģeotermālā enerģija, daudzas no tām glabājas zem Zemes virsmas un tiek izlaistas atmosfērā, kad notiek urbšana.
Lai gan šīs gāzes arī dabiski tiek izvadītas vidē, ģeotermālo objektu tuvumā to ātrums palielinās.
Tomēr šīs gāzu emisijas joprojām ir daudz mazākas par tām, ko rada fosilais kurināmais.
3. Zemestrīces
Turklāt pastāv iespēja, ka ģeotermālā enerģija izraisīs zemestrīces.
Tas ir tāpēc, ka rakšana ir mainījusi Zemes struktūru.
Šī problēma arvien biežāk sastopama ar uzlabotām ģeotermālās enerģijas iekārtām, kas ievada ūdeni Zemes garozā, lai paplašinātu plaisas un nodrošinātu lielāku resursu ieguvi.
Tomēr šo zemestrīču ietekme parasti ir ierobežota, jo lielākā daļa ģeotermālo vienību atrodas tālu no apdzīvotām vietām.
4. Augstas izmaksas
Ģeotermālās enerģijas izmantošana ir dārgs resurss; iekārtas ar 1 megavata jaudu izmaksas svārstās no 2 līdz 7 miljoniem dolāru.
Tomēr, ja sākotnējie ieguldījumi ir ievērojami, tos laika gaitā var atgūt ar citiem ieguldījumiem.
5. Ilgtspēja
Šķidrums ir jāievada atpakaļ pazemes rezervuāros ātrāk, nekā tas tiek izlietots, lai ģeotermālā enerģija būtu ilgtspējīga.
Tas nozīmē, ka, lai nodrošinātu tās ilgtspējību, ģeotermālā enerģija ir efektīvi jākontrolē.
Lai ņemtu vērā ieguvumus, vienlaikus samazinot iespējamos trūkumus, nozarei ir jāizsver ģeotermālās enerģijas priekšrocības un trūkumi.
6. Nepieciešamība pēc zemes ir liela
Lai ģeotermālās enerģijas ražošana būtu rentabla, ir nepieciešama liela zemes platība.
Ģeotermālās elektrostacijas uzstādīšana pilsētas vietā ar ievērojami mazāku platību nepavisam nav izdevīga.
Secinājumi
Katram enerģijas avotam ir priekšrocības un trūkumi; daži ir efektīvi dažās valstīs, bet ne citās.
Tā vietā, lai virspusēji izvērtētu dažādu atjaunojamo energoresursu efektivitāti, tie ir jāsalīdzina pēc katras unikālās vietas relatīvajiem ieguvumiem.
Paredzams, ka globālā ģeotermālā enerģija 800. gadā spēs nodrošināt aptuveni 1300–2050 TWh gadā, nodrošinot 2–3% no pasaules elektroenerģijas ražošanas, ņemot vērā, ka ģeotermālās enerģijas izmantošana ir nepārtraukti pieaugusi ar 2 reizēm. % gadā, kamēr operāciju izmaksas ir samazinājušās.
Lai gan ģeotermālajai enerģijai ir gan priekšrocības, gan trūkumi, tā joprojām būs būtiska sastāvdaļa pārejā uz atjaunojamiem enerģijas avotiem.
Ģeotermālās enerģijas priekšrocības un trūkumi – FAQ
Kādas ir ģeotermālās enerģijas priekšrocības?
Kā paskaidrots iepriekš, ģeotermālās enerģijas priekšrocības ir šādas
- Salīdzinot ar tradicionālajiem kurināmajiem, piemēram, oglēm un citiem fosilā kurināmā veidiem, ģeotermālā enerģija ir videi draudzīgāka.
- Ģeotermālā enerģija ir atjaunojams resurss, kas būs pieejams, jo Zemes apsildāmās rezerves tiek uzpildītas dabiski, tā ir gan atjaunojama, gan ilgtspējīga.
- Tiek uzskatīts, ka ģeotermālās enerģijas iekārtas spēj saražot ievērojamu enerģijas daudzumu no 0.0035 līdz 2 teravatiem.
- Salīdzinot ar citiem atjaunojamiem enerģijas avotiem, piemēram, vēja un saules enerģiju, ģeotermālā enerģija piedāvā konsekventu enerģijas plūsmu.
- Degviela nav nepieciešama, jo ģeotermālā enerģija ir dabā sastopams resurss, atšķirībā no fosilā kurināmā, kas ir ierobežoti resursi, kas jāiegūst vai kā citādi jāiegūst no zemes.
- Ģeotermālā enerģija pašlaik tiek plaši pētīta, un tas nozīmē, ka tiek izstrādātas jaunas tehnoloģijas enerģijas procesa uzlabošanai.
- Tradicionālās spēkstacijas izveide maksā daudz naudas. Tomēr mazāk naudas ir nepieciešams ģeotermālās iekārtas uzstādīšanai un uzturēšanai.
- Ģeotermālo siltumsūkņu sistēmas apkurei un dzesēšanai patērē par 25% līdz 30% mazāk elektroenerģijas nekā parastās apkures un dzesēšanas sistēmas.
- Ģeotermālā enerģija rada lielu skaitu darba vietu visā pasaulē.
- Mazāk trokšņa rodas, ja elektroenerģijas ražošanai izmanto ģeotermālo enerģiju.
- Ģeotermālā enerģija samazina mūsu atkarību no fosilā kurināmā enerģijas ražošanā.
Turklāt tas palielina energoapgādes drošību. Ja valstij ir pieejams pietiekami daudz ģeotermālās enerģijas, iespējams, nav nepieciešams importēt elektroenerģiju.
Vai ģeotermālā enerģija ir dārga?
Jā, ģeotermālā enerģija ir dārga. Piemēram, Amerikas Savienotajās Valstīs lauka un spēkstacijas sākotnējās izmaksas ir aptuveni USD 2500 par vienu uzstādīto kW vai, iespējams, USD 3000 līdz USD 5000/kWe par nelielu spēkstaciju (1 Mwe). Ekspluatācijas un uzturēšanas izmaksas svārstās no USD 0.01 līdz USD 0.03 par kWh.
Ieteikumi
- 12 populārākās vides veselības speciālistu darba vietas
. - 24 Fracking ietekme uz veselību un vidi
. - Gruntsūdeņu piesārņojums — cēloņi, sekas un profilakse
. - 11 Augsnes degradācijas cēloņi
. - 7 Iekštelpu gaisa piesārņojuma ietekme
. - Gaisa piesārņojuma cēloņi Filipīnās
No sirds kaislīgs vides aizstāvis. Vadošais satura autors uzņēmumā EnvironmentGo.
Es cenšos izglītot sabiedrību par vidi un tās problēmām.
Tas vienmēr ir bijis par dabu, mums ir jāsargā, nevis jāiznīcina.