Geoterminės energijos pažadas

Didėjant kuro ir elektros kainai, geoterminė energija turi daug žadančią ateitį. Požeminę šilumą galima rasti bet kurioje Žemės vietoje, ne tik ten, kur pumpuojama nafta, kasamos anglys, kur šviečia saulė ar kur pučia vėjas. Ir ji gamina visą parą, visą laiką su santykinai mažu valdymu. Štai kaip veikia geoterminė energija.

Nesvarbu, kur esate, jei gręžiate žemę per žemės plutą, jūs galų gale pateksite į karštą uolą. Kalnakasiai pirmą kartą viduramžiais pastebėjo, kad gilių kasyklų apačioje yra šilta, ir atlikdami kruopščius matavimus nuo to laiko paaiškėjo, kad kai tik praeisi paviršiaus svyravimai, kieta uoliena auga nuolat šilčiau gylis. Vidutiniškai tai geoterminis gradientas yra maždaug vienas laipsnis Celsijaus kas 40 metrų gylyje arba 25 C / km.

Bet vidurkiai yra tik vidurkiai. Kalbant išsamiau, skirtingose ​​vietose geoterminis nuolydis yra daug didesnis ir mažesnis. Dideliam nuolydžiui reikalingas vienas iš dviejų dalykų: karšta magma, kylanti arti paviršiaus, arba gausūs įtrūkimai, leidžiantys požeminiam vandeniui efektyviai pernešti šilumą į paviršių. Bet kuris iš jų yra pakankamas energijos gamybai, bet geriausia turėti abu.

Magma pakyla ten, kur pluta yra ištempiama, kad ji galėtų iškilti skirtingos zonos. Tai atsitinka, pavyzdžiui, ugnikalnių arkuose, esančiuose virš daugumos subdukcijos zonų, ir kitose plutos plotelio vietose. Didžiausia pasaulyje pratęsimo zona yra vandenyno vidurio keteros sistema, kurioje garsioji, karšta ir karšta juodų rūkalių randami. Būtų puiku, jei galėtume išlieti šilumą iš sklindančių keterų, bet tai įmanoma tik dviem vietų, Islandijos ir Kalifornijos Saltono lovio (ir Jano Mayeno žemės Arkties vandenyne, kur niekas gyvena).

Žemyno plitimo sritys yra geriausia kita galimybė. Geri pavyzdžiai yra baseino ir kalnų regionas Amerikos Vakarų ir Rytų Afrikos Didžiajame Rifto slėnyje. Čia yra daugybė karštų uolienų, viršijančių jaunos magmos įsiskverbimą. Šilumos yra, jei galime į ją patekti gręžiant, tada pradėkime šilumą siurbti vandenį per karštą uolieną.

Karštosios versmės ir geizeriai visame baseine ir baseine pabrėžia lūžių svarbą. Be lūžių nėra karšto šaltinio, yra tik paslėptas potencialas. Lūžiai palaiko karštus šaltinius daugelyje kitų vietų, kur pluta nėra ištempta. Garsiosios šiltosios versmės Gruzijoje yra pavyzdys, vieta, kurioje per 200 milijonų metų netekėjo lavos.

Geriausios geoterminės šilumos čiaupo vietos yra aukšta temperatūra ir gausūs lūžiai. Giliai žemėje lūžio vietos užpildomos grynu, perkaitintu garu, o požeminis vanduo ir mineralai aušesnėje zonoje virš sandariklio yra slėgis. Bakstelėjimas į vieną iš šių sausų garų zonų yra tarsi rankinis milžiniškas garo katilas, kurį galite prijungti prie turbinos, kad generuotų elektrą.

Geriausia vieta pasaulyje yra už ribų - Jeloustouno nacionalinis parkas. Šiandien yra tik trys sauso garo laukai, gaminantys energiją: „Lardarello“ Italijoje, Wairakei Naujojoje Zelandijoje ir „The Geizeriai“ Kalifornijoje.

Kiti garų laukai yra šlapi - jie gamina verdantį vandenį, taip pat garą. Jų efektyvumas yra mažesnis nei sausų garų laukų, tačiau šimtai jų vis tiek uždirba. Pagrindinis pavyzdys yra „Coso“ geoterminis laukas rytinėje Kalifornijoje.

Geoterminės energijos augalus galima pradėti naudoti karštoje sausoje uolienoje, tiesiog gręžiant prie jo ir ardant. Tada į jį pumpuojamas vanduo ir šiluma sugaunama garuose arba karštame vandenyje.

Elektra gaminama slėgį karšto vandens ruošiant garais, esant paviršiaus slėgiui, arba naudojant antrą darbinį skystį (pvz., vandenį ar amoniaką) atskiroje vandentiekio sistemoje, kad būtų galima išgauti ir paversti šiluma. Kuriami nauji junginiai kaip darbiniai skysčiai, kurie galėtų padidinti efektyvumą, kad pakeistų žaidimą.

Įprastas karštas vanduo yra naudingas energijai, net jei jis nėra tinkamas elektros energijai gaminti. Pati šiluma yra naudinga gamykliniuose procesuose arba tiesiog šildant pastatus. Dėl karštų ir šiltų geoterminių šaltinių, kurie daro viską nuo turbinų varymo iki šiltnamių šildymo, visa Islandijos energija yra beveik visiškai savarankiška.

Visų šių rūšių geoterminės galimybės parodytos a nacionalinis geoterminio potencialo žemėlapis išleista „Google Earth“ 2011 m. Tyrimą, kuris sukūrė šį žemėlapį, buvo nustatyta, kad Amerika turi dešimt kartų daugiau geoterminio potencialo nei energija visose savo anglies lovose.

Naudingos energijos galima gauti net negiliose skylėse, kur žemė nėra karšta. Šilumos siurbliai gali atvėsinti pastatą vasarą ir sušildyti jį žiemą, tiesiog perduodant šilumą iš to, kur yra šilčiau. Panašios schemos veikia ežeruose, kur ežero dugne yra tankus, šaltas vanduo. Ryškus pavyzdys yra Kornelio universiteto ežero šaltinio aušinimo sistema.

Pirmiausia, žemės šiluma atsiranda dėl radioaktyvaus trijų elementų: urano, torio ir kalio, skilimo. Mes manome, kad geležies šerdis beveik neturi nė vieno iš jų, tuo tarpu viršesnio mantija turi tik mažas sumas. pluta, tik 1 proc. visos žemės masės, turi maždaug pusę šių radiogeninių elementų nei visa mantija po juo (tai sudaro 67 proc. Žemės). Tiesą sakant, likusi planeta pluta veikia kaip elektrinė antklodė.

Mažesnis šilumos kiekis išskiriamas įvairiomis fizikinėmis ir cheminėmis priemonėmis: skystos geležies užšalimas vidiniame šerdyje, mineralinės fazės pokyčiai, smūgiai iš kosmoso, trintis nuo žemės atoslūgių ir dar daugiau. Nemažas šilumos kiekis teka iš Žemės vien todėl, kad planeta vėsta, kaip ji nuo to laiko jos gimimas prieš 4,6 milijardo metų.

Tikslūs visų šių veiksnių skaičiai yra labai neaiškūs, nes Žemės šilumos biudžetas priklauso nuo vis dar atrandamų planetos struktūros detalių. Taip pat Žemė evoliucionavo, ir mes negalime manyti, kokia buvo jos struktūra gilioje praeityje. Galiausiai plokšteliniai-tektoniniai plutos judesiai pertvarkė tą elektrinę antklodė eonams. Žemės šilumos biudžetas yra ginčytina specialistų tema. Laimei, be tų žinių galime panaudoti geoterminę energiją.