Геотермалната енергия е от решаващо значение за човешкия напредък и подобрява качеството ни на живот.
Думата „геотермален“ идва от гръцки, където „гео“ означава „Земя“, а „термален“ означава „топлина“.
В резултат на това сега можете да дефинирате геотермална енергия като топлинна енергия, която произхожда от 1,800 мили под повърхността на Земята.
Това е течност, запълваща пукнатини и фрактури в земната кора и топлина, отложена в скалата.
Водата или парата се използват за транспортиране на геотермална енергия до повърхността на Земята.
Почти навсякъде по земята има достъп до геотермална енергия.
Разграждането на минералите и дърветата обаче изисква Земята да генерира тази енергия в продължение на няколко години.
Преди да разгледаме предимствата и недостатъците на геотермалната енергия, добре е да разгледаме как се произвежда геотермална енергия.
Температурата на Земята се повишава от повърхността към ядрото.
Геотермалния градиент, който е приблизително 25° C на 1 километър дълбочина на по-голямата част от планетата, описва тази бавна промяна на температурата.
По-голямата част от топлината под ядрото на Земята идва от радиоактивните изотопи, които непрекъснато се разпадат.
Този източник на енергия е подпомогнат от факта, че температурите в този регион на земната повърхност се изкачват над 5,000 °C.
Вода, скали, газ и други геоложки компоненти се затоплят от топлината, която постоянно се излъчва навън.
Магмата може да възникне, когато скалните образувания в земната мантия и долната кора достигнат температури от около 700 до 1,300 °C.
Това е разтопена скала, която от време на време изригва като лава на повърхността на Земята и е пронизана от газ и газови мехурчета.
Тази лава разтопява съседните скали и подземни водоносни хоризонти, освобождавайки геотермална енергия в различни форми върху повърхността на Земята по целия свят.
Геотермалната енергия се генерира от лава, гейзери, парни отвори или суха топлина.
Докато парата от геотермална енергия се използва за генериране на електричество, топлината може да бъде уловена и използвана директно за отопление.
Съдържание
Примери за геотермална енергия
Следват примери за геотермална енергия според ученолюбив човек,
- Къщи с геотермално отопление
- Геотермални електроцентрали
- Горещи извори
- Геотермални гейзери
- Фумарол
- Спас
1. Къщи с геотермално отопление
Основното използване на геотермална енергия е за отопление на дома.
Огромна мрежа от намотки, която събира топлина от земята, е свързана с перфектната геотермална термопомпа.
След това, с помощта на конвенционални канали, тази топлина се разпределя в цялата къща.
Тази система е настроена така, че работата да може да се регулира според смяната на сезоните.
Тази масивна серпентина се пълни с вода и антифриз през лятото.
Атмосферата на къщата се охлажда поради топлината, предавана от къщата към земята.
2. Геотермални електроцентрали
Електричеството може да се произвежда от топлинната енергия, която съществува под повърхността на земята.
Парата от земята се използва от геотермални енергийни системи за производство на електричество.
С тази пара се постига високоскоростно въртене на турбината.
След като тези турбини развият механична енергия или след като бъдат задвижени, механичната енергия се доставя на системата за производство на електроенергия.
Основният компонент на системата за производство на електроенергия е генератор, който използва електромагнитна индукция, за да трансформира механичната енергия в електрическа.
Тъй като не отделя никакви вредни или богати на въглерод емисии в атмосферата, тази техника е невероятно надеждна и полезна за околната среда.
Освен това не оставя следи след себе си.
В резултат на това няма замърсяване на земята, което също означава, че не е необходимо третиране на отпадъци.
Геотермалната енергия има предимства, тъй като предлага надеждност, постоянство и възобновяемост.
3. Горещи извори
Земята е дом на различни естествени горещи извори.
Когато подземните води взаимодействат с нагрята скала, се създават горещи извори.
Геологичната топлина се отделя, докато водата се затопля. Туристите намират тези извори за много интересни.
Следователно геотермалната енергия може да се използва за създаване на икономически ползи и работни места за младите хора.
Едно от най-често използваните приложения на геотермалната енергия са горещите извори.
Къпането в горещи извори е популярна развлекателна дейност.
Единственият недостатък е силната миризма на сяра, която може да се намери в или близо до открит горещ извор.
4. Геотермални гейзери
Геотермалните гейзери и геотермалните горещи извори са доста сходни.
Единствената разлика е, че водата тече във вертикална колона, висока много фута в геотермален гейзер.
Old Faithful, геотермален гейзер в Националния парк Йелоустоун в Съединените щати, е най-известният.
На всеки 60 до 90 минути гейзерът Old Faithful издухва върха си.
Водоснабдяване под земната повърхност, отдушник на повърхността на земята и горещи подземни скали са необходими условия за развитието на геотермални гейзери.
5. Фумарол
Водата, която вече съществува под земята, се нагрява, когато влезе в контакт с гореща скала или магма и изтича през вентилационен отвор.
Фумарол е името на този отдушник. Когато земната повърхност има пукнатина или друг отвор, могат да се развият фумароли.
Фумаролът е по същество отвор, който е близо до вулкан или горещ извор.
Тъй като топлината или топлинната енергия, необходима за образуването на фумарол, се събира само от земната повърхност, това е друга илюстрация на геотермална енергия.
Но тъй като извличането на топлинна енергия следва естествен процес на генериране, в този случай няма нужда от помпа.
В резултат на това може да се достигне лесно и се нуждае само от малка корекция.
Въпреки че понякога фумаролите мистериозно изчезват.
Въпреки това, въз основа на вътрешния часовник на Земята, те може да се появят отново. В резултат на това затруднява ефективното използване на енергията.
6. Спас
Геотермалната енергия се използва в дейности, които са свързани със здравето и благосъстоянието.
Горещите извори и фумаролите се използват в минерални извори и други свързани индустрии за производство на топлина и пара.
Този метод за използване на геотермална енергия съществува от много дълго време.
Този подход предоставя предимства за лична грижа, които са достъпни, естествени и ефективни.
Най-добрият актив е геотермален отвор, който е близо до спа център, защото е безкрайно достъпен и удобен източник на електроенергия.
Използване на геотермална енергия
Докато някои употреби на геотермална енергия включват пробиване на километри в земята, други използват температури, близки до повърхността.
Геотермалните енергийни системи могат да бъдат разделени на три основни категории:
- Системи както за директно потребление, така и за централно отопление
- Геотермални електроцентрали
- Геотермални термопомпи
1. Системи както за директно потребление, така и за централно отопление
Системите за директно ползване и централното отопление получават топла вода от извори или резервоари, които са близо до земната повърхност.
Горещите минерални извори са били използвани за къпане, отопление и готвене в древните китайски, римски и индиански култури.
Много горещи извори все още се използват за къпане днес и много хора смятат, че богатите на минерали горещи води са полезни за здравето им.
Освен това системите за централно отопление и директното отопление на отделни сгради използват геотермална енергия.
Сградите се отопляват от тръби, които пренасят гореща вода от земната повърхност.
В Рейкявик, Исландия, по-голямата част от сградите се отопляват от централна отоплителна система.
Добивът на злато, пастьоризацията на мляко и дехидратирането (сушенето) на храната са няколко индустриални приложения за геотермална енергия.
2. Геотермални електроцентрали
Производството на геотермална електроенергия изисква пара или вода при високи температури (между 300° и 700°F).
В рамките на миля или две от земната повърхност геотермалните резервоари често са местата, където се изграждат геотермални електроцентрали.
Съединените щати са една от 27-те нации, които са произвели общо 88 милиарда kWh електроенергия през 2019 г., използвайки геотермална енергия.
С почти 14 милиарда kWh произведена електроенергия Индонезия беше вторият по големина производител на геотермална електроенергия в света след Съединените щати.
Това представлява приблизително 5% от общото производство на електроенергия в Индонезия.
Кения е произвела осмото най-голямо количество геотермална електроенергия, около 5 милиарда kWh, но представлява най-големият дял от общото годишно производство на електроенергия, приблизително 46%.
3. Геотермални термопомпи
Сградите могат да се отопляват и охлаждат с помощта на геотермални термопомпи, които се възползват от стабилните температури на повърхността на почвата.
През зимата геотермалните термопомпи пренасят топлината от земята (или водата) в сградите, а през лятото правят обратното.
Предимства и недостатъци на геотермалната енергия
Въпреки че геотермалната енергия е добра алтернатива на традиционното производство на изкопаеми горива, има своите предимства и недостатъци
Предимства на геотермалната енергия
Следват предимствата на геотермалната енергия
- Природосъобразен
- устойчиво
- Значителен потенциал
- Стабилен и издръжлив
- Отопление и охлаждане
- надежден
- Не е необходимо гориво
- Бърза революция
- Евтина поддръжка:
- Превъзходна ефективност
- Налични още работни места
- Намаляване на шумовото замърсяване
- Невъзобновяемите източници на изкопаеми горива се запазват
1. Природосъобразен
В сравнение с конвенционалните горива като въглища и други изкопаеми горива, геотермалната енергия е по-екологична.
Освен това една геотермална електроцентрала има малък въглероден отпечатък.
Въпреки че геотермалната енергия произвежда известно замърсяване, то е много по-малко от това, произведено от изкопаеми горива.
2. Устойчив
Геотермалната енергия е възобновяем ресурс, който ще бъде наличен, докато слънцето не унищожи Земята след около 5 милиарда години.
Тъй като отопляемите резерви на Земята се запълват отново по естествен път, той е едновременно възобновяем и устойчив.
3. Значителен потенциал
В момента в световен мащаб се консумират около 15 теравата енергия, малка част от общата енергия, която може да бъде получена от геотермални източници.
Въпреки че повечето резервоари сега не могат да се използват, има надежда, че с продължаването на индустриалните изследвания и разработки броят на геотермалните ресурси, които могат да се използват, ще нарасне.
Смята се, че съоръженията за геотермална енергия са способни да произвеждат между 0.0035 и 2 теравата енергия.
4. Стабилен и издръжлив
В сравнение с други възобновяеми енергийни източници като вятърна и слънчева енергия, геотермалната енергия предлага постоянен поток от енергия.
Това е така, че за разлика от вятъра или слънчева енергия, ресурсът е винаги достъпен за използване.
5. Отопление и охлаждане
Водата трябва да е над 150°C, за да могат турбините да се задвижват ефективно от геотермална енергия.
Като алтернатива може да се използва разликата в температурата между земния източник и повърхността.
Само два метра под повърхността, геотермалната термопомпа може да работи като поглътител/източник на топлина, тъй като земята е по-устойчива на сезонни промени в топлината от въздуха.
6. Надежден
Тъй като не се колебае толкова много, колкото енергията от други източници, като слънцето и вятъра, лесно е да се изчисли количеството енергия, произведено от този ресурс.
Това означава, че можем да направим много точни прогнози за мощността на геотермалната централа.
7. Не е необходимо гориво
Няма изискване за гориво, тъй като геотермалната енергия е естествен ресурс, за разлика от изкопаемите горива, които са ограничени ресурси, които трябва да бъдат добивани или извлечени по друг начин от земята.
8. Бърза революция
Геотермалната енергия в момента е обект на обширни изследвания, което означава, че се разработват нови технологии за подобряване на енергийния процес.
Предприемат се множество инициативи за напредък и разширяване на този сектор от икономиката.
Много от съществуващите недостатъци на геотермалната енергия ще бъдат смекчени от тази бърза еволюция.
9. Евтина поддръжка
Можете ли да оцените колко ще струва изграждането на традиционната електроцентрала?
Е, изграждането на традиционна електроцентрала струва много пари. Необходими са обаче по-малко пари за геотермална инсталация и поддръжка.
10. Превъзходна ефективност
Геотермалните термопомпени системи консумират между 25% и 30% по-малко електроенергия за отопление и охлаждане в сравнение с конвенционалните системи за отопление и охлаждане.
Освен това, тези геотермални термопомпи могат да бъдат конструирани така, че да бъдат компактни по форма и да заемат по-малко място.
11. Повече работни места
Наясно сме колко работни места се губят в дигиталната ера.
Геотермалната енергия обаче създава голям брой работни места по целия свят.
12. Намаляване на шумовото замърсяване
По-малко шум се произвежда, когато се използва геотермална енергия за генериране на електричество.
Шумът и визуалното замърсяване, които са резултат от инсталирането на овлажняващи материали в домовете на генераторите, са намалени.
13. Невъзобновяемите източници на изкопаеми горива се запазват
Геотермалната енергия намалява нашата зависимост от изкопаеми горива за производство на енергия.
Освен това повишава енергийната сигурност. Ако една нация има достъп до достатъчно геотермална енергия, може да не е необходимо да внася електроенергия.
Следователно това са основните предимства на геотермалната енергия.
Нека сега разгледаме нейните отрицателни страни или следните недостатъци на геотермалната енергия:
Недостатъци на геотермалната енергия
Следните са недостатъците на геотермалната енергия
- Ограничение за местоположение
- Отрицателни ефекти върху околната среда
- Земетресенията
- Високи разходи
- Устойчивост
- Изискването за земя е голямо
1. Ограничение за местоположение
Фактът, че геотермалната енергия е специфична за местоположението, е най-големият й недостатък.
Тъй като геотермалните централи трябва да бъдат изградени там, където има налична енергия, някои региони не могат да използват този ресурс.
Разбира се, това не е проблем, ако живеете някъде като Исландия, където геотермалната енергия е лесно достъпна.
2. Отрицателни ефекти върху околната среда
Въпреки че парниковите газове обикновено не се отделят от геотермалната енергия, много от тях се съхраняват под повърхността на Земята и се освобождават в атмосферата, когато се извършва сондиране.
Въпреки че тези газове също се отделят естествено в околната среда, скоростта се повишава в близост до геотермални съоръжения.
Тези газови емисии обаче са много по-малко от тези, генерирани от изкопаемите горива.
3. Земетресения
Освен това има вероятност геотермалната енергия да причини земетресения.
Това е така, защото копаенето е променило структурата на Земята.
Този проблем е все по-често срещан при подобрените съоръжения за геотермална енергия, които инжектират вода в земната кора, за да разширят пукнатините и да позволят по-голямо извличане на ресурси.
Ефектите от тези земетресения обаче като цяло са ограничени, тъй като повечето геотермални единици са разположени далеч от населени места.
4. Високи разходи
Геотермалната енергия е скъп ресурс за използване; цената на централа с мощност от 1 мегават варира от 2 до 7 милиона долара.
Въпреки това, когато първоначалната инвестиция е значителна, тя може да бъде възстановена с течение на времето чрез други инвестиции.
5. Устойчивост
Течността трябва да се инжектира обратно в подземните резервоари по-бързо, отколкото се използва, за да се поддържа геотермалната енергия устойчива.
Това означава, че за да се гарантира нейната устойчивост, геотермалната енергия трябва да се контролира ефективно.
За да отчете ползите, като същевременно минимизира всички потенциални недостатъци, индустрията трябва да прецени предимствата и недостатъците на геотермалната енергия.
6. Изискването за земя е голямо
Необходима е голяма площ земя, за да може производството на геотермална енергия да бъде печелившо.
Инсталирането на геотермална електроцентрала в градско място със значително по-малка площ не е никак полезно.
Заключение
Всеки източник на енергия има предимства и недостатъци; някои са ефективни в някои страни, но не и в други.
Вместо повърхностно да оценяваме ефективността на различните възобновяеми енергийни източници, трябва да ги сравняваме според относителните ползи на всяко уникално място.
Очаква се глобалната геотермална енергия да може да осигурява приблизително 800-1300 TWh годишно през 2050 г., допринасяйки с 2-3% за световното производство на електроенергия, като се има предвид, че използването на геотермална енергия непрекъснато нараства с темп на растеж от 2 % годишно, докато разходите за операции намаляват.
Въпреки че геотермалната енергия има както предимства, така и недостатъци, тя все още ще бъде жизненоважен компонент на преминаването към възобновяеми енергийни източници.
Предимства и недостатъци на геотермалната енергия – често задавани въпроси
Какви са предимствата на геотермалната енергия?
Както беше обяснено по-горе, предимствата на геотермалната енергия са следните
- В сравнение с конвенционалните горива като въглища и други изкопаеми горива, геотермалната енергия е по-щадяща околната среда.
- Геотермалната енергия е възобновяем ресурс, който ще бъде достъпен, защото отопляемите запаси на Земята се запълват отново по естествен път, тя е едновременно възобновяема и устойчива.
- Смята се, че съоръженията за геотермална енергия са способни да произвеждат значително количество енергия между 0.0035 и 2 теравата енергия.
- В сравнение с други възобновяеми енергийни източници като вятърна и слънчева енергия, геотермалната енергия предлага постоянен поток от енергия.
- Няма изискване за гориво, тъй като геотермалната енергия е естествен ресурс, за разлика от изкопаемите горива, които са ограничени ресурси, които трябва да бъдат добивани или извлечени по друг начин от земята.
- Геотермалната енергия в момента е обект на обширни изследвания, което означава, че се разработват нови технологии за подобряване на енергийния процес.
- Изграждането на традиционна електроцентрала струва много пари. Необходими са обаче по-малко пари за геотермална инсталация и поддръжка.
- Геотермалните термопомпени системи консумират между 25% и 30% по-малко електроенергия за отопление и охлаждане в сравнение с конвенционалните системи за отопление и охлаждане.
- Геотермалната енергия генерира голям брой работни места по целия свят.
- По-малко шум се произвежда, когато се използва геотермална енергия за генериране на електричество.
- Геотермалната енергия намалява нашата зависимост от изкопаеми горива за производство на енергия.
Освен това повишава енергийната сигурност. Ако една нация има достъп до достатъчно геотермална енергия, може да не е необходимо да внася електроенергия.
Скъпа ли е геотермалната енергия?
Да, геотермалната енергия е скъпа. Например в Съединените щати първоначалната цена на полето и електроцентралата е приблизително $2500 на инсталиран kW или може би $3000 до $5000/kWe за малка електроцентрала (1Mwe). Разходите за експлоатация и поддръжка варират от $0.01 до $0.03 за kWh.
Препоръки
- Топ 12 работни места за специалисти по здравеопазване на околната среда
. - 24 Ефекти от фракинга върху здравето и околната среда
. - Замърсяване на подземните води – причини, последици и превенция
. - 11 Причини за деградация на почвата
. - 7 Ефекти от замърсяването на въздуха в помещенията
. - Причини за замърсяване на въздуха във Филипините
Страстен природозащитник по душа. Водещ писател на съдържание в EnvironmentGo.
Стремя се да образовам обществеността за околната среда и нейните проблеми.
Винаги е било за природата, ние трябва да пазим, а не да унищожаваме.