Cu siguranță știi ce este energia geotermală în termeni generali, dar Știți toate elementele de bază despre această energie? În general, spunem că energia geotermală este energie termică din interiorul Pământului. Cu alte cuvinte, energia geotermală este singura resursă de energie regenerabilă care nu este derivată din Soare. În plus, putem spune că această energie nu este energie regenerabilă ca atare reînnoirea sa nu este infinită, deși este încă inepuizabil la scară umană, deci este considerat regenerabil în scopuri practice.
Originea căldurii în interiorul Pământului
Căldura din interiorul Pământului este cauzată în principal de dezintegrarea elementelor radioactive precum Uraniul 238, Toriul 232 și Potasiul 40. Aceste elemente se degradează în mod constant, eliberând energie termică în acest proces. Un alt factor important este ciocnirile plăcilor tectonice, care eliberează căldură datorită mișcării și frecării. În anumite regiuni, căldura geotermală este mai concentrată, cum ar fi zonele din apropiere vulcani, fluxuri de magmă, gheizere și izvoare termale. Acest lucru permite o mai mare ușurință în utilizarea energiei.
Utilizarea energiei geotermale
Energia geotermală a fost folosită de peste 2.000 de ani, romanii fiind pionieri în utilizarea izvoarelor termale pentru băi termale și încălzire. În vremuri mai recente, este obișnuit încălzirea clădirilor, sere și generarea de energie electrică. Există trei tipuri de zăcăminte din care se poate obține energie geotermală:
- Rezervoare cu temperatură ridicată
- Rezervoare cu temperatură scăzută
- Rezervoare de roci fierbinți uscate
Rezervoare cu temperatură ridicată
Este considerat un depozit de temperatura ridicata când apa subterană din rezervor atinge temperaturi peste 100°C datorită apropierii unei surse active de căldură. Pentru a extrage căldură din subsol, condiţiile geologice trebuie să permită existenţa a rezervor geotermal, care funcționează în mod similar cu rezervoarele de petrol sau gaze naturale.Apa încălzită Prin aceste roci tinde să se ridice spre suprafață până la atingerea unui rezervor geotermal prins de un strat impermeabil. Cu toate acestea, dacă există crăpături în acel strat impermeabil, aburul sau apa fierbinte se pot ridica și apar la suprafata sub forma unor izvoare termale sau gheizere. Aceste surse de căldură au fost exploatate din cele mai vechi timpuri, iar astăzi sunt folosite pentru încălzire și procese industriale.
Rezervoare cu temperatură scăzută
Un rezervor de temperatură scăzută este unul în care apa ajunge intre 60 si 100ºC. În aceste cazuri, fluxul de căldură este normal, deci nu este necesar să existe o sursă de căldură activă sau prezența unui strat impermeabil.
Aici, cheia este de a avea un depozit de apă la adâncimi care să îi permită să atingă temperaturi suficient de ridicate pentru a-i face exploatarea viabilă din punct de vedere economic.
Rezervoare de roci fierbinți uscate
Depozitele de roci fierbinți uscate Au și mai mult potențial, deoarece se numără printre 250-300ºC și la adâncimi cuprinse între 2.000 și 3.000 de metri. Pentru a extrage căldură din aceste roci, este necesar fracturați-le pentru a le face poroase.
În acest sistem, apa rece este injectată de la suprafață, trecând prin roci poroase fierbinți, încălzindu-se în acest proces și apoi extrasă sub formă de abur pentru a genera electricitate. Aceste zăcăminte au însă dificultăți din cauza tehnicilor de fracturare și foraj necesare exploatării lor.
Energie geotermală cu temperatură foarte scăzută
Putem considera și subsolul ca a sursă de căldură la 15ºC, complet regenerabil și inepuizabil. Cu un sistem de colectare adecvat și o pompă de căldură, este posibilă transferul acestei călduri către un sistem de încălzire care poate ajunge până la 50ºC, furnizând încălzire și apă caldă menajeră.
Acest sistem poate fi folosit și vara, înmagazinând căldura la 40ºC sub pământ. Principalul dezavantaj este că este necesară o suprafață mare pentru a îngropa circuitul exterior, dar principalul său avantaj este economii de energie și versatilitate Poate fi folosit atât pentru încălzire, cât și pentru răcire.
Pompa de caldura geotermala
Elementul esențial în acest tip de sistem este pompa de caldura. Această mașină termodinamică își bazează funcționarea pe Ciclul Carnot, preluat dintr-un gaz care actioneaza ca purtator de caldura intre doua surse, una de temperatura joasa si cealalta de temperatura ridicata.
Această pompă poate extrage căldură din sol la 15ºC și își poate ridica temperatura pentru a încălzi aerul într-un circuit intern, obținând performanțe mult mai mari decât sistemele convenționale de aer condiționat.
Schimbă circuite cu Pământul
Putem distinge între sistemele de schimb cu suprafata apei, care sunt mai ieftine, dar sunt limitate geografic, și schimbul cu pământul, care poate fi direct sau printr-un circuit auxiliar.
- Schimb direct: mai simplu și mai ieftin, dar cu risc de scurgeri și îngheț.
- circuit auxiliar: mai scump, dar evită fluctuațiile mari de temperatură.
De remarcat că, prin absorbția căldurii dintr-o sursă stabilă de temperatură precum subsolul, aceste sisteme oferă performanțe constante și eficiente pe tot parcursul anului, indiferent de condițiile atmosferice.
Performanța sistemelor de aer condiționat
La eficiența energetică a sistemelor de climatizare geotermală este remarcabilă: ating performanțe de până la 500% la răcire și 400% la încălzire. Aceasta înseamnă că pentru fiecare unitate de energie utilizată pot fi generate până la 5 unități de energie termică în cazul frigorifice.
Pe lângă randamentul său ridicat, acest sistem are avantajul că nu depinde de fluctuațiile energiei solare sau eoliene, întrucât Pământul asigură o sursă de căldură constantă.
Distribuția energiei geotermale
Energia geotermală este distribuită pe întreaga planetă, dar cu o concentrație mai mare în zone vulcanice și falii tectonice. Zone precum coasta Pacificului din America și Indonezia au un potențial ridicat. Cu toate acestea, exploatarea sa poate fi extinsă și în alte zone cu tehnologii moderne de foraj.
Avantajele și dezavantajele energiei geotermale
Beneficii:
- Disponibilitate pe toată planeta.
- Inepuizabil la scară umană.
- Cea mai ieftină energie cunoscută.
dezavantaje:
- Posibilă eliberare de gaze sulfuroase.
- Transmiterea căldurii pe distanțe lungi nu este fezabilă.
- Costuri mari de instalare inițială.
Viitorul energiei geotermale
Potențialul geotermal al planetei este gigantic, cu suficientă energie stocată în subteran pentru a asigura nevoile de energie ale lumii timp de milioane de ani. Pe măsură ce tehnicile de foraj avansează, este de așteptat ca utilizarea energiei geotermale să devină din ce în ce mai răspândită în procesele industriale, încălzirea clădirilor și generarea de electricitate.
Odată cu dezvoltarea de noi tehnologii, cum ar fi turbinele fără pale, capabile să genereze electricitate la temperaturi mai scăzute, energia geotermală are un viitor promițător pentru a deveni o parte esențială a aprovizionării globale cu energie.
Astfel, energia geotermală nu oferă doar o alternativă curată și abundentă, dar ne poate ajuta să mergem către o mai mare independență energetică, reducând în același timp amprenta noastră de carbon.