Du ved sikkert, hvad geotermisk energi er generelt, men Kender du alt det grundlæggende om denne energi? Generelt siger vi, at geotermisk energi er varmeenergi indefra Jorden. Med andre ord er geotermisk energi den eneste vedvarende energiressource, der ikke stammer fra Solen. Desuden kan vi sige, at denne energi ikke er vedvarende energi som sådan dens fornyelse er ikke uendelig, selvom det stadig er uudtømmelig i menneskelig målestok, så det betragtes som fornyeligt til praktiske formål.
Oprindelse af varme inde i Jorden
Varmen inde i Jorden er hovedsageligt forårsaget af henfald af radioaktive grundstoffer såsom Uranium 238, Thorium 232 og Kalium 40. Disse grundstoffer henfalder konstant og frigiver termisk energi i processen. En anden vigtig faktor er tektoniske pladekollisioner, som afgiver varme på grund af bevægelse og friktion. I visse regioner er geotermisk varme mere koncentreret, såsom områder i nærheden vulkaner, magmastrømme, gejsere og varme kilder. Dette giver større lethed for energiforbrug.
Brug af geotermisk energi
Geotermisk energi er blevet brugt i over 2.000 år, hvor romerne var pionerer i brugen af termiske kilder til termiske bade og varme. I nyere tid er det vant til opvarmning af bygninger, drivhuse og elproduktion. Der er tre typer af aflejringer, hvorfra geotermisk energi kan opnås:
- Reservoirer med høj temperatur
- Lavtemperatur reservoirer
- Tørre varme stenreservoirer
Reservoirer med høj temperatur
Det anses for et depositum på høj temperatur når grundvandet i reservoiret når temperaturer over 100°C på grund af nærheden af en aktiv varmekilde. For at udvinde varme fra undergrunden skal de geologiske forhold tillade eksistensen af en geotermisk reservoir, som fungerer på samme måde som olie- eller naturgasreservoirer.Det opvarmede vand Gennem disse klipper har den en tendens til at stige mod overfladen, indtil den når et geotermisk reservoir fanget af et uigennemtrængeligt lag. Men hvis der er revner i det uigennemtrængelige lag, kan damp eller varmt vand stige op og vises på overfladen i form af varme kilder eller gejsere. Disse varmekilder har været udnyttet siden oldtiden, og i dag bruges de til opvarmning og industrielle processer.
Lavtemperatur reservoirer
Et lavtemperaturreservoir er et hvor vandet når mellem 60 og 100ºC. I disse tilfælde er varmestrømmen normal, så det er ikke nødvendigt at have en aktiv varmekilde eller tilstedeværelsen af et uigennemtrængeligt lag.
Her er nøglen at have et vandlager på dybder, der gør det muligt at nå temperaturer, der er høje nok til at gøre det økonomisk rentabelt.
Tørre varme stenreservoirer
Indskud af tørre varme sten De har endnu mere potentiale, da de er blandt de 250-300ºC og i dybder på mellem 2.000 og 3.000 meter. For at udvinde varme fra disse klipper er det nødvendigt brække dem for at gøre dem porøse.
I dette system injiceres koldt vand fra overfladen, passerer gennem varme porøse klipper, opvarmes i processen og udvindes derefter som damp for at generere elektricitet. Disse aflejringer har imidlertid vanskeligheder på grund af de frakturerings- og boreteknikker, der kræves til deres udnyttelse.
Meget lav temperatur geotermisk energi
Vi kan også betragte undergrunden som en varmekilde ved 15ºC, fuldstændig fornyelig og uudtømmelig. Med et passende opsamlingssystem og en varmepumpe er det muligt at overføre denne varme til et varmesystem, der kan nå op til 50ºC, der giver varme og varmt brugsvand.
Dette system kan også bruges om sommeren og lagre varme ved 40ºC under jorden. Den største ulempe er, at et stort overfladeareal er nødvendigt for at begrave det ydre kredsløb, men dets største fordel er energibesparelser og alsidighed Den kan bruges til både opvarmning og køling.
Jordvarmepumpen
Det væsentlige element i denne type system er varmepumpe. Denne termodynamiske maskine baserer sin drift på Carnot cyklus, taget fra en gas, der fungerer som en varmebærer mellem to kilder, den ene med lav temperatur og den anden med høj temperatur.
Denne pumpe kan trække varme fra jorden ved 15ºC og hæve dens temperatur for at opvarme luften i et internt kredsløb, hvilket opnår meget højere ydeevne end konventionelle klimaanlæg.
Udveksl kredsløb med Jorden
Vi kan skelne mellem udvekslingssystemer med overflade vand, som er billigere, men er geografisk begrænset, og udvekslingen med jorden, som kan være direkte eller gennem et hjælpekredsløb.
- Direkte udveksling: enklere og billigere, men med risiko for utætheder og frysning.
- hjælpekredsløb: dyrere, men undgår store temperaturudsving.
Det skal bemærkes, at ved at absorbere varme fra en stabil temperaturkilde som f.eks. undergrunden, tilbyder disse systemer konstant og effektiv ydeevne hele året rundt, uanset atmosfæriske forhold.
Ydelse af klimaanlæg
La energieffektivitet af geotermiske klimaanlæg er enestående: de opnår ydeevner på op til 500 % i køling og 400 % i opvarmning. Det betyder, at der for hver brugt energienhed kan genereres op til 5 enheder termisk energi i tilfælde af køling.
Ud over den høje effektivitet har dette system den fordel, at det ikke er afhængigt af udsving i sol- eller vindenergi, da Jorden giver en konstant varmekilde.
Distribution af geotermisk energi
Geotermisk energi er fordelt over hele planeten, men med en større koncentration i vulkanske områder og tektoniske forkastninger. Områder som stillehavskysten i Amerika og Indonesien har et stort potentiale. Dens udnyttelse kan dog udvides til andre områder med moderne boreteknologier.
Fordele og ulemper ved geotermisk energi
Fordele:
- Tilgængelighed over hele planeten.
- Uudtømmelig i menneskelig målestok.
- Den billigste energi man kender.
ulemper:
- Mulig frigivelse af svovlholdige gasser.
- Varmetransmission over lange afstande er ikke mulig.
- Høje indledende installationsomkostninger.
Fremtiden for geotermisk energi
Planetens geotermiske potentiale er gigantisk, med energi nok lagret under jorden til at dække verdens energibehov i millioner af år. Efterhånden som boreteknikkerne udvikler sig, forventes brugen af geotermisk energi at blive stadig mere udbredt i industrielle processer, bygningsopvarmning og elproduktion.
Med udviklingen af nye teknologier såsom vingeløse turbiner, der er i stand til at generere elektricitet ved lavere temperaturer, har geotermisk energi en lovende fremtid for at blive en væsentlig del af den globale energiforsyning.
Geotermisk energi tilbyder således ikke kun et rent og rigeligt alternativ, men kan hjælpe os med at bevæge os i retning af større energiuafhængighed og samtidig reducere vores CO2-fodaftryk.