A geotermikus energiát nem csak ma ismerjük. Már évszázadokkal ezelőtt, a kőkorszakban élő emberek, de az ókori rómaiak is használták fűtésre, főzésre és fürdésre. Ma az üvegházhatású gázok mennyiségének csökkentésére nyújthat megoldást.
A geotermikus energia egy megújuló energiaforrás, amely jelentős mértékben fedezi számos európai és Európán kívüli ország elektromos szükségletét, ilyen pl. Izland (itt a fűtési szükségletek több, mint 90%-át fedezi), El Salvador, Új-Zéland, Kenya és a Fülöp-szigetek. Mégis jelentős lemaradásban van más megújulókhoz képest. A vízenergiához hasonlóan a geotermikus energia használata is csekély mértékű más megújuló energiaforrásokhoz képest (pl. szél és nap). Elkezdik használni szélesebb körben? Ha érdekli a válasz, olvasson tovább.
Mi az a geotermikus energia?
A geotermikus energia a Föld által termelt hő. A szó etimológiája szerint görög eredetű, mivel a görögben a geo szó jelentése ‘föld’, a termikus pedig a hőre vonatkozik. Egy emberi használatra összegyűjthető és megújuló forrásról van szó.
A geotermikus erőforrások a Föld felszíne alatt természetes módon létrejött vagy mesterségesen létrehozott, eltérő hőmérsékletű és mélységű melegvíz-tározók. A bolygó itt a legmelegebb. A Föld több, mint 4 milliárd évvel ezelőtti kialakulása során keletkezett súrlódás és gravitációs vonzás a mag hőjének csupán csekély részéért felel.
Különböző geotermikus technológiák léteznek, melyek fejlettsége eltérő. A közvetlen használatú technológiák (pl. a távfűtés, a geotermikus hőszivattyúk és az üvegházfűtés) széles körben beváltak.
A geotermikus energia előnyei és hátrányai
A geotermikus energia használatának legfontosabb előnye a környezetvédelmi célok megvalósítása. Olyan természetes forrásról van szó, melynek előnyeit még az állatok is élvezik. Jó példa erre Japán Honshu szigetén élő makákó, más néven hómajom. Ezek arról híresek, hogy a helyi vulkáni hőforrásokban fürdőznek.
A geotermikus energia sokkal megfizethetőbb, mint a hagyományos energia. A geotermikus erőmű megépüléséig azonban a fúrás és az ilyen helyszínek feltárása meglehetősen költséges, mivel a geotermikus rendszerek telepítése drágább, mint más rendszereké. Idővel azonban ingyenes fűtést és hűtést biztosítanak az ingatlan tulajdonosának, valamint az energiaszámlákon is jelentős megtakarítást jelentenek.
Ezenkívül mindig rendelkezésre áll, ellentétben más megújuló energiaforrásokkal, mint például a nap-és szélenergia, ahol napfényre vagy szélre van szükség a leghatékonyabb működéshez. A hozzáférhetőség ellenére előállítása a tektonikus lemezhatárok közelében lévő területekre korlátozódik.
A geotermikus energia szerepe az energiaipari átállásban
A geotermikus energia használható elektromos áram előállításához, épületek fűtéséhez és hűtéséhez, valamint a természetben előforduló gőz és forró víz formájában a felszínre emelve egyéb célokra is. Tiszta, megújuló erőforrás, amely kiegészíthet más megújulókat, pl. a nap- és szélenergiát. Mindezek ellenére kevésbé népszerű.
Az ilyen energia kinyeréséhez kutakat kell fúrni a földbe. A kutakat a geotermikus létesítmények gőz- vagy melegvíz-forrásaként használják az energiát termelő turbinák meghajtásához. Ismerje meg az 5 lépést, hogyan lehet a geotermikus energiából villamosenergiát termelni.
„Sürgősen le kell állítani a fosszilis tüzelőanyag-ipar támogatását, drámai módon csökkenteni kell az elpazarolt energiát, valamint jelentős mértékben át kell állítani az olajon, szénen és földgázon alapuló energiaellátásunkat a szél-, nap-, geotermikus és egyéb megújuló energiaforrásokra.”
Bill McKibben, amerikai környezetvédő
Hogyan termelik a geotermikus energiát?
A geotermikus erőforrások eléréséhez akár másfél kilométer mélyen fúrnak kutakat a földalatti tározókba. Ezeket az erőforrásokat olyan továbbfejlesztett geotermikus rendszerek segítségével lehet kinyerni, amelyek a geotermikus erőforrásokat a hidraulikus stimulációként ismert művelettel növelik vagy bővítik, vagy a természetben előforduló hő, a kőzetek és a víz permeabilitását használják ki. Ezek a geotermikus erőforrások elektromos generátorokhoz csatlakoztatott turbinákat hajtanak meg.
A geotermikus erőművek három különböző kialakításban készülnek:
- Száraz gőz – ez a legrégebbi típus, amely közvetlenül a kőzetrepedésekből keletkező gőzt használja a turbina meghajtására.
- Kondenzációs erőmű – ezek kivonják a forró, nagy nyomású felszín alatti vizet, és alacsony nyomású, hidegebb vízzel kombinálják. Ilyenkor gőz keletkezik, amely egy turbinát hajt meg.
- Bináris ciklusú erőművek – ezek forróvizet használnak, amelyet áteresztenek egy másodlagos folyadékon, amelynek forráspontja alacsonyabb, mint a vízé. A turbinát a másodlagos folyadék gőzzé alakulása hajtja meg. A jövő geotermikus erőművei valószínűleg elsősorban bináris erőművek lesznek.
5 lépés, hogyan lehet a geotermikus energiából áramot termelni:
1. Találd meg a forrást
Az első lépés egy megfelelő geotermikus erőforrás azonosítása, amely jellemzően aktív vagy alvó vulkánok, melegvizű források vagy gejzírek közelében található. A Föld egyik legaktívabb geotermikus régiója a Csendes-óceánt körülölelő tűzgyűrű.
2. Fúrj kutakat
Miután azonosították a geotermikus erőforrást, egy kutat fúrnak a földbe, hogy hozzáférjenek a geotermikus rezervoárhoz. A kút mélysége a rezervoár hőmérsékletétől és nyomásától függ.
3. A gőz megforgatja a turbinákat
A kútból felszivattyúzzák a geotermikus folyadékot, amely ezután egy hőcserélőn halad át. A hőcserélő úgy működik, mint egy radiátor az autóban, amely a geotermikus folyadékból származó hőt egy másodlagos folyadékba továbbítja, utóbbi lehet egy munkafolyadék, például izobután vagy szuperkritikus szén-dioxid. A másodlagos folyadékot a geotermikus folyadékból származó hő szétporlasztja.
4. A turbina meghajt egy elektromos generátort
Az elporlasztott másodlagos folyadék átáramlik egy generátorhoz csatlakoztatott turbinán. A turbina forgása elektromos áramot hoz létre a generátorban. A másodlagos folyadékot ezután visszahűtik és visszavezetik a hőcserélőhöz, hogy a ciklust befejezve újra felmelegedjen.
5. Az elektromos áram elszállítása
A generátor egy felfelé mutató külső transzformátort lát el elektromos árammal. Az elektromos áramot a transzformátor feszültségének megnövelése után elektromos vezetékeken keresztül továbbítják az otthonokhoz, épületekhez és vállalkozásokhoz.
Geotermikus energia Európában és világszerte
A TWI Global szerint a világ legnagyobb energiatermelője a világ legkiterjedtebb geotermikus fejlesztésével a kaliforniai San Francisco-tól északra lévő The Geysers geotermikus mező (a név ellenére itt nem található gejzír, és az energia nem vízből, hanem gőzből származik). Más népszerű felhasználási területek Indonéziában, a Fülöp-szigeteken, Törökországban, Új-Zélandon, Mexikóban, Kenyában, Olaszországban, Izlandon és Japánban találhatók (Global Economy, 2000-2020).
A geotermikus energia egyre népszerűbb, de még mindig elmarad a többi megújuló energiaforrástól. Ennek ellenére számos országban van komoly lehetőség a fejlesztésére. Egy európai tanulmány szerint az EU lakosságának több mint 25%-a él geotermikus távfűtésre (GeoDH) közvetlenül alkalmas területeken. 22 európai országban, köztük Magyarországon, Lengyelországban, Szlovákiában, Szlovéniában, Csehországban és Romániában működő GeoDH rendszerekkel a meglévő fűtési hálózatok fejlettsége miatt jelentős potenciál rejlik a közép-kelet-európai térségben.
A geotermikus energia jövője
A geotermikus energia a nap-, a szél- és a vízenergia mögött a negyedik legfontosabb megújuló energiaforrás, és a 2021. évi 16 milliárd kWh-ról 2050-re 47,7 milliárd kWh-ra nőhet a kapacitás. Sokan úgy tekintenek rá, mint a világ zöld energián alapuló jövőjének lényeges elemére. A geotermikus erőforrások bármilyen rendszerben felhasználhatók villamos energia előállítására, a hatalmas, összekapcsolt kontinentális átviteli hálózatoktól egészen a távoli, kisvárosi közösségekben vagy különálló struktúrákban történő helyszíni felhasználásig. Ez azt jelenti, hogy egyre több ország fogja integrálni Európában vagy a többi kontinensen.
