Geoterminen energia on ratkaisevan tärkeää ihmisen kehitykselle ja parantaa elämänlaatuamme.
Sana "geoterminen" tulee kreikasta, jossa "geo" tarkoittaa "maata" ja "thermal" tarkoittaa "lämpöä".
Tämän seurauksena voit nyt määritellä geotermisen energian lämpöenergiaksi, joka on peräisin 1,800 mailia maanpinnan alapuolelta.
Se täyttää nestettä maankuoren halkeamia ja murtumia sekä kallioon kerrostunutta lämpöä.
Vettä tai höyryä käytetään geotermisen energian kuljettamiseen maan pinnalle.
Lähes kaikkialla maapallolla on pääsy geotermiseen energiaan.
Mineraalien ja puiden hajoaminen edellyttää kuitenkin, että maa tuottaa tätä energiaa muutaman vuoden ajan.
Ennen kuin tarkastelemme geotermisen energian etuja ja haittoja, on hyvä tarkastella, miten geotermistä energiaa tuotetaan.
Maan lämpötila nousee pinnasta ytimeen.
Geoterminen gradientti, joka on noin 25° C kilometriä kohti syvyydessä suurimmalla osalla planeettaa, kuvaa tätä hidasta lämpötilan muutosta.
Suurin osa Maan ytimen alla olevasta lämmöstä tulee radioaktiivisista isotoopeista, jotka hajoavat jatkuvasti.
Tätä energianlähdettä auttaa se, että lämpötilat tällä maanpinnan alueella kohoavat yli 5,000 °C.
Vettä, kivet, kaasua ja muita geologisia komponentteja lämmittää jatkuvasti ulospäin säteilevä lämpö.
Magmaa voi esiintyä, kun Maan vaipan ja alemman kuoren kivimuodostelmat saavuttavat noin 700–1,300 XNUMX °C lämpötilan.
Se on sulaa kiviä, joka toisinaan purkautuu laavana maan pinnalle ja jonka kaasu ja kaasukuplat lävistävät.
Tämä laava sulattaa viereisiä kiviä ja maanalaisia pohjavesikerroksia ja vapauttaa geotermistä energiaa eri muodoissa maan pinnalle kaikkialla maailmassa.
Geotermistä energiaa tuottaa laava, geysirit, höyryaukot tai kuiva lämpö.
Vaikka geotermistä energiahöyryä käytetään sähkön tuottamiseen, lämpö voidaan ottaa talteen ja käyttää suoraan lämmityssyistä.
Sisällysluettelo
Esimerkkejä geotermisestä energiasta
Seuraavassa on esimerkkejä geotermisestä energiasta opiskelumies,
- Maalämpöiset kodit
- Geotermiset voimalaitokset
- Hot Springs
- Geotermiset geyserit
- fumarole
- Kylpylät
1. Maalämpöiset kodit
Maalämpöä käytetään ensisijaisesti kodin lämmitykseen.
Täydelliseen geotermiseen lämpöpumppuun on kytketty valtava kierukaverkosto, joka kerää lämpöä maasta.
Sitten tämä lämpö jakautuu koko taloon perinteisten kanavien avulla.
Tämä järjestelmä on rakennettu siten, että toimintaa voidaan säätää vuodenaikojen vaihtelun mukaan.
Tämä massiivinen patterijärjestelmä täytetään kesällä vedellä ja pakkasnesteellä.
Talon ilmapiiri jäähtyy, koska lämpö siirtyy talosta maahan.
2. Geotermiset voimalaitokset
Sähköä voidaan tuottaa maan pinnan alla olevasta lämpöenergiasta.
Maan höyryä käytetään maalämpöjärjestelmissä sähkön tuottamiseen.
Tällä höyryllä saavutetaan turbiinin nopea pyöriminen.
Kun nämä turbiinit ovat kehittäneet mekaanista energiaa tai kun ne on otettu liikkeelle, mekaaninen energia toimitetaan sähköntuotantojärjestelmään.
Sähköntuotantojärjestelmän peruskomponentti on generaattori, joka muuttaa mekaanisen energian sähköenergiaksi sähkömagneettisen induktion avulla.
Koska se ei päästä ilmakehään haitallisia tai hiilipitoisia päästöjä, tämä tekniikka on uskomattoman luotettava ja ympäristöystävällinen.
Se ei myöskään jätä jälkiään jälkiä.
Tuloksena ei ole maaperän pilaantumista, mikä tarkoittaa myös sitä, että jätteiden käsittelyä ei tarvita.
Geotermisellä energialla on etuja, koska se tarjoaa luotettavuutta, pysyvyyttä ja uusiutuvuutta.
3. Kuumat lähteet
Maapallolla on useita luonnollisia kuumia lähteitä.
Kun maanalainen vesi on vuorovaikutuksessa kuumenneen kiven kanssa, syntyy kuumia lähteitä.
Geologista lämpöä vapautuu veden lämmetessä. Turistit pitävät näitä lähteitä erittäin mielenkiintoisina.
Maalämpöä voidaan siis hyödyntää taloudellisten hyötyjen ja työpaikkojen luomiseksi nuorille.
Yksi geotermisen energian yleisimmin käytetyistä sovelluksista on kuumat lähteet.
Kuumissa lähteissä uiminen on suosittua virkistystoimintaa.
Ainoa haittapuoli on ylivoimainen rikin haju, joka voi löytyä paljaasta kuumasta lähteestä tai sen läheltä.
4. Geotermiset geyserit
Geotermiset geysirit ja geotermiset kuumat lähteet ovat melko samanlaisia.
Ainoa ero on, että vesi virtaa pystysuorassa pylväässä useiden jalkojen korkeudessa geotermisessä geysirissä.
Old Faithful, geoterminen geysir Yellowstonen kansallispuistossa Yhdysvalloissa, on tunnetuin.
60–90 minuutin välein Old Faithful -geysir puhaltaa huippunsa.
Maan pinnan alla oleva vesivarasto, tuuletusaukko maan pinnalla ja kuumat maanalaiset kivet ovat välttämättömiä edellytyksiä geotermisten geysirien kehittymiselle.
5. Fumaroli
Jo maan alla oleva vesi lämpenee joutuessaan kosketuksiin kuuman kiven tai magman kanssa ja poistuu tuuletusaukon kautta.
Fumaroli on tämän tuuletusaukon nimi. Kun maan pinnalla on halkeama tai muu aukko, voi kehittyä fumaroleja.
Fumaroli on pohjimmiltaan aukko, joka on lähellä tulivuorta tai kuumaa lähdettä.
Koska fumarolin muodostumiseen tarvittava lämpö tai lämpöenergia kerätään vain maan pinnalta, tämä on toinen esimerkki geotermisestä energiasta.
Koska lämpöenergian talteenotto tapahtuu luonnollisen syntyprosessin mukaisesti, pumppua ei tässä tapauksessa tarvita.
Tämän seurauksena se voidaan saavuttaa helposti ja tarvitsee vain pienen säädön.
Vaikka joskus fumarolit katoavat mystisesti.
Maan sisäisen kellon perusteella ne voivat kuitenkin ilmaantua uudelleen. Seurauksena on, että energian tehokas hyödyntäminen on vaikeaa.
6. Kylpylät
Geotermistä energiaa käytetään terveyteen ja hyvinvointiin liittyvissä toimissa.
Kuumia lähteitä ja fumaroleja käytetään kylpylöissä ja muilla vastaavilla teollisuudenaloilla lämmön ja höyryn tuottamiseen.
Tämä geotermisen energian hyödyntämismenetelmä on ollut olemassa jo pitkään.
Tämä lähestymistapa tarjoaa etuja henkilökohtaiseen hoitoon, joka on edullinen, luonnollinen ja tehokas.
Paras voimavara on kylpylän lähellä sijaitseva geoterminen aukko, koska se on loputtomasti saatavilla oleva ja kätevä sähkönlähde.
Geotermisen energian käyttötarkoitukset
Jotkut geotermisen energian käyttötarkoitukset edellyttävät kilometrien poraamista maahan, kun taas toisissa käytetään lähellä pintaa olevia lämpötiloja.
Geotermiset energiajärjestelmät voidaan jakaa kolmeen pääluokkaan:
- Järjestelmät sekä suorakäyttöön että kaukolämpöön
- Geotermiset voimalaitokset
- Geotermiset lämpöpumput
1. Järjestelmät sekä suorakäyttöön että kaukolämpöön
Suorakäyttöiset ja kaukolämpöjärjestelmät saavat kuumaa vettä lähteistä tai altaista, jotka ovat lähellä maan pintaa.
Kuumia mineraalilähteitä on käytetty kylpemiseen, lämmittämiseen ja ruoanlaittoon muinaisissa kiinalaisissa, roomalaisissa ja intiaanikulttuureissa.
Monia kuumia lähteitä käytetään edelleen uimiseen, ja monet ihmiset ajattelevat, että mineraalipitoiset kuumat vedet ovat hyväksi terveydelle.
Lisäksi kaukolämpöjärjestelmät ja yksittäisten rakennusten suora lämmitys hyödyntävät maalämpöä.
Rakennuksia lämmitetään putkilla, jotka kuljettavat kuumaa vettä maan pinnalta.
Islannin Reykjavikissa suurin osa rakennuksista lämmitetään kaukolämpöjärjestelmällä.
Kullan louhinta, maidon pastörointi ja elintarvikkeiden kuivaus (kuivaus) ovat muutamia teollisia geotermisen energian käyttötapoja.
2. Geotermiset voimalaitokset
Geotermisen sähkön tuotanto vaatii höyryä tai vettä korkeissa lämpötiloissa (300°-700°F).
Maalämpövoimaloita rakennetaan usein alle mailin sisällä maan pinnasta.
Yhdysvallat oli yksi 27 maasta, jotka tuottivat yhteensä 88 miljardia kWh sähköä vuonna 2019 käyttämällä geotermistä energiaa.
Indonesia oli tuotettu lähes 14 miljardia kWh sähköä, ja se oli maailman toiseksi suurin geotermisen sähkön tuottaja Yhdysvaltojen jälkeen.
Tämä on noin 5 % Indonesian sähkön kokonaistuotannosta.
Kenia tuotti kahdeksanneksi eniten geotermistä sähköä, noin 5 miljardia kWh, mutta sen osuus sen vuotuisesta sähköntuotannosta oli suurin, noin 46 %.
3. Geotermiset lämpöpumput
Rakennuksia voidaan lämmittää ja jäähdyttää geotermisillä lämpöpumpuilla, jotka hyödyntävät maan pinnan tasaisia lämpötiloja.
Talvella maalämpöpumput siirtävät lämpöä maasta (tai vedestä) rakennuksiin ja kesällä päinvastoin.
Geotermisen energian edut ja haitat
Geotermisellä energialla, vaikka se on hyvä vaihtoehto perinteiselle fossiilisten polttoaineiden tuotannolle, on hyvät ja huonot puolensa
Geotermisen energian edut
Seuraavat ovat geotermisen energian edut
- Ympäristöystävällinen
- Kestävä
- Merkittävä potentiaali
- Vakaa ja kestävä
- Lämmitys ja jäähdytys
- Luotettava
- Polttoainetta ei tarvita
- Nopea vallankumous
- Edullinen huolto:
- Loistava tehokkuus
- Lisää työpaikkoja tarjolla
- Melusaasteen vähentäminen
- Uusiutumattomia fossiilisia polttoaineita säästetään
1. Ympäristöystävällinen
Verrattuna perinteisiin polttoaineisiin, kuten kivihiileen ja muihin fossiilisiin polttoaineisiin, geoterminen energia on ympäristöystävällisempää.
Lisäksi maalämpövoimalaitoksella on pieni hiilijalanjälki.
Vaikka geoterminen energia tuottaa jonkin verran saasteita, se on paljon vähemmän kuin fossiilisten polttoaineiden tuottama.
2. Kestävä
Geoterminen energia on uusiutuva luonnonvara, jota on saatavilla, kunnes aurinko tuhoaa maapallon noin 5 miljardin vuoden kuluttua.
Koska maapallon lämmitetyt varannot täyttyvät luonnollisesti, se on sekä uusiutuvaa että kestävää.
3. Merkittävä potentiaali
Maailmanlaajuisesti kulutetaan tällä hetkellä noin 15 terawattia energiaa, mikä on pieni murto-osa kaikesta energiasta, joka voidaan saada geotermisistä lähteistä.
Vaikka suurinta osaa altaista ei nyt voida käyttää, on toivoa, että teollisen tutkimuksen ja kehityksen jatkuessa käytettävien geotermisten resurssien määrä kasvaa.
Geotermisen voimalaitosten uskotaan pystyvän tuottamaan 0.0035–2 terawattia energiaa.
4. Vakaa ja kestävä
Verrattuna muihin uusiutuviin energialähteisiin, kuten tuuli- ja aurinkovoimaan, geoterminen energia tarjoaa tasaisen energiavirran.
Tämä on niin, että toisin kuin tuulella tai aurinkoenergia, resurssi on aina käytettävissä käytettäväksi.
5. Lämmitys ja jäähdytys
Veden on oltava yli 150°C, jotta turbiinit voisivat käyttää tehokkaasti geotermistä energiaa.
Vaihtoehtoisesti voidaan hyödyntää maanlähteen ja pinnan välistä lämpötilaeroa.
Vain kaksi metriä maanpinnan alapuolella maalämpöpumppu voi toimia jäähdytysnieluna/lähteenä, koska maa kestää paremmin vuodenaikojen lämmönvaihteluja kuin ilma.
6. Luotettava
Koska se ei vaihtele yhtä paljon kuin muista lähteistä, kuten auringosta ja tuulesta, peräisin oleva energia, tämän resurssin tuottaman energian määrä on helppo laskea.
Tämä tarkoittaa, että voimme tehdä erittäin tarkkoja ennusteita geotermisen voimalan tehosta.
7. Polttoainetta ei tarvita
Polttoainevaatimusta ei vaadita, koska geoterminen energia on luonnossa esiintyvä resurssi, toisin kuin fossiiliset polttoaineet, jotka ovat rajallisia resursseja, jotka on louhittava tai muuten otettava maasta.
8. Rapid Revolution
Geoterminen energia on tällä hetkellä laajan tutkimuksen kohteena, mikä tarkoittaa, että uusia teknologioita kehitetään energiaprosessin tehostamiseksi.
Lukuisia aloitteita on tehty tämän talouden sektorin edistämiseksi ja laajentamiseksi.
Tämä nopea kehitys lieventää monia geotermisen energian nykyisistä haitoista.
9. Edullinen huolto
Osaatko arvioida, kuinka paljon perinteisen voimalaitoksen rakentaminen maksaa?
No, perinteisen voimalaitoksen rakentaminen maksaa paljon rahaa. Maalämpöasennukseen ja ylläpitoon tarvitaan kuitenkin vähemmän rahaa.
10. Erinomainen tehokkuus
Maalämpöpumppujärjestelmät kuluttavat 25–30 % vähemmän sähköä lämmitykseen ja jäähdytykseen kuin perinteiset lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät.
Lisäksi nämä maalämpöpumppuyksiköt voidaan rakentaa muodoltaan kompaktiksi ja vähemmän tilaa vieviksi.
11. Lisää työpaikkoja saatavilla
Olemme tietoisia siitä, kuinka paljon työpaikkoja katoaa digitaaliaikana.
Geoterminen energia luo kuitenkin suuren määrän työpaikkoja ympäri maailmaa.
12. Melusaasteen vähentäminen
Vähemmän melua syntyy, kun geotermistä energiaa käytetään sähkön tuottamiseen.
Generaattoritalojen vaimennusmateriaalien asentamisesta aiheutunut melu ja visuaalinen saastuminen on vähentynyt.
13. Uusiutumattomia fossiilisten polttoaineiden lähteitä säästetään
Geoterminen energia vähentää riippuvuuttamme fossiilisista polttoaineista energiantuotannossa.
Lisäksi se lisää energiavarmuutta. Jos maalla on riittävästi geotermistä energiaa, sähköä ei välttämättä tarvitse tuoda maahan.
Siksi nämä ovat geotermisen energian tärkeimmät edut.
Tarkastellaan nyt sen negatiivista puolta tai seuraavia geotermisen energian huonoja puolia:
Geotermisen energian haitat
Seuraavat ovat geotermisen energian haitat
- Sijaintirajoitus
- Negatiiviset ympäristövaikutukset
- Maanjäristykset
- Korkeat kustannukset
- kestävyys
- Maan tarve on suuri
1. Sijaintirajoitus
Maalämpöenergian sijaintikohtaisuus on sen suurin haittapuoli.
Koska geotermiset laitokset on rakennettava sinne, missä energiaa on saatavilla, jotkut alueet eivät pysty hyödyntämään tätä resurssia.
Tämä ei tietenkään ole ongelma, jos asut Islannin kaltaisessa paikassa, jossa geoterminen energia on helposti saatavilla.
2. Negatiiviset ympäristövaikutukset
Vaikka geoterminen energia ei normaalisti päästä kasvihuonekaasuja, monet niistä varastoituvat maanpinnan alle ja vapautuvat ilmakehään porauksen yhteydessä.
Vaikka näitä kaasuja vapautuu myös luonnostaan ympäristöön, nopeus nousee geotermisten laitosten läheisyydessä.
Nämä kaasupäästöt ovat kuitenkin edelleen paljon pienemmät kuin fossiilisten polttoaineiden aiheuttamat.
3. Maanjäristykset
Lisäksi on olemassa mahdollisuus, että geoterminen energia aiheuttaa maanjäristyksiä.
Tämä johtuu siitä, että kaivaminen on muuttanut maapallon rakennetta.
Tämä ongelma on yhä yleisempi tehostetuissa geotermisissä voimalaitoksissa, jotka ruiskuttavat vettä maankuoreen halkeamien laajentamiseksi ja resurssien tehokkaamman hyödyntämisen mahdollistamiseksi.
Näiden maanjäristysten vaikutukset ovat kuitenkin yleensä rajallisia, koska suurin osa geotermisistä yksiköistä sijaitsee kaukana asutuista alueista.
4. Korkeat kustannukset
Geoterminen energia on kallis resurssi käyttää; 1 megawatin laitoksen kustannukset vaihtelevat 2–7 miljoonan dollarin välillä.
Jos alkuinvestointi on kuitenkin huomattava, se voidaan ajan myötä saada takaisin muilla investoinneilla.
5. kestävyys
Nestettä on ruiskutettava takaisin maanalaisiin altaisiin nopeammin kuin se kuluu, jotta geoterminen energia pysyy kestävänä.
Tämä tarkoittaa, että sen kestävyyden varmistamiseksi geotermistä energiaa on valvottava tehokkaasti.
Jotta hyödyt voidaan ottaa huomioon ja samalla minimoida mahdolliset haitat, teollisuuden on punnittava geotermisen energian etuja ja haittoja.
6. Maan tarve on suuri
Jotta geotermisen energian tuotanto olisi kannattavaa, tarvitaan laaja maa-ala.
Geotermisen voimalaitoksen asentaminen kaupunkiin, jossa pinta-ala on huomattavasti pienempi, ei ole ollenkaan hyödyllistä.
Yhteenveto
Jokaisella energialähteellä on etuja ja haittoja; Jotkut niistä ovat tehokkaita joissakin maissa, mutta eivät toisissa.
Sen sijaan, että arvioimme erilaisten uusiutuvien energialähteiden tehokkuutta pintapuolisesti, meidän tulisi verrata niitä kunkin ainutlaatuisen paikan suhteellisten hyötyjen mukaan.
Globaalin geotermisen energian odotetaan pystyvän tuottamaan noin 800–1300 TWh vuodessa vuonna 2050, mikä muodostaa 2–3 prosenttia maailman sähköntuotannosta, koska geotermisen energian käyttö on kasvanut tasaisesti 2 prosentin kasvuvauhdilla. % vuodessa, kun toiminnan kustannukset ovat laskeneet.
Vaikka geotermisellä energialla on sekä etuja että haittoja, se on silti tärkeä osa siirtymistä uusiutuviin energialähteisiin.
Geotermisen energian edut ja haitat – FAQ
Mitkä ovat geotermisen energian edut?
Kuten edellä selitettiin, geotermisen energian edut ovat seuraavat
- Perinteisiin polttoaineisiin, kuten kivihiileen ja muihin fossiilisiin polttoaineisiin, verrattuna geoterminen energia on ympäristöystävällisempää.
- Geoterminen energia on uusiutuva luonnonvara, joka tulee saataville, koska maapallon lämmitetyt varannot täyttyvät luonnollisesti, se on sekä uusiutuvaa että kestävää.
- Geotermisen voimalaitosten uskotaan pystyvän tuottamaan huomattavan määrän energiaa 0.0035-2 terawattia.
- Verrattuna muihin uusiutuviin energialähteisiin, kuten tuuli- ja aurinkovoimaan, geoterminen energia tarjoaa tasaisen energiavirran.
- Polttoainevaatimusta ei vaadita, koska geoterminen energia on luonnossa esiintyvä resurssi, toisin kuin fossiiliset polttoaineet, jotka ovat rajallisia resursseja, jotka on louhittava tai muuten otettava maasta.
- Geoterminen energia on tällä hetkellä laajan tutkimuksen kohteena, mikä tarkoittaa, että uusia teknologioita kehitetään energiaprosessin tehostamiseksi.
- Perinteisen voimalaitoksen rakentaminen maksaa paljon rahaa. Maalämpöasennukseen ja ylläpitoon tarvitaan kuitenkin vähemmän rahaa.
- Maalämpöpumppujärjestelmät kuluttavat 25–30 % vähemmän sähköä lämmitykseen ja jäähdytykseen kuin perinteiset lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmät.
- Geoterminen energia luo suuren määrän työpaikkoja ympäri maailmaa.
- Vähemmän melua syntyy, kun geotermistä energiaa käytetään sähkön tuottamiseen.
- Geoterminen energia vähentää riippuvuuttamme fossiilisista polttoaineista energiantuotannossa.
Lisäksi se lisää energiavarmuutta. Jos maalla on riittävästi geotermistä energiaa, sähköä ei välttämättä tarvitse tuoda maahan.
Onko geoterminen energia kallista?
Kyllä geoterminen energia on kallista. Esimerkiksi Yhdysvalloissa kentän ja voimalaitoksen alkuperäinen hinta on noin 2500 dollaria asennettua kW kohti tai ehkä 3000 - 5000 dollaria/kWe pienelle voimalaitokselle (1Mwe). Käyttö- ja ylläpitokustannukset vaihtelevat 0.01 dollarista 0.03 dollariin kilowattitunnilta.
Suositukset
- 12 parasta ympäristöterveysvirkailijan työpaikkaa
. - 24 Fracking vaikutukset terveyteen ja ympäristöön
. - Pohjaveden saastuminen – syyt, seuraukset ja ehkäisy
. - 11 Maaperän huononemisen syyt
. - 7 Sisäilman saastumisen vaikutukset
. - Ilmansaastumisen syyt Filippiineillä
Pohjimmiltaan intohimoinen ympäristönsuojelija. Johtava sisällöntuottaja EnvironmentGossa.
Pyrin kouluttamaan yleisöä ympäristöstä ja sen ongelmista.
Kyse on aina ollut luonnosta, meidän tulee suojella, ei tuhota.