Hva er geotermisk energi?
Oppdag hvordan denne rene, fornybare energiressursen kan bidra til å redusere verdens avhengighet av fossilt brensel.
Hva er geotermisk energi?
Etter hvert som mennesker, organisasjoner og land ser etter måter å redusere CO2-utslipp på, har myndigheter og selskaper gått i bresjen med viktige løfter om CO2-reduksjon. Det er avgjørende å finne alternativer til fossilt brensel, inkludert kull, naturgass og petroleum, for å oppnå disse målene. For å oppnå dette, blir fornybare renere energikilder som sol, vann, vind og geotermisk energi stadig viktigere.
I dag regnes geotermisk energi som en av de mest effektive og bærekraftige energitypene, fordi det er en ren, pålitelig og fornybar ressurs. Geotermisk energi bruker varmen som er lagret inni jordens overflate, til å generere elektrisitet og levere geotermisk varme og kjøling for boliger og bedrifter. Geotermiske ressurser har vært i bruk i Nord-Amerika i mer enn 10 000 år, etter som amerikanske steinalderindianere geotermiske, varme kilder til oppvarming, mat og bading.
Geografien spiller en avgjørende rolle i et områdes evne til å dra nytte av geotermisk energi. De beste geotermiske ressursene ligger vanligvis nær tektoniske plategrenser. Vulkansk aktivitet og jordskjelv er sentrert nær disse grensene, på grunn av bevegelse i jordskorpen. Ildringen, rundt breddene av Stillehavet, er for eksempel en rekke med vulkaner og seismisk aktivitet, hovedsakelig forårsaket av platetektonikk. Dette området har derfor de mest aktive geotermiske områdene i verden.
For øyeblikket er USA verdensledende innen geotermisk energiproduksjon, selv om geotermisk energi bare utgjør en liten prosentandel av energiforbruket i USA. Fordi geotermisk energi er vanlig nær tektoniske plategrenser, ligger de fleste geotermiske kraftverkene i USA i vestlige delstater. California har den største andelen av kapasitet for geotermisk elektrisitetsproduksjon, og driver 40 geotermiske kraftverk.
Island, Filippinene og El Salvador er også geotermiske verdensledere, med geotermisk energi som utgjør mer enn 25 prosent av hvert lands totale energibruk.
Les denne artikkelen for å utforske geotermisk energi, evaluere fordeler og ulemper og oppdage eksempler på geotermisk energi. Du får også vite mer om fremtiden for geotermisk energi og hvordan teknologi kan bidra til å akselerere geotermisk energiinnovasjon.
Typer geotermisk energi
Geotermisk energi hentes fra varmen som genereres i jorden. Termen «geotermisk» kommer fra de greske ordene «geo», som betyr jord og «termos», som betyr varm. Under jordskorpen, som består av stein og vann, er det et lag med varm, smeltet stein som kalles magma. Magma når temperaturer på 704 °C til 1315 °C og kan boble opp til jordens overflate som lava. Magma varmer også opp stein og underjordiske vannlag, som kan slippes ut gjennom geysirer, varme kilder og dampavløp – alle eksempler på geotermisk energi.
Mesteparten av jordens geotermiske energi forblir imidlertid under bakken som lommer av damp og varmt vann, og utvinnes ved hjelp av ulike metoder:
Geotermisk energi med lav temperatur
- Varme som hentes fra geotermisk væske nær jordens overflate, stiger på egen hånd eller benyttes ved hjelp av en brønn.
- Kan utnyttes nesten hvor som helst i verden.
- Direkte anvendelse av geotermisk energi, omfatter oppvarming av boliger, drivhus, fiskerianlegg og enkelte industrielle prosesser.
Samprodusert geotermisk energi
- Bruker vann varmet opp som et biprodukt fra olje- og gassbrønner.
- Genererer elektrisitet som brukes av kraftverket eller selges til strømnettet.
Geotermisk oppvarming og nedkjøling
- Geotermiske varmepumper bores mellom 3 og 100 meter ned i jorden.
- Varmer opp boliger og bygninger om vinteren og kjøler dem ned om sommeren.
Geotermisk kraftverk
- Tar energi fra geotermiske magasiner så dypt som fem kilometer ned i jorden.
- Genererer elektrisitet.
Fordeler og ulemper ved geotermisk energi
Selv om geotermisk energi er en fornybar og ren energiressurs, er det ulemper med den, inkludert høye forskuddskostnader og potensialet til å forårsake jordskjelv og innsynkning, den gradvise sammensynkningen av et landområde.
Fordeler ved geotermisk energi:
- Miljøvennlig: Geotermiske kraftverk har minimale karbonavtrykk, og det er svært lav forurensing knyttet til dem. Geotermisk oppvarming og nedkjøling reduserer utslipp av klimagasser.
- Fornybart: I motsetning til fossilt brensel, blir fornybare geotermiske energimagasiner nede i bakken naturlig etterfylt og vil vare i milliarder av år.
- Pålitelig og stabil: I motsetning til vind- og solkrafter geotermisk energi alltid tilgjengelig og svinger ikke. Driftsadministrasjonen kan forutsi nøyaktig nytteeffekten fra geotermiske kraftkraftverk, og det gjør dem ideelle for å oppfylle energibehov for grunnlast.
Ulemper ved geotermisk energi:
- Miljømessige bivirkninger: Geotermisk energi fører til at noen klimagasser under jordoverflaten unnslipper til atmosfæren. Geotermiske kraftverk kan påvirke stabiliteten til landskapet, og har utløst jordskjelv og forårsaket innsynkning.
- Forvaltning kreves: Geotermiske magasiner må forvaltes på riktig måte for å sikre at de ikke tømmes, når de utnyttes av et geotermisk kraftverk.
- Kraftverk er begrenset til bestemte beliggenheter: Geotermiske kraftverk kan bare bygges i områder nær tektoniske plategrenser, der geotermiske magasiner er tilgjengelige.
Geotermiske kraftverk
Geotermiske kraftverk bruker geotermiske ressurser med høy temperatur, som kommer fra brønner med enten tørrmettet damp eller varmt vann. I likhet med oljeboring, borer geotermiske kraftverk seg dypt ned i jorden. Dampen eller det varme vannet pumpes til overflaten, der det brukes til å spinne turbiner som genererer elektrisitet.
Det finnes tre typer geotermiske kraftverk:
Kraftverk drevet av tørrmettet damp
Bruker naturlige underjordiske dampkilder. Dampen beveger seg opp til jordens overflate i produksjonsbrønnen, overfører energien til turbinen, kondenseres og pumpes tilbake til jorden eller slippes ut i atmosfæren. Kraftverk drevet av tørrmettet damp er den eldste typen geotermiske kraftverk, og regnes som de enkleste og mest effektive.
Det eldste kraftverket drevet av tørrmettet damp ligger i Laredo i Italia. Det ble bygget i 1911, og leverer fortsatt strøm til mer enn en million innbyggere. Et annet viktig kraftverk drevet av tørrmettet damp er Geysers Geothermal Resource Area, nord for San Francisco. Det har produsert elektrisitet siden 1960-tallet, og leverer omtrent en femdel av Californias fornybare energi.
Flash-kraftverk
Konverter vann under høyt trykk som er varmere enn 182 °C fra dypt inne i jorden til damp. Når det varme vannet når overflaten, sendes det til en «kondensattank» som holdes på et mye lavere trykk. Det reduserte trykket fører til at noe av vannet «flasher», og det betyr at det raskt omformes til damp som driver turbinene. Gjenværende væske kan flashes på nytt i en ekstra kondensattank for å trekke ut mer energi.
Flash-kraftverk er de vanligste typene geotermiske kraftverk i bruk i dag. Island, en vulkansk øy, bruker geotermiske flash-kraftverk til å levere nesten all elektrisitet som landet trenger. Filippinene, som ligger langs Ildringen, har det største flash-kraftverket i verden.
Kraftverk med binær syklus
Har en annen tilnærming til å generere varme. De fungerer med vann under svært høyt trykk ved lavere temperaturer – mellom 107 °C og 165 °C. Denne metoden bruker en varmeveksler til å overføre varme fra det varme vannet til en sekundær væske, som driver turbinene.
Siden vann med moderat temperatur er mer tilgjengelig, forventes kraftverk med binær syklus å bli den vanligste typen geotermiske kraftverk i fremtiden.
Hvordan brukes geotermisk energi?
De tre vanligste bruksområdene for geotermisk energi er direkte bruk, kraftproduksjon og oppvarming og nedkjøling fra grunnvarme.
Geotermiske direktebrukssystemer
Benytt deg av naturlig oppvarmet grunnvann som er funnet noen få meter til mindre enn en kilometer under jordens overflate. Brønner drilles for å trekke ut grunnvannet, som kan være så varmt som 200°F eller mer. I noen tilfeller kan det hende at varmtvannet eller dampen stiger opp på egen hånd, uten behov for aktiv vann, og kan brukes direkte eller kretses gjennom en varmeveksler.
Direkte bruk geotermisk vann støtter mange applikasjoner, inkludert oppvarming fiskeanlegg, smeltende is og snø på fortau og veier, oppvarming av store bassenger, oppvarming av bygninger og tilførsel av varmt vann. Selv om geotermiske systemer med direkte bruk har lavere kapitalkostnader enn dypere geotermiske systemer, er teknologien begrenset til områder som har naturlige forekomster av varmt grunnvann nær eller på jordoverflaten, for eksempel regioner med vulkansk eller tektonisk aktivitet.
Kraftgenerering
De tre typer geotermiske kraftverk beskrevet ovenfor tappe inn geotermiske ressurser dypt inne i jorden for å produsere elektrisitet. De fleste har lukkede vannsystemer, hvor de pumper det ekstraherte vannet direkte tilbake i det geotermiske reservoaret etter bruk. Siden mye av vannet har blitt fordampet til damp, må plantene injisere betydelige mengder vann for å opprettholde et jevnt volum vann i reservoaret. Selv om geotermisk energi er en fornybar ressurs som brukes i rundt 20 land i dag, vil de fleste geotermiske brønner kjøles ned over tid, spesielt når varmen utvinnes raskere enn vannet etterfylles.
Geotermisk oppvarming og nedkjøling
Dette er også kjent som grunnkildevarme og -kjøling, og dette er den vanligste måten geotermisk energi brukes på i dag. For å svare på spørsmålet «hva er geotermisk oppvarming», er det viktig å forstå hvordan en jordvarmepumpe (også kalt en grunnvarmepumpe) fungerer. I stedet for å produsere varme, bruker pumpen jorden som varmekilde og flytter varmen mellom jorden og hjemmet eller bygningen.
Pumpen blir boret mellom 10 og 300 fot ned i jorden og kobles til lange sløyfer med rør som sirkulerer væske under bakken og gjennom bygningen. Om vinteren absorberer væsken jordens varme og fører den inn i bygningen, der geotermisk oppvarming slipper den gjennom et rørsystem. Om sommeren absorberer væsken varmen i bygningen og transporterer den ned til jorden for kjøling.
Flere måter geotermisk energi brukes på
- Landbruket bruker geotermisk energi til å holde planter varme om vinteren ved å tilføre jorden damp.
- Noen kurbad bruker geotermiske utstrømmingsåpninger til å varme opp sine stamper og bad.
- Varme kilder er kjent for sin terapeutiske evne til å forbedre menneskers helse.
- Naturlige geysirer kan være imponerende turistattraksjoner. «Old Faithful» i Yellowstone nasjonalpark er et geotermisk underverk som får utbrudd hvert 60. til 90. minutt, og besøkes av rundt 4 millioner mennesker hvert år.
Fremtiden til geotermisk energi
Hydraulisk fracking for geotermisk energi
I olje- og gassindustrien er fracking en vanlig måte å øke produksjonen på. Fracking sprøyter væske under høyt trykk inn i steinformasjoner for å bryte dem opp å gjøre dem gjennomtrengelige. Hydraulisk fracking for geotermisk energi har en lignende tilnærming, og kalles også «forbedrede geotermiske systemer» (ESG). Selv om det er en lignende prosess som den typen fracking naturgassindustrien bruker, er det noen viktige forskjeller. Geotermisk fracking skaper mindre, mer kontrollerte brudd og bruker væske som forårsaker mye mindre forurensing.
ESG produserer damp ved å trekke ut energi fra stein som er varme nok, men for tørre til å produsere damp på egen hånd. Utbyggere borer «injeksjonsbrønner» loddrett til dybder på omtrent 0,9 til 4,5 km inn i jorden for å nå de varme, tørre steinmagasinene. Deretter bruker de vann under høyt trykk eller eksplosiver til å bryte opp steinen, og skape det geotermiske reservoaret med væske. En produksjonsbrønn pumper det varme vannet tilbake til jordens overflate, som i likhet med kraftverk med binær syklus, varmer en sekundær væske som flasher til damp. Det geotermiske kraftverket bruker dampen til å drive turbinene til å skape elektrisitet.
Barrierer mot veksten til geotermisk energi
- Mangel på naturlige geotermiske ressurser. Som beskrevet i begynnelsen av denne artikkelen, er tilgjengeligheten av geotermiske ressurser begrenset til beliggenheter nær tektoniske plategrenser. De fleste land med tilgang til geotermisk energi benytter seg allerede av ressursen til en viss grad.
- Kostnader og risikoer ved utforsking av geotermiske kraftkraftverk. Det koster mellom USD 20 og USD 30 millioner å utføreføre et innledende utforsknings- og boreprogram på tre til fem geotermiske brønner. Dette, kombinert med risikoen for mislykket utforskning, er barrierer mot skalering av bruken av geotermisk energi globalt.
- Kostnad og risiko for forbedrede geotermiske systemanlegg. Selv om ESG har potensial til å utvide den geotermiske ressurstilgjengeligheten, er boring av geotermiske brønner svært kostbart sammenlignet med boring etter olje eller gass. En annen barriere er at ESG-brønner, i likhet med tradisjonelle «fracking»-metoder, har forårsaket jordskjelv. Hvis hydraulisk fracking finner sted i nærheten av en allerede eksisterende forkastning, er det en risiko for større jordskjelv som kan være sterke nok til å skade bygninger i nærheten.
- Høy startkostnad for geotermiske varme- og kjølesystemer. Geotermiske varmepumper koster mellom USD 3500 og USD 7500 for en basisenhet, og dyrere modeller med alternativer for oppvarming av vann koster enda mer. I tillegg kan kostnadene for utgravning og installasjon føre prisen opp til mellom USD 12 000 og USD 15 000. Noen land kan imidlertid tilby rabatter eller skattefradrag for å kompensere for noen av disse kostnadene. Disse systemene gir etter hvert avkastning på investeringen, fordi de er svært energieffektive. Personer som investerer i geotermiske oppvarmings- og kjølesystemer kan forvente å spare mellom 30 og 70 prosent årlig på strømregningene sine.
Hvordan påvirker geotermisk energi miljøet?
Som en ren og fornybar ressurs blir geotermisk energi i økende grad sett på som et alternativ til fossilt brensel. Geotermisk energi påvirker imidlertid miljøet på flere forskjellige måter. Totalt sett oppveier de positive konsekvensene av geotermisk energi de negative.
Negative konsekvenser
-
Vannforbruk
Geotermiske kraftverk bruker mye vann til kjøling og etterfylling av geotermiske magasiner. Av alle fornybare og ikke-fornybare kraftverk, har de geotermiske det nest største vannforbruket. -
Luftutslipp
Geotermiske åpen-sløyfe-energikraftverk slipper hydrogensulfid, karbondioksid, ammoniakk, metan og bor ut i atmosfæren. De fleste geotermiske energikraftverk er imidlertid lukket-sløyfe-systemer, som injiserer gassene som fjernes fra baksiden inn i jorden igjen med minimale luftutslipp. -
Innsynkning
Når geotermiske kraftverk trekker ut varmt vann fra dypt inne i jorden, etterlater deg seg tomme lommer som kan synke over tid, hvis de etterfylles. På overflatenivå kan dette påvirke både miljø og bygninger. -
ESG-fracking
ESG-fracking kan fremkalle jordskjelv, noe som er en hindring for bruk av kraftverk i nærheten av byområder, bedrifter og boliger. I tillegg mener mange at ESG-fracking har potensialet til å skape negative konsekvenser som ligner på oljefracking, for eksempel lekkasjer, utslipp og forurensning av jord og grunnvann.
Positive konsekvenser
-
Lave karbonutslipp
Sammenlignet med de fleste energikilder er geotermisk energi miljøvennlig. Det gjennomsnittlige geotermiske kraftkraftverket slipper ut en åttendedel av karbonutslippet fra et gjennomsnittlig kullkraftverk. -
Reduserer avhengighet av alternative energikilder
Geotermisk energi har potensialet til å levere en stabil, pålitelig kilde til elektrisitet som kan hjelpe USA og andre land med å gå bort fra avhengigheten av fossilt brensel og annen termisk energi som propan, naturgass og olje. I tillegg trenger ikke geotermiske kraftverk forrilt brensel for at de skal fungere. -
Reduserer karbonavtrykk
Geotermisk varme og kjøling er svært energieffektivt. Det er en effektiv måte for folk å redusere karbonavtrykket til sine boliger og bygninger. Geotermisk oppvarming og -kjøling kan for eksempel redusere klimagassutslippet til en bolig med så mye som 75 prosent. -
Teknologier bidrar til energitransformasjon
Verden står overfor en ekstraordinær utfordring for å stabilisere klimaet ved å bygge en netto null karbonøkonomi. Disse innovative teknologiene bidrar til å støtte den globale overgangen til renere energi:
Microsoft Cloud for Sustainability
Utformet for å gi organisasjoner innsikten de trenger for å registrere, rapportere og redusere miljøpåvirkningen.
IoT-energistyring
Gjennom IoT-energistyring kan bedrifter avlaste strømnettet for å støtte sitt engasjement for bærekraft ved å forbedre energieffektiviteten og balansen mellom tilbud og etterspørsel.
Azure IoT
Kraftleverandører som ENGIE bruker kunstig intelligens og skyteknologi for å øke effektiviteten i energiproduksjonen samtidig som de reduserer kostnader.
Kvantedatabehandling
Kvantedatabehandling står klar til å raskere løse utfordringene knyttet til overgangen til fornybare energikilder som sol, vannkraft, vindkraft og geotermisk energi.
Effektiviser bærekraftprosessen
Uansett hvor langt du har kommet på veien mot netto null, kan du gjøre det bedre med Microsoft Cloud for Sustainability. Det lar deg foreta store endringer i bedriften med miljørettede, sosiale og forretningsetiske funksjonaliteter (ESG – environmental, social, and governance).
Vanlige spørsmål
-
Geotermisk energi regnes som en av de mest bærekraftige og effektive energitypene, og er en ren, pålitelig og fornybar ressurs. Den bruker varmen som er lagret i jordens overflate til å generere elektrisitet, og levere geotermisk oppvarming og nedkjøling av boliger og bedrifter.
-
Geotermisk energi har tre grunnleggende fordeler:
- Det er miljøvennlig.
- Det er fornybart.
- Det er pålitelig og stabilt.
Denne rene, fornybare energiressursen kan bidra til å redusere verdens avhengighet av fossilt brensel.
-
Sammenlignet med andre energikilder har geotermisk energi tre ulemper:
- Det fører til at drivhusgasser under jordoverflaten slippes ut i atmosfæren, og det kan påvirke stabiliteten til landskapet.
- Geotermiske magasiner må forvaltes for å sikre at de ikke tømmes.
- Geotermiske kraftverk kan bare bygges i områder nær tektoniske plategrenser, der geotermiske magasiner er tilgjengelige.
-
Geotermisk energi brukes til å varme opp og kjøle ned boliger, varme opp drivhus, støtte industrielle prosesser og generere elektrisitet.
-
De fire typene geotermisk energi er:
- Geotermisk energi med lav temperatur.
- Samprodusert geotermisk energi.
- Geotermisk oppvarming og nedkjøling.
- Geotermisk kraftverk.
Følg Microsoft