Ce este energia geotermală?
Descoperiți modul în care această resursă de energie curată și regenerabilă poate ajuta la reducerea dependenței lumii de combustibilii fosili.
Ce este energia geotermală?
În timp ce oamenii, organizațiile și națiunile caută modalități de reducere a emisiilor de carbon, guvernele și companiile au făcut un pas înainte, cu angajamente importante de reducere a emisiilor de carbon. Găsirea de alternative la combustibilii fosili, inclusiv cărbune, gaze naturale și petrol, este de importanță crucială pentru atingerea acestor obiective. În acest scop, surse de Informații despre energie mai curatăenergie mai curată , precum energia solară, hidroenergia, energia eoliană și geotermală, devin din ce în ce mai importante.
În prezent, energia geotermală este considerată unul dintre cele mai eficiente și sustenabile tipuri de energie, deoarece este o resursă curată, fiabilă și regenerabilă. Energia geotermală utilizează căldura stocată în interiorul suprafeței Pământului, pentru a genera energie electrică și a furniza încălzire și răcire geotermală pentru locuințe și întreprinderi. Resursele geotermale sunt utilizate în America de Nord de peste 10.000 de ani, deoarece paleoindienii americani utilizau izvoarele geotermale calde pentru încălzit, gătit și îmbăiat.
Geografia joacă un rol esențial în capacitatea unei regiuni de a profita de energia geotermală. Cele mai bune resurse geotermale se află de obicei în apropierea faliilor tectonice. Activitatea vulcanică și seismele sunt concentrate în apropierea acestor falii, din cauza mișcărilor scoarței terestre. De exemplu, Cercul de Foc din jurul marginilor Oceanului Pacific este un șir de vulcani și erupții vulcanice, cauzate în principal de plăcile tectonice. Prin urmare, această regiune are cele mai active zone geotermale din lume.
În prezent, Statele Unite ale Americii este lider mondial în producția de energie geotermală, deși energia geotermală este doar un mic procent din consumul de energie din SUA. Deoarece energia geotermală este comună în apropierea faliilor tectonice, majoritatea centralelor geotermale din S.U.A. se află în statele vestice. Cu 40 de centrale geotermale funcționale, California are cea mai mare capacitate de generare de energie geotermală.
Islanda, Filipine și El Salvador sunt, de asemenea, lideri în energia geotermală la nivel mondial, iar energia geotermală reprezintă peste 25% din consumul total de energie al fiecărei țări.
Citiți acest articol pentru a explora energia geotermală, a evalua avantajele și dezavantajele sale și a descoperi exemple de energie geotermală. De asemenea, veți afla despre viitorul energiei geotermale și despre modul în care tehnologia poate accelera inovarea în domeniul energiei geotermale.
Tipuri de energie geotermală
Energia geotermală este obținută din căldura generată în interiorul pământului. Termenul „geotermal” provine de la cuvintele grecești „geo”, care înseamnă pământ, și „termos”, care înseamnă cald. Sub scoarța terestră, care este alcătuită din roci și apă, există un strat de rocă fierbinte, topită, numită magmă. Magma atinge temperaturi cuprinse între 700°C la 1.300°C și poate ieși la suprafața pământului sub formă de lavă. Magma încălzește, de asemenea, rocile și straturile de apă subterană, care poate fi eliberată prin gheizere, izvoare termale și ieșiri de abur, toate fiind exemple de energie geotermală.
Cu toate acestea, cea mai mare parte a energiei geotermale a pământului rămâne în subsol sub formă de abur și apă fierbinte, și se colectează utilizând diverse metode:
Energie geotermală de temperatură scăzută
- Căldura obținută din lichidul geotermal din apropierea suprafeței terestre se ridică singură sau este accesată utilizând o sondă.
- Aceasta poate fi accesată aproape oriunde în lume.
- Aplicări geotermale cu utilizare directă, inclusiv încălzirea locuințelor, sere, pescării și anumite procese industriale.
Energie geotermală coprodusă
- Utilizează apă încălzită ca produs secundar din sondele de petrol și gaze naturale.
- Generează energie electrică utilizată de centrală sau livrată în rețea.
Încălzirea și răcirea geotermală
- Pompele de căldură geotermală sunt forate între 3 și 90 de metri în interiorul pământului.
- Aceasta încălzește locuințele și clădirile în timpul iernii și le răcește în timpul verii.
Centrală electrică geotermală
- Accesează rezervoare geotermale aflate la adâncimi de până la 3 km în pământ.
- Generează electricitate.
Avantajele și dezavantajele energiei geotermale
Deși este o resursă de energie regenerabilă și curată, energia geotermală are și dezavantaje, inclusiv costurile inițiale ridicate și potențialul de a provoca seisme și tasare (scufundarea treptată a solului unui teren).
Avantajele energiei geotermale:
- Este ecologică: centralele electrice geotermale au amprentă minimă de carbon, iar poluarea asociată acestora este foarte redusă. Încălzirea și răcirea geotermală reduc emisiile de gaze cu efect de seră.
- Este regenerabilă: Spre deosebire de combustibilii fosili, rezervoarele de energie geotermală din interiorul pământului se regenerează în mod natural și vor dura miliarde de ani.
- Este fiabilă și stabilă: Spre deosebire de energia eoliană și de energia solară, energia geotermală este întotdeauna disponibilă și nu fluctuează. Gestionarea poate prezice cu precizie producția de energie de la centralele geotermale, ceea ce le face ideale pentru satisfacerea cerințelor de energie de bază.
Dezavantajele energiei geotermale:
- Efecte secundare legate de mediu: Energia geotermală face ca unele gaze cu efect de seră de sub suprafața pământului să fie eliberate în atmosferă. Centralele electrice geotermale pot afecta stabilitatea terenului și au declanșat seisme și cauzat tasare.
- Este necesară gestionarea: După ce sunt accesate de o centrală electrică geotermală, rezervoarele geotermale trebuie gestionate corespunzător, pentru a se asigura că nu sunt epuizate.
- Centralele sunt restricționate la anumite locații: Centralele geotermale pot fi construite doar în zone din apropierea faliilor tectonice, unde sunt disponibile rezervoare geotermale.
Centrale electrice geotermale
Centralele electrice geotermale utilizează resurse geotermale de înaltă temperatură, care provin din puțuri cu abur uscat sau cu apă fierbinte. Similar cu extracția petrolului, centralele geotermale forează puțuri adânc în pământ. Aburii sau apa caldă sunt pompate la suprafață, unde sunt utilizate pentru a învârti turbinele care generează energie electrică.
Există trei tipuri de centrale electrice geotermale:
Centrale electrice cu abur uscat
Utilizează sursele subterane naturale de abur. Aburul se deplasează până la suprafața pământului în puțul de exploatare, își transferă energia la turbină, se condensează și este pompat înapoi în pământ sau eliberat în atmosferă. Centralele electrice cu abur uscat sunt cel mai vechi tip de centrale geotermale și sunt considerate a fi cele mai simple și mai eficiente.
Cea mai veche centrală electrică cu abur uscat se află în Laredo, Italia. Construită în 1911, aceasta continuă să furnizeze energie electrică pentru mai mult de un milion de locuitori. O altă centrală electrică cu abur uscat importantă este Geysers Geothermal Resource Area, la nord de San Francisco. Aceasta produce energie electrică din anii 1960 și furnizează aproximativ o cincime din energia regenerabilă din California.
Centrale electrice cu abur instantaneu
Acestea convertesc în abur apa din adâncul pământului, aflată la presiune foarte ridicată și cu temperaturi ce depășesc 180°C. Când ajunge la suprafață, apa fierbinte este trimisă într-un „rezervor instantaneu”, menținut la o presiune mult mai mică. Presiunea redusă face ca o parte din apă să se evapore instantaneu în abur, care alimentează turbinele. Lichidul rămas poate fi evaporat instantaneu din nou într-un al doilea rezervor, pentru a extrage mai multă energie.
Centralele electrice cu abur instantaneu sunt cele mai comune tipuri de centrale geotermale utilizate în prezent. Islanda, o insulă vulcanică, utilizează centrale geotermale cu abur instantaneu pentru a furniza aproape toată energia electrică de care are nevoie țara. Filipine, situată de-a lungul Cercului de Foc, are cea mai mare centrală electrică cu abur instantaneu din lume.
Centrale electrice cu ciclu binar
Abordează diferit generarea căldurii. Acestea funcționează cu apă la presiune foarte ridicată, la temperaturi cuprinse între 107°C și 165°C. Această metodă utilizează un schimbător de căldură, pentru a transfera căldura din apă fierbinte într-un fluid secundar, care alimentează turbinele.
Deoarece apa cu temperatură moderată este disponibilă pe scară mai largă, se așteaptă ca centralele cu ciclu binar să devină cel mai comun tip de centrale electrice geotermale în viitor.
Cum este utilizată energia geotermală?
Cele mai comune trei utilizări pentru energia geotermală sunt utilizarea directă și încălzirea și răcirea cu sursă subterană.
Sisteme geotermale cu utilizare directă
Accesează apa subterană încălzită natural, aflată de la câțiva metri până la mai puțin de o milă sub suprafața pământului. Sunt forate puțuri pentru a extrage apa din pânza freatică, ce poate avea până la 93°C sau chiar mai mult. În unele cazuri, apa fierbinte sau aburii se pot ridica singure, fără a fi nevoie de pompare activă, și pot fi utilizate direct sau ciclic printr-un schimbător de căldură.
Apa geotermală cu utilizare directă permite numeroase utilizări, inclusiv încălzirea fermelor piscicole, topirea gheții și zăpezii de pe trotuare și carosabil, încălzirea piscinelor de mari dimensiuni, încălzirea clădirilor și furnizarea de apă caldă. Deși sistemele geotermale cu utilizare directă au costuri de capital mai mici decât sistemele geotermale mai adânci, tehnologia este limitată la zonele care au corpuri naturale de de apă subterană fierbinte la suprafața Pământului sau aproape de aceasta, cum ar fi regiunile cu activitate vulcanică sau tectonică.
Producerea de energie
Cele trei tipuri de centrale electrice geotermale descrise mai sus accesează resursele geotermale din adâncul pământului, pentru a produce electricitate. Cele mai multe au sisteme de apă în circuit închis, în care pompează apa extrasă direct înapoi în rezervorul geotermal după utilizare. Deoarece o mare parte din apă a fost transformată în abur, stațiile trebuie să reinjecteze cantități substanțiale de apă pentru a menține un volum constant de apă în rezervor. Deși energia geotermală este o resursă regenerabilă utilizată în aproximativ 20 de țări în prezent, majoritatea fântânilor geotermale se răcesc în timp, mai ales atunci când căldura este extrasă mai rapid decât este reumplut corpul de apă.
Încălzirea și răcirea geotermală
Cunoscută și sub numele de încălzire și răcire cu sursă subterană, acesta este cel mai frecvent mod în care se utilizează energia geotermală în prezent. Pentru a răspunde la întrebarea „ce este încălzirea geotermală”, este important să înțelegeți cum funcționează o pompă de căldură geotermală (numită și pompă de căldură cu sursă subterană). În loc să genereze căldură, pompa utilizează pământul ca sursă de căldură și mută căldura între pământ și casă sau clădire.
Pompă este forată între 3 și 91 de metri în pământ și se conectează la bucle lungi de țeavă care recirculă lichid în subteran și în întreaga clădire. Iarna, lichidul absoarbe căldura pământului și o transportă în clădire, unde căldura geotermală o eliberează printr-un sistem de conducte. Vara, lichidul absoarbe căldura din clădire și o transportă în pământ, pentru răcire.
Mai multe moduri de utilizare a energiei geotermale
- Agricultura utilizează energia geotermală pentru a menține plantele la căldură iarna, aplicând aburi la baza solului.
- Unele centre balneare utilizează ventilație geotermală pentru a-și încălzi căzile cu hidromasaj și căzile obișnuite.
- Izvoarele termale sunt cunoscute pentru capacitatea lor terapeutică de îmbunătățire a sănătății oamenilor.
- Gheizerele naturale pot fi atracții impresionante pentru turiști. „Old Faithful” din Parcul Național Yellowstone este o minune geotermală care se repetă la fiecare 60-90 de minute și este vizitată de aproximativ 4 milioane de persoane în fiecare an.
Viitorul energiei geotermale
Fracturarea hidraulică pentru energia geotermală
În industria petrolului și a gazelor, frackingul este un mod obișnuit de a crește producția. Frackingul injectează lichid de înaltă presiune în formațiuni de rocă, pentru a le fractura și a le face permeabile. Cunoscută și sub numele de „sisteme geotermale îmbunătățite” (ESG), fracturarea hidraulică pentru energia geotermală are o abordare similară. Deși este un proces similar tipului de fracking utilizat de industria de gaze naturale, există câteva deosebiri importante. Fracturarea geotermală creează fracturi mai mici și mai controlate și utilizează fluide care cauzează mult mai puțină poluare.
ESG produce abur, extrăgând energie din roci suficient de fierbinți, dar prea uscate pentru a produce aburi ele însele. Dezvoltatorii forează „sonde de injectare” pe verticală, la adâncimi cuprinse între aproximativ 1 și 4,5 km în pământ, pentru a ajunge la rezervoarele de roci uscate fierbinți. Aceștia utilizează apoi apă de înaltă presiune sau substanțe explozive pentru a fractura rocile și a crea rezervorul geotermal de fluid. Un puț de pre-exploatare face ca apa fierbinte să revină la suprafața pământului, care, asemenea centralelor cu ciclu binar, încălzește un fluid secundar care se evaporă instant, transformându-se în abur. Centrala geotermală utilizează aburul pentru a alimenta turbinele pentru a crea energie electrică.
Bariere în calea dezvoltării energiei geotermale
- Lipsa resurselor geotermale naturale. După cum am menționat la începutul acestui articol, disponibilitatea resurselor geotermale este limitată la zone din apropierea faliilor tectonice. Majoritatea țărilor cu acces la energie geotermală profită deja de resursă într-o anumită măsură.
- Costurile și riscurile explorării centralelor electrice geotermale. Realizarea unui program inițial de explorare și forare de trei până la cinci sonde geotermale costă între 20 și 30 de milioane USD. Acest lucru, împreună cu riscul unui rezultat negativ, reprezintă bariere în calea extinderii utilizării energiei geotermale la nivel global.
- Costul și riscul centralelor pe sistem geotermal îmbunătățite. Deși ESG are potențialul de a extinde disponibilitatea resurselor geotermale, forarea puțurilor geotermale este foarte costisitoare comparativ cu forarea pentru extragerea petrolului sau a gazelor. O altă barieră este că, asemenea metodelor tradiționale de fracking, puțurile ESG au provocat seisme. În mod special, dacă fracturarea hidraulică are loc aproape de o eroare preexistență, există riscul de seisme mai mari, care ar putea fi suficient de puternice pentru a deteriora clădirile din apropiere.
- Costul inițial ridicat al sistemelor de încălzire și răcire geotermală. Pompele de încălzire geotermală costă între 3.500 USD și 7.500 USD pentru o unitate de bază, iar modelele mai costisitoare, cu opțiuni precum încălzirea apei calde, costă și mai mult. În plus, costurile de excavare și instalare pot crește prețul până la între 12.000 USD și 15.000 USD. Totuși, unele țări pot oferi reduceri sau credite fiscale pentru a compensa unele dintre aceste costuri. Aceste sisteme oferă în cele din urmă o recuperare a investițiilor, deoarece sunt foarte eficiente din punct de vedere energetic. Persoanele care investesc în sisteme de încălzire și răcire geotermală se pot aștepta să economisească între 30 și 70% din facturile anuale la energie.
Cum afectează energia geotermală mediul?
Fiind o resursă curată și regenerabilă, energia geotermală este considerată din ce în ce mai mult o alternativă la combustibilii fosili. Totuși, energia geotermală afectează mediul în mai multe moduri diferite. În general, impactul pozitiv al energiei geotermale depășește efectele negative.
Efecte negative
-
Consumul de apă
Centralele geotermale consumă multă apă pentru răcire și pentru a alimenta rezervoarele geotermale. Din toate centralele electrice regenerabile și neregenerabile, centralele geotermale au al doilea cel mai mare consum de apă. -
Emisii atmosferice
Centralele de energie geotermală în circuit deschis degajă hidrogen sulfurat, dioxid de carbon, amoniac, metan și bor în atmosferă. Totuși, majoritatea centralelor de energie geotermală sunt sisteme în circuit închis, care injectează gazele eliminate înapoi în pământ, cu o cantitate minimă de emisii atmosferice. -
Tasarea
Când centralele de energie geotermală extrag apă fierbinte din adâncul pământului, lasă pungi de aer, care se pot surpa în timp, dacă nu sunt umplute. La nivelul de suprafață, acest lucru poate afecta atât mediul, cât și clădirile. -
Frackingul ESG
Fracturarea hidraulică (ESG) poate provoca seisme, ceea ce reprezintă o barieră în calea creării de centrale în apropierea zonelor urbane, a întreprinderilor și a caselor. În plus, multe persoane cred că fracturarea ESG are potențialul de a crea efecte negative similare exploatării de gaze prin fracturare, cum ar fi scurgeri, deversări, precum și contaminarea solului și a apelor subterane.
Efecte pozitive
-
Emisii reduse de carbon
Comparativ cu majoritatea surselor de energie, energia geotermală este ecologică. O centrală de energie geotermală medie eliberează a opta parte din emisiile de carbon eliberate de o centrală pe cărbune medie. -
Reduce dependența de energia alternativă
Energia geotermală are potențialul de a furniza o sursă fiabilă constantă de energie electrică, care poate ajuta Statele Unite ale Americii și alte țări să scape de dependența de combustibilii fosili și de alte tipuri de energie termală, precum propanul, gazele naturale și petrolul. În plus, centralele de energie geotermală nu au nevoie de combustibili fosili pentru a funcționa. -
Reduce amprenta de carbon
Încălzirea și răcirea geotermală sunt foarte eficiente din punct de vedere energetic. Reprezintă un mod eficient pentru ca oamenii să reducă amprenta de carbon a locuințelor și a caselor lor. De exemplu, încălzirea și răcirea geotermală pot reduce cu până la 75% cantitatea de gaze cu efect de seră a unei case. -
Tehnologiile contribuie la impulsionarea transformării energiei
Omenirea se confruntă cu provocarea extraordinară de a stabiliza climatul, construind o economie cu zero emisii de carbon. Aceste tehnologii inovatoare contribuie la susținerea tranziției globale către o energie mai curată:
Microsoft Cloud for Sustainability
Proiectat pentru a oferi organizațiilor detaliile de care au nevoie pentru a înregistra, a raporta și a reduce impactul asupra mediului.
Gestionarea energiei IoT
Prin gestionarea energiei IoT, firmele pot înlătura presiunea de pe rețea pentru a-și susține angajamentul acestora față de sustenabilitate, îmbunătățind eficiența energetică și echilibrul dintre ofertă și cerere.
Azure IoT
Furnizori de energie precum ENGIE utilizează inteligența artificială și mediul cloud pentru a spori eficiența producției de energie, reducând în același timp costurile.
Calculul cuantic
Calculul cuantic este pregătit să accelereze rezolvarea problemelor legate de trecerea la surse de energie regenerabilă, precum energia solară, hidroenergia, energia eoliană și energia geotermală.
Accelerați-vă călătoria de sustenabilitate
Oriunde v-ați afla pe drumul către zero emisii, Microsoft Cloud for Sustainability vă permite să amplificați progresul și să vă transformați afacerea prin capacități de mediu, sociale și de guvernanță (ESG).
Întrebări frecvente
-
Considerată unul dintre cele mai eficiente și sustenabile tipuri de energie, energia geotermală este o resursă curată, fiabilă și regenerabilă. Aceasta utilizează căldura stocată în interiorul suprafeței Pământului, pentru a genera energie electrică și a furniza încălzire și răcire geotermală pentru locuințe și întreprinderi.
-
Energia geotermală oferă trei avantaje principale:
- Este ecologică.
- Este regenerabilă.
- Este fiabilă și stabilă.
Această resursă de energie curată și regenerabilă poate ajuta la reducerea dependenței lumii de combustibilii fosili.
-
Comparativ cu alte surse de energie, energia geotermală are trei dezavantaje:
- Aceasta duce la eliberarea în atmosferă a gazelor cu efect de seră de sub suprafața pământului și pot afecta stabilitatea solului.
- Rezervoarele geotermale trebuie gestionate pentru a se asigura că nu sunt epuizate.
- Centralele geotermale pot fi construite doar în zone din apropierea faliilor tectonice, unde sunt disponibile rezervoare geotermale.
-
Energia geotermală este utilizată pentru a încălzi și a răci case, pentru a încălzi sere, pentru a susține procesele industriale și a genera energie electrică.
-
Cele patru tipuri de energie geotermală sunt:
- Energie geotermală de temperatură scăzută.
- Energie geotermală coprodusă.
- Încălzirea și răcirea geotermală.
- Centrală electrică geotermală.
Urmăriți Microsoft