Energia geotermală: ce este, cum o putem folosi și cum ne ajută

Energia geotermală este atât una dintre cele mai vechi tehnologii ale civilizației, cât și, aici, în modernitate, poziționată chiar la vârf.

Oamenii din China și Europa au exploatat izvoarele termale de mii de ani, în timp ce cea mai veche centrală geotermală a fost construită în 1911 la Lardarello, Italia. În zilele noastre, Statele Unite sunt primul producător mondial de energie electrică din surse geotermale, dar încă reprezintă doar 0,4% din producția totală de energie electrică și 2% din surse regenerabile.

Există mult spațiu de creștere, deoarece tehnologia geotermală convențională a necesitat o topografie foarte specială. De aceea, marea majoritate a generării de energie electrică geotermală are loc în vest, în special în Nevada și California. Dar, pe măsură ce dezvoltăm ceea ce se numește „sisteme geotermale îmbunătățite” (EGS), putem începe să exploatăm energia de sub picioare în toată țara, toate cu un impact asupra carbonului care este extrem de mic în comparație cu majoritatea surselor de care depindem acum. Este curat și, spre deosebire de solar sau eolian, geotermal oferă ceea ce se numește „putere de bază”.

Ce este Energia geotermală?

Energia geotermală este un tip de energie regenerabilă preluată din miezul Pământului. Ea provine din căldura generată în timpul formării inițiale a planetei și din dezintegrarea radioactivă a materialelor. Această energie termică este stocată în roci și fluide din centrul pământului.

Diferența dintre temperatura din nucleul pământului și suprafață conduce la o conducere continuă a energiei termice din centru spre exteriorul planetei.

Temperaturile ridicate de peste 4000°C fac ca o parte din roca din centrul Pământului să se topească și să formeze roci topite fierbinți numite magmă. Aceste călduri determină, de asemenea, mantaua să se comporte plastic și porțiuni din ea să convege în sus, deoarece este mai ușoară decât roca din jur.

Roca și apa din scoarța terestră pot atinge temperaturi de aproximativ 370°C.

Energia termică conținută în roci și fluide poate fi găsită de la adâncimi mici până la câteva mile sub suprafața Pământului.

Semnificația energiei geotermale

Cuvântul „geotermal” are rădăcini grecești cu γη (geo), care înseamnă pământ și θερμος (termos), adică fierbinte.

Modul în care este folosit?

A fost folosit în unele țări de mii de ani pentru gătit și în sistemele de încălzire. Rezervoarele geotermale subterane de abur și apă încălzită pot fi utilizate pentru generarea de energie electrică și alte aplicații de încălzire și răcire.

Un exemplu de încălzire și răcire este cazul în care o pompă de căldură geotermală este instalată la aproximativ 10 picioare sub pământ. Aceste conducte sunt umplute cu apă sau cu o soluție antigel. Apa este pompată în jurul buclei închise de țevi. Aceste sisteme de pompe de căldură cu sursă de sol ajută la răcirea clădirilor vara și la menținerea căldurii vara. Acest lucru se întâmplă prin absorbția căldurii pământului pe măsură ce apa circulă înapoi în clădire.

Apa geotermală a fost folosită pentru a ajuta la creșterea plantelor în sere, pentru termoficarea în locuințe și întreprinderi. De asemenea, poate fi introdus sub drumuri pentru a topi zăpada.

Cum se produce energia geotermală?

Puțuri de până la o milă adâncime sau mai mult sunt forate în rezervoare subterane pentru a profita de resursele geotermale. Aceste resurse pot fi exploatate din permeabilitatea naturală la căldură, roci și apă sau prin sisteme geotermale îmbunătățite, care sporesc sau creează resurse geotermale printr-un proces numit stimulare hidraulică. Aceste resurse geotermale, fie naturale sau îmbunătățite, antrenează turbine legate de generatoare de electricitate.

Primul exemplu înregistrat de căldură geotermală folosită pentru producerea de energie electrică a fost în Larderello, Italia, în 1904. Cu toate acestea, căldura geotermală a fost folosită pentru scăldat încă din epoca paleolitică. De asemenea, s-a demonstrat că maimuțele din Japonia folosesc apa încălzită din izvoarele termale pentru a se încălzi în timpul lunilor de iarnă în regiunile muntoase.

Cum funcționează energia geotermală?

Centralele geotermale sunt disponibile în trei modele diferite; abur uscat, flash și binar:

• Cel mai vechi tip este aburul uscat, care preia aburul direct din fracturile din sol pentru a antrena o turbină.
• Plantele flash trag apă fierbinte de înaltă presiune din subteran și o amestecă cu apă rece de joasă presiune. Aceasta, la rândul său, creează abur care este folosit pentru a antrena o turbină.
• Plantele binare folosesc apa fierbinte trecuta printr-un fluid secundar care are un punct de fierbere mai mic decat apa. Fluidul secundar este transformat în vapori care antrenează o turbină. Majoritatea viitoarelor centrale geotermale sunt de așteptat să fie centrale binare.

Statele Unite ale Americii sunt cel mai mare producător din lume. De asemenea, au cea mai mare dezvoltare geotermală din lume, situată la The Geysers, la nord de San Francisco, California. În ciuda numelui, nu există gheizere acolo și energia folosită este mai degrabă abur decât apă caldă.

Prima sondă de generare a energiei a fost scufundată în 1924, cu mai multe puțuri forate în anii 1950 și dezvoltarea ulterioară având loc începând cu anii 1970.

Alte națiuni, precum Islanda, sunt bine plasate pentru a exploata resursele geotermale, ceea ce au făcut din 1907. Cu 25 de vulcani activi și 600 de izvoare termale, 25% din energia Islandei provine din cinci centrale geotermale.

Care sunt avantajele și dezavantajele?

Ca sursă de energie regenerabilă, principalele avantaje ale energiei geotermale sunt de mediu. Produce doar o șesime din dioxidul de carbon emis de o centrală curată cu gaz natural.

Energia geotermală este, de asemenea, mai ieftină decât energia convențională, cu economii de până la 80% în comparație cu combustibilii fosili.

Spre deosebire de alte surse de energie regenerabilă, cum ar fi solară și eoliană, aceasta este disponibilă în mod constant.

În ciuda faptului că este ieftină, durabilă și ecologică, energia geotermală nu este lipsită de dezavantaje.

În primul rând, producția este limitată la zonele din apropierea limitelor plăcilor tectonice. Mai mult, unele locații se pot răci după decenii de utilizare.

Deși este mai ieftin decât combustibilii fosili odată ce o uzină a fost construită, forarea și explorarea acestor situri este costisitoare. Acest lucru se datorează parțial cantității de uzură experimentată de burghie și alte unelte în medii atât de agresive.

Instalațiile geotermale pot elibera sulfat de hidrogen, un gaz care miroase a ouă putrezite. În cele din urmă, unele fluide geotermale conțin niveluri scăzute de materiale toxice care trebuie eliminate.