Ми залежимо від транспорту, тому що потрібно добиратися на роботу, відвеоити дітей в школу. Ми покладаємося на систему опалення наших будинків, щоб взимку нам було тепло. Для нас звична справа використовувати в побуті комп’ютер, пилосмок або мікрохвильову пічку.
Вчені і просто небайдужі до майбутнього планети люди ведуть роботи, щоб знайти більш чисті та ефективні джерела відновлюваної енергії. Одне з потенційних джерел такої енергії існує прямо в нас під ногам. Глибоко всередині Землі лежить гаряча вода і пар, яку можна використовувати для обігріву будинків і підприємств, генерувати чисто і ефективно електроенергію. Це явище називається геотермальна енергія – від грецьких слів geo – «земля», і therme «тепло».
У центрі Землі дуже багато тепла. Чим глибше, тим стає гарячіше. Ядро Землі знаходиться на глибині 6437 км. від поверхні і може мати температуру в 4204 градусів за Цельсієм. Це тепло виділяється від постійного розпаду радіоактивних ізотопів всередині Землі.
Від тепла всередині Землі досить інтенсивно тануть камені. Ці розплавлені породи відомі як магма. Оскільки магма менш щільна, ніж камені навколо неї, вона піднімається на поверхню. Іноді магма виходить через тріщини в земній корі виверженням вулканів. Більшу частину часу магма залишається під поверхнею, нагріваючи інші породи і воду, що знаходяться всередині цих порід. Іноді, ця вода виходить через тріщини в землі і тоді з’являються басейни гарячої води (гарячі джерела) або відбуваються вибухи гарячої води і пари (гейзери). Інша частина нагрітої води залишається в басейнах під поверхнею Землі, називається така вода геотермальними резервуарами.
Як ми можемо використовувати геотермальну енергію?
Тепло знаходиться під Землею – нам просто потрібно його дістати. Геотермальна енергія може використовуватися в трьох напрямках:
Пряма геотермальна енергія
У районах, де гарячі джерела або геотермальні резервуари знаходяться поблизу поверхні Землі, гаряча вода може бути передана безпосередньо для опалення будинків або офісних будівель. Геотермальна вода перекачується через теплообмінник, який передає тепло від води в опалювальну систему будинку. Використовувана вода закачується назад в колодязь резервуара, нагрівається і повторно піднімається в теплообмінник.
Геотермальний тепловий насос
У декількох метрах під землею ґрунт або вода мають постійну температуру в 10-15 градусів за Цельсієм увесь рік. Лише частину тепла можна використовувати для нагріву або охолодження будинку і офісів. Рідина циркулює через систему труб (цикл) під землею або під водою штучної водойми чи озера і заводиться в будівлю. Електричний компресор і теплообмінник забирають тепло від труб і віддають його в систему теплопалення будинку. Влітку відбувається зворотний процес: труби відводять тепло від будинку і скеровуюють його в землю, де воно поглинається.
Геотермальна електростанція
Гаряча вода і пар з глибокого підземелля можуть бути передані через підземні свердловини і використовуватися для генерації електроенергії на електростанції. Існують три типи геотермальних електростанцій:
Суха паросилова установка. Гарячий пар подається по трубах безпосередньо з геотермальних резервуарів в електростанцію. Пар обертає турбіни, які виробляють електрику.
Змішана паросилова установка. Частина води перетворюється на пару, яка приводить в рух турбіни. Коли пара охолоджується, він конденсується назад у воду і повертається на землю.
Бінарний тип паросилової установки. Помірно гарячі геотермальні води, пропускають через теплообмінник, де його тепло передається рідині (наприклад, ізобутилен), яка може кипіти при більш низькій температурі, ніж вода. Рідина нагрівається, перетворюється на пару, яка і обертає турбіну.
Яка геотермальна енергія в порівнянні з іншими джерелами енергії?
Експерти кажуть, що геотермальна енергія є більш екологічним, економічним і ефективним джерелом енергії, ніж спалювання викопного палива і це може знизити нашу залежність від нафти і газу.
Геотермальна енергія чиста, бо вона видобувається без спалювання викопного палива. Рейк’явік, Ісландія обігріває 95% своїх будинків з використанням геотермальної енергії та вважається одним з найчистіших міст в світі.
Енергія генерується в безпосередній близькості від заводу, що значно економить на металургійних і транспортних витратах у у порівнянні з іншими видами палива. Геотермальні джерела також вважається більш надійним, ніж вугілля чи атомна енергетика, тому, що вони можуть працювати послідовно, 24 години на добу, 365 днів у році.
У світі використовується близько 7000 мегават геотермальної енергії, близько 2700 мегават з яких виробляється в США (еквівалент горіння 60 млн. барелів нафти в рік). Проте, ми не використовуємо майже стільки ж геотермальної енергії, яка є. Це пов’язано з обмеженими географічними особливостями геотермальних джерел, а також труднощами і витратами на глибоке буріння, щоб видубути цю енергію.
На даний момент, геотермальні теплові насоси є найбільш прийнятним альтернативним варіантом традиційних джерел енергії. Вони можуть бути використані практично в будь-якому місці, оскільки температура під землею завжди залишається постійною.