Energia geotermalna
Energia geotermalna to energia zgromadzona w gruntach, skałach oraz płynach wypełniających pory i szczeliny skalne. Energię tą wykorzystuje się na obszarach działalności sejsmicznej i wulkanicznej. Jest ona niewyczerpalna, gdyż pobierana jest z wnętrza Ziemi i jest częściowo ciepłem pierwotnym, które powstało w trakcie formowania się naszej planety, a częściowo ciepłem pochodzącym
z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych tj. uran, tor. Temperatura wzrasta wraz
z głębokością i w jądrze wynosi 6000°C. Woda opadowa wnika w głąb Ziemi, gdzie jest w kontakcie z młodymi intruzjami lub aktywnymi ogniskami magmy, podgrzewa się do znacznych temperatur. W wyniku tego wędruje do powierzchni Ziemi jako gorąca woda lub para wodna. Wody geotermalne występują na głębokości do kilku do kilkunastu kilometrów pod powierzchnią, jednak ich wydobycie jest ograniczone. Najgłębszy odwiert sięga ok.8 km wgłęb Ziemi, a wydobycie wód jest ekonomicznie opłacalne do 3km, gdzie temperatury osiągają do nawet 200°C, a woda pod postacią gorącej pary. Woda geotermiczna może być wykorzystywana bezpośrednio poprzez doprowadzenie do systemu rur, lub pośrednio oddając ciepło chłodnej wodzie
i pozostając w obiegu zamkniętym.
Energia geotermalna jest obecna praktycznie w każdym zakątku Ziemi, jednak wykorzystanie jej nie zawsze jest możliwe ze względu na skład chemiczny wody, problemy techniczne lub finansowe, pomimo iż potencjał geotermalny jest 380000 razy większy niż całkowite roczne zużycie energii pierwotnej na świecie. Od temperatury zależy możliwość wykorzystania wód termicznych do różnych celów. Wody o bardzo wysokiej temperaturze, w postaci pary wykorzystywane są do produkcji elektryczności. Wody o niższej temperaturze stosuje się głównie do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczeń, hodowli szklarniowej, oraz w kąpieliskach
i balneologii. W przemyśle używa się wód geotermalnych do: produkcji papieru, pasteryzacji mleka, hodowli grzybów i ryb. W wielu krajach, gdzie wody geotermalne występują obficie są one wykorzystywane bardzo intensywnie.
Energię geotermalna wykorzystywano już od zarania dziejów w Chinach, Japonii i Rzymie. Pierwsza murowana łaźnia, w której wykorzystywano wodę geotermalną powstała na sycylijskiej wyspie Lipari, około roku 1500 p.n.e. Z kolei gorąca para ze źródeł geotermalnych po raz pierwszy znalazła zastosowanie w roku 1827, w jednej z toskańskich fabryk. Natomiast pierwsze grzewcze instalacje powstały w USA w Klamath Fallus i na Węgrzech w 1890roku. Pierwszy zakład geotermalny produkujący prąd elektryczny powstał w 1904roku we Włoszech w Larderello. Na szerszą skalę energię geotermalną zaczęto wykorzystywać w latach 70-tych, czyli w czasie tzw. ”kryzysu paliwowego”. Obecnie elektrownie geotermalne działają w wielu krajach m.in. na Islandii, Nowej Zelandii, Filipinach, USA, Japonii i Rosji. Na dużą skalę energie tą do celów grzewczych wykorzystuje się we Francji, USA w Kalifornii- Geyers 502MW, Niemczech, Węgrzech, Włoszech Larderello 390MW, Nowej Zelandii w Wairakei 290MW i Meksyku w Cerro Prieto 75MW.
Energia geotermalną wykorzystuje się na potrzeby produkcji energii elektrycznej w 21 krajach i całkowita ich moc wynosi 63000MWe. Największym producentem energii elektrycznej jest USA, Filipiny, Meksyk, Włochy, Japonia, Indonezja, Nowa Zelandia i Salvador. W Europie największym producentem SA Włochy i Islandia. W ostatnim czasie wzrosło wykorzystanie energii geotermalnej do ogrzewania pomieszczeń. Dzięki postępowi technicznemu geotermika staje się coraz tańsza, a przez to bardziej ekonomiczna. Ponad 100tys budynków w Europie i USA ogrzewa się przy użyciu geotermicznych pomp ciepła. W Paryżu do 13tys mieszkań ciepło doprowadza się z gorących źródeł. Stolica Islandii Reykjavik wykorzystuje ciepło geotermiczne do ogrzania aż 80% swoich zasobów mieszkaniowych.
Energia geotermalna jest użytkowana w Polsce od ponad 200 lat. Już w XIX wieku znane było na Podhalu w Jaszczurówce naturalne ciepłe źródło, służące przez kilkadziesiąt lat do celów leczniczych i rekreacyjnych. Około 75% powierzchni Polski ma możliwości wykorzystania ciepła ziemi. Polskie wody termalne charakteryzują się temperaturą w granicach od 30- 120°C, co czyni je bardziej przydatnymi do pozyskiwania energii cieplnej niż elektrycznej. W ostatnich latach przy okazji rutynowych badań geologicznych w rejonie Podhala dokonano wielu głębokich odwiertów, które wykazały, że najlepsze warunki złożowe występują w rejonie miejscowości Biały Dunajec. Zasobność wody jak i jej ciepło nasunęły pomysł budowy systemu wykorzystującego jej ciepło. W 1996 roku ruszyła tam ciepłownia, w której woda sieciowa, po ogrzaniu przez wodę głębinową, przesyłana jest siecią grzewczą do 195 budynków na terenie Białego Dunajca. Podobnie dzieje się w innych rejonach kraju gdzie następuje rozwój wykorzystania energii geotermalnej. Obecnie na obszarze Polski trwa rozbudowa sieci ciepłowniczej. Jak dotąd na obszarze naszego kraju funkcjonują cztery geotermalne zakłady ciepłownicze: Bańska Niżna na Podhalu produkująca 4,5MJ/s, Pyrzyce 15MJ/s, Mszczonów 7,3MJ/S oraz Uniejów 2,6MJ/s. Istnieją plany wykorzystania wód termalnych w Czarnkowie, Kole i Poddębicach. Oprócz zakładów przeznaczonych do zaopatrywania ludność w ciepło istnieją również uzdrowiska wykorzystujące energie z ciepłych źródeł: Cieplice, Duszniki Zdrój, Lądek Zdrój, Ustroń, Zakopane, Konstancin, Ciechocinek. Wody wykorzystywane są również w nielicznych wypadkach do ekstrakcji składników mineralnych i produkcji kosmetyków. Ogólnie rzecz biorąc wykorzystywanie energii geotermalnej w Polsce jest znikome, stanowi 0,66% całkowitego zapotrzebowania na energię pierwotną kraju.
Dzięki szczególnemu położeniu Islandii na grzbiecie śródoceanicznym, gdzie mamy do czynienia z podwyższona aktywnością wulkaniczną. Wykorzystuje się ją do ogrzewania oraz do produkcji energie elektrycznej. Największym obszarem ogrzewanym energią geotermalna jest Reykiawik liczący 145tys mieszkańców, miasto to jest ogrzewane w ten sposób od 1930roku. Koszty uzyskania tej energii są niskie, stąd też w zimie niektóre chodniki w stolicy są podgrzewane. Na terenie Islandii działają trzy większe elektrownie geotermalne, które dostarczają 17% krajowej produkcji energii elektrycznej. Dodatkowo gorąca woda wykorzystywana jest do ogrzewania blisko 87% budynków w kraju. Elektrownia Svartsengi położona
w południowo-zachodniej części Islandii na Półwyspie Reykjanes, niedaleko Keflaviku produkuje obecnie 39MW energii elektrycznej oraz dostarcza 315l wody
o temperaturze 90°C. Część wody trafia do pobliskiego jeziora Bláa Lónió, które wykorzystywane jest w celach rekreacyjnych. Inna elektrownia geotermalną działająca na terenie Islandii jest Nesjavellir, położona jest na południu kraju, niedaleko jeziora Pingvallavatn oraz wulkanu Hengill. Produkuje 90MW energii elektrycznej oraz 500-800l ciepłej wody. Trzecia elektrownia to elektrownia Kafla położona w północno-wschodniej części kraju, niedaleko jeziora Mývatn oraz wulkanu Kafla, produkuje 60MW energii elektrycznej.
Energia geotermalna jest nieszkodliwa dla środowiska i nie powoduje żadnych zanieczyszczeń. Jej pokłady są zasobami lokalnymi, tak, więc mogą być pozyskiwane w pobliżu miejsca użytkowania. Elektrownie geotermalne w odróżnieniu od zapór wodnych czy wiatraków nie wywierają niekorzystnego wpływu na krajobraz, zasoby energii geotermalnej są zawsze dostępne niezależnie od warunków pogodowych. Niestety jest ona trudnodostępna, czasami zdarza się, ze przy wydobyciu wydostają się szkodliwe gazy i minerały, których następnie trudno się pozbyć. Energia geotermalna najszybciej może rozwinąć się dzięki budowie geotermalnych zakładów ciepłociewniczych oraz kąpielisk balneologicznych. Wykorzystanie na inne cele jest możliwe, ale opłacalne tylko pod warunkiem, że ciepło pobierane będzie z istniejącego już otworu geotermalnego. Główną barierą dla rozwoju ciepłowni geotermalnych są ogromne nakłady inwestycyjne, które należy przeznaczyć na budowę instalacji oraz długi okres zwrotu nakładów. Przykładowo dla realizacji ciepłowni na Podhalu całkowite koszty wyniosły 81,8mln dolarów, przy czym koszty własne inwestora stanowią tylko 11%. W Mszczonowie koszty inwestycyjne były znacznie mniejsze i wynosiły 3,1mln dolarów, przy czym udział własny inwestora stanowi 31%. Reszta środków pochodziła z krajów i zagranicznych dotacji oraz kredytów płatniczych.
Bibliografia:
Praca zbiorowa pod redakcją Normana Myers'a. Ziemia, atlas zarządzania planetą. Warszawa: Wyd. bis., 1997. ISBN 83-87082-65-1
Czy można wytwarzać elektryczność przy wykorzystaniu rozgrzanych skał, znajdujących się głęboko pod czerwonymi australijskimi piaskami? Australijczycy twierdzą, że tak!
Rosnące ceny energii na światowych rynkach zmusiły Australijczyków do poszukiwania innych sposobów taniego pozyskiwania energii.
Obecnie wiele australijskich firm widzi swoją przyszłość przy wykorzystaniu gorących skał rozgrzanych do temperatury prawie 300 stopni Celsjusza, które znajdują się pod ziemią.
Kombinacja siły natury, ze wsparciem rządowym i duchem pomysłowości, może pomóc Australii rozwiązać problem taniego pozyskiwania energii.
Firma Geodynamics Ltd. decyzję o otwarciu pierwszej elektrowni podejmie już za kilka tygodni. Budowa większej ilości elektrowni wiązałaby się natomiast z wieloma odwiertami na południowo-australijskich pustyniach.
"To najlepszy punkt na świecie, geologiczny wybryk" - twierdzi menadżer Geodynamics, Bertus de Graff.
Firma Geodynamics zakończyła już pierwsze, 4,5 kilometrowe odwierty w Habanero. Wyniki są bardzo obiecujące.
"Europejczycy jako pierwsi zaczęli wprowadzać pilotażowe projekty pozyskiwania energii geotermalnej, jednakże ich akademicki punkt widzenia i wolny stopień komercjalizacji, nie pozwoliły na ekonomiczne wykorzystywanie te nowoczesnej technologii" - dodaje.
Podczas gdy Stany Zjednoczone, Filipiny, Islandia, Nowa Zelandia i Japonia już przetwarzają energię geotermalną, systemy stosowane przez te kraje różnią się od tych, które mają być stosowane w Australii.
System gorącej suchej skały (HDR) jest jednym z najnowocześniejszych rozwiązań energetycznych, dotychczas znanych na naszej planecie - twierdzą analitycy. Dzięki wykorzystaniu HDR możemy pozyskać olbrzymią ilość energii w stosunkowo niskiej cenie - i to niezależnie od pory dnia i godziny.
Kluczem HDR są specyficzne, gorące granitowe skały, które znajdują się nie więcej niż 5 km pod ziemią. Ich temperatura wynosi przynajmniej 250 stopni Celsjusza. Na tą głębokość wtłacza się pod olbrzymim ciśnieniem wodę, która jest ogrzewana. Po ogrzaniu (system otwarty), woda pod ekstremalnym ciśnieniem trafia do turbin, które na bazie pary wodnej wytwarzają energię mechaniczną, a ta jest następnie przetwarzana na prąd elektryczny.
Jedna elektrownia może wytwarzać ponad 1000 Megawatów mocy, a już 1200 MW wystarczy, żeby zasilić Południową Australię.
Australijski rząd przeznaczył na rozwój tego projektu 500 milionów dolarów australijskich.