Geotermiline energia , vorm energia muundamine milles kuumus Maa seest saadav energia kogutakse ja kasutatakse toiduvalmistamiseks, suplemiseks, ruumi soojendamiseks, elektrienergia tootmiseks ja muuks otstarbeks.
Nesjavelliri geotermiline elektrijaam Nesjavelliri geotermiline elektrijaam, Island. Gretar Ívarsson
Maa siseruumides tekkiv soojus tekitab pinna nähtusi nagu laavavoolud, geisrid, fumaroolid, kuumaveeallikates ja mudapotid. Soojust toodavad peamiselt radioaktiivne lagunemine kohta kaalium , tooriumi ja uraani sisaldus maakoores ja mantlis ning samuti hõõrdumise tagajärjel, mis tekivad piki kontinentaalplaatide servi. Järgnev iga-aastane madalam hinne soojusvoo pinnale keskmiselt 50–70 millivatti (mW) ruutmeetri kohta kogu maailmas. Seevastu sissetulev päikesekiirgus, mis tabab Maa pinda, annab aastas 342 vatti ruutmeetri kohta ( vaata päikeseenergia ). Geotermilist soojusenergiat saab taastada ja kasutada inimtarbeks ning see on saadaval kõikjal Maa pinnal. Hinnanguline energia, mida pinnal on võimalik taastada ja ära kasutada, on 4,5 × 106eksajoule ehk umbes 1,4 × 106teravatt-aastat, mis võrdub umbes kolmekordse aastaga maailmas tarbimine igat liiki energiast.
Geotermilistest allikatest pärineva kasutatava energia hulk varieerub sügavuse ja ekstraheerimismeetodi järgi. Aasta kasv temperatuur kivimite ja muude materjalide arv maa all on litosfääri ülemises osas keskmiselt 20–30 ° C (36–54 ° F) kilomeetri (0,6 miili) sügavuse kohta ja see kasvutempo on palju suurem kui Maa teadaolevates geotermilistes piirkondades . Tavaliselt nõuab soojuse ekstraheerimine a vedelik (või aur ) energia pinnale toomiseks. Geotermiliste ressursside leidmine ja arendamine võib olla keeruline. See kehtib eriti elektri tootmiseks vajalike kõrge temperatuuriga ressursside kohta. Sellised ressursid on tavaliselt piiratud maailma osadega, mida iseloomustab hiljutine vulkaaniline tegevus või mis asuvad selle ääres plaadi piirid või maakoore kuumades kohtades. Ehkki Maal on pidev soojusallikas, võib kuumutatud vedelike ja auru ekstraheerimiskiirus ületada täiendamise määra ja seega tuleb ressursi kasutamist säästvalt juhtida.
Maakütte energiakasutuse võib jagada kolme kategooriasse: otsese kasutusega rakendused, geotermilised soojuspumbad ja elektrienergia tootmine.
Tõenäoliselt kõige laialdasemalt kasutatav rakenduste kogum hõlmab otsese soojendusega kasutamist vesi maapinnast, ilma et oleks vaja spetsiaalseid seadmeid. Kõik otsese kasutusega rakendused kasutavad madala temperatuuriga geotermilisi ressursse, mis jäävad vahemikku umbes 50 kuni 150 ° C (122 kuni 302 ° F). Sellist madalatemperatuurilist maakütte vett ja auru on kasutatud nii üksikute hoonete kui ka tervete linnaosade soojendamiseks, kus arvukaid hooneid soojendatakse kesksest toiteallikast. Lisaks on paljud basseinid, balneoloogilised (terapeutilised) rajatised spaades, kasvuhooned ja vesiviljelusetiike kogu maailmas on soojendatud geotermiliste ressurssidega. Geotermilise energia muud otsesed kasutusalad on toiduvalmistamine, tööstuslik kasutamine (näiteks puuviljade, köögiviljade ja puidu kuivatamine), piima pastöriseerimine ja ulatuslik lume sulamine. Paljude nende tegevuste jaoks kasutatakse kuuma vett sageli otse küttesüsteemis või seda võib kasutada koos soojusvahetiga, mis edastab soojust, kui vedelikku segatakse probleemseid mineraale ja gaase, näiteks vesiniksulfiidi.
Bagno Vignoni: kuumaveeallikad Kuumaveeallikad Itaalias Bagno Vignonis. Uroš Medved / Shutterstock.com
mida kutsuti 2. maailmasõjaks
Maasoojuspumbad (GHP) kasutavad ära suhteliselt stabiilsed mõõduka temperatuuri tingimused, mis tekivad pinna esimese 300 meetri (1000 jala) jooksul, et talvel hooneid soojendada ja suvel neid jahutada. Selles litosfääri osas esinevad kivimid ja põhjavesi temperatuuridel 5–30 ° C (41–86 ° F). Madalamal sügavusel, kus leidub enamik GHP-sid, näiteks 6 meetri (umbes 20 jala) kaugusel Maa pinnast, hoiab maapinna temperatuur peaaegu konstantset temperatuuri 10–16 ° C (50–60 ° F). Järelikult saab seda soojust kasutada hoonete soojendamiseks aasta külmematel kuudel, kui õhutemperatuur langeb alla maapinna. Samamoodi saab aasta soojematel kuudel hoonest ammutada sooja õhku ja seda tsirkuleerida maa all, kus see kaotab suure osa soojusest ja tagastatakse.
elamu soojuspump Elamu soojuspumba töö suviseks jahutamiseks ja talveks kütmiseks. Encyclopædia Britannica, Inc.
Kasvuhoonesüsteem koosneb soojusvahetist (maasse mattunud torude silmus) ja pumbast. Soojusvaheti kannab torude kaudu ringleva vedeliku abil soojusenergiat maapinna ja pinna õhu vahel; kasutatav vedelik on sageli vesi või vee ja antifriisi kombinatsioon. Soojematel kuudel kandub sooja õhu soojus soojusvahetisse ja vedelikku. Torude kaudu liikudes levib kuumus kivimitesse, muld ja põhjavesi. Külmematel kuudel on pump tagurpidi. Suhteliselt sooja pinnasesse salvestatud soojusenergia tõstab vedeliku temperatuuri. Seejärel kannab vedelik selle energia soojuspumpa, mis soojendab õhku hoone sees.
GHP-del on tavaliste kütte- ja kliimaseadmetega võrreldes mitmeid eeliseid. Need on väga tõhusad, kulutades 25–50 protsenti vähem elektrit kui võrreldavad tavapärased kütte- ja jahutussüsteemid, ning nad tekitavad vähem reostust. Kasvuhoonegaaside energiakasutuse vähenemine võib viia kasvuhoonegaaside heitkoguste vähenemiseni 44 protsendi võrra võrreldes õhksoojuspumpadega (mis edastavad soojust sise- ja välisõhu vahel). Lisaks, kui võrrelda elektritakistusega küttesüsteemidega (mis muudavad elektri soojuseks), on see ühendatud standardiga konditsioneer kasvuhoonegaaside heitkoguseid on kuni 72 protsenti vähem.
Sõltuvalt temperatuurist ja vedeliku (auru) voolust saab elektri tootmiseks kasutada geotermilist energiat. Maasoojusjaamad saavad elektrit toota kolmel viisil. Hoolimata disainierinevustest, kontrollivad kõik kolm auru käitumist ja kasutavad seda juhtimiseks elektrigeneraatorid . Arvestades, et iga protsessi lõpus olev liigne veeaur kondenseeritakse ja viiakse tagasi maapinnale, kus seda hiljem hilisemaks kasutamiseks uuesti soojendatakse, peetakse geotermilist energiat taastuvenergia vormiks.
Mõni geotermiline elektrijaam kogub maast lihtsalt tõusva auru. Sellistes kuiva auru toimingutes suunatakse kuumutatud veeaur otse turbiini, mis juhib elektrigeneraatorit. Teistes elektrijaamades, mis on ehitatud välklambi ja binaarse tsükli kujunduse ümber, kasutatakse elektritootmise protsessi alustamiseks maapinnast eraldatud auru ja kuumutatud vee (märg auru) segu.
kuiva auru geotermilise energia tootmine. Encyclopædia Britannica, Inc.
Kiirauruelektrijaamades tõmmatakse rõhu all olev kõrge temperatuuriga vesi pinna alt pinnal asuvatesse mahutitesse, mida nimetatakse välgupaakideks, kus rõhu järsk langus põhjustab vedela vee aurustumist või aurustumist. Seejärel kasutatakse auru turbiini-generaatori komplekti toitmiseks. Seevastu binaarse tsükliga elektrijaamad kasutavad turbiini generaatoriseadme toiteks sekundaarset töövedelikku (näiteks ammoniaaki ja süsivesinikke), mis asuvad torude suletud ahelas. Selles protsessis tõmmatakse geotermiliselt kuumutatud vett läbi erinevate torude komplekti ja suur osa kuumutatud vette salvestatud energiast kantakse soojusvaheti kaudu töövedelikku. Seejärel aurustub töövedelik. Pärast seda, kui töövedeliku aur läbib turbiini, kondenseeritakse see uuesti ja juhitakse tagasi soojusvahetisse.
leegiauru geotermiline energiatootmine leegiauru geotermiline energiatootmine. Encyclopædia Britannica, Inc.
binaarse tsükliga geotermiline energia tootmine Binaarse tsükliga geotermiline energia tootmine. Encyclopædia Britannica, Inc.
Elektrienergia jaoks on ökonoomne tavaliselt üle 175 ° C (347 ° F) kuumutatud vesi. Orgaanilise Rankine'i tsüklit (ORC) kasutavate geotermiliste jaamade puhul on spetsiaalne kahendtsüklilise tehnoloogia tüüp, mis kasutab madalama temperatuuriga soojusallikaid (nt biomass põlemine ja tööstuslik heitsoojus), võib kasutada veetemperatuuri nii madalal kui 85–90 ° C (185–194 ° F).
Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | asayamind.com