Γεωθερμία
Η γεωθερμική ενέργεια (από τις ελληνικές ρίζες geo, που σημαίνει γη, και thermos, που σημαίνει θερμότητα) είναι η ενέργεια που παράγεται από τη θερμότητα στο εσωτερικό του φλοιού τηςΓης.
Αν και ο Ήλιος θερμαίνει την επιφάνεια της Γης, η θερμότητα από το εσωτερικό της Γης δεν προκαλείται από τον Ήλιο. Η γεωθερμική ενέργεια του φλοιού της Γης προέρχεται κατά 20% από τον αρχικό σχηματισμό του πλανήτη και κατά 80% από τη ραδιενεργό διάσπαση των ορυκτών. Η Γη είναι θερμότερη στον πυρήνα της και, από τον πυρήνα προς την επιφάνεια, η θερμοκρασία γίνεται σταδιακά ψυχρότερη.
Οι πόροι γεωθερμικής ενέργειας κυμαίνονται από το ρηχό έδαφος μέχρι το θερμό νερό και τα θερμά πετρώματα που βρίσκονται μερικά μίλια ή χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια της Γης, και ακόμη βαθύτερα μέχρι τις εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες των λιωμένων πετρωμάτων που ονομάζονται μάγμα. Χρησιμοποιείται για κολύμβηση από την παλαιολιθική εποχή, αλλά σήμερα είναι περισσότερο γνωστή για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Σε όλο τον κόσμο, η γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή περίπου 10 γιγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας το 2007, δηλαδή περίπου το 0,3% της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται σε όλο τον κόσμο. Όταν χρησιμοποιούνται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, οι γεωθερμικοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας προσφέρουν συνήθως σταθερή παραγωγή.
Η γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιείται επίσης απευθείας για τηλεθέρμανση ή σε άλλες εφαρμογές θέρμανσης και ψύξης. Τα κτίρια στην Ισλανδία θερμαίνονται με αυτόν τον τρόπο από τις πολλές γεωθερμικές περιοχές της χώρας.
Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής και οι θερμικές εφαρμογές της γεωθερμικής ενέργειας είναι ώριμες τεχνολογίες, ενώ τα έργα ενισχυμένων γεωθερμικών συστημάτων (EGS) είναι ένας νέος τύπος εφαρμογής.
Σχεδόν παντού, το έδαφος 3 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της Γης διατηρεί σχεδόν σταθερή θερμοκρασία μεταξύ 10° και 16 °C. Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας μπορούν να αξιοποιήσουν αυτόν τον πόρο για τη θέρμανση και την ψύξη των κτιρίων. Ένα σύστημα γεωθερμικής αντλίας θερμότητας αποτελείται από μια αντλία θερμότητας, ένα σύστημα παροχής αέρα (σωληνώσεις) και έναν εναλλάκτη θερμότητας - ένα σύστημα σωλήνων που είναι θαμμένο στο ρηχό έδαφος κοντά στο κτίριο. Το χειμώνα, η αντλία θερμότητας χρησιμοποιεί ενέργεια για να απομακρύνει τη θερμότητα από τον εναλλάκτη θερμότητας και την αντλεί στο σύστημα παροχής αέρα εσωτερικού χώρου. Το καλοκαίρι, η διαδικασία αντιστρέφεται και η αντλία θερμότητας χρησιμοποιεί και πάλι ενέργεια για να μεταφέρει θερμότητα από τον εσωτερικό αέρα στον εναλλάκτη θερμότητας. Η θερμότητα που αφαιρείται από τον εσωτερικό αέρα κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παροχή δωρεάν πηγής ζεστού νερού. Η ενέργεια για τη λειτουργία της αντλίας θερμότητας προέρχεται από άλλη πηγή.
Η γεωθερμική ενέργεια διαφεύγει ως ζεστό νερό σε πολλές θερμές πηγές ή ως ατμός σε θερμοπίδακες.
Στις Ηνωμένες Πολιτείες, οι περισσότερες γεωθερμικές δεξαμενές θερμού νερού βρίσκονται στις δυτικές πολιτείες, την Αλάσκα και τη Χαβάη. Μπορούν να διανοιχθούν πηγάδια σε υπόγειους ταμιευτήρες για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ορισμένοι γεωθερμικοί σταθμοί παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας χρησιμοποιούν τον ατμό από μια δεξαμενή για να τροφοδοτήσουν μια τουρμπίνα/γεννήτρια, ενώ άλλοι χρησιμοποιούν το ζεστό νερό για να βράσουν ένα εργαζόμενο υγρό που εξατμίζεται και στη συνέχεια γυρίζει μια τουρμπίνα. Το ζεστό νερό κοντά στην επιφάνεια της Γης μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας για θερμότητα. Οι εφαρμογές άμεσης χρήσης περιλαμβάνουν τη θέρμανση κτιρίων, την καλλιέργεια φυτών σε θερμοκήπια, την ξήρανση καλλιεργειών, τη θέρμανση νερού σε ιχθυοτροφεία και διάφορες βιομηχανικές διεργασίες, όπως η παστερίωση γάλακτος.
Τα θερμά ξηρά πετρώματα βρίσκονται σε βάθος 3 έως 5 μιλίων (5-8 χλμ.) παντού κάτω από την επιφάνεια της Γης και σε μικρότερα βάθη σε ορισμένες περιοχές. Η πρόσβαση σε αυτούς τους πόρους προϋποθέτει την έγχυση κρύου νερού από ένα πηγάδι, την κυκλοφορία του μέσα σε θερμά τεκτονισμένα πετρώματα και την άντληση του θερμαινόμενου νερού από ένα άλλο πηγάδι. Επί του παρόντος, κανείς δεν χρησιμοποιεί αυτή τη μέθοδο εμπορικά. Η υπάρχουσα τεχνολογία δεν επιτρέπει επίσης ακόμη την ανάκτηση θερμότητας απευθείας από το μάγμα, τον πολύ βαθύ και πιο ισχυρό πόρο γεωθερμικής ενέργειας.
Ατμός που αναδύεται από τον γεωθερμικό σταθμό ηλεκτροπαραγωγής Nesjavellir στην Ισλανδία
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Τι είναι η γεωθερμική ενέργεια;
A: Η γεωθερμική ενέργεια είναι μια ανανεώσιμη ενέργεια που παράγεται από τη θερμότητα στο εσωτερικό του φλοιού της Γης. Προέρχεται από τον αρχικό σχηματισμό του πλανήτη και τη ραδιενεργό διάσπαση των ορυκτών και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, την παροχή τηλεθέρμανσης ή άλλες εφαρμογές θέρμανσης και ψύξης.
Ερ: Πόση από την παγκόσμια ηλεκτρική ενέργεια παρήχθη από γεωθερμία το 2007;
Α: Το 2007, περίπου 10 γιγαβάτ ηλεκτρικής ενέργειας (ή 0,3%) παρήχθησαν από τη γεωθερμία σε όλο τον κόσμο.
Ερ: Ποια θερμοκρασία διατηρεί το έδαφος σε βάθος 10 ποδιών κάτω από την επιφάνεια της Γης;
Α: Το έδαφος σε βάθος 10 ποδιών κάτω από την επιφάνεια της Γης διατηρεί συνήθως μια σχεδόν σταθερή θερμοκρασία μεταξύ 50° και 60°F (10° και 16°C).
Ερ: Πώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας για τη θέρμανση κτιρίων;
Α: Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας μπορούν να αξιοποιήσουν αυτόν τον πόρο για τη θέρμανση κτιρίων χρησιμοποιώντας ενέργεια για την αφαίρεση θερμότητας από ένα σύστημα σωλήνων που είναι θαμμένοι σε ρηχό έδαφος κοντά στο κτίριο το χειμώνα και αντιστρέφοντας τη διαδικασία αυτή το καλοκαίρι. Αυτή η αφαιρεθείσα θερμότητα μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για ζεστό νερό.
Ερ: Είναι τα έργα ενισχυμένων γεωθερμικών συστημάτων ώριμες τεχνολογίες;
Α: Όχι, τα έργα ενισχυμένων γεωθερμικών συστημάτων δεν είναι ακόμη ώριμες τεχνολογίες.
Ε: Πού βρίσκονται οι περισσότερες γεωθερμικές δεξαμενές στις ΗΠΑ; Α: Οι περισσότεροι γεωθερμικοί ταμιευτήρες στις ΗΠΑ βρίσκονται στις δυτικές πολιτείες, την Αλάσκα και τη Χαβάη.
Ερ: Πόσο βαθιά βρίσκονται οι πόροι θερμών ξηρών πετρωμάτων κάτω από την επιφάνεια της Γης; Α: Οι πόροι θερμών ξηρών πετρωμάτων απαντώνται σε βάθη 3 έως 5 μιλίων (5-8 χλμ.) παντού κάτω από την επιφάνεια της Γης και σε μικρότερα βάθη σε ορισμένες περιοχές.
