A geotermikus energia ígéretét

Az üzemanyag- és villamosenergia-költségek növekedésével a geotermikus energiának ígéretes jövője van. A föld alatti hő megtalálható a Föld bármely pontján, nem csak ott, ahol olajat szivattyúznak, szénbányászatot folytatnak, ahol süt a nap vagy fúj a szél. És egész nap működik, viszonylag kevés menedzsmentre van szükség. Így működik a geotermikus energia.

Nem számít hol vagy, ha átfúrod a földkéregben, akkor végül megüt egy vörös-forró sziklát. A bányászok először a középkorban észrevették, hogy a mély aknák alján meleg van, és gondos méréseket végeztek azóta úgy találták, hogy ha egyszer meghaladja a felületi ingadozásokat, a szilárd kőzet folyamatosan melegebbé válik mélység. Átlagosan ez geotermikus gradiens körülbelül egy Celsius fok minden 40 méter mélységben vagy 25 C / km.

De az átlagok csak átlagok. Részletesebben, a geotermikus gradiens sokkal magasabb és alacsonyabb különböző helyeken. A magas színátmenetek a következő két tényező egyikét igénylik: a felülethez közel felszálló forró magma vagy bőséges repedések, amelyek lehetővé teszik, hogy a talajvíz hatékonyan vezesse a hőt a felszínre. Bármelyikük elegendő az energiatermeléshez, de a legjobb a két lehetőség.

A Magma akkor emelkedik fel, ahol a kéreg szét van húzva, és hagyja, hogy felemelkedjen eltérő zónák. Ez történik például a legtöbb szubdukciós zóna feletti vulkáni ívekben és a kéreg kiterjedésének más területein. A világ legnagyobb kiterjesztési zónája az óceán közepén fekvő gerincrendszer, ahol a híres, izzó-forró fekete dohányosok találhatók. Nagyszerű lenne, ha hőt tudnánk felhasználni a szétszórt gerincekből, de ez csak kettőben lehetséges helyek, Izland és a kaliforniai Salton-vályú (és Jan Mayen földje a Jeges tengerben, ahol senki sem él).

A kontinentális terjedés területei a következő legjobb lehetőség. Jó példák a medence és a hegység régiója az Amerikai Nyugat- és Kelet-Afrika Nagy Rift-völgyében. Itt sok olyan meleg kőzet található, amelyek felülbírálják a fiatal magma behatolásokat. A hő akkor érhető el, ha fúrás útján érjük el, majd kezdjük el a hő kinyerését a szivattyún keresztül víz pumpálásával.

A medence és a hegység meleg forrásai és gejzírei rontják a törések fontosságát. Törések nélkül nincs meleg forrás, csak rejtett potenciál. A törések sok más helyen támogatják a forró forrásokat, ahol a kéreg nem nyújtódik ki. A híres meleg források Grúziában példa erre a helyre, ahol 200 millió év alatt nem áramlott láva.

A geotermikus hő megcsapolásának legmegfelelőbb helyei magas hőmérsékleten vannak és bőséges törések vannak. A talaj mélyén a törési tereket tiszta, túlhevített gőzzel töltik meg, míg a talajvíz és az ásványi anyagok a hűvösebb zónában a tömítés feletti nyomás alatt vannak. A száraz gőzök egyikébe történő becsapás olyan, mintha egy hatalmas gőzkazánnal rendelkezne, amelyet elektromos áram előállításához be lehet dugni egy turbinába.

A legjobb hely a világon erre a határon túli hely - a Yellowstone Nemzeti Park. Jelenleg csak három száraz gőzmező található, amelyek energiát termelnek: Lardarello (Olaszország), Wairakei (Új-Zéland) és The Geizer (Kalifornia).

Más gőzmezők nedvesek - forrásban lévő vizet és gőzt is előállítanak. Hatékonyságuk alacsonyabb, mint a száraz gőzmezőknél, de százak még mindig profitot hoznak. Kiváló példa erre a kaliforniai keleti részén található Coso geotermikus mező.

A geotermikus energia növényeket forró, száraz kőzetben lehet elindítani egyszerűen azáltal, hogy lefúrják és elválasztják. Ezután vizet pumpálnak rá, és a hőt gőzben vagy forró vízben gyűjtik össze.

Az elektromos áramot előállítják, ha a nyomás alatt álló forró vizet gőzzel felfelé nyomják felületi nyomáson, vagy pedig egy második munkafolyadék (például víz vagy ammónia) felhasználása külön vízvezeték-rendszerben a vízkivonás és átalakítás céljából hő. Új vegyületek fejlesztés alatt állnak, mint munkafolyadékok, amelyek elég hatékonyan növelhetik a játék megváltoztatását.

A szokásos forró víz akkor is hasznos az energia felhasználásában, ha nem alkalmas villamos energia előállítására. Maga a hő hasznos gyári folyamatokban vagy épületek fűtésére. Az egész izlandi nemzet szinte teljesen önellátó energiát biztosít a meleg és meleg geotermikus forrásoknak köszönhetően, amelyek mindent megtesznek a turbinák hajtásától az üvegházak fűtéséhez.

Az ilyen típusú geotermikus lehetőségeket az a a geotermikus potenciál nemzeti térképe kiadva a Google Földön 2011-ben. A térképet készítő tanulmány becslése szerint Amerika tízszeres annyi geotermikus potenciállal rendelkezik, mint az összes szénágyában lévő energia.

Hasznos energiát lehet elérni még sekély lyukakban is, ahol a talaj nem meleg. A hőszivattyúk hűthetnek egy épületet nyáron és melegíthetik télen, csak azzal, hogy hőt továbbítanak attól függően, hogy melyik hely melegebb. Hasonló rendszerek működnek a tavakban is, ahol sűrű, hideg víz fekszik a tó fenekén. Figyelemre méltó példa a Cornell Egyetem tóforrás-hűtőrendszere.

Első megközelítésként a Föld hője három elem radioaktív bomlásából származik: urán, torium és kálium. Úgy gondoljuk, hogy a vasmag ezeknek szinte nincs, míg a felüljáró palást csak kis mennyiségben van. Az kéreg, a Föld tömegének csupán 1% -a, ezeknek a radiogenikus elemeknek mintegy fele annyi, mint az alatta lévő teljes köpeny (ami a Föld 67% -a). Valójában a kéreg úgy működik, mint egy elektromos takaró a bolygó többi részén.

Kevesebb hőmennyiséget termelnek különféle fizikai-kémiai eszközök: folyékony vas fagyasztása a belső magban, ásványi fázisváltozások, a világűrből származó ütések, a földi dagályok súrlódása és így tovább. És jelentős mennyiségű hő áramlik ki a Földből egyszerűen azért, mert a bolygó lehűl, mint azóta születése 4,6 milliárd évvel ezelőtt.

Ezen tényezők pontos száma nagyon bizonytalan, mivel a Föld hőköltsége a bolygó szerkezetének részleteire támaszkodik, amelyet még felfedeznek. A Föld is fejlődött, és nem feltételezhetjük, milyen volt annak szerkezete a múltban. Végül, a kéreg lemez-tektonikus mozgásai átrendezték ezt az elektromos takarót az elektronok számára. A Föld hőköltsége vitatott téma a szakemberek körében. Szerencsére tudás nélkül felhasználhatjuk a geotermikus energiát.