Ģeotermiskās enerģijas solījums

Pieaugot degvielas un elektrības izmaksām, ģeotermiskajai enerģijai ir daudzsološa nākotne. Pazemes siltumu var atrast jebkur uz Zemes, ne tikai tur, kur tiek sūknēta eļļa, tiek iegūtas ogles, kur spīd saule vai kur pūš vējš. Un tas visu diennakti tiek ražots ar relatīvi nelielu pārvaldību. Lūk, kā darbojas ģeotermālā enerģija.

Neatkarīgi no tā, kur atrodaties, ja urbjaties cauri Zemes garozai, jūs galu galā nonāksit karstā klintī. Kalnrači pirmo reizi viduslaikos pamanīja, ka dziļās mīnas apakšā ir siltas, un jāveic rūpīgi mērījumi Kopš tā laika ir atklājies, ka, tiklīdz esat izgājis garām virsmas svārstībām, cietais iezis aug vienmērīgi siltāks dziļums. Vidēji tas ģeotermiskais gradients ir apmēram viens grāds pēc Celsija uz katriem 40 metriem vai 25 C uz kilometru.

Bet vidējie rādītāji ir tikai vidējie rādītāji. Sīki izsakoties, ģeotermiskais gradients dažādās vietās ir daudz lielāks un zemāks. Augstiem slīpumiem nepieciešama viena no divām lietām: karsta magma, kas paceļas tuvu virsmai, vai bagātīgas plaisas, kas gruntsūdeņiem ļauj efektīvi novadīt siltumu virspusē. Enerģijas ražošanai pietiek ar vienu, bet vislabāk ir ar abiem.

Magma paceļas tur, kur garoza tiek izstiepta, lai ļautu tai pacelties atšķirīgās zonas. Tas notiek, piemēram, vulkāna lokos virs vairuma subdukcijas zonu un citās garozas paplašināšanās vietās. Pasaulē lielākā pagarinājuma zona ir okeāna vidienes grēdu sistēma, kur ir slavenā, karstā un karstā melnie smēķētāji ir atrasti. Būtu lieliski, ja mēs varētu izmantot siltumu no izkliedējošajām grēdām, bet tas ir iespējams tikai divos vietas, Islande un Kalifornijas Saltona sila (un Jana Majena zeme Ziemeļu Ledus okeānā, kur neviena dzīvi).

Nākamā labākā iespēja ir kontinentālās izplatības apgabali. Labi piemēri ir baseina un diapazona reģions Amerikas Rietumu un Austrumāfrikas Lielajā Rifta ielejā. Šeit ir daudz karstu iežu apgabalu, kas pārsniedz jauno magmas iebrukumu. Siltums ir pieejams, ja mēs to varam sasniegt urbjot, tad sāciet iegūt siltumu, sūknējot ūdeni caur karsto iežu.

Karstie avoti un geizeri visā baseinā un diapazonā norāda uz lūzumu nozīmi. Bez lūzumiem nav karstā avota, ir tikai slēpts potenciāls. Lūzumi atbalsta karstos avotus daudzās citās vietās, kur garoza neizstiepjas. Slavenie Siltā avoti Gruzijā ir piemērs, vieta, kur 200 miljonu gadu laikā nav plūdusi neviena lava.

Vislabākajās vietās, kur pieskarties ģeotermiskajam karstumam, ir augsta temperatūra un bagātīgi lūzumi. Dziļi zemē lūzumu vietas piepilda ar tīru pārkarsētu tvaiku, bet gruntsūdeņi un minerāli dzesēšanas zonā virs spiediena spiediena. Iekļūšana vienā no šīm sausa tvaika zonām ir kā ērts milzu tvaika katls, ko varat iespraust turbīnā, lai ražotu elektrību.

Labākā vieta pasaulē tam ir bez ierobežojumiem - Jeloustonas Nacionālais parks. Mūsdienās ir tikai trīs sausā tvaika lauki, kas ražo enerģiju: Lardarello Itālijā, Wairakei Jaunzēlandē un The Geysers Kalifornijā.

Citi tvaika lauki ir slapji - tie rada verdošu ūdeni, kā arī tvaiku. To efektivitāte ir mazāka nekā sausa tvaika laukiem, taču simtiem no tiem joprojām gūst peļņu. Svarīgs piemērs ir Koso ģeotermiskais lauks Kalifornijas austrumos.

Ģeotermiskās enerģijas augus var iedarbināt karstā, sausā iežā, vienkārši to izsējot un sadrupinot. Tad tam tiek sūknēts ūdens un siltumu novāc tvaikā vai karstā ūdenī.

Elektroenerģiju ražo, vai nu saspiežot karstā ūdens spiedienu zem tvaika ar virsmas spiedienu, vai arī izmantojot otru darba šķidrumu (piemēram, ūdeni vai amonjaku) atsevišķā santehnikas sistēmā, lai iegūtu un pārveidotu karstums. Jaunie savienojumi tiek izstrādāti kā darba šķidrumi, kas varētu palielināt efektivitāti pietiekami, lai mainītu spēli.

Parastais karstais ūdens ir noderīgs enerģijai pat tad, ja tas nav piemērots elektrības ražošanai. Pats siltums ir noderīgs rūpnīcas procesos vai tikai ēku sildīšanai. Pateicoties visai karstai un siltai ģeotermiskajai enerģijai, Islandes tautai ir gandrīz pilnīgi enerģijas pašpietiekama enerģija, kas dara visu, sākot no turbīnu virzīšanas līdz siltumnīcu sildīšanai.

Visu šo veidu ģeotermālās iespējas ir parādītas a ģeotermālā potenciāla nacionālā karte izdots vietnē Google Earth 2011. gadā. Pētījumā, kas izveidoja šo karti, tika lēsts, ka Amerikai ir desmit reizes lielāks ģeotermiskais potenciāls nekā enerģijai visās tās ogļu gultnēs.

Noderīgu enerģiju var iegūt pat seklajos caurumos, kur zeme nav karsta. Siltumsūkņi var atdzesēt ēku vasarā un sildīt to ziemā, vienkārši pārvietojot siltumu no vietas, kur ir siltāks. Līdzīgas shēmas darbojas ezeros, kur ezera dibenā atrodas blīvs, auksts ūdens. Kornēlas Universitātes ezera avotu dzesēšanas sistēma ir ievērojams piemērs.

Pirmkārt, Zemes siltums rodas no trīs elementu: urāna, torija un kālija radioaktīvās sabrukšanas. Mēs domājam, ka dzelzs kodols gandrīz nav neviena no tām, bet pārsvarā mantija ir tikai nelielas summas. garoza, tikai 1 procents no Zemes apjoma, satur apmēram pusi no šiem radiogēniem elementiem nekā visa mantija zem tā (kas ir 67% no Zemes). Faktiski garoza uz pārējās planētas darbojas kā elektriska sega.

Mazāks siltuma daudzums tiek iegūts ar dažādiem fizikāli ķīmiskiem līdzekļiem: šķidrā dzelzs sasalšanu iekšējā kodolā, minerālu fāzes izmaiņas, triecienus no kosmosa, berzi no Zemes plūdmaiņas un daudz ko citu. Un no Zemes izplūst ievērojams daudzums siltuma tikai tāpēc, ka planēta atdziest, kā tas ir kopš tā laika tā dzimšana pirms 4,6 miljardiem gadu.

Visu šo faktoru precīzie skaitļi ir ļoti neskaidri, jo Zemes siltuma budžets ir atkarīgs no detaļām par planētas struktūru, kas joprojām tiek atklāta. Arī Zeme ir attīstījusies, un mēs nevaram pieņemt, kāda bija tās struktūra dziļā pagātnē. Visbeidzot, garozas platetektoniskās kustības pārkārto šo elektrisko segu mūžiem. Zemes siltuma budžets ir strīdīgs temats speciālistu vidū. Par laimi, mēs bez šīm zināšanām varam izmantot ģeotermisko enerģiju.