Miten geotermistä energiaa käytetään?

By Kris WalkerJan 31 2013

maalämpö on maasta saatua lämpöä. Tämä energia on peräisin mineraalien radioaktiivisesta hajoamisesta ja planeetan alkuperäisestä muodostumisesta. Geotermisen energian hyödyntäminen juontaa juurensa muinaisista ihmisistä, jotka kylpivät kuumissa lähteissä, joita lämmitti maan inertti lämpö magmakammioiden alla.

geotermistä energiaa johdetaan jatkuvasti lämmön muodossa geotermisen gradientin kautta, joka on planeetan ytimen ja sen pinnan lämpötilaero. Geoterminen energia on edullista, ympäristöystävällistä, kestävää ja luotettavaa, mutta se rajoittuu mannerlaattojen rajojen alueille.

geotermiset kaivot päästävät kasvihuonekaasuja, jotka jäävät maan sisään. Nämä päästöt ovat kuitenkin hyvin pieniä energiayksikköä kohden kuin fossiilisten polttoaineiden aiheuttamat päästöt, joten geotermisellä energialla on potentiaalia hillitä ilmaston lämpenemistä.

geotermisiä voimaloita on asennettu maailmanlaajuisesti lähes 24 maahan ja ne tuottavat noin 10 715 megawattia energiaa. Vaikka maapallon geotermisiä luonnonvaroja on käytettävissä suuria määriä omien energiantarpeidemme tyydyttämiseksi, poraaminen ja syvien luonnonvarojen etsintä voi olla erittäin kallista.

tutkimukset osoittavat, että geotermisen energian tulevaisuus riippuu tuista, koroista ja energian hinnasta. Geotermisen sähkön tuotantokustannukset ovat kuitenkin laskeneet 25 prosenttia kahden viime vuosikymmenen aikana teollisuuden kokemuksen ja valtion avustaman tutkimuksen ansiosta.

tällaiset kuumat lähteet väistyivät geotermisen energian keräämisen ja jakelun tieltä voimalaitosten kautta. Kuvan lopputekstit: Photos.com

Maalämpövoimalatyypit

kaupallisessa käytössä on neljänlaisia maalämpövoimaloita, joihin kuuluvat:

Kuivahöyrylaitokset – tämä laitos käyttää hyvin kuumaa höyryä ja pienen määrän vettä maalämpövarastosta. Höyry johdetaan putken kautta suoraan turbiiniin pyörittämään generaattoria sähkön tuottamiseksi. Se on vanhin voimalaitostyyppi, ja sitä käytettiin ensimmäisen kerran Lardarellossa Italiassa vuonna 1904.

Flash – Höyryvoimalat-tämä laitos käyttää korkeapaineista kuumaa vettä höyryn tuottamiseen. Generaattoriin pumpattu kuuma vesi vapautuu säiliön paineesta. Paine laskee aiheuttaa veden höyrystyä mahdollistaa turbiinit spin joka tuottaa sähköä. Sekä flash-höyry että kuivahöyryvoimalaitokset vapauttavat pieniä määriä rikkiä, typpioksidia ja hiilidioksidia, whcih on vertailun mukaan hieman vähemmän kuin muut fossiilisia polttoaineita käyttävät voimalaitokset. Kuuma vesi, joka ei höyrysty, palautetaan säiliöön ruiskutuskaivojen kautta.

Binäärikiertokasvit – tämä kasvi käyttää säiliöstä peräisin olevaa keskilämpöistä vettä. Kuumia geotermisiä nesteitä johdetaan lämmönvaihtimen toiselta puolelta työnesteen lämmittämiseksi erillisessä putkessa. Työneste höyrystetään ja johdetaan turbiinin kautta sähkön tuottamiseksi. Työneste voi olla joko isobuteenia tai muita orgaanisia nesteitä kuten pentafluoripropaania.

Flash / Binary Combined Cycle – tässä laitoksessa yhdistyvät binary-ja flash-teknologiat. Maalämpövesi höyrystetään alennetussa paineessa höyryksi, joka muutetaan sähköksi. Matalapaineinen höyry poistuu vastapaineturbiinista ja tiivistyy binäärijärjestelmään.

tyypillinen maalämpövoimala. Kuvan lopputekstit: Photos.com

geotermisen energian hyödyt

geotermisen energian keskeiset hyödyt ovat:

• se on saastuttamaton, uusiutuva energialähde.
• Maalämpövoimalat tuottavat tasaista perusvoimaa.
• maalämmön suoralla käytöllä voidaan säästää jopa 80% verrattuna muihin tavanomaisiin polttoainekustannuksiin.
• oikein hoidetuilla geotermisillä resursseilla voidaan tuottaa energiaa pitkään.
• koska geoterminen energia tuotetaan kotimaisista luonnonvaroista, se vähentää riippuvuutta tuontienergiasta.
• maalämpövoimaloista syntyy pieni määrä epäpuhtauspäästöjä verrattuna muihin perinteisiin fossiilisia polttoaineita käyttäviin voimaloihin.
• Maalämpölaitokset vievät vähemmän tilaa.
• näiden laitosten ylläpitokustannukset ovat edullisia.
• tuotannon aikana ei synny hävikkiä tai sivutuotteita.

geotermisen energian sovelluksia

eräitä geotermisen energian merkittäviä sovelluksia ovat:

• sähköntuotanto – se on lupaava teknologia, joka on menestynyt paikoissa, jotka ovat hyvin riippuvaisia fossiilisista tuontipolttoaineista.
• Teollisuusprosessit-maalämpöä voidaan käyttää paperin, puumassan ja puutavaran kuivaamiseen.
• geoterminen katkarapuviljely – maailman ensimmäinen geotermisesti Lämmitetty katkarapuviljely kehitettiin Waikato-joen rannalle. Tila lämmittää Oman vetensä lämmönvaihtimilla, jotka hyödyntävät voimalaitoksen jätevesien lämpöä. Kaskiviljely vähentää myös kuuman veden valumista jokeen, jotta vesieliöstölle ei aiheutuisi haittaa.
• Puutarhavesiä käytetään laajalti pienimuotoisten kasvihuoneiden lämmittämiseen sesongin ulkopuolella olevien vihannesten, kukkien ja hedelmien tuottamiseen.
• kaukolämpö – ja tilalämpöjärjestelmät kierrättävät hydrotermiset vedet maalämpökaivoista yksittäisiin taloihin ja rakennuksiin putkisarjan kautta. Tilalämmitys työllistää yhden kaivon rakennetta kohti. Geotermisillä kaukolämpöjärjestelmillä voidaan säästää 30-50 prosenttia maakaasulämmityksen kustannuksista.

lähteet ja Jatkoluku

• geotermisen energian valjastaminen
• geoterminen energia: Muu geotermisen energian käyttö
• geotermisen energian edut

kirjoittanut

Kris Walker

Kris has a BA(hons) in Media &suorituskyky Salfordin yliopisto. Sen lisäksi valvoa toimituksen ja video joukkueet, Kris löytyy kaukana nurkissa maailmaa syömällä tarinan takana tieteen puolesta asiakkaillemme. Töiden ulkopuolella Kris näkee vihdoin paluuta Manchester Cityä tukevaan 25 vuoden loukkaantumiseen.

lainaukset