Geotermisk energi , form av energiomvandling i vilken värme energi inifrån jorden fångas upp och utnyttjas för matlagning, bad, rymdvärme, elproduktion och andra användningsområden.
Nesjavellir geotermiska kraftverk Nesjavellir geotermiska kraftverk, Island. Gretar Ívarsson
Värme från jordens inre genererar ytfenomen som lavaströmmar, gejsrar, fumaroler, heta källor och lera krukor. Värmen produceras främst av radioaktivt avfall av kalium , torium och uran i jordskorpan och manteln och även genom friktion som genereras längs marginalerna på kontinentala plattor. Den efterföljande årliga låggrad värmeflöde till ytan är medelvärdena mellan 50 och 70 milliwatt (mW) per kvadratmeter över hela världen. Däremot ger inkommande solstrålning som träffar jordens yta 342 watt per kvadratmeter årligen ( ser solenergi ). Geotermisk värmeenergi kan återvinnas och utnyttjas för mänskligt bruk, och den finns tillgänglig var som helst på jordens yta. Den uppskattade energin som kan återvinnas och utnyttjas på ytan är 4,5 × 106exajoules, eller ungefär 1,4 × 106terawatt-år, vilket motsvarar ungefär tre gånger världens årliga konsumtion av alla typer av energi.
Mängden användbar energi från geotermiska källor varierar med djup och efter utvinningsmetod. Ökningen i temperatur av stenar och andra material under jorden i genomsnitt 20–30 ° C (36–54 ° F) per kilometer (0,6 mil) djup över hela världen i den övre delen av litosfären, och denna ökningstakt är mycket högre i de flesta av jordens kända geotermiska områden . Normalt kräver värmeuttag a vätska (eller ånga ) för att föra energin till ytan. Att hitta och utveckla geotermiska resurser kan vara utmanande. Detta gäller särskilt de höga temperaturresurser som behövs för att generera el. Sådana resurser är vanligtvis begränsade till delar av världen som kännetecknas av nyligen vulkanisk aktivitet eller ligger längs med plattgränser eller inom skorpiga heta fläckar. Även om det finns en kontinuerlig värmekälla inom jorden kan utvinningsgraden för de uppvärmda vätskorna och ångan överstiga påfyllningshastigheten, och därmed måste resursanvändningen hanteras på ett hållbart sätt.
Geotermisk energianvändning kan delas in i tre kategorier: applikationer för direktanvändning, geotermiska värmepumpar (GHP) och elproduktion.
Förmodligen den mest använda uppsättningen applikationer innebär direkt användning av uppvärmd vatten från marken utan behov av specialutrustning. Alla applikationer för direktanvändning använder geotermiska resurser vid låg temperatur, som sträcker sig mellan cirka 50 och 150 ° C (122 och 302 ° F). Sådant lågtemperaturgeotermiskt vatten och ånga har använts för att värma enstaka byggnader, liksom hela distrikt där många byggnader värms upp från en central försörjningskälla. Dessutom har många pooler, balneologiska (terapeutiska) anläggningar på spa, växthus och vattenbruksdammar runt om i världen har värms upp med geotermiska resurser. Andra direkta användningar av geotermisk energi inkluderar matlagning, industriella tillämpningar (såsom torkning av frukt, grönsaker och virke), mjölkpasteurisering och storskalig snösmältning. För många av dessa aktiviteter används ofta varmt vatten direkt i värmesystemet, eller det kan användas tillsammans med en värmeväxlare, som överför värme när det finns problematiska mineraler och gaser såsom vätesulfid blandat med vätskan.
Bagno Vignoni: varma källor Varma källor i Bagno Vignoni, Italien. Uroš Medved / Shutterstock.com
hur många människor dog under den svarta pesten
Geotermiska värmepumpar (GHP) utnyttjar de relativt stabila måttliga temperaturförhållandena som förekommer inom de första 300 meter (1000 fot) av ytan för att värma byggnader på vintern och kyla dem på sommaren. I den delen av litosfären förekommer stenar och grundvatten vid temperaturer mellan 5 och 30 ° C (41 och 86 ° F). På grundare djup, där de flesta växthusgaser finns, t.ex. inom 6 meter (cirka 20 fot) från jordens yta, håller markens temperatur en nästan konstant temperatur på 10 till 16 ° C (50 till 60 ° F). Följaktligen kan den värmen användas för att värma byggnader under de kallare månaderna på året när lufttemperaturen sjunker under markens. På samma sätt kan varm luft dras från en byggnad och cirkuleras under jordens varmare månader, där den tappar mycket av sin värme och återlämnas.
bostadsvärmepump Bostadsvärmepump för sommarkylning och vinteruppvärmning. Encyclopædia Britannica, Inc.
Ett GHP-system består av en värmeväxlare (en slinga av rör begravda i marken) och en pump. Värmeväxlaren överför värmeenergi mellan marken och luften vid ytan med hjälp av en vätska som cirkulerar genom rören; vätskan som används är ofta vatten eller en kombination av vatten och frostskyddsmedel. Under varmare månader överförs värme från varm luft till värmeväxlaren och in i vätskan. När den rör sig genom rören sprids värmen till klipporna, jord och grundvatten. Pumpen backas under de kallare månaderna. Värmeenergi lagrad i den relativt varma marken höjer vätskans temperatur. Vätskan överför sedan denna energi till värmepumpen, som värmer upp luften inuti byggnaden.
GHP: er har flera fördelar jämfört med mer konventionella värme- och luftkonditioneringssystem. De är mycket effektiva och använder 25–50 procent mindre el än jämförbara konventionella värme- och kylsystem och de ger mindre föroreningar. Minskningen av energianvändningen i samband med växthusgas kan översättas till så mycket som en minskning av växthusgasutsläppen med 44 procent jämfört med luftvärmepumpar (som överför värme mellan inomhus- och utomhusluft). Dessutom, jämfört med uppvärmningssystem för elektriskt motstånd (som omvandlar el till värme) i kombination med standard luftkonditionering system kan växthusgaser producera upp till 72 procent mindre utsläpp av växthusgaser.
Beroende på temperatur och vätskeflöde (ånga) kan geotermisk energi användas för att generera el. Geotermiska kraftverk kan producera el på tre sätt. Trots deras skillnader i design styr alla tre ångans beteende och använder den för att köra elektriska generatorer . Med tanke på att överflödig vattenånga i slutet av varje process kondenseras och återförs till marken, där den värms upp för senare användning, anses geotermisk kraft vara en form av förnybar energi.
Vissa geotermiska kraftverk samlar helt enkelt upp stigande ånga från marken. Vid sådana torra ångoperationer trattas den uppvärmda vattenångan direkt in i en turbin som driver en elektrisk generator. Andra kraftverk, byggda kring designen av flashånga och binära cykler, använder en blandning av ånga och uppvärmt vatten (våt ånga) som extraheras från marken för att starta den elektriska alstringsprocessen.
generering av torr ånga geotermisk kraft Torr ånga geotermisk kraftproduktion. Encyclopædia Britannica, Inc.
I snabba ångkraftverk dras högtemperaturvatten från under ytan till behållare vid ytan, kallade blixtankar, där den plötsliga minskningen av trycket gör att det flytande vattnet blinkar eller förångas till ånga. Ångan används sedan för att driva turbingeneratoruppsättningen. Däremot använder binära cykelkraftverk ånga som drivs av en sekundär arbetsvätska (såsom ammoniak och kolväten) som finns i en sluten slinga av rör för att driva turbingeneratoruppsättningen. I denna process dras geotermiskt uppvärmt vatten genom en annan uppsättning rör och mycket av den energi som lagras i det uppvärmda vattnet överförs till arbetsvätskan genom en värmeväxlare. Arbetsvätskan förångas sedan. Efter att ångan från arbetsvätskan har passerat genom turbinen kondenseras den igen och ledas tillbaka till värmeväxlaren.
Flash ånga geotermisk kraftgenerering Flash ånga geotermisk kraftgenerering. Encyclopædia Britannica, Inc.
binärcykel geotermisk kraftgenerering Binärcykel geotermisk kraftgenerering. Encyclopædia Britannica, Inc.
Elektrisk kraft kräver vanligtvis att vatten är uppvärmt över 175 ° C (347 ° F) för att vara ekonomiskt. I geotermiska anläggningar som använder Organic Rankine Cycle (ORC), en speciell typ av binärcykelteknik som använder värmekällor med lägre temperatur (t.ex. biomassa förbränning och industriellt spillvärme), vattentemperaturer så låga som 85–90 ° C (185–194 ° F) kan användas.
Copyright © Alla Rättigheter Förbehållna | asayamind.com