Energia geotermalna

W jaki sposób wykorzystuje się energię geotermalną?

Energia geotermalna to ciepło, które pochodzi z głębi ziemi. Ciepło to jest przenoszone ze środka Ziemi poprzez kolejne warstwy do powierzchni. Ciepło geotermalne może być wykorzystywane do produkcji prądu oraz do ogrzewania budynków i wody użytkowej. Skala wykorzystania to przykładowo duże elektrownie, osiedlowa sieć ciepłownicza czy systemy dla pojedynczych domów.

Prąd może być wytwarzany z udziałem gorącej wody lub pary pochodzącej spod powierzchni ziemi. Para wodna jest używana bezpośrednio do produkcji prądu w turbinie parowej. Natomiast gorąca woda pochodząca z naturalnych podziemnych zbiorników jest na powierzchni zamieniana w parę zasilającą turbinę parową. W fazie końcowej cyklu para ulega kondensacji i woda jest zatłaczana z powrotem pod powierzchnię.

Ciepło geotermalne może być wykorzystywane bezpośrednio do celów grzewczych, jeśli gorące wody podziemne wypływają w postaci gorących źródeł lub są wypompowywane na powierzchnię. Woda ta transportowana jest do wymienników ciepła, za pomocą których ciepło przenoszone jest do systemu grzewczego budynku lub osiedlowej sieci ciepłowniczej.

geothermal pl

Rysunek 1. Geotermalna sieć ciepłownicza

Innym sposobem wykorzystania ciepła ziemi są gruntowe pompy ciepła. Są one instalowane pod powierzchnią ziemi na głębokości, gdzie temperatura jest prawie niezmienna w ciągu roku – wyższa niż temperatura powietrza w zimie oraz niższa niż w lecie. Wymiennik ciepła stanowi system rur, które usadowione są w gruncie. W rurach przepływa ciecz (woda lub niezamarzający roztwór), która pobiera ciepło z gruntu i transportuje je do powierzchniowej instalacji. Ciepło jest następnie rozprowadzane wewnątrz budynku. W lecie system działa odwrotnie i może być używany do klimatyzowania pomieszczeń. System rur może być posadowiony w gruncie poziomo lub pionowo. Poziome systemy umieszczone są w płytkim gruncie i nie są postrzegane jako systemy geotermalne, gdyż wykorzystują raczej energię słoneczną, którą pochłania grunt, a nie energię geotermalną pochodzącą z głębi ziemi.

geothermal2 4 maly

Rysunek 2. System składający się z pompy ciepła z poziomym kolektorem gruntowym

Dlaczego powinniśmy wykorzystywać energię geotermalną?

Wykorzystanie energii geotermalnej nie wiąże się z emisją zanieczyszczeń wpływających na efekt cieplarniany.

Nie mają na nią wpływu warunki pogodowe w przeciwieństwie do energetyki wiatrowej czy słonecznej (wyjątek stanowią gruntowe pompy ciepła).

Budowa geotermalnych elektrowni lub instalacji nie ma znaczącego wpływu na krajobraz, jak to ma miejsce w przypadku paneli słonecznych czy turbin wiatrowych.

Kiedy elektrownia geotermalna zostanie wybudowana, energia jest dostępna praktycznie za darmo. Natomiast geotermalne instalacje do celów grzewczych znacząco obniżają koszty ogrzewania.

Geotermalna energia to źródło niewyczerpalne.

Gdzie można wykorzystywać energię geotermalną?

Ogólnie rzecz biorąc, wykorzystanie energii geotermalnej nie jest przestrzennie ograniczone, gdyż energia ta jest obecna wszędzie. Jednakże łatwo dostępne zasoby wody geotermalnej (lub pary) nie występują powszechnie .Regionów, gdzie zbiorniki wód geotermalnych usytuowane są korzystnie pod względem ekonomicznym i technologicznym, jest stosunkowo niewiele. Przykładowo do produkcji prądu zwykle wykorzystywane są wody wysokotemperaturowe (powyżej 150°C). W konsekwencji większość europejskich elektrowni geotermalnych znajduje się jest w Islandii i we Włoszech, gdzie zasoby wód o takich temperaturach są łatwo dostępne. Z drugiej strony elektrownie geotermalne wytwarzające prąd z nisko- (poniżej 90°C) i średniotemperaturowych wód (pomiędzy 90°C a150°C) zostały niedawno uruchomione w Niemczech i Austrii.

Niskotemperaturowe zasoby (poniżej 90°C) występują powszechnie. Gruntowe pompy ciepła będą działać wszędzie tam, gdzie jest możliwość umieszczenia systemu rur na odpowiedniej głębokości w gruncie.

 Jakie są potencjalne przeszkody?

Główną przeszkodą w szerokim wykorzystaniu energii geotermalnej jest wysoki koszt instalacji zarówno w przypadku zastosowań przemysłowych, jak i domowych. Duże koszty są generowane przede wszystkim wskutek konieczności wiercenia otworów. Ponadto obecne technologie wiertnicze są w stanie zapewnić dostęp do zasobów geotermalnych leżących stosunkowo blisko powierzchni.

W przypadku zastosowań przemysłowych istnieje możliwość zaniku wody lub pary. To zjawisko może wystąpić z różnych przyczyn, na przykład wskutek wtłaczania zbyt dużej ilości zimnej wody z powrotem do górotworu i wychłodzenia skał. Dlatego właśnie zasoby geotermalne muszą być traktowane ze szczególną ostrożnością, aby uniknąć ich lokalnego wyczerpania. Istnieje także ryzyko, że ze zbiorników geotermalnych uwolnione zostaną szkodliwe gazy lub minerały, które następnie wydostaną się na powierzchnię.

W przypadku gruntowych pomp ciepła i pomp stosowanych w otworach udostępniających wody geotermalne niewielka ilość energii niezbędna jest do obsługi tych urządzeń, więc odzyskane ciepło nie jest do końca „darmowe”. Instalacje pobierające wody geotermalne czy pompy ciepła z pionowym systemem wymienników ciepła są generalnie bardziej kosztowne ze względu na konieczność wykonania wierceń, ale wymagają zagospodarowania stosunkowo niewielkiego obszaru. Tańsze jest wykonanie instalacji do pomp ciepła z poziomym kolektorem gruntowym, ale wymaga to wygospodarowania stosunkowo dużego obszaru, który nie jest zawsze dostępny w pobliżu budynków. Istnieje także ryzyko popełnienia poważnych błędów przy projektowaniu, montażu i użytkowaniu systemu pomp ciepła, co może prowadzić do jego uszkodzenia.

UWAGA! Ten serwis używa cookies i podobnych technologii.

Brak zmiany ustawienia przeglądarki oznacza zgodę na to. Czytaj więcej…

Zrozumiałem