Energia geotermalna
| Energia odnawialna |
|---|
 |
| Energia wodna Energia geotermalna Energia prądów morskich, pływów i falowania Energia słoneczna Energia wiatru Biopaliwo Biomasa Biogaz Energia cieplna oceanu |
Energia geotermalna (energia geotermiczna, geotermia) − energia termiczna skał znajdujących się we wnętrzu Ziemi, zaliczana do odnawialnych źródeł energii. Jest pobierana za pomocą odwiertów, do których wtłaczana jest chłodna woda i odbierana gorąca po wymianie ciepła z gorącymi skałami. Służy również jako naturalne źródło ciepła w źródłach termalnych.
Energię geotermalną wykorzystuje się w 24 krajach, a łączna moc działających elektrowni geotermalnych wynosi 10,9 GW (2010 rok). Najistotniejsze źródła energii znajdują się na Islandii i Filipinach. W Polsce instalacje geotermalne działają m.in. na obszarze Podhala.
Spis treści |
Dostępność energii geotermalnej [edytuj]
Temperatura Ziemi rośnie wraz z głębokością, osiągając 6600 °C w samym jądrze. Około 20% energii cieplnej wnętrza Ziemi pochodzi z kontrakcji grawitacyjnej w okresie formowania się planety, pozostałe 80% pochodzi z rozpadu radioaktywnych izotopów potasu (40K), uranu (238U) i toru (232Th)[1][2][3], który zachodzi w płaszczu. Niewielki wkład w ciepło skorupy ziemskiej ma też tarcie wewnętrzne wywołanym siłami pływowymi i zmianami w prędkości obrotu Ziemi. Część energii termicznej jądra transportowana jest do skorupy ziemskiej poprzez pióropusze płaszcza, które mogą powodować powstawanie plam gorąca i pokryw lawowych[4].
Energia geotermalna naturalnie wydostaje się na powierzchnię Ziemi z mocą około 46 TW[5][6]. Średni strumień geotermalny to około 0,063 W/m2 - nie jest on zbyt duży, ale zasoby tej energii są praktycznie niewyczerpywalne, ze względu na ogromną objętość Ziemi. Strumień ten daje średni gradient temperatury (wzrost w kierunku środka) 25 K/km. Jest to niewystarczające do eksploatacji bezpośredniej, dlatego w geotermii istotne są tzw. rejony hipertermiczne (gradient większy od 80 K/km) i semitermiczne (od 40 do 80 K/km). Rejony hipertermiczne to przede wszystkim obszary radiogeniczne (duża zawartość pierwiastków radioaktywnych), obszary wysokiego strumienia ciepła (skały o bardzo dużej przewodności cieplnej) i punktowe źródła ciepła (zasoby magmy, wody geotermalne). W tych rejonach zasoby geotermalne występują jako petrochemiczne (energia zgromadzona w skałach) i hydrotermiczne (w wodzie).
Uzyskiwanie energii [edytuj]
Głównym sposobem pozyskiwania energii geotermalnej jest tworzenie odwiertów do zbiorników gorących wód geotermalnych. W pewnej odległości od otworu czerpalnego wykonuje się drugi otwór, którym wodę geotermalną po odebraniu od niej ciepła, wtłacza się z powrotem do złoża. Wody geotermiczne są z reguły mocno zasolone, jest to powodem szczególnie trudnych warunków pracy wymienników ciepła i innych elementów armatury instalacji geotermicznych. Energię geotermiczną wykorzystuje się w układach centralnego ogrzewania jako podstawowe źródło energii cieplnej. Drugim zastosowaniem energii geotermicznej jest produkcja energii elektrycznej. Jest to opłacalne jedynie w przypadkach źródeł szczególnie gorących. Zagrożenie jakie niesie za sobą produkcja energii geotermicznej to zanieczyszczenia wód głębinowych, uwalnianie radonu, siarkowodoru i innych gazów.
Gorące źródła tzw. gejzery są charakterystycznym elementem krajobrazu Islandii, która wykorzystuje je jako źródło ogrzewania i ciepłej wody. Nie wpływa to ujemnie na środowisko naturalne.
Wykorzystanie energii geotermalnej na świecie [edytuj]
Poniższa tabela przedstawia sumaryczną moc instalacji geotermalnych w niektórych krajach w MW[7]:
| Region | 2008 | 2009 | 2010 | Procent krajowej energii |
|---|---|---|---|---|
 Stany Zjednoczone |
2910,6 | 3086,6 | 3101,6 | 0,3% |
 Filipiny |
1958,0 | 1953,0 | 1966,0 | 27,0% |
 Indonezja |
1060,0 | 1189,0 | 1189,0 | 3,7% |
 Meksyk |
958,0 | 958,0 | 958,0 | 3,0% |
 Włochy |
810,5 | 843,0 | 863,0 | 1,5% |
 Nowa Zelandia |
629,3 | 629,3 | 769,3 | 10,0% |
 Islandia |
575,1 | 575,1 | 575,1 | 30,0% |
 Japonia |
532,0 | 500,0 | 502,0 | 0,1% |
| Świat | 10364,1 | 10716,2 | 10906,2 |
Energia geotermalna w Polsce [edytuj]
Polska ma bardzo dobre warunki geotermalne, gdyż 80% powierzchni kraju jest pokryte przez 3 prowincje geotermalne: centralnoeuropejską, przedkarpacką i karpacką. Temperatura wody dla tych obszarów wynosi od 30-130 °C (a lokalnie nawet 200 °C), a głębokość występowania w skałach osadowych od 1 do 10 km. Naturalny wypływ zdarza się bardzo rzadko (Sudety – Cieplice, Lądek Zdrój). Możliwości wykorzystania wód geotermalnych dotyczą 40% obszaru kraju (wydobycie jest opłacalne, gdy do głębokości 2 km temperatura osiąga 65 °C, zasolenie nie przekracza 30 g/l a także gdy wydajność źródła jest odpowiednia)[8].
Powstał atlas wód geotermalnych występujących na terenie Polski pod redakcją prof. Wojciecha Góreckiego z Wydziału Geologii Akademii Górniczo-Hutniczej, wskazujący obszary występowania wód geotermalnych na terenie Polski[9] Pierwszy w Polsce Zakład Geotermalny w Bańskiej-Białym Dunajcu powstał w latach 1989-1993. Od kilku lat z odwiertów i instalacji korzysta PEC Geotermia Podhalańska SA, która pokrywa 35 % zapotrzebowania na ciepło w Zakopanem [10].
Koszt wybudowania instalacji o mocy około 10 MW wystarczającej do podłączenia około 1 000 domów jednorodzinnych wyniósł w przypadku jednego z odwiertów na Podhalu 20 mln. zł w 2012 [10].
Jak dotąd na terenie Polski funkcjonuje dziewięć geotermalnych zakładów ciepłowniczych oraz kilka w budowie[potrzebne źródło]:
- Bańska Niżna (4,5 MW, docelowo 70 MW),
- Pyrzyce (15 MW, docelowo 50 MW),
- Stargard Szczeciński (14 MW, nieczynna[11])
- Czarnków (11,5 MW),
- Mszczonów (7,3 MW),
- Uniejów (2,6 MW),
- Słomniki (1 MW),
- Lasek (2,6 MW),
- Klikuszowa (1 MJ/h),
- Toruń - w budowie.
Przypisy
- ↑ US Department of Energy: 9. Geothermal. [dostęp 2008-12-13].
- ↑ Joe Anuta: Probing Question: What heats the earth's core?. physorg.com, 30 marca 2006. [dostęp 2008-12-13].
- ↑ D. L. Turcotte, Schubert, G.. Geodynamics. , s. 136–137, 2002. Cambridge, England, UK: Cambridge University Press (ang.).
- ↑ M. A. Richards, R. A. Duncan, V. E. Courtillot. Flood Basalts and Hot-Spot Tracks: Plume Heads and Tails. „Science”. 4926 (246), s. 103–107, 1989. doi:10.1126/science.246.4926.103. PMID 17837768. [dostęp 2007-04-21].
- ↑ D. F. Hollenbach, J. M. Herndon. Deep-Earth reactor: Nuclear fission, helium, and the geomagnetic field. „PNAS”. 20 (98), s. 11085–11090, 25 września 2001. doi:10.1073/pnas.201393998. PMID 11562483. [dostęp 2007-03-01].
- ↑ Thorne Lay, Joe Hernlund i Bruce Buffett. Core–mantle boundary heat flow. „Nature Geoscience”, s. 25-32, 2008.
- ↑ BP Statistical World Energy Review 2011. . [dostęp 8 sierpnia 2011].
- ↑ Przyszłość polskiej energetyki. TVP.
- ↑ Atlas zasobów geotermalnych na Niżu Polskim, formacje mezozoiku, pod red W. Góreckiego, Kraków 2006
- ↑ 10,0 10,1 PAP: Nowy odwiert geotermalny na Podhalu. 28-11-2012. [dostęp 2012-12-02].
- ↑ Ciepłownia geotermalna w Stargardzie Szczecińskim i jej upadek. Instal nr 2/2008.
Zobacz też [edytuj]
Linki zewnętrzne [edytuj]
- Polska Geotermalna Asocjacja
- Państwowy Instytut Geologiczny
- Termy Gminne
- Polskie Stowarzyszenie Geotermiczne
- Zakład Energii Odnawialnej IGSMiE PAN
- The International Geothermal Association (ang.)
