Energia geotermalna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Energia geotermalna (energia geotermiczna, geotermia) − energia termiczna skał znajdujących się we wnętrzu Ziemi, zaliczana na ogół do odnawialnych źródeł energii. Nie zawsze jest to jednak prawdą, bowiem przy małym strumieniu ciepła geotermalnego, pobieranie dużej ilości ciepła może doprowadzić do wychłodzenia skał. Jest pobierana za pomocą odwiertów, do których wtłaczana jest chłodna woda i odbierana gorąca nagrzana od gorących skał. Występuje również jako naturalne źródło ciepła w źródłach termalnych.

Energię geotermalną wykorzystuje się w 64 krajach, a łączna moc działających elektrowni geotermalnych wynosi 11,4 GW (2012 rok)[1]. Najistotniejszym źródłem energii jest na Islandii i Filipinach. W Polsce instalacje geotermalne działają m.in. na obszarze Podhala.

Dostępność energii geotermalnej[edytuj | edytuj kod]

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 235U) i toru (232Th)[2][3][4], 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[5].

Energia geotermalna naturalnie wydostaje się na powierzchnię Ziemi z mocą około 46 TW[6][7]. 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 petrotermiczne (energia zgromadzona w skałach) i hydrotermiczne (w wodzie).

Uzyskiwanie energii[edytuj | edytuj kod]

Instalacje geotermalne w Kalifornii, USA

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 | edytuj kod]

Odwiert geotermalny w okolicach Reykjavíku

Poniższa tabela przedstawia sumaryczną moc instalacji geotermalnych w krajach które najintensywniej wykorzystują ten typ energii w MW[1]:

Region

2008

2009

2010

2011

2012

Procent krajowej energii

 Stany Zjednoczone 3081 3207 3226 3236 3386 0,7%
 Filipiny 1958 1953 1966 1967 1968 23,8%
 Indonezja 1052 1189 1193 1209 1339 5,8%
 Włochy 811 843 863 863 863 2,5%
 Meksyk 965 965 965 887 812 2,9%
 Nowa Zelandia 629 629 769 769 769 15,2%
 Islandia 576 576 576 665 665 26,2%
 Japonia 532 500 502 502 502 0,4%

Świat

10530

10844

11055

11156

11446

Energia geotermalna w Polsce[edytuj | edytuj kod]

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 2001 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 1000 domów jednorodzinnych wyniósł w przypadku jednego z odwiertów na Podhalu 20 mln zł w 2012 [10].

Jak dotąd na terenie Polski funkcjonuje osiem geotermalnych zakładów ciepłowniczych oraz 1 w budowie[11]:

Zalety:

• nieszkodliwa dla środowiska, nie powoduje bowiem żadnych zanieczyszczeń przy poprawnym działaniu,

• pokłady energii geotermalnej są zasobami lokalnymi, tak więc mogą być pozyskiwane w pobliżu miejsca użytkowania,

• elektrownie geotermalne w odróżnieniu od zapór wodnych czy wiatraków nie wywierają niekorzystnego wpływu na krajobraz,

• zasoby energii geotermalnej są, w przeciwieństwie do energii wiatru czy energii Słońca dostępne zawsze, niezależnie od warunków pogodowych.

• instalacje oparte o wykorzystanie energii geotermalnej odznaczają się stosunkowo niskimi kosztami eksploatacyjnymi.

Wady:

• mała dostępność: dogodne do jej wykorzystania warunki występują tylko w niewielu miejscach,

• efektem ubocznym korzystania z energii geotermalnej jest niebezpieczeństwo zanieczyszczenia atmosfery, a także wód powierzchniowych i głębinowych przez szkodliwe gazy i minerały,

• choć energia geotermalna jest szeroko rozpowszechniona, nie wszędzie, gdzie występuje można ją łatwo pozyskiwać,

• pozyskiwanie energii geotermalnej wymaga poniesienia dużych nakładów inwestycyjnych na budowę instalacji,

• istnieje ryzyko przemieszczenia się złóż geotermalnych, które na całe dziesięciolecia mogą „uciec” z miejsca eksploatacji,

• problemem może być również korozja rur.

Przypisy

  1. 1,0 1,1 BP Statistical World Energy Review 2013. , 2013. BP. [dostęp 2013-06-13]. 
  2. US Department of Energy: 9. Geothermal. [dostęp 2008-12-13]. [zarchiwizowane z tego adresu (2012-12-12)].
  3. Joe Anuta: Probing Question: What heats the earth's core?. physorg.com, 30 marca 2006. [dostęp 2008-12-13].
  4. D. L. Turcotte, Schubert, G.. Geodynamics. , s. 136–137, 2002. Cambridge, England, UK: Cambridge University Press (ang.). 
  5. 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]. 
  6. 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]. 
  7. Thorne Lay, Joe Hernlund i Bruce Buffett. Core–mantle boundary heat flow. „Nature Geoscience”, s. 25-32, 2008. 
  8. Przyszłość polskiej energetyki. TVP.
  9. Atlas zasobów geotermalnych na Niżu Polskim, formacje mezozoiku, pod red W. Góreckiego, Kraków 2006
  10. 10,0 10,1 PAP: Nowy odwiert geotermalny na Podhalu. 28-11-2012. [dostęp 2012-12-02].
  11. Geotermia w Polsce. pga.org.pl. [dostęp 2015-05-27].
  12. 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,5 Ciepłownia geotermalna w Stargardzie Szczecińskim i jej upadek. Instal nr 2/2008.
Energia odnawialna
Wind Turbine
Energia wodna
Energia geotermalna
Energia prądów morskich, pływów i falowania
Energia słoneczna
Energia wiatru
Biopaliwo
Biomasa
Biogaz
Energia cieplna oceanu

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]