Energia geotermalna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania

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 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 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 petrochemiczne (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]

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 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]:

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 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. 11,0 11,1 11,2 11,3 11,4 11,5 Ciepłownia geotermalna w Stargardzie Szczecińskim i jej upadek. Instal nr 2/2008.
Odwiert geotermalny w okolicach Reykjavíku
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

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]


Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]