Sicherlich wissen Sie, was Geothermie im Allgemeinen ist, aber Kennen Sie alle Grundlagen dieser Energie? Im Allgemeinen sagen wir: Geothermie ist Wärmeenergie aus dem Erdinneren. Mit anderen Worten, Geothermie ist die einzige erneuerbare Energiequelle, die nicht aus der Sonne stammt. Darüber hinaus können wir sagen, dass es sich bei dieser Energie nicht um erneuerbare Energie handelt seine Erneuerung ist nicht unendlich, obwohl es immer noch so ist im menschlichen Maßstab unerschöpflichDaher wird es aus praktischen Gründen als erneuerbar angesehen.
Ursprung der Wärme in der Erde
Die Hitze im Erdinneren wird hauptsächlich durch die verursacht Zerfall radioaktiver Elemente wie Uran 238, Thorium 232 und Kalium 40. Diese Elemente zerfallen ständig und setzen dabei Wärmeenergie frei. Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Kollisionen tektonischer Platten, die durch Bewegung und Reibung Wärme abgeben. In bestimmten Regionen ist die Erdwärme stärker konzentriert, beispielsweise in der Nähe Vulkane, Magmaströme, Geysire und heiße Quellen. Dies ermöglicht eine einfachere Energienutzung.
Nutzung von Geothermie
Geothermie wird seit über 2.000 Jahren genutzt, wobei die Römer Pionierarbeit bei der Nutzung von Thermalquellen leisteten Thermalbad und Heizung. In neuerer Zeit ist es üblich Beheizung von Gebäuden, Gewächshäusern und Stromerzeugung. Es gibt drei Arten von Lagerstätten, aus denen Geothermie gewonnen werden kann:
- Hochtemperaturbehälter
- Niedertemperaturbehälter
- Trockene heiße Gesteinsreservoirs
Hochtemperaturbehälter
Es gilt als Anzahlung von hohe temperatur wenn das Grundwasser im Stausee aufgrund der Nähe einer aktiven Wärmequelle Temperaturen über 100 °C erreicht. Um dem Untergrund Wärme zu entziehen, müssen die geologischen Bedingungen die Existenz von a zulassen geothermisches Reservoir, das ähnlich wie Öl- oder Erdgaslagerstätten funktioniert.Das erhitzte Wasser Durch diese Gesteine steigt es tendenziell an die Oberfläche, bis es ein geothermisches Reservoir erreicht, das von einer undurchlässigen Schicht eingeschlossen ist. Wenn diese undurchlässige Schicht jedoch Risse aufweist, kann Dampf oder heißes Wasser aufsteigen und erscheinen an der Oberfläche in Form von heißen Quellen oder Geysiren. Diese Wärmequellen werden seit der Antike genutzt und werden heute zum Heizen und für industrielle Prozesse genutzt.
Niedertemperaturbehälter
Ein Tieftemperaturreservoir ist eines, wo Das Wasser erreicht eine Temperatur zwischen 60 und 100 °C. In diesen Fällen ist der Wärmefluss normal, sodass weder eine aktive Wärmequelle noch das Vorhandensein einer undurchlässigen Schicht erforderlich ist.
Hier kommt es darauf an, das Wasser in Tiefen zu speichern, die es ihm ermöglichen, Temperaturen zu erreichen, die hoch genug sind, um seine Nutzung wirtschaftlich zu machen.
Trockene heiße Gesteinsreservoirs
Die Einlagen von trockene heiße Steine Sie haben sogar noch mehr Potenzial, da sie zu den gehören 250-300ºC und in Tiefen zwischen 2.000 und 3.000 Metern. Um diesen Gesteinen Wärme zu entziehen, ist es notwendig Brechen Sie sie, um sie porös zu machen.
Bei diesem System wird kaltes Wasser von der Oberfläche injiziert, durch heißes poröses Gestein geleitet, dabei erhitzt und dann als Dampf zur Stromerzeugung entnommen. Diese Lagerstätten weisen jedoch aufgrund der für ihre Ausbeutung erforderlichen Bruch- und Bohrtechniken Schwierigkeiten auf.
Geothermie bei sehr niedrigen Temperaturen
Wir können den Untergrund auch als betrachten Wärmequelle bei 15ºC, völlig erneuerbar und unerschöpflich. Mit einem geeigneten Sammelsystem und einer Wärmepumpe ist es möglich, diese Wärme an ein Heizsystem zu übertragen, das bis zu 50 °C erreichen kann und so für Heizung und Warmwasser sorgt.
Dieses System kann auch im Sommer genutzt werden und speichert Wärme bei 40 °C im Untergrund. Der Hauptnachteil besteht darin, dass eine große Oberfläche benötigt wird, um den äußeren Stromkreis zu vergraben, aber sein Hauptvorteil ist die Energieeinsparungen und Vielseitigkeit Es kann sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen verwendet werden.
Die Erdwärmepumpe
Das wesentliche Element in dieser Art von System ist das Wärmepumpe. Der Betrieb dieser thermodynamischen Maschine basiert auf dem Carnot-Zyklus, gewonnen aus einem Gas, das als Wärmeträger zwischen zwei Quellen fungiert, einer mit niedriger Temperatur und einer mit hoher Temperatur.
Diese Pumpe kann dem Erdreich bei 15 °C Wärme entziehen und die Temperatur erhöhen, um die Luft in einem internen Kreislauf zu erwärmen, wodurch eine deutlich höhere Leistung als herkömmliche Klimaanlagen erreicht wird.
Schaltkreise mit der Erde austauschen
Wir können zwischen Austauschsystemen unterscheiden mit Oberflächenwasser, die zwar günstiger, aber geografisch begrenzt sind, und der Austausch mit der Erde, der direkt oder über einen Hilfsstromkreis erfolgen kann.
- Direkter Austausch: einfacher und billiger, aber mit der Gefahr von Undichtigkeiten und Einfrieren.
- Hilfsstromkreis: teurer, vermeidet aber große Temperaturschwankungen.
Es ist zu beachten, dass diese Systeme durch die Aufnahme von Wärme aus einer Quelle stabiler Temperatur wie dem Untergrund das ganze Jahr über eine konstante und effiziente Leistung bieten, unabhängig von den atmosphärischen Bedingungen.
Leistung von Klimaanlagen
La Energieeffizienz von geothermischen Klimaanlagen ist herausragend: Sie erreichen Leistungen von bis zu 500 % beim Kühlen und 400 % beim Heizen. Das bedeutet, dass für jede eingesetzte Energieeinheit bei der Kühlung bis zu 5 Einheiten thermische Energie erzeugt werden können.
Neben der hohen Effizienz hat dieses System den Vorteil, dass es unabhängig von Schwankungen der Sonnen- oder Windenergie ist, da die Erde eine konstante Wärmequelle darstellt.
Geothermische Energieverteilung
Geothermische Energie ist über den gesamten Planeten verteilt, jedoch mit einer größeren Konzentration in vulkanischen Gebieten und tektonischen Verwerfungen. Gebiete wie die Pazifikküste in Amerika und Indonesien haben großes Potenzial. Die Ausbeutung kann jedoch mit modernen Bohrtechnologien auf andere Bereiche ausgeweitet werden.
Vor- und Nachteile der Geothermie
Vorteile:
- Verfügbarkeit auf der ganzen Welt.
- Im menschlichen Maßstab unerschöpflich.
- Die günstigste bekannte Energie.
Nachteile:
- Mögliche Freisetzung schwefelhaltiger Gase.
- Eine Wärmeübertragung über große Entfernungen ist nicht möglich.
- Hohe Erstinstallationskosten.
Die Zukunft der Geothermie
Das geothermische Potenzial des Planeten ist gigantisch, da unter der Erde genügend Energie gespeichert ist, um den Energiebedarf der Welt für Millionen von Jahren zu decken. Mit fortschreitender Bohrtechnik wird erwartet, dass die Nutzung geothermischer Energie in industriellen Prozessen, der Gebäudeheizung und der Stromerzeugung immer weiter verbreitet wird.
Mit der Entwicklung neuer Technologien wie schaufellosen Turbinen, die Strom bei niedrigeren Temperaturen erzeugen können, hat die Geothermie eine vielversprechende Zukunft, um ein wesentlicher Bestandteil der globalen Energieversorgung zu werden.
Somit bietet Geothermie nicht nur eine saubere und reichlich vorhandene Alternative, sondern kann uns auch dabei helfen, eine größere Energieunabhängigkeit zu erreichen und gleichzeitig unseren CO2-Fußabdruck zu reduzieren.