1. Skip to Menu
  2. Skip to Content
  3. Skip to Footer

Geotermalna energija

Ispod Zemljine površine nalaze se ogromne zalihe toplotne energije, koja se naziva geotermalna energija. Naziv "geotermalno" potiče od grčkih reči geo, što znači zemlja i therme, što znači toplota. Geotermalna energija je toplotna energija akumulirana u fluidima i stenskim masama u Zemljinoj kori. Nastala je polaganim raspadanjem radioaktivnih elemenata, hemijskim reakcijama ili trenjem pri kretanju tektonskih masa. Količina takve energije je tako velika da se može smatrati skoro neiscrpnom, pa se smatra obnovljivim izvorom energije, iako je u suštini neobnovljiva. O veličinama tih potencijala najbolje govori činjenica da je akumulirana toplota u omotaču zemlje tolika, da bi se smanjenje temperature Zemljine kore za samo 0,1 C omogućilo toliko energije da se svet snabdeva električnom energijom na sadašnjem nivou potrošnje za naredni period od 15 000 godina.

Potencijal geotermalne energije je ogroman, ima je 50 000 puta više od sve energije koja se može dobiti iz nafte i gasa širom sveta. Geotermalni resursi nalaze se u širokom spektru dubina, od plitkih površinskih do više kilometara dubokih rezervoara vruće vode i pare koja se može dovesti na površinu i iskoristiti. U prirodi se geotermalna energija najčešće pojavljuje u formi vulkana, izvora vruće vode i gejzira. U nekim zemljama se geotermalna energija koristi već hiljadama godina u svrhu banjskog i rekreativno-lekovitog kupanja. Ipak, razvoj nauke nije se ograničio samo na područje lekovitog iskorišćavanja geotermalne energije, već je usmerio i prema procesu dobijanja električne energije, već i za grejanje domaćinstava i industrijskih postrojenja. Procjenjuje se da toplotni tok iz unutrašnjosti do površine Zemlje iznosi 42 TW. Celokupna geotermalna energija Zemlje mogla bi se proceniti na 12,6 × 10 24 MJ, a kore na 5,4 × 10 21 MJ. Ipak, samo jedan manji deo svega toga mogao bi se iskoristiti. Svetski geotermalni potencijal je gotovo 35 milijardi puta veći nego što iznose današnje potrebe za energijom, ali tek se vrlo mali deo toga može isplativo iskorišćavati, i to svega do dubine od 5000 m.

Da bi se definisale rezerve, potrebno je odrediti mogućnost ekonomske isplativosti korišćenja geotermalne energije, a to je danas moguće za proizvodnju toplotne i električne energije.

Geotermalna energija za proizvodnju električne energije dobija se u geotermalnim elektranama, i koristi se, takođe, i za toplifikaciju naseljenih mesta, grejanje staklenika ili stambenih zgrada. Ona se može koristiti i u druge svrhe, kao na primer u proizvodnji papira, pasterizaciji mlijeka, plivačkim bazenima, u procesu sušenja drveta i vune, planskom stočarstvu, kao i u mnoge druge svrhe.

Geotermalna energija ima brojne prednosti pred tradicionalnim izvorima energije baziranim na fosilnim gorivima. Najveća prednost geotermalne energije je to što je čista i sigurna za okolinu. Metoda koja se koristi za dobijanje električne energije ne stvara emisije štetne za okolinu. Geotermalne elektrane zauzimaju mali prostor (za razliku od npr. hidroelektrana čije brane uzrokuju potapanje velikih površina). Geotermalne elektrane se grade direktno na izvoru energije i lako opskrbljuju okolna područja toplotnom i električnom energijom. Osim toga, zbog toga što zauzimaju malo prostora, takve elektrane su vrlo pouzdane. Geotermalna energija je pouzdana jer ne zavisi od meteoroloških uticaja, za razliku od hidroelektrana, koje zavise od količini vode na raspolaganju, vetroelektrana, jer snaga vetra varira i ne može se znati kad će ga biti, ili solarnih postrojenja, koje ne mogu raditi noću i zavise do meteoroloških prilika. Električna energija iz geotermalnih izvora može se proizvoditi 24 sata dnevno. Geotermalne elektrane imaju vrlo niske troškove proizvodnje. Zahtevaju samo energiju za pokretanje vodenih pumpi, a tu energiju proizvodi elektrana sama za sebe.

NASTANAK

Polagano prirodno raspadanje radioaktivnih elemenata, u prvom redu urana, torijuma i kalijuma, koji se nalaze u svim stenama, proizvodi ogromnu termičku energiju.    Geotermalna energija se može smatrati fosilnom nukleranom energijom; ona je tzv. unutrašnja toplotna energija. Ukupna toplota u unutrašnjosti zemlje iznosi oko 4.1030J ili oko 1020toe (tona ekvivalentne nafte). S obzirom na to da urana, torijuma i kalijuma ima najviše u granitnim stenama, toplota se nešto više razvija u kori Zemlje, nego pod morem i u stenama mladih geoloških formacija, intenzivnije nego u starijim stenama.

4 GRUPE GEOTERMALNIH ENERGETSKIH IZVORA:

  • hidro geotermalna energija izvora vruće vode
  • hidro geotermalna energija izvora vodene pare
  • hidro geotermalna energija vrele vode u velikim dubinama
  • petrotermička energija – energija velikih i suvih stena

NEDOSTATAK

Najveći nedostatak je to što nema mnogo lokacija koje su prikladne za iskorištavanje geotermalne energije i pogodnih za izgradnju geotermalnih elektrana. Najbolje lokacije su one koje imaju dovoljno vruće stene na dubini pogodnoj za bušenje i koje su dovoljno mekane. Geotermalnu energiju je nemoguće transportovati i zbog toga se može koristiti samo za grejanje obližnjih mesta i za proizvodnju električne energije. Problem kod korištenja je ispuštanje materijala i gasova iz dubine Zemlje, koji mogu biti štetni kada izađu na površinu. Najopasniji je vodonikov sulfid, koji je vrlo korozivan i vrlo ga je teško pravilno odložiti. Statistike pokazuju da je povećana pojava potresa u regijama gde se iskorišćava geotermalna energija.

GREJANJE

Geotermalna energija se još od vremena Rimskog carstva koristila za zagrevanje zgrada. Poslednjih godina termin "geotermalno" grejanje odnosi se na grejanje i hlađenje prostora korištenjem toplotnih pumpi. Takav geotermalni sastav može preneti toplotu iz i u tlo, uz minimalnu potrošnju električne energije. Čak i uz visoke inicijalne troškove, ulaganje se relativno brzo vraća. Ne zagađuje okolinu i jedan je od najdelotvornijih sastava za grejanje i hlađenje. Najveći geotermalni sistem koji služi za grejanje nalazi se na Islandu, odnosno u njegovom glavnom gradu Rejkjaviku, u kome gotovo sve zgrade koriste geotermalnu energiju. Geotermalna energija koristi se i u poljoprivredi za povećanje prinosa. Voda iz geotermalnih rezervoara koristi se za grejanje staklenika za proizvodnju cveća i povrća. Pod grejanje staklenika ne uzima se u obzir samo zagrevanje vazduha, već se greje i tlo na kojem rastu biljke.

Proizvodnja električne energije

Jedan od najzanimljivijih oblika iskorišćavanja geotermalne energije je proizvodnja električne energije. Za to se koriste vruća voda i para iz Zemlje za pokretanje generatora, pa prema tome nema spaljivanja fosilnih goriva i kao rezultat toga nema ni emisije štetnih gasova u atmosferu - ispušta se samo vodena para. Dodatna prednost je u tome što se takve elektrane mogu implementirati u najrazličitijim prirodnim okruženjima. Princip rada je jednostavan: hladna voda upumpava se na vruće granitne stejene, koje se nalaze blizu površine, a napolje izlazi vruća para, čija temperatura iznosi više od 200 °C. Pod visokim pritiskom ta para pokreće generatore. Trenutno se koriste tri osnovna tipa geotermalnih elektrana:

  1. Princip suve pare (Dry steam) – koristi se izuzetno vruća para, obično iznad 235 °C (445 °F). Ta para se koristi za direktno pokretanje turbina generatora. Ovo je najjednostavniji i najstariji princip i još uvek se koristi, jer je to daleko najjeftiniji princip generisanja električne energije iz geotermalnih izvora.
  2. Princip separiranja pare (Flash steam) – koristi se vruća voda iz geotermalnih rezervoara, koja je pod velikim pritiskom i na temperaturama iznad 182 °C (360 °F). Pumpanjem vode iz tih rezervoara prema elektrani, na površini smanjuje se pritisak, pa se vruća voda pretvara u paru i pokreće turbine. Voda koja se nije pretvorila u paru vraća se nazad u rezervoar zbog ponovne upotrebe. Većina modernih geotermalnih elektrana koristi ovaj princip rada.
  3. Binarni princip (Binary cycle) – Voda koja se koristi i kod binarnog principa je hladnija od vode koja se koristi kod ostalih principa generisanja električne energije iz geotermalnih izvora. Kod binarnog principa, vruća voda se koristi za grejanje tečnosti koja ima znatno nižu temperaturu vrelišta od vode, a ta tečnost isparava na temperaturi vruće vode i pokreće turbine generatora. Prednost tog principa je veća efikasnost postupka, a i dostupnost potrebnih geotermalnih rezervoara je mnogo veća nego kod ostalih postupaka. Dodatna prednost je potpuna zatvorenost sistema, budući da se upotrebljena voda vraća natrag u rezervoar, pa je gubitak toplote smanjen, a gotovo da i nema gubitka vode. Većina planiranih novih geotermalnih elektrana koristiće ovaj princip. Princip koji će se koristiti kod izgradnje nove elektrane zavisi od vrste geotermalnog izvora energije, tj. od temperature, dubine i kvaliteta vode i pare u odabranoj regiji. U svim slučajevima kondenzovana para i ostaci geotermalne tečnosti vraćaju se nazad u bušotinu i time se povećava izdržljivost geotermalnog izvora.

Izvori: dipl. Ing. Miloš Radaković "Obnovljivi izvori energije", Srbija solar i Vikipedija – slobodna enciklopedija

 

Studije