Обећање геотермалне енергије

Како трошкови горива и електричне енергије расту, геотермална енергија има обећавајућу будућност. Подземна топлота може се наћи било где на Земљи, не само тамо где се пумпа нафта, вади се угљен, где сунце сија или где дува ветар. И производи се непрекидно, уз стално мало управљања. Ево како делује геотермална енергија.

Без обзира где се налазите, ако се провучете кроз Земљину корицу, на крају ћете погодити ватру. Рудари су први приметили у средњем веку да су на дну дубоки рудници и пажљива мерења од тада су установили да једном када пређете површинске флуктуације, чврста стена постаје све топлија дубина. У просеку, ово геотермални градијент износи око један степен Целзијуса на сваких 40 метара дубине или 25 Ц на километар.

Али просеци су само просеци. У детаље, геотермални градијент је много већи и нижи на различитим местима. Високи градијенти захтевају једну од две ствари: врућа магма која се уздиже близу површине или обилне пукотине које омогућавају подземној води да ефикасно преноси топлоту на површину. Било једно је довољно за производњу енергије, али најбоље је имати обоје.

Магма се диже тамо где се кора рашири и пусти да се подигне дивергентне зоне. То се дешава, на примјер, у вулканским луковима изнад већине субдукцијских зона и на осталим подручјима ширења кора. Највећа светска зона проширења је систем гребена средњег океана, где је чувени, врели црни пушачи Су пронађени. Било би сјајно када бисмо могли дотакнути топлину из ширећих гребена, али то је могуће за само два места, Исланд и Салтонско корито у Калифорнији (и Јан Маиен слете у Арктички океан, где нико нема зивота).

Подручја континенталног ширења су следећа најбоља могућност. Добри примјери су слив и подручје ријека у долини Велике ријеке америчке западне и источне Африке. Овде постоје многа подручја врућих стена која надимају младе магме. Топлина је доступна ако до ње можемо доћи бушењем, а затим започети вађење топлине црпањем воде кроз врућу стијену.

Врели извори и гејзири у сливу и распону указују на важност ломова. Без ломова нема врућег извора, само скривени потенцијал. Преломи подржавају вруће изворе на многим другим местима где се кора не протеже. Чувени топли извори у Џорџији су пример, место где у 200 милиона година није потекла ниједна лава.

Најбоља места за топљење геотермалне топлоте имају високе температуре и обилне ломове. Дубоко у земљи простори за ломљење су испуњени чистом прегрејаном паром, док су подземна вода и минерали у хладнијој зони изнад заптивања под притиском. Улазак у једну од ових зона са сувом паром је као да имате при руци џиновски парни котао који можете укључити у турбину за производњу електричне енергије.

Најбоље место на свету за то је ван граница - Национални парк Иелловстоне. Данас постоје само три поља са сувом паром која производе електричну енергију: Лардарелло у Италији, Ваиракеи на Новом Зеланду и Тхе Геисерс у Калифорнији.

Остала поља паре су влажна - производе врелу воду као и пару. Њихова ефикасност је мања од поља са сувом паром, али на стотине њих и даље доноси профит. Главни пример је геотермално поље Цосо у источној Калифорнији.

Постројења за геотермалну енергију могу се покренути у врућој сувој стени једноставним бушењем до ње и ломљењем. Затим се вода спушта на њега и топлота се сакупља у пари или врућој води.

Електрична енергија се производи или додавањем вруће воде под притиском у пару под површинским притиском или коришћењем друге радне течности (попут воде или амонијака) у одвојеном водоводном систему за екстракцију и претварање топлота. Нова једињења су у развоју као радна течност која би могла повећати ефикасност довољно за промену игре.

Обична топла вода је корисна за енергију чак и ако није погодна за производњу електричне енергије. Сама топлота је корисна у фабричким процесима или само за грејање зграда. Цео народ Исланда готово је потпуно самодовољан енергијом захваљујући геотермалним изворима, топлим и топлим, који раде све, од покретања турбина до грејања стакленика.

Геотермалне могућности свих ових врста приказане су у а национална карта геотермалног потенцијала објављено у Гоогле Еартх 2011. Студија која је створила ову карту проценила је да Америка има десет пута више геотермалног потенцијала од енергије у свим својим лежиштима угља.

Корисна енергија се може добити чак и у плитким рупама, где тло није вруће. Топлотне пумпе могу хладити зграду током лета и загревати је током зиме, само померањем топлоте са места где је топлије. Сличне шеме раде и у језерима, где густа, хладна вода лежи на дну језера. Примјетан примјер је систем хлађења извора језера са универзитета Цорнелл.

До прве апроксимације, Земљина топлота долази од радиоактивног распада три елемента: уранијума, торијума и калијума. Ми мислимо да је челично језгро скоро ништа од тога нема, док је изнад плашт има само мале количине. Тхе кора, само један проценат Земљине масе, садржи око половину више тих радиогених елемената него цео плашт испод њега (што је 67% Земље). Заправо, кора дјелује попут електричног покривача на остатак планете.

Мање количине топлоте производе се разним физикално-хемијским средствима: замрзавањем течног гвожђа у унутрашњој језгри, променама минералне фазе, утицајима из свемира, трењем о плима Земље и још много тога. А значајна количина топлине тече из Земље само зато што се планета хлади, као и до тада његово рођење пре 4,6 милијарди година.

Тачни бројеви свих ових фактора су врло несигурни, јер се Земљин топлотни буџет ослања на детаље структуре планете, који се још увек откривају. Такође, Земља се развила и не можемо претпоставити каква је била њена структура током дубоке прошлости. Коначно, плочасти тектонски покрети коре су преуређивали то електрично покривач еонима. Земљин топлотни буџет је спорна тема међу специјалистима. Срећом, можемо искористити геотермалну енергију без тог знања.