Geotermalna energija

Geotermalna energija se odnosi na korišćenje toplote iz unutrašnjosti Zemlje.

  Zemlja je formirana iz prašine i plinova koji stvaraju toplotu u njenoj unutrašnjosti. Radioaktivno raspadanje elemenata u stenama stalno generiše tu toplotu, pa se zaključuje da je geotermalna energija obnovljivi izvor energije. Ono što prenosi toplotu iz unutrašnjosti Zemlje na površinu je voda ili para, a ona se obnavlja tako što se voda od kiša probija duboko po pukotinama i tamo se zagreva i vraća nazad prema površini, gde se pojavljuje u obliku gejzira ili vrućih izvora.

           Potencijala geotermalne energije ima 50000 puta više od sve energije koja se može dobiti iz nafte i plina širom sveta. U prirodi se geotermalna energija najčešće pojavljuje u formi vulkana, izvora vruće vode i gejzira.

        Jedan od načina za korišćenje geotermalne energije je da se voda iz geotermalnih rezervoara koristi za grejanje stanova i staklenika. Pri grejanju staklenika ne uzima se u obzir samo grejanje vazduha, već se greje i zemlja na kojoj rastu biljke. Takođe, voda iz geotermalnih rezervoara se može koristiti za neke procese u industriji, npr. za pasterizaciju mleka. Naravno ova voda se može koristiti i u banjama i lečilištima.

         Drugi način za korišćenje geotermalne energije je da se ona koristi za dobijanje električne energije. Zapravo, topla voda i para iz Zemlje se koriste za okretanje turbina, koje pokreću generatore. Postupak je isti kao kod termoelektrane na ugalj, razlika je samo u načinu na koji se dobija vodena para. Prednost ovog izvora energije je da je jeftin, stabilan i trajan izvor, nema potrebe za gorivom, po pravilu nama štetnih emisija, osim vodene pare, ali ponekad (veoma retko) mogu biti i drugi plinovi.

            Slabosti su da je malo mesta na Zemlji gde se vrela voda u podzemlju ne nalazi na prevelikoj dubini. Ta retka mesta se zovu geotermalne zone. One su vezane najčešće za vulkanizam i područja sa čestim potresima, pa sama izgradnja postrojenja zahteva povećanje troškova.

            Island je ubedljivo najveći potrošač geotermalne energije po glavi stanovnika. 89% svih islandskih domaćinstava se greje na taj način. Voda iz geotermalnih izvora koristi se za grejanje staklenika za proizvodnju cveća i povrća.

            U Mađarskoj je trenutno pokriveno 80% energetskih potreba staklenika geotermalnom energijom.

Proizvodnja električne energije

 

            Početak korišćenja toplote zemlje vezan je za malo italijansko mesto Landerello. Tamo je 1904. godine započeto eksperimentisanje sa tim oblikom proizvodnje električne energiji kada je para upotrebljenja za pokretanje male turbine koja je napajala 5 sijalica. Taj eksperimetn se smatra prvom upotrebom geotermalne energije za proizvodnju električne energije. Tamo je 1911. započela izgradnja prve geotermalne elektrane, koja je završena 1913. i bila je snage 250kW. To je bila jedina geotermalna elektrana u svetu pola veka.                                

                 

            Princip rada je sledeći. Hladna voda upumpava se na vruće granitne stene koje se nalaze blizu površine, a napolje izlazi vruća para temperature veće od 200oC i pod visokom pritiskom i ta para onda pokreće turbine, a one pokreću generatore. Iako su sva postrojenja u Landerello-u uništena za vreme drugog svetskog rata, ona su ponovo izgrađena i proširena i koriste se i danas. To postrojenje napaja električnom energijom oko milion domaćinstava, tj. proizvodi gotovo 5000GWh godišnje, što je oko 10% ukupne svetske proizvodnje električne energije iz geotermalnih izvora.

Iako je geotermalna energija obnovljivi izvor energije pritisak pare su u Landerello-u smanjio za 30% od 1950. godine.

               Trenutno se koristi tri tipa geotermalnih elektrana:

            Princip suve pare (Dry steam) – koristi se isključivo vruća para temperature iznad 235oC. 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 dobijanja električne energije iz geotermalnih izvora. Prva geotermalna elektrana u svetu (u Italiji) koristila je ovaj princip. Danas, najveća elektrana koja koristi ovaj princip nalazi se u severnoj Kaliforniji i zove se The Geysers, a proizvodi električnu energiju još od 1960. Količina proizvedene električne energije iz ove elektrane dovoljna je da zadovolji potrebe potrošnje grada veličine San Francisco-a.

            Flash princip (Flash steam) – koristi se vruća voda iz geotermalnih rezervoara koja je pod velikim pritiskom i na temperaturama iznad 182oC. 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 u rezervoar zbog ponovne upotrebe. Većina modernih geotermalnih elektrana koristi ovaj princip.

            Binarni princip (Binary cycle) – voda koja se koristi kod ovog principa je hladnija nego voda koja se koristi kod drugih principa dobijanja električne energije iz geotermalnih izvora. Ovde se vruća voda koristi za zagrevanje tečnosti koja ima znatno nižu temperaturu ključanja od vode, a ta tečnost isparava na temperaturi vruće vode i pokreće turbine generatora. Prednost ovog principa je veća efikasnost postupka, a i dostupnost potrebnih geotermalnih rezervoara je puno veća nego kod ostalih postupaka. Dodatna prednost je zatvorenost sistema, jer se upotrebljena voda vraća natrag u rezervoar pa je gubljenje toplote smanjeno, a gotovo da i nema gubitka vode. Većina planiranih novih geotermalnih elektrana koristiće ovaj princip.

Video - kako radi geotermalno postrojenje:

            Koji će se princip 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 natrag u bušotinu i time se povećava izdržljivost geotermalnog izvora.