Геотермална енергија

С Википедије, слободне енциклопедије
Постројење за коришћење геотермалне енергије на Исланду

Геотермална енергија у Земљи води порекло још од настанка наше планете пре 4,5 милијарди година.[1][2] Температура у средишту Земље је око 6000 °C и тамо се и даље одвијају термонуклеарне реакције. Топлота из усијаног језгра се креће ка површини Земљине коре. Нама је на располагању само мали део те енергије у површинском делу дубоком до неколико километара. Појам геотермална енергија односи се на коришћење топлоте Земљине унутрашности [3]која у самом средишту износи 4000-7000° што је приближно температури површине Сунца.[4]

Најпрактичнија за експлоатацију геотермалне енергије су подручја где се врела маса налази близу површине земље. На многим таквим локацијама у свету већ постоје постројења-измењивачи топлоте која на тај начин загрејану воду користе за грејање или у индустријске сврхе. Широм света, 11,700 мегавата (МW) геотермалне енергије је било доступно 2013. године.[5]

Човек је од најстаријих времена користио топле изворе и на њима градио велика купатила. Први јавни систем грејања који је користио топле изворе саграђен је 1892. године у држави Ајдахо у Сједињеним Америчким Државама. док је прва геотермална електрана саграђена 1904. у Италији.

Структура Земљине унутрашњости је таква да темепратура у зависности од структуре слојева расте од 10 до 30 °Ц на сваких километар ближи језгру.[6] Скоро непромењива температура слоја Земљине коре може се у великом обиму искористити за индиректно грејање или хлађење стамбених и пословних објеката. Током зиме када је тло топлије од грађевина на површини систем-измењивач преко цеви са водом преноси топлоту тла на зграде док лети када је тло хладније од површине ради супротно. Исти систем тако служи и за грејање и за хлађење.

У Рејкјавику на Исланду постоји највећи систем грејања заснован на геотермалној енергији. Готово сви стамбени и пословни објекти у овом граду прикључени су на овај систем. Процењено је да залихе геотермалне енергије далеко превазилазе енергетске залихе угља, нафте, природног гаса и уранијума заједно. Њена предност су занемарљиво мали негативан утицај на околину и огромни потенцијал, док су мане условљеност положајем, дубином, температуром и процентом воде у одреденом геотермалном резервоару.

Економски и енергетски најефикаснији систем за грејање и хлађење простора. Топлотна енергија може да се узме из подземних вода које су на температури од око 14 °Ц током целе године. Из избушеног бунара вода се препумпава у размењивач топлоте у коме се део топлоте из подземне воде преноси у фреон који тада испарава. Такав склоп (пумпа+топлотни измењивач) назива се топлотна пумпа. Делимично охлађена вода враћа се у други бунар који је исте дубине као и први тако да се токови подземних вода не ремете. Фреон који је сада у гасовитом стању сабија се компресором и тада отпушта латентну пренету топлоту и предаје је води која циркулише кроз кондензатор и ситем радијаторског и/или подног система цеви у згради. Предности оваквог система за грејање и хлађење су следеће: - Преко 70% енергије потребне за грејање простора добија се из подземне воде бесплатно у току целог века експлоатације топлотне пумпе.

Предности[уреди | уреди извор]

Постројење за производњу енергије из геотермалних извора

Геотермална енергија има бројне предности пред традиционалним изворима енергије базираним на фосилним горивима. Највећа предност геотермалне енергије је то што је чиста и сигурна за околину. Метода која се користи за добијање електричне енергије не ствара емисије штетне за околину. Смањује се кориштење фосилних горива, што такође смањује емисију стакленичких гасова. Друга предност су залихе енергије које су на располагању. Залихе геотермалне енергије су практично неисцрпне. Геотермалне електране заузимају мали простор (за разлику од нпр. хидроелектрана чије бране узрокују потапање великих површина). Геотермалне електране се граде директно на извору енергије и лако опскрбљују околна подручја топлотном и електричном енергијом. Осим тога, због малог заузећа простора, такве електране су врло поуздане.

Геотермална енергија је поуздана јер не зависи од метеоролошких утицаја за разлику од хидроелектрана (које зависе од количине воде на располагању), ветроелектрана (ветар јако варира и не може се знати кад ће га бити), соларних система (не могу радити ноћу и зависе од метеоролошких прилика). Електрична енергија из геотермалних извора може се производити 24 сата на дан. Геотермалне електране имају врло ниске трошкове производње. Захтевају само енергију за покретање водених пумпи, а ту енергију производи електрана сама за себе.

Недостаци[уреди | уреди извор]

Највећи недостатак је то што нема много локација које су прикладне за искориштавање геотермалне енергије и погодних за изградњу геотермалних електрана. Најбоље локације су оне које имају довољно вруће стене на дубини погодној за бушење и које су довољно мекане. Геотермалну енергију је немогуће транспортирати и због тога се може користити само за опскрбу топлотом оближњих места и за производњу електричне енергије.

Проблем код кориштења је испуштање материјала и гасова из дубине земље који могу бити штетни када изађу на површину. Најопаснији је водоник сулфид који је врло корозиван и врло га је тешко правилно одложити. Статистике показују да долази до повећане појава потреса у регијама где се искориштава геотермална енергија.

Порекло хидрогеотермалне енергије[уреди | уреди извор]

Геотермална енергија се појављује у четири облика: као магмогеотермална енергија, акумулирана у магми, у виду топлих гасова и као хидрогеотермална енергија, акумулирана у термалним подземним водама и прегрејаној воденој пари. Најпогоднија за коришћење и највише се користи хидрогеотермална енергија, јер у односу на остале облике има вишеструке предности: директно се искоришћава, тако да су трошкови експлотације ниски, брзо се обнавља, може да се користи вишенаменски, лако се складишти, не загађује животну средину, безопасна је за здравље људи и животиња.

Гејзер на Исланду

Коришћење хидрогеотермалне енергије кроз историју[уреди | уреди извор]

Топла подземна вода користила се још у античкој Грчкој, старом Риму, Кини и Индији за рекреацију, лечење и загревање просторија. У средњем веку у Тоскани у Италији из ње су се издвајале поједине минералне материје, као што су сулфати, борати и други. Најбољи резултати у погледу истражености и искоришћености хидрогеотермалне енергије постигнути су у: Италији, Јапану, Исланду, Сједињеним Америчким Државама, Русији, на Новом Зеланду и у Мексику.

Коришћење хидрогеотермалне енергије данас[уреди | уреди извор]

Данас се хидрогеотермална енергија користи за разне намене:

  • у балнеотерапији и рекреацији- то је најстарији и најраширенији облик коришћења топлих подземних вода. У Србији постоји велики број термалних извора, од којих се многи користе у лечилишне сврхе.
  • за добијање електричне енергије- са сталним смањењем класичних енергетских извора, као што су угаљ и нафта, све актуелнији постају обновљиви извори енергије. Уз речну и соларну, хидрогеотермална енергија у томе заузима посебно место. Први пут из ње је добијена електрична струја у италијанском месту Лардерелу 1904. године, када је напајано само пет сијалица. У Јапану за ову намену се користи од 1920. године, а у САД од 1960. године. О њеној ефикасности говори податак да је хидрогеотермалној централи од 1 МW еквивалент термоцентрала од 10 МW.
  • за загревање просторија- први топлификациони систем овог типа изграђен је 1930. године у Рејкјавику на Исланду, где се сада топлом водом греју станови, позоришне и биоскопске сале, купалишни базени, спортске дворане, па и отворени простори. У Србији овакво загревање ограничено је само на хипертермалне бањске комплексе ( Врањска Бања, Јошаничка Бања, Сијаринска Бања, Луковска бања, Куршумлијска Бања, Рибарска Бања, Нишка Бања ).
  • у пољопривреди- примена топлих подземних вода у пољопривреди почела је у Јапану за гајење поврћа, воћа и цвећа и узгој рибе и крокодила. Касније је у другим земљама ( Мађарска, Русија, Немачка, Сједињене Америчке Државе, Бугарска ) ова намена проширена на фирме живине и крупне стоке, раст гљива, процесе ферментације (биохемија) итд. У држави Орегон, експерименти су показали да се у топлим стакленим баштама постижу 50-60% бољи резултати у гајењу поврћа него на отвореним и незагрејаним површинама. У Србији, термални извори Врањске Бање снабдевају водом стаклене баште са цвећем, живинарску фарму и кудељару.
  • у индустрији- највећи значај хидрогеотермална енергија има у прехрамбеној, фармацеутској, хемијској и прерађивачкој индустрији. Она се користи за сушење, испаравање, печење, дестилацију, екстракцију, прање и бојење и процесно загревање. Из термалних вода добијају се разне минералне соли и гасови.
Извор минералних вода у Нишкој Бањи

Хидрогеотермални потенцијали Србије[уреди | уреди извор]

Наша земља налази се у групи од педесетак држава у свету у којима постоје повољни услови за експлотацију хидрогеотермалне енергије. Укупна топлотна снага свих природних термалних извора и свих хидрогеотермалних бушотина при самоизливу је око 320 МW. Минималне резерве овог облика енергије процењене су као термални еквивалент преко 550 милиона тона течног горива, од чега само на територији централне Србије има око 420 тона. I поред тога, овај природни ресурс за сада се користи симболично.

Најискоришћенија хидрогеотермална област у Србији је Јужноморавско-балнеотермална регија, у којој се налазе и наше најтоплије бање. Најперспективнији су Срем, Посавина и нарочито Мачва, где се топле воде налазе на дубини од 400 до 600 метара и имају температуру 80 °Ц. То ствара могућност њиховог коришћења за загрејавање већих насеља, као што су Шабац, Сремска Митровица, Лозница и Богатић.

Ресурси[уреди | уреди извор]

Земља има унутрашњи топлотни садржај од 1031 џула (3·1015 ТWх), око 20% од тога је заостала топлота од планетарне акреције; остатак се приписује прошлом и тренутном радиоактивном распаду природних изотопа.[7] На пример, у бушотини дубине 5275 м у пројекту Дубинског пројекта за геотермалну енергију Јунајтед Даунс, у Корнволу у Енглеској, пронађен је гранит са веома високим садржајем торијума, за чији радиоактивни распад се верује да производи високу температуру стене.[8]

Унутрашња температура и притисак Земље су довољно високи да изазову топљење неких стена и пластично понашање чврстог омотача. Делови омотача конвектују нагоре, јер је лакши од околне стене. Температуре на граници језгро-плашт могу достићи преко 4000 °Ц (7200 °Ф).[9]

Унутрашња топлотна енергија Земље тече ка површини кондукцијом брзином од 44,2 теравата (ТW),[10] и надопуњује се радиоактивним распадом минерала брзином од 30 ТW.[11] Ове стопе снаге су више него двоструко веће од тренутне потрошње енергије човечанства из свих примарних извора, али већина овог енергетског тока се не може повратити. Поред унутрашњих топлотних токова, горњи слој површине до дубине од 10 м (33 фт) се током лета загрева сунчевом енергијом, а хлади током зиме.

Референце[уреди | уреди извор]

  1. ^ Дyе, С. Т. (2012). „Геонеутринос анд тхе радиоацтиве поwер оф тхе Еартх”. Ревиеwс оф Геопхyсицс. 50 (3): РГ3007. Бибцоде:2012РвГео..50.3007Д. арXив:1111.6099 Слободан приступ. дои:10.1029/2012РГ000400. 
  2. ^ Гандо, А.; Дwyер, D. А.; МцКеоwн, Р. D.; Зханг, C. (2011). „Партиал радиогениц хеат модел фор Еартх ревеалед бy геонеутрино меасурементс”. Натуре Геосциенце. 4 (9): 647. Бибцоде:2011НатГе...4..647К. дои:10.1038/нгео1205. 
  3. ^ Мишић, Милан, ур. (2005). Енциклопедија Британика. В-Ђ. Београд: Народна књига : Политика. стр. 105. ИСБН 86-331-2112-3. 
  4. ^ Лаy, Тхорне; Хернлунд, Јохн; Буффетт, Бруце А. (2008), „Цоре–мантле боундарy хеат флоw”, Натуре Геосциенце, 1: 25—32, Бибцоде:2008НатГе...1...25Л, дои:10.1038/нгео.2007.44 
  5. ^ Геотхермал цапацитy | Абоут БП | БП Глобал, Бп.цом, Архивирано из оригинала 29. 11. 2014. г., Приступљено 15. 11. 2014 
  6. ^ Немзер, Ј. „Геотхермал хеатинг анд цоолинг”. Архивирано из оригинала 11. 1. 1998. г. 
  7. ^ Турцотте, D. L.; Сцхуберт, Г. (2002), Геодyнамицс (2 изд.), Цамбридге, Енгланд, УК: Цамбридге Университy Пресс, стр. 136—137, ИСБН 978-0-521-66624-4 
  8. ^ „Унитед Доwнс – Геотхермал Енгинееринг Лтд” (на језику: енглески). Приступљено 2021-07-05. 
  9. ^ Лаy, Тхорне; Хернлунд, Јохн; Буффетт, Бруце А. (2008), „Цоре–мантле боундарy хеат флоw”, Натуре Геосциенце, 1 (1): 25—32, Бибцоде:2008НатГе...1...25Л, дои:10.1038/нгео.2007.44 
  10. ^ Поллацк, Х.Н.; С. Ј. Хуртер; Ј. Р. Јохнсон (1993). „Хеат Флоw фром тхе Еартх'с Интериор: Аналyсис оф тхе Глобал Дата Сет”. Рев. Геопхyс. 30 (3): 267—280. Бибцоде:1993РвГео..31..267П. дои:10.1029/93РГ01249. 
  11. ^ Рyбацх, Ладислаус (септембар 2007). Геотхермал Сустаинабилитy (ПДФ). Гео-Хеат Центре Qуартерлy Буллетин. 28. Кламатх Фаллс, Орегон: Орегон Институте оф Тецхнологy. стр. 2—7. Архивирано из оригинала (ПДФ) 2012-02-17. г. Приступљено 2009-05-09. 

Литература[уреди | уреди извор]

  • Миливојевић M., Мартиновић M. (1996). Коришћење геотермалних ресурса у свету, Београд.
  • Миливојевић Н. (1958). Хидрогеологија 1. "Грађевинска књига", Београд.
  • Перић Ј., Миливојевић M.(1979—80). Потенцијалност територије уже Србије за изналажење лежишта геотермалне енергије. Геолошки канали Балканског полуострва, Геолошки завод Универзитета у Београду, Београд.
  • Коматина M.(1984). Хидрогеолошка истраживања 1-методе истраживања. Геозавод. Београд.
  • ГЕА (мај 2010), Геотхермал Енергy: Интернатионал Маркет Упдате (ПДФ), Геотхермал Енергy Ассоциатион, стр. 4—6 
  • Цутлер Ј. Цлевеланд; Цхристопхер Г. Моррис (2015). Дицтионарy оф Енергy (2 изд.). Елсевиер. ИСБН 978-0-08-096811-7. 

Спољашње везе[уреди | уреди извор]

Геотермална енергија на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Geotermalna_energija&oldid=27673454”