Energia geo -termal ă [632063]

Energia geo -termal ă

Sevciuc Adelin
Grupa 123 A
Inginerie electrica

Energia geotermală este generată de energie termică și stocată în
Pământ. Energia termică este energia care
determină temperatura materiei. Energia geotermală a crustei
Pământului provine de la formarea inițială a planetei și de la decăderea
radioactivă a materialelor (în proporții nesigure , dar eventual aproximativ
egale ). Gradientul geotermal , care este diferența de temperatură dintre miezul
planetei și suprafața ei, conduce un proces continuu de conducție a energiei
termice sub formă de căldură din miez la suprafață. Adjectivul geotermal provine
de la rădăcinile grecești γη (ge) , adică pământ și termς (termos) , adică fierbinte.
Căldura internă a pământului este energia termică generată de
dezintegrarea radioactivă și de pierderile continue de căldură generate de
formarea Pământului. Temperaturile la limita mantlelor de bază pot ajunge la
peste 4000 ° C. Temperatura și presiunea ridicată din interiorul Pământului
determină o anumită rocă să se topească și o manta solidă să se comporte plastic,
ducând la porțiuni ale mantalei care se convect ează în sus, deoarece este mai ușor
decât roca din jur. Stânca și apa sunt încălzite în crustă, uneori până la 370 ° C .
Din izvoarele termale , energia geotermală a fost folosită pentru scăldat
din epoca paleolitică și pentru încălzirea spațiului încă din epoca roma nă, dar
acum este mai bine cunoscută pentru producerea de energie electrică
Energia geotermală este eficientă din punct de vedere al costurilor, fiabilă ,
durabilă și ecologică însă a fost limitată din punct de vedere istoric la zone situate
în apropierea granițelor tectonice ale plăcilor . Progresele tehnologice r ecente au
extins dramatic gama și dimensiunea resurselor viabile, în special pentru aplicații
precum încălzirea locuinței, deschizând un potențial de exploatare pe scară
largă. Izvoarele geotermale eliberează gaze cu efect de seră prinse adânc în
pământ, d ar aceste emisii sunt mult mai mici pe unitate de energie decât cele ale
combustibililor fosili.

Resursele geotermale ale Terrei sunt, teoretic, mai mult decât adecvate
pentru a furniza nevoile energetice ale umanității, însă numai o fracțiune foarte
mică poate fi exploatată profitabil. Forarea și explorarea resurselor adânci este
foarte costisitoare. Prognozele pentru viitorul energiei geotermale depind de
ipoteze privind tehnologia, prețurile energiei, subvențiile, mișcarea limitelor
plăcii și ratele dobâ nzilor. Programele pilot precum clientul EWEB optează
pentru programul Green Power arată că clienții ar fi dispuși să plătească ceva
mai mult pentru o sursă de energie regenerabilă, cum ar fi geotermă. Dar, ca
urmare a cercetărilor asistate de guvern și a experienței din industrie, costul
generării energiei geotermale a scăzut cu 25% în ultimele două decenii. În 2001,
energia geotermală costă între do i și zece cenți SUA pe kWh.

Istoric
Izvoarele termale au fost folosite pentru scăldat cel puțin din epoca
paleoli tică . Cea mai veche spa cunoscută este o piscină de piatră pe muntele
chinezesc Lisan construit în dinastia Qin în secolul III î.Hr., în același loc unde a
fost construit ulterior palatul Huaqing Chi. În primul secol d.Hr., romanii au
cucerit Aquae Sulis , acum Bath, Somerset , Anglia, și au folosit izvoarele
fierbinți acolo pentru a alimenta băile publice și încălzirea prin pardoseală . Cel
mai vechi sistem de încălzire centrală geotermală din lume din Chaudes -Aigues,
Franța, funcționează încă din secolul al XIV -lea. Cea mai veche exploatare
industrială a început în 1827 cu utilizarea de abur pentru a extrage acid boric din
noroi vulcanic în Larderello , Italia.
În 1892, primul sistem american de încălzire centralizată din Boise, Idaho
a fost alimentat direct de energia geotermală și a fost copiat în Klamath Falls,
Oregon, în 1900. Prima clădire cunoscută în lume de a utiliza energia geotermală
ca sursă principală de căldură a fost Hot Lake Hotel în județul Union, Oregon , a
cărui construcție a fost fina lizată în 1907. Un izvor geotermic adânc a fost folosit
pentru încălzirea serelor în Boise în 1926, iar gheizerele au fost folosite pentru
încălzirea serelor în Islanda și Toscana în aproximativ același timp. Charlie Lieb
a dezvoltat primul schimbător de c ăldură în fundîn 1930, pentru a -și încălzi casa.
Aburul și apă caldă din gheizere au început să întemeieze casele din Islanda
începând din 1943.

Instalații geotermale
Conversia energiei geotermale în energie electrică are loc printr -o centrală
geotermală. Centrala electrică uti lizează aburul din apa caldă sub suprafața
pământului pentru a transforma turbinele, care mai apoi activează un generator
pentru a produce energie electrică. Unele centrale geotermale utilizează abur
pentru a întoarce direct turbina. Alții folosesc aburul pentru a încălzi un lichid
care este folosit pentru a întoarce turbina.

Instalațiile geotermale vin în trei tipuri principale:
-Centrale electrice cu abur uscat
-Centrale electrice cu abur redus
-Centrale electrice cu ciclu binar
Aceste trei tipuri de centrale geotermale au un lucru în comun; folosesc
turbine cu abur pentru a produce energie electrică. Acest concept este destul de
comparabil cu alte centrale termice care folosesc alte surse de energie decât cele
geotermale.

Centrale electrice cu abur uscat
După cum sugerează și numele, aceste centrale geotermale utilizează "abur
uscat" pentru a genera electricitate. Aburul uscat este, în esență, vapori de apă sau
apă în stare gazoasă. Companiile din centralele geotermale forate două puțuri
separate la rezervorul de apă extrem de fierbinte sub suprafața pământului;
fântâna de producție și injecția bine. Fluxul de producție extrage aburul cu o
temperatură de cel puțin 150 ° C (300 ° F) de la rezervorul de apă caldă de
dedesubt și îl direcționează către tu rbină.
Aburul transformă turbina, care transformă un arbore conectat la un
generator. Odată cu rotirea, generatorul convertește energia în energie electrică,
care trece prin linii electrice către o rețea electrică și, în cele din urmă, este
furnizată locui nțelor, instituțiilor și industriilor. Aburul folosit se îndreaptă către
condensator, unde este transformat în apă și trimis înapoi în rezervorul de apă
caldă prin sonda de injecție, iar ciclul continuă.
Centrala electrică cu aburi uzată este vechea genera ție de centrale
geotermale. Prima centrală electrică cu abur a fost înființată în 1904 în Larderello,
Italia. În SUA, acest tip de generare a energiei geotermale este utilizată numai în
zonele vulcanice vulcanice înalte din California.

Centrale electrice cu abur redus
Acest tip de instalație geotermală utilizează apă la temperaturi de cel puțin
182 ° C. După cum sugerează și numele, acesta utilizează abur flash pentru a
genera electricitate. Aparatul cu aburi cu bliț este procesul prin care apa caldă
extre m de sub presiune este străbătută sau vaporizată în abur într -un rezervor de
bliț prin reducerea presiunii. Aburul este apoi direcționat să transforme turbinele,
care transformă un arbore conectat la un generator care conduce la producerea de
energie elect rică.
Centralele electrice cu abur sunt cele mai comune tipuri de centrale
geotermale din lumea modernă. Stația de alimentare Wairakei, construită în 1958
în Noua Zeelandă, a fost prima centrală geotermală care folosea abur flash.

Centrale electrice cu ci clu binar
Această centrală geotermală este avantajoasă în comparație cu centralele
electrice cu aburi și cu abur, deoarece necesită puțină apă mai rece (până la 57 °
C) pentru a încălzi un lichid separat (lichid binar) care are un punct de fierbere
mai scă zut.
Centrala electrică permite utilizarea rezervoarelor geotermale mai reci
decât este necesar pentru centralele electrice cu abur și cu abur uscat. Am aflat că
aburul cu aburi și aburul uscat folosesc apă la temperaturi mai mari de 182 ° C
(455 K, 360 ° F), care este pompat sub presiune extrem de mare către instalația
de producere a energiei electrice la suprafață.
Cu toate acestea, în cazul centralelor cu ciclu binar, companiile folosesc
pompe pentru a pompa apa fierbinte din rezervorul de apă caldă de d edesubt prin
fântâna de producție, iar apa ușor mai rece este permisă să se întoarcă în rezervor
de mai jos. Un fluid separat, cu un punct de fierbere mai mic, cunoscut sub numele
de fluid binar, în mod normal, o hidrocarbură de pentan sau butan, este pomp at la
o presiune foarte mare prin intermediul schimbătorului de căldură.
La schimbătorul de căldură, lichidul binar este vaporizat și direcționat
pentru a transforma o turbină, care transformă un arbore conectat la un generator,
iar energia electrică este generată. Vaporii utilizați pentru a întoarce turbina sunt
apoi transformați în apă de către radiatoarele cu aer rece și li se permite să se
întoarcă în rezervor de dedesubt prin sonda de injecție.
Pe scurt, centralele electrice de ciclu binar permit indivizilor să recolteze
energia geotermală din rezervoarele de apă caldă care evacuează aburul, iar
instalațiile de uscare a aburilor nu ar permite acest lucru. Totuși, centralele cu
ciclu binar au o ra tă de eficiență de doar 10 -13%. Rusia este acreditată prin
înființarea unui proiect de succes în ciclul binar în 1967.
Producția de energie electrică geotermală suportă greutatea scăzută a
ratelor de eficiență termică. Cu toate acestea, apa caldă, căldura de evacuare și
subprodusele au numeroase utilizări. Transportul energiei geotermale este
chestiunea care persistă în mintea majorității oamenilor.

Modul de transport al energiei electrice geotermale are multe în comun
cu alte surse de energie , cum ar fi energia solară și eoliană. Tensiunea este în
mod normal îmbunătățită pentru a reduce pierderile și puterea transportată pe
rețeaua electrică. Transportul de energie pe distanțe lungi necesită un sistem de
conducte foarte izolat, care adaugă costuri inițial e pentru generarea de energie
electrică geotermală.

Dezvoltare
Cel mai mare sistem geotermic aflat în prezent în funcțiune este o instalație
cu aburi în zona numită Geysers, la nord de San Francisco, California. În ciuda
numelui, nu există de fapt nici un geyser, ia r căldura care este folosită pentru
energie este tot abur, nu apă fierbinte. Deși zona a fost cunoscută pentru izvoarele
sale calde încă din mijlocul anilor 1800, primul puț pentru producția de energie
nu a fost forat până în 1924. În 1950 au fost forate p uțuri mai profunde, însă
dezvoltarea reală nu a avut loc până în anii 1970 și 1980 . În 1990, au fost
construite 26 de centrale electrice, cu o capacitate mai mare de 2.000 MW.
Datorită dezvoltării rapide a zonei din anii 1980 și a tehnologiei utilizate,
resursele de abur au scăzut din 1988. Astăzi, deținute în principal de California
Calpine și cu o capacitate netă de exploatare de 725 MW, instalațiile Geysers se
mai întâlnesc aproape 60% din cererea medie electrică pentru regiunea de coastă
din California de Nord (de la Podul Golden Gate, la nord, până la granița cu
Oregon). Plantele de la Geysers utilizează un proces de răcire cu apă prin
evaporare pentru a crea un vid care trage aburul prin turbină, generând mai multă
energie. Dar acest proces pierde 60 până la 80% din abur în aer, fără a -l reinjecta
subteran. În timp ce presiunea aburului poate fi în scădere, rocile subterane sunt
încă fierbinți. Pentru a remedia situația, diferite părți interesate au colaborat
pentru a crea Proiectul de reincarcare Sant a Rosa Geysers, care presupune
transportul a 11 milioane de galoane pe zi de ape reziduale tratate din comunitățile
învecinate printr -o conductă de 40 mile și injectarea în pământ pentru a furniza
mai mult abur. Proiectul a venit on -line în 2003, iar în 20 08 a furnizat suficientă
electricitate suplimentară pentru aproximativ 100 000 de locuințe .
Izvoarele geotermale pot fi de asemenea folosite direct pentru încălzire.
Apa caldă geotermală este utilizată pentru încălzirea clădirilor, pentru ridicarea
plantelor în sere, pentru uscar ea peștilor și a culturilor, pentru dezghețarea
drumurilor, pentru îmbunătățirea recuperării petrolului, pentru ajutoare în procese
industriale precum lapte pasteurizat, pentru căldură și apă la fermele piscicole. În
Klamath Falls, Oregon și Boise, Idaho, apa geotermală a fost utilizată pentru a
încălzi casele și clădirile pentru mai mult de un secol. Pe coasta de est, orașul
Warm Springs, Virginia obține căldură direct de la izvorul de apă, de asemenea,
folosind izvoare pentru a încălzi una din stațiunile locale .

În Islanda, aproape fiecare clădire din țară este încălzită cu apă de izvor
fierbinte. De fapt, Islanda primește mai mult de 50% din energia sa primară din
surse geotermale. În Reykjavik, de exemplu (118.000 de locuitori), apa caldă este
alimentat ă de la o distanță de 25 kilometri, iar locuitorii o folosesc pentru încălzire
și apă caldă menajeră.

Poluare
O preocupare cu sistemele deschise, cum ar fi Geysers, este aceea că ele
emit unii poluanți atmosferici. Hidrogenul sulfurat – un gaz toxic, cu un miros de
"ou putregai" foarte recunoscut – împreună cu cantități de arsen și minerale, este
eliberat în abur. Sarea poate reprezenta, de asemenea, o problemă de mediu. La o
centrală electrică situată la rezervorul de apă Salton din sudul Californiei, o
cantitate semni ficativă de sare se acumulează în țevi și trebuie eliminată. În timp
ce planta a pus inițial sărurile într -un depozit de deșeuri, acum reintroduce sarea
înapoi într -un puț diferit. Cu sisteme cu buclă închisă, cum ar fi sistemul ciclului
binar, nu există e misii și tot ceea ce este adus la suprafață este returnat subteran.

Pompe de căldură de la sol .
Un mod mult mai convențional de a atinge energia geotermală este prin
utilizarea pompelor de căldură geotermale pentru a furn iza căldură și răcire
clădirilor. De asemenea, numite pompe de căldură cu surse de sol, acestea
beneficiază de o temperatură constantă de aproximativ 50 ° F pe an, la doar câțiva
metri mai jos de suprafața solului. Lichidul de aer sau de antigel este pompa t prin
țevi îngropate subteran și recirculat în clădire. În vara, lichidul transferă căldură

din clădire în pământ. În timpul iernii, face contrariul, asigurând aer și apă
preîncălzită pentru sistemul de încălzire al clădirii.
În cea mai simplă utilizare a sistemelor de încălzire și răcire la sol, un tub
trece de la aerul exterior, sub pământ, și în sistemul de ventilație al unei clădiri.
Sistemele mai complicate, dar mai eficiente, folosesc compresoarele și pompele
– ca în cazul sistemelor electrice de aer condiționat – pentru a maximiza transferul
de căldură
În regiunile cu temperaturi extreme, cum ar fi nordul Statelor Unite în
timpul iernii și sudul Statelor Unite în timpul verii, pompele de căldură de la sol
sunt cele mai eficiente și mai ecologice sisteme de încălzire și răcire ecologice
disponibile. Mult mai eficient decât încălzirea și răcirea electrică, aceste sisteme
pot circula cu până la 3 până la 5 ori mai mare decât energia utilizată în acest
proces. Departamentul de Energie al Statelor Unit e a constatat că pompele de
căldură pot economisi în fiecare an sute de dolari, în mod obișnuit, în costurile cu
energia, sistemul plătește în mod obișnuit între 8 și 12 ani. Creditele fiscale și alte
stimulente pot reduce perioada de rambursare la 5 ani s au mai puțin

Avantaje si dezavantaje
Există multe avantaje ale energiei geotermale. Acesta poate fi extras fără
arderea unui combustibil fosil, cum ar fi cărbunele, gazele sau uleiul. Câmpurile
geotermale produc doar aproximativ o sută din dioxidul de car bon pe care o
produce o centrală electrică relativ curată, cu gaze naturale. Plantele binare nu
eliberează, în esență, emisii. Spre deosebire de energia solară și eoliană, energia
geotermală este întotdeauna disponibilă, 365 de zile pe an. Este, de asemene a,
relativ ieftin; economiile rezultate din utilizarea directă pot fi de până la 80% față
de combustibilii fosili.
Dar are unele probleme de mediu. Principala preocupare este eliberarea
hidrogenului sulfurat, un gaz care miroase ca ou putred la concentraț ii scăzute. O
altă preocupare este eliminarea unor lichide geotermale, care pot conține niveluri
scăzute de materiale toxice. Deși siturile geotermale sunt capabile să furnizeze
căldură timp de mai multe decenii, eventual anumite locații se pot răci.

Viitorul energiei geotermale
Energia geotermală are potențialul de a juca un rol semnificativ în mutarea
Statelor Unite (și a altor regiuni ale lumii) către un sistem energetic mai curat și
mai durabil. Este una dintre puținele tehnologii de energie regenerabi lă care pot
furniza energie continuă, de bază. În plus, spre deosebire de cărbunele și
centralele nucleare, instalațiile geotermale binare pot folosi o sursă flexibilă de
energie pentru a echilibra furnizarea variabilă de resurse regenerabile, cum ar fi

energia eoliană și solară. Plantele binare au capacitatea de a produce mai multe
ori în fiecare zi, de la 100% din puterea nominală până la cel puțin 10% .
Costurile pentru energia electrică din instalațiile geotermale devin din ce
în ce mai competitive. Adm inistrația americană pentru informații energetice a
estimat că costul de energie al instalațiilor geotermale noi (care va fi accesat
online în 2019) va fi mai mic de 5 cenți pe kilowatt oră (kWh), spre deosebire de
mai mult de 6 cenți pentru noi gaze natur ale și mai mult de 9 cenți pentru noile
cărbune convențional. Există, de asemenea, un viitor luminos pentru utilizarea
directă a resurselor geotermale ca sursă de încălzire pentru case și întreprinderi în
orice locație.
Cu toate acestea, pentru a valorific a întregul potențial al energiei
geotermale, două tehnologii emergente necesită o dezvoltare ulterioară: Sisteme
geotermale îmbunătățite și coproducție de energie electrică geotermală în puțurile
de petrol și gaze.

In concluzie energia geotermal ă este curat ă pentru mediul inconjur ător și
regenerabil ă. In plus , centralele geotermale nu sunt afecta te de condi țiile
meteorologice și ciclul noapte/zi și mai important energia geotermal ă este și mai
ieftin ă de obicei dec ât cea rezultat ă din combustibilii fosili.

Refer ințe
http://ames.ro/energia -geotermala/
http://www.termo.utcluj.ro/regenerabile/3_1.pdf

Energia geotermala

http://geo -energy.org/Basics.aspx
https://www.conserve -energy -future.com/geothermalenergy.php
https://www.ucsusa.org/clean_energy/our -energy -choices/renewable –
energy/how -geothermal -energy -works.html#.WjL33FVl -Ul
https://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_energy#Environmental_effects
https://www.nationalgeographic.com/ environment/global –
warming/geothermal -energy/