Energia geotermalna
Slajd 1
Tytuł
Slajd 2
Geoenergia stanowi ten zasób energii pierwotnej, który pochodzi z okresu formowania się naszej planety, przy czym następnie został wzbogacony energią pochodzącą z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych - uranu, toru i potasu [a ściślej ich izotopów: potasu (40K), uranu (238U) i toru (232Th)], który zachodzi w płaszczu Ziemi. Ten rodzaj energii jest w zasadzie niewyczerpalny, ponieważ uzupełnia go stale strumień ciepła przenoszonego z gorącego wnętrza Ziemi (o temperaturze ok. 5400°C).
Rys. Przekrój Ziemi z zaznaczonymi powłokami.
Energia geotermiczna Ziemi jest to zatem energia zakumulowana w magmie, skałach oraz płynach (woda, para wodna, ropa naftowa, gaz ziemny itp.) wypełniających pory i szczeliny skalne. Z kolei energia geotermalna stanowi część energii geotermicznej zawartej w wodach, parze wodnej oraz otaczających skałach. W szczególności w warunkach geologicznych Polski jest ona zakumulowana głównie w podziemnych zbiornikach geotermalnych. Zbiorniki geotermalne stanowią zatem zespoły skał porowatych i przepuszczalnych wypełnione wodami (lub parą wodną), zamknięte od dołu i z boków skałami nieprzepuszczalnymi i uszczelniającymi, przyjmujące różny kształt geometryczny.
Ciepło geotermalne przepływa na zewnątrz planety nieprzerwanym strumieniem. Ciepło przekazywane jest do warstwy skał, zwanej płaszczem.
Slajd 3
Kiedy temperatura oraz ciśnienie jest odpowiednio wysokie niektóre skały płaszcza topią się, przekształcając się w magmę.
Rys.1 Magma jako źródło ciepła.
Magma jest lżejsza od otaczającej ją skały, przez co przedostaje się na zewnątrz skorupy ziemskiej, niosąc ciepło z wnętrza. Magma pokonująca całą drogę do powierzchni ziemi staje się lawą. Kiedy jednak magma pozostaje pod skorupą ziemską, podgrzewa otaczające ją skały oraz wodę, nawet do 371 stopni Celsjusza. Część podgrzanej wody przedostaje się przez pęknięcia oraz szczeliny na zewnątrz, tworząc gorące źródła (hot springs) i gejzery.
Może się jednak przytrafić, że gorąca woda jest zatrzymywana i więziona w pęknięciach oraz porowatych skałach, takie naturalne nagromadzenia gorącej wody nazywane są geotermalnymi rezerwuarami (geothermal reservoir).
Możemy używać gorącą wodę oraz podgrzaną parę wodną wydostającą się z wnętrza ziemi w celu wytworzenia z nich użytecznej energii, zwanej energią geotermalną.
Slajd 4
Rys.2 Powstawanie różnych typów energii geotermalnej z wody
Woda opadowa wnika w głąb ziemi, gdzie w kontakcie z młodymi intruzjami lub aktywnymi ogniskami magmy, podgrzewa się do znacznych temperatur. W wyniku tego wędruje do powierzchni ziemi jako gorąca woda lub para wodna(Rys.2).
Wody geotermalne zawierają rozpuszczone substancje mineralne, których skład i ilość zależą między innymi od głębokości zalegania i temperatury oraz warunków geologiczno-strukturalnych zbiornika. Warunki te mają wpływ na mieszanie się wód podziemnych o różnym pochodzeniu. Od stopnia mineralizacji zależy też sposób zagospodarowania wód geotermalnych.
Slajd 5
Starożytni rzymianie używali gorących źródeł, po to aby podgrzewać swoje domy oraz łaźnie. Taka "magiczna woda" została również użyta w celach medycznych oraz do gotowania. W 1864 roku hotel w stanie Oregon w USA, podgrzewał pokoje przy użyciu geotermalnej energii z podziemnych gorących źródeł.
Slajd 6
Zasoby energii geotermalnej
Są 4 rodzaje zasobów energii geotermalnej:
• Zasoby hydrotermalne
• Zasoby geopresyjne (geopresured)
• Gorąca sucha skała (Hot dry rock - HDR)
• Magma
Do tej pory pozyskiwanie energii z zasobów hydrotermalnych jest najbardziej ekonomiczne.
Slajd 7
Zasoby hydrotermalne
Powstają w szczelinach oraz porach skalnych z gorącej wody i lub pary. Skały te znajdują się na głębokości od 100 metrów do 4,5 kilometra pod powierzchnią ziemi. Zasoby geotermalne są w postaci gorącej pary lub gorącej wody, w zależności od oddziałującej na nie temperatury oraz ciśnienia. Niektóre z zasobów są podgrzewane przez stopione gorące skały do temperatury od 180 stopni do 350 stopni Celsjusza.
Są 3 podstawowe składniki zasobu hydrotermalnego - źródło ciepła (takie jak gorąca stopiona skała), warstwa wodonośna zawierająca wodę i nad nią nieprzepuszczalna skała uszczelniająca warstwę wodonośną. Energię możemy pozyskać przez wwiercenie się do warstwy wodonośnej i pobranie z niej podgrzanej wody lub pary wodnej.
Energię pobiera się przez wykonywanie 2 odwiertów. Jednego w celu wydobycia wód ogrzanych (otwór czerpalny) i drugiego, znajdującego się w pewnej odległości od otworu czerpalnego, przez który wtłaczana jest woda, od której odebrano ciepło (np. przez zakład ciepłowniczy) z powrotem do złoża.Wysokotemperaturowe źródła są używane do wytwarzania energii elektrycznej, natomiast źródła niskotemperaturowe używane są do wytwarzania bezpośredniego ciepłej wody.
Slajd 8
ZASADA DZIAŁANIA CIEPŁOWNI GEOTERMALNEJ WYKORZYSTUJĄCEJ NISKOTEMPERATUROWE WODY GEOTERMALNE.
(Krótko omówić)
Slajd 9
Zasoby geopresyjne
Składają się z gorącej solanki nasyconej metanem znajdującej się we wnętrzu ziemi. Znajdują się one w dużych i głęboko położonych warstwach wodonośnych gdzie ciśnienie jest ogromne. Metan oraz woda jest uwięziona w warstwie osadów na głębokości od 4 km do 6 km. Temperatura wody jest w przedziale od 90 do 200 stopni Celsjusza. Głównym miejscem występowania zasobów geopresyjnych jest Zatoka Meksykańska.
Slajd 10
Gorąca sucha skała(HDR)
Jest to podgrzewana formacja geologiczna nie zawierająca w ogóle wody. Zasób ten jest praktycznie nieograniczony i jest najbardziej dostępny. Potencjał do pozyskiwania energii z tego rodzaju źródła jest bardzo duży.
W jaki sposób pobierana jest energia gorących suchych skał można zobaczyć na rysunku.
Rys. Energia geotermalna z gorących suchych skał(HDR)
Energię tę można pozyskiwać przez wtłaczanie, w naturalne lub sztucznie wytworzone szczeliny skalne, pod dużym ciśnieniem wody, która przejmuje ciepło gorących skał, po czym jest wypompowywana na powierzchnię Ziemi i wykorzystywana.
Slajd 11
Magma
Magma lub stopione skały są największym z geotermalnych źródeł. Jednakże dostęp do niego jest ograniczony z powodu dużych głębokości znajdowania się tego zasobu - 3 km do 10 km i głębiej. Temperatura wynosi od 700 do 1200 stopni Celsjusza. Złoże to nie zostało do tej pory odpowiednio zbadane pod względem możliwości pobierania z niego ciepła.
Slajd 12
Zalety energii geotermalnej:
· Energia geotermalna jest zasobnym źródłem energii.
· Geotermalne technologie maja mały wpływ na środowisko naturalne. Nie emitują do środowiska NOX (tlenków azotu), wprowadzają mało tlenków siarki, i emitują 1000‑2000 razy mniej CO2 (dwutlenku węgla), niż elektrownie konwencjonalne.
· Elektrownie geotermalne są wysoce niezawodne oraz zaprojektowane są w taki sposób, aby pracowały przez 24 h/dobę.
· Zmniejsza użycie konwencjonalnych paliw.
· Elektrownie takie wymagają mniejszego nakładu finansowego na infrastrukturę, wyposażenie oraz obsługę niż elektrownie konwencjonalne
· Elektrownie zajmują mało miejsca.
Slajd 13
Wady energii geotermalnej:
· Podczas eksploatacji elektrowni wytwarzane są zanieczyszczenia takie jak, dwutlenek węgla, tlenki siarki, siarkowodór oraz metan. Jednakże nowoczesne technologie ograniczają emisje tych zanieczyszczeń do minimum.
· Może powodować osuwanie się ziemi
· Produkcja energii geotermalnej jest powiązana ...
Elvis_74