mapa serwisu
kontakt
Energia geotermalna
Źródłem energii geotermalnej jest jadro skorupy ziemskiej, w którym panuje temperatura 4000- 5000 °C. W sprzyjających warunkach powstają złoża geotermalne. Są to nagromadzenia ciepła Ziemi w wodach lub parach w ilościach, jakie nadają się do ich praktycznego wykorzystania. Wypełniają one szczeliny i pory w skałach, które występują na głębokościach umożliwiających ich opłacalną ekonomicznie i możliwą pod względem technicznym eksploatację za pomocą otworów wiertniczych. Głębokości te wynoszą obecnie do 3 – 4 km. Wyróżnia się złoża wód geotermalnych i złoża par geotermalnych.
Złoża par geotermalnych występują w obszarach, gdzie współcześnie lub w niedawnej przeszłości geologicznej miała miejsce działalność wulkaniczna. Bezpośrednim źródłem ciepła, które ogrzewa wody do temperatur pozwalających na ich przejście w stan pary, jest magma znajdująca się płytko w skorupie ziemskiej lub też wydobywająca się na jej powierzchnię jako lawa podczas wybuchów wulkanicznych. Temperatury w złożach par na głębokości 1 km przekraczają 150- 200°C.
Złoża wód geotermalnych cechują się znacznie większym rozprzestrzenieniem na świecie niż złoża par. Temperatura w złożach wód na głębokości 1 km jest niższa od 150°C. Obecność złóż wód geotermalnych nie ogranicza się jedynie do obszarów wulkanicznych i można je znaleźć w wielu rejonach na wszystkich kontynentach. Ciepło ogrzewające wody geotermalne pochodzi głównie z jądra Ziemi.
Energię geotermalną można umownie podzielić na wysokotemperaturową i niskotemperaturową.
Geotermia wysokiej entalpii umożliwia bezpośrednie wykorzystanie ciepła ziemi, którego nośnikiem jest ciecz wypełniająca puste przestrzenie skalne (woda, para, gaz i ich mieszaniny).
Geotermia niskiej entalpii – nie daje możliwości bezpośredniego wykorzystania ciepła ziemi – wymaga ona stosowania pomp ciepła jako urządzeń wspomagających, które doprowadzają do podniesienia energii na wyższy poziom termodynamiczny. Ciepło ośrodka skalnego stanowi dla pompy tzw. „dolne źródło ciepła”. Dolnym źródłem ciepła mogą być również inne nośniki energii, np. powietrze atmosferyczne, wody powierzchniowe, ciepło odpadowe powstające w wielu procesach produkcyjnych i inne.
Sposoby wykorzystywania energii geotermalnej
Energia zawarta w wodach i parach geotermalnych posiada bardzo wiele zastosowań. Należą do nich:
• Wytwarzanie prądu elektrycznego przy wykorzystaniu par geotermalnych,
• Zastosowania bezpośrednie – obejmujące wykorzystywanie wód i par geotermalnych w szerokim zakresie temperatur i do różnorodnych celów. Najbardziej powszechne jest ich stosowanie do centralnego ogrzewania, klimatyzacji, w rolnictwie, a także w hodowli zwierząt, w przemyśle spożywczym, do suszenia produktów rolniczych i przemysłowych, w rekreacji i lecznictwie.
Podstawowe dziedziny, gdzie stosowana jest energia geotermalna przedstawia rysunek 1.
Rys. 1. Podstawowe dziedziny stosowania energii geotermalnej (wg Lindal’a 1973, zmodyfikowane)
Obecny stan energetyki geotermalnej na świecie i w Polsce
Podziemne źródła geotermalne znane są od tysięcy lat. Wykorzystywali je starożytni Japończycy. Chińczycy, Rzymianie, Etruskowie. W średniowieczu francuskie miasta Chaudes Aygues i Ax-les-Thermes miały system rozprowadzania geotermalnego płynu o temperaturze 80 °C dla celów domowych. Natomiast w 1923 roku w USA w Kalifornii w miejscowość Geysers po raz pierwszy wyprodukowano energię elektryczną przy użyciu generatora o mocy 250 kW napędzanego energią geotermalną. W latach 50 XX wieku ponownie wzrosło zainteresowanie energią geotermalną (tabela 1 i 2). Obecnie do krajów korzystających z dobrodziejstw geotermii należą m.in. Stany Zjednoczone, Meksyk, Włochy, Filipiny, Japonia. Przykładem udanych inwestycji jest Islandia, gdzie niemal 50% zapotrzebowania na energię zaspakajają źródła geotermalne.
Tabela 1 Moce elektrowni geotermalnych na świecie
|
Kraj |
Moc zainstalowana [MWel] |
Moc wykorzystana [MWel] |
|
|
2005 |
2007 |
2007 |
|
|
USA |
2 564,0 |
2 687,0 |
1 935,0 |
|
Filipiny |
1 930,0 |
1 969,7 |
1 855,6 |
|
Indonezja |
797,0 |
992,0 |
991,8 |
|
Meksyk |
953,0 |
953,0 |
953,0 |
|
Włochy |
791,0 |
810,5 |
711,0 |
|
Japonia |
535,0 |
535,2 |
530,2 |
|
Nowa Zelandia |
435,0 |
471,6 |
373,1 |
|
Islandia |
202,0 |
421,2 |
420,9 |
|
Salwador |
151,0 |
204,2 |
189,0 |
|
Kostaryka |
163,0 |
162,5 |
162,5 |
|
Kenia |
129,0 |
128,8 |
128,8 |
|
Nikaragua |
77,0 |
87,4 |
52,5 |
|
Rosja |
79,0 |
79,0 |
79,0 |
|
Nowa Gwinea |
6,0 |
56,0 |
56,0 |
|
Gwatemala |
33,0 |
53,0 |
49,0 |
|
Turcja |
20,0 |
38,0 |
29,5 |
|
Portugalia |
16,0 |
28,0 |
28,0 |
|
Chiny |
27,8 |
27,8 |
18,9 |
|
Francja |
14,7 |
14,7 |
14,7 |
|
Niemcy |
0,2 |
8,4 |
8,4 |
|
Etiopia |
7,3 |
7,3 |
7,3 |
|
Austria |
1,2 |
1,2 |
0,7 |
|
Tajlandia |
0,3 |
0,3 |
0,3 |
|
Australia |
0,2 |
0,2 |
0,2 |
|
Razem |
8 932,7 |
9 737,0 |
8 595,4 |
Źródło: EUROBSERV’ER
Tabela 2 Ilość zainstalowanych pomp ciepła w Unii Europejskiej oraz ich moc
|
Kraj |
2005 |
2006 |
||
|
Ilość |
Moc [ MWth] |
Ilość |
Moc [ MWth] |
|
|
Szwecja |
230 094 |
2 070,8 |
270 111 |
2 431,0 |
|
Niemcy |
61 912 |
681,0 |
90 517 |
995,7 |
|
Francja |
63 830 |
702,1 |
83 856 |
922,4 |
|
Dania |
43 252 |
821,2 |
43 252 |
821,2 |
|
Finlandia |
29 106 |
624,3 |
33 612 |
721,9 |
|
Austria |
32 916 |
570,2 |
40 151 |
664,5 |
|
Holandia |
1 600 |
253,5 |
1 600 |
253,5 |
|
Włochy |
6 000 |
120,0 |
7 500 |
150,0 |
|
Polska |
8 100 |
104,6 8 |
300 |
106,6 |
|
Republika Czeska |
3 727 |
61,0 |
5 173 |
83,0 |
|
Belgia |
6 000 |
64,5 |
7 000 |
69,0 |
|
Estonia |
3 500 |
34,0 |
5 000 |
49,0 |
|
Irlandia |
1 500 |
19,6 1 |
500 |
19,6 |
|
Węgry |
230 |
6,5 |
350 |
15,0 |
|
Wielka Brytania |
550 |
10,2 |
550 |
10,2 |
|
Grecja |
400 |
5,0 |
400 |
5,0 |
|
Słowenia |
300 |
3,4 |
420 |
4,6 |
|
Litwa |
200 |
4,3 |
200 |
4,3 |
|
Słowacja |
8 |
1,4 |
8 |
1,4 |
|
Łotwa |
10 |
0,2 |
10 |
0,2 |
|
Portugalia |
1 |
0,2 |
1 |
0,2 |
|
Razem 25/EU |
25 493 236 |
6 158,0 |
599 511 |
7 328,3 |
|
Bułgaria |
19 |
0,3 |
19 |
0,3 |
|
Razem 27/EU |
27 493 255 |
6158,3 |
599 530 |
7 328,6 |
Źródło: EUROBSERV’ER
W Polsce mamy niewielkie tradycje w zakresie korzystania z wód termalnych, albowiem na naszym terytorium (poza Sudetami) nie istniały samoczynne wypływy tych wód. Obecnie wody termalne na terytorium Polski wykorzystywane są w czterech zakładach geotermalnych: na Podhalu, w Pyrzycach, Mszczonowie i w Uniejowie.
Wody termalne w Polsce z powodzeniem wykorzystuje się nie tylko w ciepłownictwie, ale również w balneologii, rekreacji i w agroturystyce. Siedem polskich uzdrowisk – Ciechocinek, Cieplice Śląskie, Duszniki Zdrój, Lądek Zdrój, Iwonicz Zdrój, Ustroń i Konstancin – korzysta z wód termalnych wydobywanych z naturalnych źródeł oraz odwiertów. W niektórych z nich, wody termalne będą mogły służyć w przyszłości nie tylko do celów leczniczych, lecz również do grzewczych i przemysłowych.
Możliwości wykorzystania ciepła z wód geotermalnych zależą od temperatury wydobywanej wody. W warunkach polskich wody geotermalne charakteryzują się niską entalpią, dlatego też wykorzystuje się je do celów grzewczych. Na ponad 1/3 powierzchni naszego kraju występują na głębokości od 1000 do 3000 m zasoby wody geotermalnej o temperaturze od 20 do 100 °C i mineralizacji ogólnej od 1 do ponad 100 g/dm3. Natomiast ekonomicznie opłacalne jest wydobycie i energetyczne zagospodarowanie wód do głębokości 2000 m, gdy ich temperatura przekracza 65 °C a zasolenie jest mniejsze niż 30g/l. Przy zastosowaniu pomp ciepła ekonomicznie opłacalne jest zagospodarowanie wód o temperaturze około 40 °C. Aby oszacować możliwości wykorzystania wód geotermalnych na danym terenie potrzebne są informacje na temat: temperatury wód geotermalnych oraz głębokości z której wody takie będą wypompowywane oraz składu chemicznego wody.
Do pobrania
- Łukasz Mruk ANALIZA MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA NIEKONWENCJONALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII W OBIEKCIE BUDOWLANYM
http://www.cire.pl/praca/pracedyplomowe/praca5/ - Jacek Kapuściński Geotermia niskotemperaturowa w Polsce. - stan aktualny i perspektywy rozwoju.
http://www.mos.gov.pl/2materialy_informacyjne/raporty_opracowania/Niska_entalpia.pdf
Filmy
- Geothermal Energy Process
http://pl.youtube.com/watch?v=rfUQy86ZMpQ - Geothermal Heating
http://pl.youtube.com/watch?v=-ajqiPe_9Ko&feature=related
