Despre energia geotermală

Pe măsură ce costurile de combustibil și electricitate cresc, energia geotermală are un viitor promițător. Căldura subterană poate fi găsită oriunde pe Pământ, nu doar acolo unde este pompat petrolul, cărbunele este extras, unde soarele strălucește sau unde bate vântul. Și produce tot ceasul, tot timpul, cu o gestionare relativ mică. Iată cum funcționează energia geotermală.

Gradienți geotermali

Indiferent de locul în care te-ai afla, dacă te descurci prin crusta pământului, vei ajunge în cele din urmă la roca roșie-fierbinte. Minerii au observat pentru prima dată în Evul Mediu că minele adânci sunt calde în partea de jos și măsurători atente din acel moment au constatat că, odată ce ați trecut de fluctuațiile de suprafață, roca solidă crește constant cu o adâncime. În medie, aceasta gradient geotermic este de aproximativ un grad Celsius pentru fiecare 40 de metri adâncime sau 25 C pe kilometru.

Dar mediile sunt doar medii. În detaliu, gradientul geotermic este mult mai mare și mai mic în diferite locuri. Gradientele mari necesită unul dintre cele două lucruri: magmă fierbinte care se ridică aproape de suprafață sau fisuri abundente care permit apelor subterane să transporte căldura eficient la suprafață. Oricare dintre ele este suficientă pentru producerea de energie, dar a avea ambele este cel mai bun.

Răspândirea zonelor

Magma se ridică acolo unde crusta este întinsă pentru a o lăsa să crească în zone divergente. Acest lucru se întâmplă în arcurile vulcanice deasupra majorității zonelor de subducție, de exemplu, și în alte zone de extindere a crustei. Cea mai mare zonă de extindere din lume este sistemul de creastă din oceanul mijlociu, unde se găsesc celebrele fumătoare negre și fierbinți. Ar fi minunat dacă am putea atinge căldura de pe creasta răspândită, dar acest lucru este posibil doar în două locuri, Islanda și Salton Trough din California (și Jan Mayen Land în Oceanul Arctic, unde nu locuiește nimeni).

Zonele de răspândire continentală sunt următoarea cea mai bună posibilitate. Exemple bune sunt regiunea Bazinului și Râului din Marea Valea Riftului din Vestul și Africa de Est americană. Aici există multe zone de roci fierbinți care se suprapun intruziunilor de magmă tinere. Căldura este disponibilă dacă putem ajunge la ea prin forare, apoi începe să extragem căldura prin pomparea apei prin roca fierbinte.

Zonele de fractură

Izvoarele termale și gheizerele de-a lungul bazinului și al intervalului indică importanța fracturilor. Fără fracturi, nu există izvor cald, doar potențial ascuns. Fracturile susțin izvoarele fierbinți în multe alte locuri unde crusta nu se întinde. Celebrul Warm Springs din Georgia este un exemplu, un loc în care nu s-a scurs lavă în 200 de milioane de ani.

Câmpuri cu aburi

Cele mai bune locuri pentru a atinge căldura geotermală au temperaturi ridicate și fracturi abundente. Adânc în sol, spațiile de fractură sunt umplute cu abur pur supraîncălzit, în timp ce apa subterană și minerale din zona mai rece de deasupra se închid în presiune. A intra în una dintre aceste zone cu aburi uscate este ca și cum ai avea la îndemână un cazan de aburi uriaș pe care îl poți conecta la o turbină pentru a genera energie electrică.

Cel mai bun loc din lume este în afara limitelor - Parcul Național Yellowstone. Există doar trei câmpuri cu aburi uscate care produc putere astăzi: Lardarello în Italia, Wairakei în Noua Zeelandă și The Geysers din California.

Alte câmpuri cu aburi sunt ude, produc apă clocotită, precum și abur. Eficiența lor este mai mică decât câmpurile cu aburi uscate, dar sute dintre ele obțin încă profit. Un exemplu major este câmpul geotermic Coso din estul Californiei.

Instalațiile de energie geotermală pot fi pornite în roca uscată fierbinte pur și simplu prin găurirea în jos și fracturarea acesteia. Apoi, apa este pompată în jos și căldura este recoltată în abur sau apă caldă.

Electricitatea este produsă fie prin aprinderea apei calde sub presiune în abur la presiuni de suprafață, fie prin utilizarea unui al doilea fluid de lucru (cum ar fi apă sau amoniac) într-un sistem separat de instalații sanitare pentru a extrage și transforma căldura. Compușii noi sunt în curs de dezvoltare ca fluide de lucru care ar putea spori eficiența suficient pentru a schimba jocul.

Surse mai mici

Apa caldă obișnuită este utilă pentru energie chiar dacă nu este potrivită pentru generarea de energie electrică. Căldura în sine este utilă în procesele din fabrică sau doar pentru încălzirea clădirilor. Întreaga națiune a Islandei este aproape complet autosuficientă în energie datorită surselor geotermale, atât calde cât și calde, care fac totul, de la conducerea turbinelor la încălzirea serelor.

Posibilitățile geotermale de toate aceste tipuri sunt prezentate într-o hartă națională a potențialului geotermic emis pe Google Earth în 2011. Studiul care a creat această hartă a estimat că America are de zece ori mai mult potențial geotermic decât energia din toate paturile sale de cărbune..

Energia utilă poate fi obținută chiar și în găuri superficiale, unde pământul nu este fierbinte. Pompele de căldură pot răci o clădire în timpul verii și o pot încălzi iarna, doar prin mutarea căldurii din orice loc este mai cald. Scheme similare funcționează în lacuri, unde apa densă și rece se află pe fundul lacului. Sistemul de răcire a sursei lacurilor de la Universitatea Cornell este un exemplu notabil.