Hoe werkt geothermische energieopwekking?
Geothermische energieopwekking werkt door energie te onttrekken aan warmte diep in de aarde. Op sommige plaatsen, zoals de eilanden IJsland, de Filippijnen en Japan, zijn geothermische warmwaterbronnen gebruikelijk, waardoor de energie gemakkelijk toegankelijk is. Op andere plaatsen wordt voldoende warmte slechts meer dan een mijl (1,6 km) onder het oppervlak gevonden, waardoor geothermische energie-extractie onpraktisch is. Overal tot op dit niveau ingegraven gaten kunnen meestal worden gebruikt om geothermische energie te produceren.
Het eerste station voor geothermische energieopwekking werd gebouwd op 4 juli 1904, op het Larderello droge stoomveld in Italië en getest door Prins Piero Ginori Conti, waarbij gebruik werd gemaakt van geothermische energieopwekking iets meer dan een eeuw oud. Toch is geothermische energieopwekking wereldwijd geen belangrijke energiebron, die slechts ongeveer 0,1% van de wereldwijde energie uitmaakt, of een capaciteit van ongeveer 100 gigawatt. Geothermische energie wordt alleen op grote schaal gebruikt door de landen van de Filipijnen en IJsland, waar ze 15-20% van de elektriciteitsproductie uitmaken.
De meest voorkomende manier van werken van een geothermische fabriek is de binaire cyclus, waarbij matig heet water uit ondiepe geothermische warmtebronnen over buizen wordt geleid, een warmtewisselaar genaamd, die een secundaire vloeistof bevat - meestal butaan- of pentaan-koolwaterstof - met een kookpunt veel lager dan water. Door de hitte flitst de secundaire vloeistof in damp, waardoor turbines worden aangedreven die elektriciteit opwekken. De vloeistof wordt vervolgens opnieuw gecondenseerd en gebruikt voor meer cycli. De druk van de secundaire vloeistof is meestal vrij hoog, ongeveer 500 PSI.
Geothermische energie met hete droge rotsen is een ander type geothermische energieopwekking; deze methode pompt water diep in de aarde en brengt het in contact met de hete, droge rots die de methode zijn naam geeft. De rots verwarmt het water, dat vervolgens wordt weggepompt en direct met stoomturbines wordt gebruikt of door een binair cyclussysteem wordt gepompt. Deze planten, ook bekend als Enhanced Geothermal Systems, hebben een levensduur van ongeveer 20 tot 30 jaar voordat het gesteente te ver afkoelt om de plant economisch te houden. Volledige warmte herstelt zich in 50-100 jaar.
Een ander type geothermische energieopwekking zijn flitsstoominstallaties. Deze planten trekken heet water onder hoge druk diep uit de aarde omhoog in tanks, waar de drukval ervoor zorgt dat het water in stoom barst, wat vervolgens wordt gebruikt om turbines te draaien. Een van de oudste soorten is directe warmte, die heet water uit de buurt van het aardoppervlak in leidingen trekt voor gebruik om gebouwen te verwarmen, water voor visteelt te verwarmen, planten in kassen te laten groeien, melk te pasteuriseren, enz. Dit werkt alleen in gebieden waar voldoende warm is water is beschikbaar nabij het oppervlak.