Jak działa wytwarzanie energii geotermalnej?
Generowanie energii geotermalnej polega na wydobywaniu energii z ciepła głęboko w ziemi. W niektórych miejscach, takich jak wyspy Islandii, Filipin i Japonii, geotermalne gorące źródła są powszechne, dzięki czemu energia jest łatwo dostępna. W innych miejscach wystarczające ciepło znajduje się tylko ponad milę (1,6 km) pod powierzchnią, co sprawia, że wydobycie energii geotermalnej jest niepraktyczne. Otwory wykopane do tego poziomu w dowolnym miejscu można zwykle wykorzystać do wytworzenia energii geotermalnej.
Pierwsza stacja do generowania energii geotermalnej została zbudowana 4 lipca 1904 r. Na polu suchej pary Larderello we Włoszech i przetestowana przez księcia Piero Ginori Conti, wykorzystując wytwarzanie energii geotermalnej nieco ponad sto lat. Mimo to wytwarzanie energii geotermalnej nie jest głównym źródłem energii na świecie, stanowi jedynie około 0,1% globalnej mocy lub ma moc około 100 gigawatów. Energia geotermalna jest wykorzystywana tylko w szerokim zakresie przez kraje Filipin i Islandii, gdzie wytwarzają one 15-20% energii elektrycznej.
Najczęstszą metodą działania instalacji geotermalnej jest cykl binarny, w którym umiarkowanie gorąca woda z płytkich źródeł ciepła geotermalnego przepływa przez rury, zwane wymiennikiem ciepła, zawierającym płyn wtórny - zwykle butan lub węglowodór pentanowy - o temperaturze wrzenia znacznie niższa niż woda. Ciepło powoduje, że płyn wtórny miga i paruje, co napędza turbiny wytwarzające energię elektryczną. Płyn jest następnie ponownie kondensowany i wykorzystywany przez większą liczbę cykli. Ciśnienie płynu wtórnego jest zwykle dość wysokie, około 500 PSI.
Energia geotermalna z gorących suchych skał jest innym rodzajem energii geotermalnej; ta metoda pompuje wodę głęboko w Ziemię, stykając ją z gorącą, suchą skałą, która nadaje jej nazwę. Skała podgrzewa wodę, która jest następnie wypompowywana i używana albo bezpośrednio z turbinami parowymi, albo przepompowywana przez układ cyklu podwójnego. Rośliny te, znane również jako Enhanced Geothermal Systems, mają żywotność około 20 do 30 lat, zanim skała ochłodzi się zbyt daleko, aby elektrownia była ekonomiczna. Pełne ciepło odzyskuje się po 50-100 latach.
Innym rodzajem energii geotermalnej są elektrownie rzutowe. Rośliny te wciągają gorącą, wysokociśnieniową wodę z głębi Ziemi do zbiorników, gdzie spadek ciśnienia powoduje, że woda pęka w parę, która jest następnie wykorzystywana do obracania turbin. Jednym z najstarszych rodzajów jest bezpośrednie ciepło, które wyciąga gorącą wodę z powierzchni Ziemi do rur, które służą do ogrzewania budynków, podgrzewania wody do hodowli ryb, uprawy roślin w szklarniach, pasteryzacji mleka itp. Działa to tylko w obszarach, w których jest wystarczająco ciepło woda jest dostępna w pobliżu powierzchni.