Понимание геотермальной энергии

Среди возобновляемых источников энергии, доступных сегодня, геотермальная энергия является одной из самых распространенных. Это тепло, получаемое в недрах земли и переносимое на поверхность земли водой и/или паром. Геотермальная энергия широко используется для отопления и охлаждения или используется для производства экологически чистой электроэнергии. Сегодня вы познакомитесь с определением, приложениями, схемой, историей, работой, преимуществами и недостатками геотермальной энергии. Вы также узнаете, как производится геотермальная энергия и как она работает.

Подробнее: Понимание солнечной энергии

Что такое геотермальная энергия?

Геотермальная энергия – это тепловая энергия, вырабатываемая и хранящаяся в земле. Слово «геотермальный» имеет греческие корни, где γη (гео) означает «земля», а θερμος (термос) означает «горячий». Это возобновляемая энергия, получаемая из недр земли, транспортируемая водой и/или паром к поверхности земли. Тепловая энергия – это энергия, определяющая температуру вещества. Таким образом, она известна как тепловая энергия.

Геотермальная энергия земной коры возникает в результате первоначального образования планеты, а также в результате радиоактивного распада материалов и постоянной потери тепла при формировании земли. Наконец, геотермальная энергия — это форма преобразования энергии, при которой тепловая энергия из недр земли добывается и используется для приготовления пищи, купания, отопления помещений, выработки электроэнергии и многих других целей.

В краткой истории геотермальной энергии было доказано, что коренные американцы использовали геотермальную энергию для приготовления пищи еще 10 000 лет назад. В древности бани, подогреваемые горячими источниками, использовали греки и римляне. А что касается отопления помещений, то римский город Помпеи во времена 1 ^го век нашей эры, использует геотермальную энергию. Первоначально он был ограничен местами, где были доступны горячая вода и пар.

Применение геотермальной энергии

Использование геотермальной энергии распространено более чем в 20 странах. Соединенные Штаты зарегистрированы как крупнейший производитель геотермальной энергии в мире. На них расположено самое большое геотермальное поле, известное как Гейзеры в Калифорнии. Поле раскинулось на 117 квадратных километров и состоит из 22 электростанций с установленной мощностью более 1,5 ГВт.

Исландия также успешно использует геотермальную энергию с 1907 года, называя себя «пионером» геотермальной энергетики. Более 25% энергии производится пятью геотермальными электростанциями. Они увенчались успехом благодаря наличию в стране 600 горячих источников и 200 вулканов. Применение геотермальной энергии можно разделить на три категории:прямое использование, геотермальные тепловые насосы и производство электроэнергии.

Прямое использование:

Прямое использование геотермальной энергии предполагает использование нагретой воды из-под земли без необходимости в каком-либо другом источнике тепла. Прямые геотермальные ресурсы находятся в низкотемпературных условиях, которые колеблются примерно от 50 до 150 ⁰ . C (122 и 302 ° F). Низкотемпературная геотермальная вода и пар использовались для обогрева отдельных зданий и целых районов, где многочисленные здания отапливались от центрального источника снабжения. Кроме того, геотермальными ресурсами обогревается большинство плавательных бассейнов, теплиц, бальнеологических (лечебных) сооружений на курортах и ​​прудов аквакультуры. Другие распространенные применения прямого использования геотермальной энергии включают приготовление пищи, промышленное использование, такое как сушка фруктов, овощей и древесины, пастеризация молока и крупномасштабное таяние снега.

Геотермальные тепловые насосы

Геотермальные тепловые насосы (ГТН) используются для обогрева зданий зимой и охлаждения летом. Они воспользовались относительно стабильными умеренными температурными условиями, которые достигаются в пределах первых 300 метров (1000 футов) от поверхности. Большинство температур GHP находятся на более мелких глубинах, таких как 6 метров (около 20 футов) от поверхности земли. Следовательно, тепло можно использовать для обогрева зданий зимой, когда температура воздуха опускается ниже температуры земли. Точно так же летом теплый воздух вытягивается из здания и циркулирует под землей, где он теряет большую часть своего тепла и возвращается обратно.

Производство электроэнергии

Геотермальная энергия используется для выработки электроэнергии на основе температуры и потока жидкости (пара). На геотермальных электростанциях электроэнергия производится тремя способами. Эти три различных конструкции управляют поведением, используемым для привода электрических генераторов. Избыток водяного пара, образующийся в конце каждого процесса, конденсируется и возвращается в землю, где повторно нагревается для последующего использования. Вот почему геотермальная энергия считается формой возобновляемой энергии.

см. изображение ниже

Как работает геотермальная энергия

Принцип работы геотермальной энергии менее сложен и его легко понять. Прежде всего, позвольте мне объяснить, как производится геотермальная энергия. Колодцы глубиной до мили и более выкапываются в подземных резервуарах, чтобы можно было получить геотермальные ресурсы. Эти ресурсы можно эксплуатировать за счет природного тепла, горных пород и водопроницаемости. Кроме того, улучшенные геотермальные системы, которые улучшают или создают геотермальные ресурсы посредством процесса гидравлической стимуляции. Эти геотермальные ресурсы в дальнейшем используются для привода турбин, подключенных к генераторам электроэнергии.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать, как производится геотермальная энергия:

Работа геотермальной энергии может различаться в зависимости от ее конечного применения. Ранее я упоминал три основных вида использования геотермальной энергии. здесь я буду объяснять, как геотермальная энергия используется для производства электроэнергии. Геотермальные электростанции бывают трех разных конструкций; сухой пар, вспышка и двоичный код.

Сухой пар:

Конструкция с сухим паром забирает пар непосредственно из трещин в земле для привода турбины. Нагретый водяной пар направляется непосредственно в турбину, которая приводит в действие электрический генератор.

Мгновенные растения:

Установка мгновенного испарения забирает из-под земли горячую воду под высоким давлением и смешивает ее с более холодной водой под низким давлением. Это, в свою очередь, создает пар, который используется для привода турбины. Высокотемпературная вода под давлением забирается из-под поверхности в емкости на поверхности, известные как расширительные резервуары. Именно здесь внезапное снижение давления заставляет жидкую воду вспыхивать или испаряться в пар. Затем вспышка используется для питания турбогенераторной установки. Наконец,

Двоичный цикл:

В электростанциях с бинарным циклом используется шток, приводимый в движение вторичной рабочей жидкостью, такой как аммиак и углеводород, содержащейся в замкнутом контуре труб, для питания турбогенераторной установки. В этом процессе геотермально нагретая вода поднимается по другому набору труб, и большая часть энергии, хранящейся в нагретой воде, передается рабочей жидкости через теплообменник. Затем рабочая жидкость испаряется и проходит через турбину, чтобы вращать ее. Затем он реконденсируется и возвращается в теплообменник.

Преимущества и недостатки геотермальной энергии

Плюсы:

Ниже приведены преимущества геотермальной энергии в различных сферах ее применения.

• Экологически безопаснее, чем обычный источник топлива, например ископаемое топливо.
• Геотермальная энергия возобновляема, их хватит на десятилетия.
• Широко используется геотермальная энергия.
• Это устойчивый, стабильный и надежный источник энергии.
• Энергия может использоваться для отопления и охлаждения при непосредственном использовании.
• Топливо не требуется.
• Процесс производства энергии был улучшен благодаря новым технологиям, что привело к его быстрой эволюции.
• Его выходную мощность легко предсказать.

Минусы:

Несмотря на хорошие плюсы геотермальной энергии, некоторые ограничения все же имеют место. Ниже приведены недостатки геотермальной энергии в различных ее применениях.

• Расположение ограничено, то есть геотермальные электростанции должны быть построены в местах, где есть доступ к энергии.
• Побочные экологические эффекты из-за копания, поскольку некоторые газы, хранящиеся под землей, выбрасываются в атмосферу.
• Геотермальная энергия может вызвать землетрясения из-за изменения структуры земли в результате раскопок.
• Высокая стоимость производства геотермальных установок.
• Для более быстрой закачки обратно в подземные резервуары требуется высокая устойчивость геотермальной энергии.

Заключение

Геотермальная энергия — это возобновляемая энергия, полученная в недрах земли, транспортируемая водой и/или паром к поверхности земли. Тепловая энергия – это энергия, определяющая температуру вещества. Таким образом, геотермальная энергия известна как тепловая энергия. Применение геотермальной энергии можно разделить на три категории:прямое использование, геотермальные тепловые насосы и производство электроэнергии. Это все для этой статьи, где определение, применение, схема, история, работа, преимущества и недостатки геотермальной энергии. Я также изучил, как производится геотермальная энергия и как она работает.

Я надеюсь, вам понравилось чтение, если да, пожалуйста, поделитесь с другими студентами. Спасибо за внимание, увидимся в следующий раз!