Je weet vast wel wat geothermische energie in algemene termen is, maar Kent u alle basisprincipes van deze energie? Over het algemeen zeggen we dat geothermische energie dat wel is warmte-energie van binnenuit de aarde. Met andere woorden, geothermische energie is de enige hernieuwbare energiebron die niet afkomstig is van de zon. Bovendien kunnen we zeggen dat deze energie als zodanig geen hernieuwbare energie is zijn vernieuwing is niet oneindig, ook al is het nog steeds zo op menselijke schaal onuitputtelijk, dus het wordt voor praktische doeleinden als hernieuwbaar beschouwd.
Herkomst van warmte in de aarde
De hitte in de aarde wordt voornamelijk veroorzaakt door de verval van radioactieve elementen zoals Uranium 238, Thorium 232 en Kalium 40. Deze elementen vervallen voortdurend, waarbij thermische energie vrijkomt. Een andere belangrijke factor is de botsingen tussen tektonische platen, die warmte vrijgeven als gevolg van beweging en wrijving. In bepaalde regio’s is aardwarmte meer geconcentreerd, zoals in gebieden dichtbij vulkanen, magmastromen, geisers en warmwaterbronnen. Dit maakt een groter energieverbruik mogelijk.
Gebruik van aardwarmte
Geothermische energie wordt al meer dan 2.000 jaar gebruikt, waarbij de Romeinen pionierden met het gebruik van thermale bronnen om thermale baden en verwarming. In recentere tijden is het gewend verwarming van gebouwen, kassen en elektriciteitsopwekking. Er zijn drie soorten afzettingen waaruit geothermische energie kan worden gewonnen:
- Reservoirs op hoge temperatuur
- Lage temperatuur reservoirs
- Droog hete rotsreservoirs
Reservoirs op hoge temperatuur
Het wordt beschouwd als een aanbetaling van hoge temperatuur wanneer het grondwater in het reservoir temperaturen boven de 100°C bereikt als gevolg van de nabijheid van een actieve warmtebron. Om warmte aan de ondergrond te kunnen onttrekken, moeten de geologische omstandigheden het bestaan mogelijk maken van: geothermisch reservoir, die op dezelfde manier werkt als olie- of aardgasreservoirs.Het verwarmde water Door deze rotsen heen heeft het de neiging naar de oppervlakte te stijgen totdat het een geothermisch reservoir bereikt dat is opgesloten door een ondoordringbare laag. Als er echter scheuren in die ondoordringbare laag zitten, kan er stoom of heet water opstijgen verschijnen aan de oppervlakte in de vorm van warmwaterbronnen of geisers. Deze warmtebronnen worden al sinds de oudheid geëxploiteerd en worden tegenwoordig gebruikt voor verwarming en industriële processen.
Lage temperatuur reservoirs
Een lage temperatuur reservoir is er een waar het water bereikt een temperatuur tussen de 60 en 100ºC. In deze gevallen is de warmtestroom normaal, dus het is niet nodig om een actieve warmtebron of de aanwezigheid van een ondoordringbare laag te hebben.
Hier is de sleutel het beschikken over een wateropslag op een diepte die het mogelijk maakt de temperaturen te bereiken die hoog genoeg zijn om de exploitatie ervan economisch levensvatbaar te maken.
Droog hete rotsreservoirs
De deposito's van droge hete rotsen Ze hebben zelfs nog meer potentieel, omdat ze tot de 250-300ºC en op een diepte tussen 2.000 en 3.000 meter. Om warmte uit deze rotsen te halen, is het noodzakelijk breken ze om ze poreus te maken.
In dit systeem wordt koud water vanaf het oppervlak geïnjecteerd, door hete poreuze rotsen geleid, daarbij opgewarmd en vervolgens als stoom onttrokken om elektriciteit op te wekken. Deze afzettingen hebben echter problemen vanwege de breek- en boortechnieken die nodig zijn voor de exploitatie ervan.
Geothermische energie op zeer lage temperatuur
We kunnen de ondergrond ook beschouwen als een warmtebron bij 15ºC, volledig hernieuwbaar en onuitputtelijk. Met een adequaat verzamelsysteem en een warmtepomp is het mogelijk om deze warmte over te dragen naar een verwarmingssysteem dat temperaturen tot 50ºC kan bereiken, waardoor verwarming en warm water voor huishoudelijk gebruik worden geleverd.
Dit systeem kan ook in de zomer worden gebruikt, waarbij warmte op 40ºC ondergronds wordt opgeslagen. Het grootste nadeel is dat er een groot oppervlak nodig is om het buitenste circuit in te graven, maar het grootste voordeel is dat energiebesparing en veelzijdigheid Het kan zowel voor verwarming als koeling worden gebruikt.
De geothermische warmtepomp
Het essentiële element in dit type systeem is de warmtepomp. Deze thermodynamische machine baseert zijn werking op de Carnot-cyclus, afkomstig uit een gas dat fungeert als warmtedrager tussen twee bronnen, de ene met lage temperatuur en de andere met hoge temperatuur.
Deze pomp kan warmte uit de grond halen bij een temperatuur van 15ºC en de temperatuur ervan verhogen om de lucht in een intern circuit te verwarmen, waardoor veel hogere prestaties worden bereikt dan conventionele airconditioningsystemen.
Wissel circuits uit met de aarde
We kunnen onderscheid maken tussen wisselsystemen met oppervlaktewater, die goedkoper zijn maar geografisch beperkt zijn, en de uitwisseling met de grond, die direct of via een hulpcircuit kan plaatsvinden.
- Directe uitwisseling: eenvoudiger en goedkoper, maar met risico op lekkage en bevriezing.
- hulpcircuit: duurder, maar vermijdt grote temperatuurschommelingen.
Opgemerkt moet worden dat deze systemen, door warmte te absorberen uit een stabiele temperatuurbron zoals de ondergrond, het hele jaar door constante en efficiënte prestaties bieden, ongeacht de atmosferische omstandigheden.
Prestaties van airconditioningsystemen
La energie-efficiëntie van geothermische airconditioningsystemen is uitstekend: ze bereiken prestaties tot 500% bij koeling en 400% bij verwarming. Dit betekent dat voor elke verbruikte eenheid energie bij koeling maximaal 5 eenheden thermische energie kunnen worden opgewekt.
Naast het hoge rendement heeft dit systeem het voordeel dat het niet afhankelijk is van schommelingen in zonne- of windenergie, aangezien de aarde een constante warmtebron levert.
Geothermische energiedistributie
Geothermische energie wordt over de hele planeet verspreid, maar met een grotere concentratie in vulkanische gebieden en tektonische breuklijnen. Gebieden zoals de Pacifische kust in Amerika en Indonesië hebben een groot potentieel. De exploitatie ervan kan echter worden uitgebreid naar andere gebieden met moderne boortechnologieën.
Voor- en nadelen van aardwarmte
Voordelen:
- Beschikbaarheid over de hele planeet.
- Onuitputtelijk op menselijke schaal.
- De goedkoopste energie bekend.
nadelen:
- Mogelijke uitstoot van zwavelhoudende gassen.
- Warmteoverdracht over lange afstanden is niet haalbaar.
- Hoge initiële installatiekosten.
De toekomst van aardwarmte
Het geothermische potentieel van de planeet is gigantisch, met voldoende ondergrondse energie om miljoenen jaren lang in de energiebehoeften van de wereld te voorzien. Naarmate de boortechnieken zich ontwikkelen, wordt verwacht dat het gebruik van geothermische energie steeds wijdverspreider zal worden in industriële processen, het verwarmen van gebouwen en het opwekken van elektriciteit.
Met de ontwikkeling van nieuwe technologieën zoals bladloze turbines die elektriciteit kunnen opwekken bij lagere temperaturen, heeft geothermische energie een veelbelovende toekomst om een essentieel onderdeel te worden van de mondiale energievoorziening.
Geothermische energie biedt dus niet alleen een schoon en overvloedig alternatief, maar kan ons ook helpen op weg naar een grotere energieonafhankelijkheid, terwijl onze ecologische voetafdruk wordt verkleind.