Historia wykorzystania energii geotermalnej

Ciepłe wiosny zostały wykorzystane do kąpieli przynajmniej od czasów paleolitu. Najstarsze znane uzdrowiska jest kamień puli Lisan górskich zbudowana w dynastii Qin w 3. wieku pne, w tym samym miejscu gdzie Huaqing Chi pałac został wybudowany . W pierwszym wieku naszej ery, Rzymianie podbili Aquae Sulis i korzystał z gorących źródeł, aby pasze publicznych łaźni i ogrzewaniem podłogowym. Dopuszczenie opłat dla tych kąpieli prawdopodobnie stanowi pierwszy komercyjnego wykorzystania energii geotermalnej energii. Najstarszy na świecie geotermalnych systemu ciepłowniczego w Chaudes-Aigues, Francja, istnieje od 14 wieku.  Najwcześniejsze przemysłowego wykorzystania rozpoczął w 1827 roku z wykorzystaniem gejzer parowe do wyciągu kwasu borowego z wulkanicznego błota w Larderello, Włochy.

W 1892, pierwszym w Ameryce systemu ciepłowniczego w Boise, Idaho było zasilane bezpośrednio przez energia geotermiczna i szybko kopiowane w Klamath Falls, Oregon w 1900 roku. A głębokie geotermalne został wykorzystany również do ogrzewania szklarni w Boise w 1926 roku, gejzery i zostały wykorzystane do ogrzewania szklarni w Islandii mniej więcej w tym samym czasie. Charlie Lieb opracowała pierwszy downhole wymiennika ciepła w 1930 r. do ogrzewania domu. Parę wodną i gorącą wodę z gejzerów były wykorzystywane do ogrzewania domów w Islandii, począwszy od 1943 roku.
Global geotermalnych pojemności elektrycznej. Górna czerwona linia jest zainstalowana moc; niższe zielonej linii jest realizowany produkcji.

20. wieku wzrost energii elektrycznej, energii geotermalnej oraz moc natychmiast postrzegane jako możliwe źródło generujące. Prince Piero Ginori Conti testowane pierwszej elektrowni geotermalnych generatora na 4 lipca 1904, w tym samym Larderello suchego parowe dziedzinie, w której geotermalnych ekstrakcji kwasu zaczęło. To był mały generator że świeci cztery żarówki.  Później, w 1911, pierwszy na świecie elektrowni geotermalnych zbudowano tam. To było na świecie tylko produkcji przemysłowej geotermalnej energii elektrycznej do 1958 r., kiedy Nowa Zelandia wybudowany zakład własnych.

W tym momencie, pompy ciepła miał już dawno zostały wynalezione przez lorda Kelvina w 1852, a pomysł wykorzystania jej do ciągnięcia ciepło z ziemi zostały opatentowane w Szwajcarii w 1912 r. Jednak dopiero w 1940, że pomysł został zrealizowany. Pierwsze komercyjne geotermalnych pomp ciepła został zaprojektowany przez JD Krocker do ogrzewania budynku Commonwealthu (Portland, Oregon) w 1946, a profesora Carla Nielsena z Ohio State University powstała pierwsza pompa ciepła mieszkalnych dwa lata później. Technologii stał się popularny w Szwecja w wyniku kryzysu naftowego z 1973 r., a rośnie powoli w świecie od tamtego czasu przyjęcia. Rozwój politetraftalan rury w 1979 roku znacznie zwiększona jej rentowności.  W 2004 r., znajduje się ponad milion geotermalnych pomp ciepła zainstalowanych na całym świecie zapewniając 12 GW mocy cieplnej.  Co roku około 80.000 jednostek są instalowane w 27000 w USA i Szwecji.

W 1960 roku, Pacific Gas Electric i rozpoczął funkcjonowanie pierwszego udanego geotermalnych elektrowni w Stanach Zjednoczonych w The Gejzery. Oryginał turbiny zainstalowane trwała ponad 30 lat i wyprodukowanych 11 MW mocy netto. W Gejzery są obecnie w posiadaniu czterech przedsiębiorstw: w Calpine Corporation, Northern California Power Agencji Bottlerock Power i Zachodniej GeoPower. Obecnie produkujemy ponad 750 MW mocy, co czyni je największym rozwoju energii geotermalnej w świecie .

Binarne cyklu elektrowni został po raz pierwszy wykazano w 1967 roku w Rosji i później wprowadzone do USA w 1981 roku.  Ta technologia pozwala na wykorzystanie znacznie niższe temperatury geotermalnej pola, które wcześniej były nie do odzyskania. W 2006 r., w cyklu podwójnego roślin w Chena Hot Springs, na Alasce, wszedł on-line, produkcji energii elektrycznej z energii geotermalnej płynu niskie temperatury 57 ° C.

Wpływ energii geotermalnej na gleby

Energia geotermalna płynów pochodzących z głębokich ziemi może przeprowadzać mieszaniny gazów z nich, zwłaszcza dwutlenku węgla i siarkowodoru. Po uwolnieniu do środowiska, tych zanieczyszczeń przyczyniają się do globalnego ocieplenia, kwaśnych deszczów i szkodliwych zapachów w pobliżu zakładu. Istniejące geotermalne zakłady elektryczne emitują średnio 122 kg CO2 na MWh energii elektrycznej, niewielki ułamek intensywności emisji konwencjonalnych paliw kopalnych roślin. [6] Niektóre są wyposażone w systemy kontroli emisji spalin, która zmniejsza kwasów i volatiles.

Oprócz rozpuszczonych gazów, gorąca woda ze źródeł geotermalnych może zawierać śladowe ilości niebezpiecznych elementów, takich jak rtęć, arsen, antymon, a które, jeżeli zbyte w rzekach, mogą uczynić ich niebezpieczne wody do picia. Geotermalne teoretycznie można wstrzyknąć tych substancji, wraz z gazy, z powrotem do ziemi, w formie wychwytywania i składowania dwutlenku węgla.

Szkodliwy wpływ na środowisko

Energia geotermalna płynów pochodzących z głębokich ziemi może przeprowadzać mieszaniny gazów z nich, zwłaszcza dwutlenku węgla i siarkowodoru. Po uwolnieniu do środowiska, tych zanieczyszczeń przyczyniają się do globalnego ocieplenia, kwaśnych deszczów i szkodliwych zapachów w pobliżu zakładu. Istniejące geotermalne zakłady elektryczne emitują średnio 122 kg CO2 na MWh energii elektrycznej, niewielki ułamek intensywności emisji konwencjonalnych paliw kopalnych roślin.  Niektóre są wyposażone w systemy kontroli emisji spalin, która zmniejsza kwasów i volatiles.

Oprócz rozpuszczonych gazów, gorąca woda ze źródeł geotermalnych może zawierać śladowe ilości niebezpiecznych elementów, takich jak rtęć, arsen, antymon, a które, jeżeli zbyte w rzekach, mogą uczynić ich niebezpieczne wody do picia. Geotermalne teoretycznie można wstrzyknąć tych substancji, wraz z gazy, z powrotem do ziemi, w formie wychwytywania i składowania dwutlenku węgla.

Studnie geotrmalne

Obecnie studnie geotermalne są rzadko więcej niż 3 km głębokości.  Górne oszacowania zasobów geotermalnych zakładać studni jak głębokie jak 10 km. Wiercenie w tym głębokość jest obecnie możliwe w branży naftowej, choć jest to proces kosztowny. Na przykład Exxon zapowiedział 11-km (7 mil) otwór na Chayvo dziedzinie, Sachalin,  i 12 km oraz został zgłoszony na półwyspie Kola.  Studnie wiercone na głębokości większej niż 4 km ( 2 mi) zazwyczaj ponoszą koszty wierceń w dziesiątki milionów dolarów. [potrzebne cytowania] technologiczne wyzwania są do wiercenia otworów szeroki przy niskich kosztach i złamać rock ponad większych ilościach.

Wytwarzanie energii elektrycznej

Szacunki dotyczące wytwarzania energii elektrycznej potencjał energii geotermalnej, różnią się znacznie od 35 do 2000 GW, w zależności od rozmiarów finansowych inwestycji w badania i rozwój technologii.  Nie dotyczy to nieelektryczne ciepło odzyskane przez kogenerację, geotermalnych pomp ciepła i innych bezpośredniego wykorzystania. W 2006 r. przez MIT, że wziął pod uwagę wykorzystanie systemu wzmocnionej geotermalnych, szacuje, że inwestycja 1 miliard dolarów w badania i rozwój ponad 15 lat pozwoli na rozwój w wysokości 100 GW zdolności wytwórczych w 2050 r. w Stanach Zjednoczonych w monoterapii. MIT raport szacuje, że ponad 200 ZJ byłoby ekstraktywnego, z możliwością zwiększenia tego ponad 2000 ZJ z udoskonaleń technologii - wystarczy przewidzieć wszystkich światowych obecne potrzeby energetyczne dla kilku tysięcy

Ciepło z wnętrza ziemi

Ciepło treści ziemia 1031 dżulach. Ten naturalny przepływ ciepła do powierzchni przewodnikowe w wysokości 40 TW, a jest uzupełniane przez promieniotwórczy w wysokości 30 TW. Te natężenia są ponad dwukrotnie wyższa niż stopa człowieka zużycia energii ze wszystkich źródeł energii pierwotnej , ale większość jest zbyt rozproszone geograficznie (0,1 W/m2 średnio) się odzyskać. Skorupy ziemskiej skutecznie działa jak gruby koc izolacyjnych, które muszą być przebita płynu przewody (z magma, wody lub innych) w celu uwolnienia ciepła spodu.

Ekonomia

Energia geotermalna jest to rodzaj energii odnawialnej, które zachęca do ochrony zasobów naturalnych. Zgodnie z US Environmental Protection Agency, geograficzne systemy wymiany zapisać w domu 30-70 procent kosztów ogrzewania i 20-50 procent w koszty chłodzenia w porównaniu do konwencjonalnych systemów.
Geo-systemy wymiany także zaoszczędzić pieniądze, gdyż wymagają one znacznie mniej konserwacji. Oprócz za wysoce niezawodne one są zbudowane z ostatnich dziesięcioleci i może dodać znacznie wartość odsprzedaży strukturę.

Ekstrakcja

W niektórych częściach świata, w tym znacznej części zachodniej USA, underlain stosunkowo płytkie zasoby energii geotermalnej. Podobne warunki w Islandii, części Japonii, geotermalnej i innych punktów zapalnych na całym świecie. W tych obszarach, wody lub pary mogą być zrobione z naturalnych gorących źródeł i rurami bezpośrednio do grzejników lub wymienników ciepła. Alternatywnie, ciepło może pochodzić z odpadów ciepło dostarczane przez kogeneracji z geotermalnych elektrycznych lub z głębokich odwiertów na gorąco warstw wodonośnych. Bezpośredni geotermalne ogrzewanie jest znacznie bardziej wydajne niż geotermalnej energii elektrycznej i mniej wymagających wymagania dotyczące temperatury, jest więc opłacalne w dużych geograficznego zasięgu. Jeśli ziemia jest płytkie, ale gorące suche, powietrza lub wody, może być rozesłane do ziemi rur lub downhole wymienniki ciepła, które działają jak wymienniki ciepła z gruntu.

W obszarach, gdzie ziemia jest zbyt płytkie zimno aby zapewnić komfort bezpośrednio, to nadal jest cieplejsza niż zimą powietrza. Termicznej bezwładności w płytkich ziemi zachowuje zakumulowanej energii słonecznej w okresie letnim i sezonowe wahania temperatury podłoża zniknąć całkowicie poniżej 10m głębokości. Że ciepło może być pozyskiwany z geotermalnych pomp ciepła skuteczniej niż może być generowane przez konwencjonalne piece. Geotermalnych pomp ciepła jest ekonomicznie opłacalny głównie w dowolnym miejscu na świecie. Jeden geotermalnych systemu ciepłowniczego na Drake Lądowanie zwiększa magazynowanie energii słonecznej w ziemi do tego stopnia, że nie potrzebne są pompy ciepła.

Wady geotermalnej energii

Oto kilka wad korzystania z energii geotermalnej energii do dostarczenia ciepła do domu lub wody poprzez korzystanie z gruntu źródło pompy ciepła.

* Wstępne koszty projektowania i instalacji mogą być kosztowne, ale inwestycja ta będzie spłacać w kolejnych latach.
* Obszar potrzebnych do stworzenia systemu rurociągów mogą być bardzo duże, a to może nie być odpowiedni dla małych zmian.

Są to tylko niektóre z wad wykorzystania energii geotermalnej, choć istnieje wiele innych korzyści, które znacznie przewyższają te negatywy.

Ogrzewanie energią geotermalną

Alternatywne  systemy są  zamiast dostarczania energii, koncentrują się one na dostarczanie ciepła i serdeczności. To ciepło może być używane do ogrzewania wody dla domu, lub po prostu ciepłym domu.
Rury używanych do rurociągów systemówgeotermalnych systemów wykorzystujących energię odnawialną gruntu do pompy ciepła z energii geotermalnej są różne systemy zasilania. Główna różnica polega na terenie źródło pompy ciepła przenikają tylko pierwsze kilka metrów od ziemi.

Woda jest pompowana zwykle poprzez jeden koniec długiego rurociągi, a do czasu gdy osiągnie drugi koniec wody o temperaturze znacznie wyższej niż było na początku.

Dużą korzyść ziemi źródła geotermalne pompy ciepła jest mogą być używane w wielu miejscach. Nawet snowy regionach, takich jak Norwegia i Szwecja patrz efektywnych wyników przy użyciu ziemi źródło pompy ciepła.

A geotermalnych pomp ciepła może być bardzo skuteczny w dostarczaniu swoim domu ze źródłem niskich kosztach ciepłej wody. Korzystanie z gruntu źródło pompy ciepła z kotła umożliwia tworzenie kopii zapasowych Twoich kotła na zużywanie mniejszej ilości energii do ogrzewania wody, niż miałoby to miejsce już wcześniej. To może zaoszczędzić znaczne kwoty pieniędzy na energię dla domu lub firmy.