Valorificarea energetică a resurselor geotermale

Aspecte generale privind energia geotermală

Necesitatea asiguraii unei dezvoltari energetice durabile, concomitent cu protejarea mediului inconjurator a condus, in ultimii 10 – 15 ani, la intensificarea preocuparilor privind promovarea resurselor regenerabile de energie si a tehnologiilor industriale suport. Politica UE in acest domeniu, exprimata prin Carta Alba si Directiva Europeana 2001/77/CE privind producerea de energie din surse regenerabile, prevede ca, pana in anul 2010, Uniunea Europeana largita sa isi asigure necesarul de energie in proportie de circa 12 % prin valorificarea surselor regenerabile. In acest context, in multe tari europene dezvoltate (Franta, Italia, Germania, Austria), posesoare de resurse geotermale similare cu cele ale Romaniei, preocuparile s-au concretizat prin valorificarea pe plan local/regional, prin conceperea si realizarea unor tehnologii eficiente si durabile, care au condus la o exploatare profitabila, atat in partea de exploatare a resurselor (tehnologii de foraj si de extractie din sondele geotermale), cat si in instalatiile energetice de suprafata.

Potentialul energetic geotermal

Fluxul termic: Fluxul termic mediu de căldură dinspre interiorul Pământului: 58 MW/km2.

Fluxul termic mediu de căldură pentru Europa: 62 MW/km2

Cantitatea de căldura conţinută în interiorul Pământului este estimată la 126 x 1030 Joule.

Acest lucru echivalează cu

3.5 x 1025 kWh = 3.5 x 1022 MWh.

Dacă toată căldura ar fi degajată pe durata unui singur an ar rezulta o putere echivalentă de 4 x 1017 MW.

Source: © 2000 Geothermal Education Office

Fig. 1 Potenţialul energiei geotermale.

Energia geotermala reprezintă căldura acumulată în roci şi în fluidele ce umplu porii acestora. Energia geotermala este energia termica continuta de materia anorganica din interiorul Pamantului sub forma de caldura sensibila si produsa in cea mai mare parte din descompunerea lenta a substantelor radioactive naturale existente in toate tipurile de roca. Căldura provine din energia care se propagă radial de la centru către exteriorul Pământului şi este furnizată continuu. Temperatura înaltă de la centrul Pământului se explică prin originea Pământului, prin existenţa izotopilor radioactivi de uraniu (U238, U235), thorium (Th232) şi potasiu (K40) în Pământ. Procesul de propagare se desfăşoară în permanenţă şi se poate spune că energia geotermală este o sursă de energie inepuizabilă. Energia geotermală este una din alternativele care pot satisface nevoia omului pentru energie, minimizând impactul asupra mediului.

In zona in care, din cauza temperaturii ridicate, rocile se gasesc in stare topita (de magma), caldura se transmite in cea mai mare parte prin convectie datorita miscarii masei topite si prin conductie in proportie mai redusa. In zonele cu temperaturi mai scazute, caracterizate prin faptul ca materia se gaseste in stare solida, caldura se transmite numai prin conductie.

Gradientul geotermal exprimă creşterea temperaturii cu adâncimea, valoarea medie fiind de 2,5-3°C/100 m, ceea ce corespunde unei temperaturi de 100 °C la 3000 m adâncime. Există numeroase zone unde valoarea gradientului geotermal diferă considerabil faţă de valoarea medie. Spre exemplu în zonele unde platoul de rocă a suferit prăbuşiri rapide şi bazinul este umplut cu sedimente „foarte tinere” din punct de vedere geologic, gradientul geotermal poate fi mai mic de 1°C/100 m. Pe de altă parte în alte zone geotermale gradientul depăşeşte de câteva ori media.

In general, valoarea acestui gradient este de 25 0C/km, insa exista numeroase zone in care gradientul termic din apropierea scoartei este mult mai mare. Aceste zone sunt adevarate rezervoare termale subterane, de energie geotermica de potential ridicat, care, in anumite conditii favorabile, pot fi exploatate pentru a deservi instalatiile de incalzire si instalatiile de preparare a apei calde menajere.

Sistemele geotermale pot fi găsite în zone cu un gradient geotermal normal sau aproape normal şi în regiuni joase, unde gradientul geotermal poate fi semnificativ mai ridicat decât media. În primul caz sistemele vor fi caracterizate de temperaturi scăzute, de obicei ajungându-se până la 100°C pentru adâncimi optime din punct de vedere economic. În al doilea caz temperaturile se pot situa într-o plajă largă, de la foarte scăzute până la foarte înalte, atingând 400°C.

Un sistem geotermal poate fi descris ca un sistem în care apa este folosită ca agent de transport, prin intermediul căruia căldura este preluată de la sursa din subsol şi transmisă la suprafaţa către un consumator.

Un sistem geotermal este compus din 3 elemente principale: o sursă de căldură, un rezervor şi un fluid. Sursa poate fi o intruziune de rocă magmatică de temperatură foarte înaltă (> 600°C), situată la adâncimi relativ mici (5-10 km). Rezervorul este un volum de roci fierbinţi, permeabile, de la care fluidele transportoare extrag căldura. Rezervorul este de obicei acoperit de un strat de roci impermeabile şi conectat cu o zonă de încărcare de suprafaţă, prin care apa din precipitaţii poate înlocui total sau parţial fluidele ce se pierd din rezervor prin izvoare sau sunt extrase prin sonde. Fluidul geotermal este apa, în majoritatea cazurilor din precipitaţii, în stare lichidă sau vapori, funcţie de temperatură şi presiune. Această apă transportă de asemenea elemente chimice şi gaze precum CO2, H2S etc.

Sistemele geotermice se clasifica in functie de temperatura si presiunea sistemului si de modul in care energia termica este transferata spre sol. Se identifica urmatoarele tipuri de sisteme geotermice: