Energia geotermală

1. Introducere

Energia geotermala e o categorie particulara a energiei termice pe care o contine scoarta terestra. Cu cat se coboara mai adanc in interiorul scoartei terestre, temperatura creste si teoretic energia geotermala poate fi utilizata tot mai eficient.

Energia geotermala este acea energie stocata de Pamant din atmosfera si oceane sau care provine din adancurile Pamantului. Energia geotermala reprezenta in 2007 aproximativ 1% din totalul de energie produsa si captata. Printre avantajele energiei geotermale se numara indepedenta de vreme si ciclul zi/noapte, este curata si nu influenteaza negativ mediul inconjurator.

Centralele care capteaza energia geotermala insa pot afecta solul din jur (cand apa fierbinte este injectat in roca pentru obtinerea aburului) si emit cantitati mici (5% fata de o centrala cu combustibil fosil) de CO2 si sulfuri.

Centralele geotermale au ca scop unic captarea energiei geotermale emisa de Pamant. Principiul de functionare este simplu: se injecteaza prin crapaturi apa sub presiune la cativa kilometri adancime, in zonele calde ale scoartei terestre, apa iese pe alta parte incalzita sub forma de aburi, care sunt apoi transformati in electricitate. Ciclul se reia prin pomparea apei acum racite.

Printre avantajele centralelor geotermale se numara faptul ca energia rezultata este curata pentru mediul inconjurator si regenerabila. In plus centralele geotermale nu sunt afectare de conditiile meteorologice si ciclul noapte/zi. Energia geotermala este si mai ieftina de obicei decat cea rezultata din combustibilii fosili.

Printre dezavantajele centralelor geotermale se numara cresterea instabilitatii solului din zona, putand fi cauzate chiar si cutremure de intensitate redusa. In plus, zonele cu activitate geotermala se racesc dupa cateva decenii de utilizare, deci nu se poate vorbi de o sursa infinita de energie, dar cu siguranta avem de-a face cu surse regenerabile. O explicatie pentru racirea zonelor cu activitate geotermala ar fi si faptul ca centrala geotermala instalata este prea mare pentru capacitatea de incalzire a zonei respective.

1.1. Scurt istoric

Ca scurt istoric, energia geotermala si izvoarele cu apa calda au fost folosite in secolele trecute pentru spalat si incalzit locuinte, in 1904 fiind inregistrata prima utilizare in vederea producerii electricitatii (un generator care alimenta 4 becuri). Din 1911 pana in 1958 a existat o singura centrala geotermala, moment in care Noua Zeelanda s-a alaturat producatorilor de electricitate din energie geotermala.

Este interesant de remarcat ca 99% din interiorul Pamantului se gaseste la o temperatura de peste 1000°C, iar restul de 1% se gaseste la o temperatura de peste 100°C. Aceste elemente sugereaza ca interiorul Pamntului reprezinta o sursa regenerabila de energie care merita toata atentia si care trebuie exploatata intr-o masura cat mai mare.

Energia geotermala este utilizata la scara comerciala, incepand din jurul anilor 1920, cand a inceput sa fie utilizata in special caldura apelor geotermale, sau cea provenita din gheizere pentru incalzirea locuintelor sau a unor spatii comerciale. Din punct de vedere al potentialului termic, energia geotermala poate avea potential termic ridicat sau scazut. Energia geotermala cu potential termic ridicat este caracterizata prin nivelul ridicat al temperaturilor la care este disponibila si poate fi transformata direct in energie electrica sau termica.

Energia electrica se obtine in prezent din energie geotermala, in centrale avand puteri electrice de 20…50MW, care sunt instalate in tari ca: Filipine, Kenia, Rica, Islanda, SUA, Rusia. Energia geotermala de potential termic scazut este caracterizata prin nivelul relativ scazut al temperaturilor la care este disponibila si poate fi utilizata numai pentru incalzire, fiind imposibila conversia acesteia in energie electrica.

Energia geotermala de acest tip este disponibila chiar la suprafata scoartei terestre fiind mult mai usor de exploatat decat energia geotermala cu potential termic ridicat, ceea ce reprezinta un avantaj.

Exploatarea energiei geotermale cu potential termic scazut necesita echipamente speciale concepute pentru ridicarea temperaturii pana la un nivel care sa permita incalzirea si/sau prepararea apei calde, ceea ce reprezinta un dezavantaj fata de enrgia geotermala cu potential termic ridicat.

Echipamentele mentionate poarta denumirea de pompe de caldura si au acelasi principiu de functionare ca al masinilor frigorifice, functionand cu energie electrica.

In fiecare zi planeta noastra absoarbe energie solara pe care o inmagazineaza sub forma de calorii in sol. Aceasta rezerva gratuita este reaprovizionata in permanenta, deci inepuizabila.

Captarea acestei energii termice si transformarea ei pentru utilizarea in incalzirea spatiilor interioare este posibila gratie unui generator termodinamic: pompa de caldura geotermica.

Acest echipament prezinta performante foarte interesante deoarece pe timp de iarna pentru 1KWh de energie electrica consumata, pompa de caldura restituie intre 3 si 5 KWh de caldura in interiorul casei. O buna parte a energiei de incalzire este astfel asigurata de o energie gratuita, regenerabila si nepoluanta, preluata din terenul adiacent casei. Vara datorita reversibilitatii ciclului de functionare, acelasi echipament va extrage caldura din interior si o va injecta in sol.

Pompele de caldura se utilizeaza in conditii ideale pentru case foarte bine izolate termic, cu o suprafata de teren adiacenta.

Captarea caldurii geotermice pote fi facuta utilizand diferite metode, existand doua mari categorii de captori: orizontali si verticali (sonde geotermice).

Astfel cu ajutorul Pompei de Caldura Geotermice, 1kw electric consumat pentru alimentarea compresorului este multiplicat si valorizat sub forma a 3 pana la 5 kw de caldura utila redata in casa prin intermediul instalatiei de incalzire. Captorii Orizontali ai sistemului de incalzire (montati in terenul adiacent casei) au nevoie de o suprafata minima necesara, aria de captare fiind in relatie proportionala cu suprafata interioara de incalzit.

Odata captorii instalati, se astupa sapatura si circuitul de captare devine invizibil. Suprafata de teren de peste captori trebuie sa ramana libera de constructii, permeabila la apa de ploaie, zapada, razele soarelui si vant pentru regenerarea termica naturala a solului (nu se va pava cu dale de ciment sau asfalta). Buclele captoare, odata ingropate au o durabilitate de zeci de ani fara absolut nicio interventie ulterioara. Suprafata minima de teren adiacent constructiei pentru captarea caldurii geotermice este cuprinsa intre 100-180% din suprafata interioara de incalzit, in functie de puterea termica necesara pentru incalzire.