אנרגיה גיאותרמית חיונית להתקדמות האדם ומשפרת את איכות חיינו.
המילה "גיאותרמית" מגיעה מיוונית, כאשר "גיאו" פירושו "אדמה" ו"תרמית" פירושו "חום".
כתוצאה מכך, כעת ניתן להגדיר אנרגיה גיאותרמית כאנרגיה תרמית שמקורה 1,800 מייל מתחת לפני כדור הארץ.
זהו נוזל הממלא סדקים ושברים בקרום כדור הארץ וחום המושקע בסלע.
מים או קיטור משמשים להובלת אנרגיה גיאותרמית אל פני כדור הארץ.
כמעט בכל מקום על פני כדור הארץ ניתן לגשת לאנרגיה גיאותרמית.
עם זאת, פירוק המינרלים והעצים מחייב את כדור הארץ לייצר אנרגיה זו במשך שנים אחדות.
לפני שנבחן את היתרונות והחסרונות של האנרגיה הגיאותרמית, טוב שנבחן כיצד מייצרים אנרגיה גיאותרמית.
הטמפרטורה של כדור הארץ עולה מהמשטח אל הליבה.
השיפוע הגיאותרמי, שהוא בערך 25 מעלות צלזיוס לכל קילומטר אחד בעומק ברוב כדור הארץ, מתאר את שינוי הטמפרטורה האיטי הזה.
הרוב הגדול של החום מתחת לליבה של כדור הארץ מגיע מהאיזוטופים הרדיואקטיביים שמתכלים כל הזמן.
מקור אנרגיה זה נעזר בעובדה שהטמפרטורות באזור זה של פני כדור הארץ מטפסות מעל 5,000 מעלות צלזיוס.
מים, סלעים, גז ורכיבים גיאולוגיים אחרים מתחממים כולם על ידי החום המוקרן ללא הרף החוצה.
מאגמה יכולה להתרחש כאשר תצורות סלע במעטפת כדור הארץ ובקרום התחתון מגיעות לטמפרטורות של כ-700 עד 1,300 מעלות צלזיוס.
זהו סלע מותך שמתפרץ מדי פעם כלבה על פני כדור הארץ ומנוקב על ידי בועות גז וגז.
לבה זו ממיסה את הסלעים הסמוכים ואת האקוויפרים התת-קרקעיים, ומשחררת אנרגיה גיאותרמית במגוון צורות על פני כדור הארץ בכל רחבי העולם.
אנרגיה גיאותרמית נוצרת על ידי לבה, גייזרים, פתחי קיטור או חום יבש.
בעוד קיטור אנרגיה גיאותרמית משמש לייצור חשמל, ניתן ללכוד את החום ולהשתמש בו ישירות מסיבות חימום.
תוכן העניינים
דוגמאות לאנרגיה גיאותרמית
להלן דוגמאות לאנרגיה גיאותרמית לפי בחור קפדן,
- בתים מחוממים גיאותרמית
- תחנות כוח גיאותרמיות
- מעיינות חמות
- גייזרים גיאותרמיים
- פומארול
- ספא
1. בתים מחוממים גיאותרמית
השימוש העיקרי באנרגיה גיאותרמית הוא לחימום הבית.
רשת סלילים ענקית הקוצרת חום מהאדמה מחוברת למשאבת החום הגיאותרמית המושלמת.
לאחר מכן, בעזרת תעלות קונבנציונליות, החום הזה מופץ בכל הבית.
מערכת זו בנויה כך שניתן להתאים את הפעולה לפי חילופי העונות.
מערכת סלילים מסיבית זו מלאה בתמיסות מים ואנטיפריז בקיץ.
האטמוספרה של בית מתקררת עקב העברת חום מהבית לאדמה.
2. תחנות כוח גיאותרמיות
ניתן להפיק חשמל מהאנרגיה התרמית הקיימת מתחת לפני הקרקע.
קיטור מכדור הארץ משמש את מערכות החשמל הגיאותרמיות לייצור חשמל.
סיבוב טורבינה במהירות גבוהה מתבצע עם הקיטור הזה.
לאחר שטורבינות אלו פיתחו אנרגיה מכנית, או לאחר שהן מופעלות, האנרגיה המכנית מועברת למערכת ייצור החשמל.
המרכיב הבסיסי של מערכת ייצור החשמל הוא גנרטור, המשתמש באינדוקציה אלקטרומגנטית כדי להפוך אנרגיה מכנית לאנרגיה חשמלית.
מכיוון שהיא אינה פולטת פליטות מזיקות או עשירות בפחמן לאטמוספירה, הטכניקה הזו היא אמינה להפליא ומועילה לסביבה.
הוא גם לא משאיר שאריות בעקבותיו.
כתוצאה מכך אין זיהום קרקע, מה שגם אומר שאין צורך בטיפול בפסולת.
לאנרגיה גיאותרמית יש יתרונות מכיוון שהיא מציעה אמינות, עמידות והתחדשות.
3. מעיינות חמים
כדור הארץ הוא ביתם של מגוון מעיינות חמים טבעיים.
כאשר מים תת-קרקעיים מקיימים אינטראקציה עם סלע מחומם, נוצרים מעיינות חמים.
חום גיאולוגי משתחרר בזמן שהמים מתחממים. התיירים מוצאים את המעיינות האלה מעניינים מאוד.
לכן ניתן לנצל אנרגיה גיאותרמית ליצירת הטבות כלכליות ומקומות עבודה לצעירים.
אחד היישומים הנפוצים ביותר של אנרגיה גיאותרמית הוא מעיינות חמים.
רחצה במעיינות חמים היא פעילות פנאי פופולרית.
החיסרון היחיד הוא ריח הגופרית המכריע שניתן למצוא במעיין חם חשוף או קרוב אליו.
4. גייזרים גיאותרמיים
גייזרים גיאותרמיים ומעיינות חמים גיאותרמיים דומים למדי.
ההבחנה היחידה היא שהמים זורמים בעמוד אנכי בגובה מטרים רבים בגייזר גיאותרמי.
Old Faithful, גייזר גיאותרמי בפארק הלאומי ילוסטון בארצות הברית, הוא הידוע ביותר.
כל 60 עד 90 דקות, הגייזר Old Faithful נושף בפסגה.
אספקת מים מתחת לפני כדור הארץ, פתח אוורור על פני כדור הארץ וסלעים תת-קרקעיים חמים הם תנאי הכרחי לפיתוח גייזרים גיאותרמיים.
5. פומארול
מים שכבר קיימים מתחת לאדמה מתחממים כשהם באים במגע עם סלע חם או מאגמה ובורחים דרך פתח אוורור.
פומארול הוא השם של פורקן זה. כאשר על פני כדור הארץ יש סדק או פתח אחר, פומארולים יכולים להתפתח.
פומארול הוא בעצם צמצם שקרוב להר געש או למעיין חם.
מכיוון שהחום או האנרגיה התרמית הדרושים להיווצרות פומארול נאספים רק מפני השטח של כדור הארץ, זוהי המחשה נוספת של אנרגיה גיאותרמית.
עם זאת, מכיוון שהפקת אנרגיית החום באה בעקבות תהליך יצירה טבעי, אין צורך במשאבה במקרה זה.
כתוצאה מכך, ניתן להגיע אליו בקלות ורק צריך התאמה קלה.
למרות שמדי פעם fumaroles נעלמים באופן מסתורי.
עם זאת, בהתבסס על השעון הפנימי של כדור הארץ, הם עשויים להופיע מחדש. כתוצאה מכך, הוא מקשה על ניצול יעיל של אנרגיה.
6. ספא
אנרגיה גיאותרמית משמשת בפעילויות הקשורות לבריאות ואיכות חיים.
מעיינות חמים ופומארולים משמשים בספא ובתעשיות קשורות אחרות להפקת חום וקיטור.
שיטה זו לניצול אנרגיה גיאותרמית קיימת כבר זמן רב מאוד.
גישה זו מספקת יתרונות לטיפול אישי במחיר סביר, טבעי ויעיל.
הנכס הטוב ביותר הוא פתח גיאותרמי שקרוב לספא מכיוון שהוא מקור חשמל זמין ונוח עד אין קץ.
שימושים באנרגיה גיאותרמית
בעוד ששימושים מסוימים באנרגיה גיאותרמית כוללים קידוח קילומטרים לתוך כדור הארץ, אחרים עושים שימוש בטמפרטורות קרובות לפני השטח.
ניתן לחלק את מערכות האנרגיה הגיאותרמית לשלוש קטגוריות עיקריות:
- מערכות הן לצריכה ישירה והן לחימום מחוז
- תחנות כוח גיאותרמיות
- משאבות חום גיאותרמיות
1. מערכות הן לצריכה ישירה והן לחימום מחוז
מערכות לשימוש ישיר והסקה מחוזית מקבלים מים חמים ממעיינות או מאגרים הקרובים לפני כדור הארץ.
מעיינות מינרלים חמים נוצלו לרחצה, חימום ובישול בתרבויות סיניות, רומיות ואינדיאניות עתיקות.
מעיינות חמים רבים עדיין מנוצלים לרחצה כיום, ואנשים רבים חושבים שהמים החמים העשירים במינרלים טובים לבריאותם.
בנוסף, מערכות חימום מחוז וחימום ישיר של מבנים בודדים מנצלים אנרגיה גיאותרמית.
מבנים מחוממים על ידי צינורות המובילים מים חמים מפני כדור הארץ.
ברייקיאוויק, איסלנד, רוב הבניינים מחוממים על ידי מערכת הסקה מחוזית.
כריית זהב, פסטור חלב והתייבשות מזון (ייבוש) הם כמה שימושים תעשייתיים לאנרגיה גיאותרמית.
2. תחנות כוח גיאותרמיות
ייצור חשמל גיאותרמי דורש קיטור או מים בטמפרטורות גבוהות (בין 300° ל- 700°F).
בטווח של מייל או שניים משטח כדור הארץ, מאגרים גיאותרמיים נמצאים לעתים קרובות במקום שבו נבנות תחנות כוח גיאותרמיות.
ארצות הברית הייתה אחת מ-27 מדינות שייצרו סך של 88 מיליארד קילוואט-שעה של חשמל בשנת 2019 באמצעות אנרגיה גיאותרמית.
עם כמעט 14 מיליארד קוט"ש של חשמל, אינדונזיה הייתה יצרנית החשמל הגיאותרמית השנייה בגודלה בעולם אחרי ארצות הברית.
זה מייצג בערך 5% מייצור החשמל הכולל של אינדונזיה.
קניה ייצרה את הכמות השמינית בגודלה של חשמל גיאותרמי, בסביבות 5 מיליארד קילו-וואט, אך היא היווה את החלק הגדול ביותר מכלל ייצור החשמל השנתי שלה, בערך 46%.
3. משאבות חום גיאותרמיות
ניתן לחמם ולקרר מבנים באמצעות משאבות חום גיאותרמיות, המנצלות את הטמפרטורות היציבות של פני הקרקע.
בחורף משאבות חום גיאותרמיות מעבירות חום מהאדמה (או מים) לתוך מבנים, ובקיץ הן עושות את ההיפך.
יתרונות וחסרונות של אנרגיה גיאותרמית
לאנרגיה גיאותרמית, אם כי חלופה טובה לייצור דלק מאובנים מסורתי, יש את היתרונות והחסרונות שלה
יתרונות אנרגיה גיאותרמית
להלן היתרונות של אנרגיה גיאותרמית
- ידידותי לסביבה
- בר קיימא
- פוטנציאל משמעותי
- יציבה ועמיד
- חימום וקירור
- אפשר לסמוך עליו
- אין צורך בדלק
- מהפכה מהירה
- תחזוקה בעלות נמוכה:
- יעילות מעולה
- עוד משרות זמינות
- הפחתת זיהום רעש
- מקורות דלק מאובנים שאינם מתחדשים נשמרים
1. ידידותי לסביבה
בהשוואה לדלקים רגילים כמו פחם ודלקים מאובנים אחרים, אנרגיה גיאותרמית ידידותית יותר לסביבה.
בנוסף, לתחנת כוח גיאותרמית יש טביעת רגל פחמנית קטנה.
בעוד שאנרגיה גיאותרמית מייצרת זיהום מסוים, היא הרבה פחות מזו שמיוצרים על ידי דלקים מאובנים.
2. בר קיימא
אנרגיה גיאותרמית היא משאב מתחדש שיהיה זמין עד שהשמש תשמיד את כדור הארץ בעוד כ-5 מיליארד שנים.
מכיוון שהמאגרים המחוממים של כדור הארץ מתמלאים מחדש באופן טבעי, הוא גם מתחדש וגם בר קיימא.
3. פוטנציאל משמעותי
בסביבות 15 טרה-וואט של אנרגיה נצרכים כיום בעולם, חלק קטן מכלל האנרגיה שניתן לקבל ממקורות גיאותרמיים.
למרות שלא ניתן להשתמש כעת ברוב המאגרים, יש תקווה שככל שהמחקר והפיתוח התעשייתי יימשכו, מספר המשאבים הגיאותרמיים שניתן להשתמש בהם יעלה.
מתקני כוח גיאותרמי נחשבים מסוגלים להפיק בין 0.0035 ל-2 טרוואט אנרגיה.
4. יציב ועמיד
בהשוואה למקורות אנרגיה מתחדשים אחרים כמו רוח ואנרגיה סולארית, אנרגיה גיאותרמית מציעה זרם עקבי של אנרגיה.
זאת כדי שבניגוד לרוח או אנרגיה סולארית, המשאב תמיד זמין לשימוש.
5. חימום וקירור
המים חייבים להיות מעל 150 מעלות צלזיוס כדי שטורבינות יונעו על ידי אנרגיה גיאותרמית ביעילות.
לחילופין, ניתן לנצל את ההפרש בטמפרטורה בין מקור קרקע למשטח.
רק שני מטרים מתחת לפני השטח, משאבת חום גיאותרמית יכולה לפעול כגוף קירור/מקור מכיוון שהקרקע עמידה יותר לשינויי חום עונתיים מאשר האוויר.
6. אמין
מכיוון שהוא אינו משתנה כמו אנרגיה ממקורות אחרים, כמו שמש ורוח, קל לחשב את כמות האנרגיה המופקת על ידי משאב זה.
זה מרמז על כך שאנו יכולים לבצע תחזיות מדויקות ביותר לגבי תפוקת הכוח של מפעל גיאותרמי.
7. אין צורך בדלק
אין דרישה לדלק מכיוון שאנרגיה גיאותרמית היא משאב טבעי, בניגוד לדלקים מאובנים, שהם משאבים מוגבלים שיש לכרות או להפיק בדרך אחרת מכדור הארץ.
8. מהפכה מהירה
אנרגיה גיאותרמית היא כיום נושא למחקר מקיף, כלומר מפותחות טכנולוגיות חדשות לשיפור תהליך האנרגיה.
יוזמות רבות נעשות לקידום והרחבת מגזר זה של המשק.
רבים מהחסרונות הקיימים של אנרגיה גיאותרמית יתמעטו על ידי התפתחות מהירה זו.
9. תחזוקה בעלות נמוכה
האם אתה יכול להעריך כמה יעלה לבנות את תחנת הכוח המסורתית?
ובכן, זה עולה הרבה כסף לבנות תחנת כוח מסורתית. עם זאת, פחות כסף נדרש להתקנה ותחזוקה גיאותרמית.
10. יעילות מעולה
מערכות משאבות חום גיאותרמיות צורכות בין 25% ל-30% פחות חשמל לחימום וקירור ממערכות חימום וקירור קונבנציונליות.
בנוסף, ניתן לבנות יחידות משאבות חום גיאותרמיות אלה להיות קומפקטיות בצורתן ולתפוס פחות מקום.
11. עוד משרות זמינות
אנו מודעים לכמות התעסוקה הולכת לאיבוד בעידן הדיגיטלי.
עם זאת, אנרגיה גיאותרמית מייצרת מספר רב של מקומות עבודה ברחבי העולם.
12. הפחתת זיהום רעש
פחות רעש נוצר כאשר משתמשים באנרגיה גיאותרמית לייצור חשמל.
הרעש והזיהום החזותי שנבעו מהתקנת חומרי הרטבה של בתי הגנרטור פחתו.
13. מקורות דלק מאובנים שאינם מתחדשים נשמרים
אנרגיה גיאותרמית מפחיתה את ההסתמכות שלנו על דלקים מאובנים להפקת אנרגיה.
בנוסף, זה מגביר את אבטחת האנרגיה. אם למדינה יש גישה לאנרגיה גיאותרמית מספקת, ייתכן שלא יהיה צורך לייבא חשמל.
לכן, אלו הם היתרונות העיקריים של אנרגיה גיאותרמית.
כעת נבחן את הצד השלילי שלו או את החסרונות הבאים של אנרגיה גיאותרמית:
חסרונות אנרגיה גיאותרמית
להלן החסרונות של אנרגיה גיאותרמית
- הגבלת מיקום
- השפעות סביבתיות שליליות
- רעידות אדמה
- עלויות גבוהות
- קיימות
- דרישת הקרקע היא גדולה
1. הגבלת מיקום
העובדה שאנרגיה גיאותרמית היא ספציפית למיקום היא החיסרון הגדול ביותר שלה.
מכיוון שחייבים להקים מפעלים גיאותרמיים במקום שבו האנרגיה זמינה, אזורים מסוימים אינם יכולים לנצל את המשאב הזה.
כמובן, זה לא בעיה אם אתה מתגורר במקום כמו איסלנד שבו אנרגיה גיאותרמית נגישה בקלות.
2. השפעות סביבתיות שליליות
למרות שבדרך כלל גזי חממה אינם נפלטים על ידי אנרגיה גיאותרמית, רבים מהם מאוחסנים מתחת לפני כדור הארץ ומשתחררים לאטמוספירה בעת הקידוח.
למרות שגם גזים אלו נפלטים באופן טבעי לסביבה, השיעור עולה בקרבת מתקנים גיאותרמיים.
עם זאת, פליטות הגזים הללו עדיין פחותות בהרבה מאלה שמביאות דלקים מאובנים.
3. רעידות אדמה
בנוסף, יש סיכוי שאנרגיה גיאותרמית תגרום לרעידות אדמה.
הסיבה לכך היא שהחפירה שינתה את מבנה כדור הארץ.
בעיה זו נפוצה יותר ויותר עם מתקני כוח גיאותרמי משופרים המחדירים מים לקרום כדור הארץ כדי להרחיב סדקים ולאפשר מיצוי משאבים רב יותר.
עם זאת, ההשפעות של רעידות אדמה אלו מוגבלות בדרך כלל מכיוון שרוב היחידות הגיאותרמיות ממוקמות רחוק מאזורים מיושבים.
4. עלויות גבוהות
אנרגיה גיאותרמית היא משאב יקר לשימוש; עלות מפעל בהספק של 1 מגה וואט נע בין 2 ל-7 מיליון דולר.
עם זאת, כאשר ההשקעה הראשונית היא משמעותית, ניתן להחזיר אותה לאורך זמן על ידי השקעות אחרות.
5. קיימות
יש להחדיר נוזל בחזרה למאגרים התת-קרקעיים מהר יותר ממה שהוא מנוצל כדי לשמור על אנרגיה גיאותרמית בת קיימא.
משמעות הדבר היא שכדי להבטיח את קיימותה, יש לשלוט ביעילות באנרגיה גיאותרמית.
כדי להביא בחשבון את היתרונות תוך מזעור החסרונות הפוטנציאליים, על התעשייה לשקול את היתרונות והחסרונות של אנרגיה גיאותרמית.
6. דרישת הקרקע היא גדולה
נדרש שטח קרקע גדול כדי שהפקת אנרגיה גיאותרמית תהיה רווחית.
התקנת תחנת כוח גיאותרמית במיקום עירוני עם פחות שטחים באופן משמעותי אינה מועילה כלל.
סיכום
לכל מקור אנרגיה יש יתרונות וחסרונות; חלקם יעילים במדינות מסוימות אך לא באחרות.
במקום להעריך באופן שטחי את יעילותם של מקורות אנרגיה מתחדשים שונים, עלינו להשוות ביניהם לפי היתרונות היחסיים של כל מקום ייחודי.
ההערכה היא שאנרגיה גיאותרמית עולמית תוכל לספק בערך 800-1300 TWh בשנה בשנת 2050, ותתרום 2-3% לייצור החשמל בעולם, בהתחשב בכך שהשימוש באנרגיה גיאותרמית גדל בהתמדה בקצב צמיחה של 2 % לשנה בעוד עלות התפעול ירדה.
למרות שלאנרגיה גיאותרמית יש גם יתרונות וגם חסרונות, היא עדיין תהיה מרכיב חיוני במעבר למקורות אנרגיה מתחדשים.
יתרונות וחסרונות של אנרגיה גיאותרמית - שאלות נפוצות
מהם היתרונות של אנרגיה גיאותרמית?
כפי שהוסבר לעיל, היתרונות של אנרגיה גיאותרמית הם כדלקמן
- בהשוואה לדלקים רגילים כמו פחם ודלקים מאובנים אחרים, אנרגיה גיאותרמית ידידותית יותר לסביבה.
- אנרגיה גיאותרמית היא משאב מתחדש שיהיה זמין מכיוון שהעתודות המחוממות של כדור הארץ מתמלאות מחדש באופן טבעי, היא מתחדשת ובר קיימא כאחד.
- מתקני כוח גיאותרמי נחשבים מסוגלים להפיק כמות משמעותית של אנרגיה בין 0.0035 ל-2 טרוואט אנרגיה.
- בהשוואה למקורות אנרגיה מתחדשים אחרים כמו רוח ואנרגיה סולארית, אנרגיה גיאותרמית מציעה זרם עקבי של אנרגיה.
- אין דרישה לדלק מכיוון שאנרגיה גיאותרמית היא משאב טבעי, בניגוד לדלקים מאובנים, שהם משאבים מוגבלים שיש לכרות או להפיק בדרך אחרת מכדור הארץ.
- אנרגיה גיאותרמית היא כיום נושא למחקר מקיף, כלומר מפותחות טכנולוגיות חדשות לשיפור תהליך האנרגיה.
- זה עולה הרבה כסף לבנות תחנת כוח מסורתית. עם זאת, פחות כסף נדרש להתקנה ותחזוקה גיאותרמית.
- מערכות משאבות חום גיאותרמיות צורכות בין 25% ל-30% פחות חשמל לחימום וקירור ממערכות חימום וקירור קונבנציונליות.
- אנרגיה גיאותרמית מייצרת מספר רב של מקומות עבודה ברחבי העולם.
- פחות רעש נוצר כאשר משתמשים באנרגיה גיאותרמית לייצור חשמל.
- אנרגיה גיאותרמית מפחיתה את ההסתמכות שלנו על דלקים מאובנים להפקת אנרגיה.
בנוסף, זה מגביר את אבטחת האנרגיה. אם למדינה יש גישה לאנרגיה גיאותרמית מספקת, ייתכן שלא יהיה צורך לייבא חשמל.
האם אנרגיה גיאותרמית יקרה?
כן, אנרגיה גיאותרמית היא יקרה. לדוגמה, בארצות הברית, העלות הראשונית של השדה ותחנת הכוח היא כ-$2500 לכל קילוואט מותקן, או אולי $3000 עד $5000/קוואט עבור תחנת כוח קטנה (1Mwe). עלות התפעול והתחזוקה נעה בין 0.01$ ל-0.03$ לקוט"ש.
המלצות
- 12 משרות קצין בריאות הסביבה המובילות
. - 24 השפעות הפראקינג על הבריאות והסביבה
. - זיהום מי תהום - גורמים, השפעות ומניעה
. - 11 גורמים לפירוק קרקע
. - 7 השפעות של זיהום אוויר בתוך הבית
. - גורמים לזיהום אוויר בפיליפינים
איש סביבה מונע תשוקה בעל פה. כותב תוכן מוביל בחברת EnvironmentGo.
אני שואף לחנך את הציבור על הסביבה ובעיותיה.
זה תמיד היה על הטבע, אנחנו צריכים להגן ולא להרוס.