Geothermie verstehen

Unter den heute verfügbaren erneuerbaren Energiequellen ist Geothermie eine der am weitesten verbreiteten. Es ist die Wärme, die im Untergrund der Erde gewonnen und durch Wasser und/oder Dampf an die Erdoberfläche transportiert wird. Geothermische Energie wird in großem Umfang zum Heizen und Kühlen genutzt oder zur Erzeugung von sauberem Strom genutzt. Heute lernen Sie die Definition, Anwendungen, Diagramm, Geschichte, Funktionsweise, Vor- und Nachteile der Geothermie kennen. Außerdem erfahren Sie, wie Erdwärme produziert wird und wie sie funktioniert.

Lesen Sie mehr:Solarenergie verstehen

Was ist Geothermie?

Geothermie ist Wärmeenergie, die in der Erde erzeugt und gespeichert wird. Das Wort „Geothermie“ hat griechische Wurzeln mit γη (geo), was Erde bedeutet, und θερμος (Thermos), was heiß bedeutet. Es handelt sich um erneuerbare Energie, die im Untergrund der Erde gewonnen und mit Wasser und/oder Dampf an die Erdoberfläche transportiert wird. Thermische Energie ist die Energie, die die Temperatur von Materie bestimmt. Daher ist es als thermische Energie bekannt.

Die geothermische Energie der Erdkruste stammt aus der ursprünglichen Entstehung des Planeten und aus dem radioaktiven Zerfall von Materialien und dem kontinuierlichen Wärmeverlust aus der Erdentstehung. Schließlich ist Geothermie eine Form der Energieumwandlung, bei der Wärmeenergie aus dem Inneren der Erde gewonnen und zum Kochen, Baden, Raumheizen, zur Stromerzeugung und für viele weitere Zwecke genutzt wird.

In einer kurzen Geschichte der Erdwärme wurde nachgewiesen, dass die amerikanischen Ureinwohner bereits vor 10.000 Jahren Erdwärme zum Kochen nutzten. In der Antike wurden durch heiße Quellen beheizte Bäder von den Griechen und Römern genutzt. Und was die Raumheizung betrifft, die römische Stadt Pompeji während des 1 ^st Jahrhundert CE, nutzt Erdwärme. es war zunächst auf Standorte beschränkt, an denen heißes Wasser und Dampf zugänglich waren.

Anwendungen der Geothermie

Die Nutzung von Geothermie ist in über 20 Ländern üblich. Die Vereinigten Staaten gelten als der größte Produzent von geothermischer Energie in der Welt. Sie beherbergten das größte geothermische Feld namens The Geysers in Kalifornien, das Feld erstreckt sich über 117 Quadratkilometer und bildete über 22 Kraftwerke mit einer installierten Kapazität von über 1,5 GW.

Auch Island nutzt die Erdwärme seit 1907 und bezeichnet sich selbst als „Pionier“ der Erdwärme. Über 25 % der Energie wird aus fünf geothermischen Kraftwerken gewonnen. Sie waren aufgrund der 600 heißen Quellen und 200 Vulkane im Land erfolgreich. Die Anwendungen der geothermischen Energie lassen sich in drei Kategorien einteilen:direkte Nutzung, geothermische Wärmepumpen und Stromerzeugung.

Direkte Verwendung:

Die direkte Nutzung von Erdwärme beinhaltet die Nutzung von erwärmtem Wasser aus dem Boden, ohne dass eine andere Wärmequelle benötigt wird. Die direkten geothermischen Ressourcen haben eine niedrige Temperatur, die zwischen etwa 50 und 150 ⁰ liegt C (122 und 302 ° F). Geothermisches Niedertemperaturwasser und Dampf wurden zur Erwärmung einzelner Gebäude und ganzer Stadtteile verwendet, in denen zahlreiche Gebäude von einer zentralen Versorgungsquelle beheizt werden. Auch die meisten Schwimmbäder, Gewächshäuser, balneologischen (therapeutischen) Einrichtungen in Spas und Aquakulturteiche wurden mit geothermischen Ressourcen beheizt. Andere übliche Anwendungen der direkten Nutzung von geothermischer Energie umfassen Kochen, industrielle Anwendungen wie das Trocknen von Obst, Gemüse und Holz, Milchpasteurisierung und großflächiges Schneeschmelzen.

Erdwärmepumpen

Erdwärmepumpen (GHPs) dienen dazu, Gebäude im Winter zu heizen und im Sommer zu kühlen. Sie nutzten die relativ stabilen gemäßigten Temperaturbedingungen, die innerhalb der ersten 300 Meter (1000 Fuß) der Oberfläche erreicht werden. Die meisten GHP-Temperaturen werden in geringeren Tiefen wie etwa 6 Metern (etwa 20 Fuß) der Erdoberfläche gefunden. Folglich kann die Wärme im Winter zum Heizen von Gebäuden verwendet werden, wenn die Lufttemperatur unter die des Bodens fällt. In ähnlicher Weise wird im Sommer warme Luft aus einem Gebäude angesaugt und unterirdisch zirkuliert, wo sie einen Großteil ihrer Wärme verliert und zurückgeführt wird.

Stromerzeugung

Geothermische Energie wird zur Stromerzeugung auf der Grundlage der Temperatur und des Flüssigkeits- (Dampf-) Flusses verwendet. In geothermischen Kraftwerken wird Strom auf drei Arten erzeugt. Diese drei unterschiedlichen Designs steuern das Verhalten, das verwendet wird, um elektrische Generatoren anzutreiben. Der überschüssige Wasserdampf, der am Ende jedes Prozesses entsteht, wird kondensiert und in den Boden zurückgeführt, wo er für die spätere Verwendung wiedererwärmt wird. Aus diesem Grund gilt Geothermie als eine Form erneuerbarer Energie.

siehe Bild unten

Wie Geothermie funktioniert

Die Funktionsweise der Geothermie ist weniger komplex und leicht verständlich. Lassen Sie mich zunächst erklären, wie Geothermie erzeugt wird. Bohrlöcher mit einer Tiefe von bis zu einer Meile oder mehr werden in unterirdische Reservoirs gegraben, damit geothermische Ressourcen gewonnen werden können. Diese Ressourcen können durch natürlich vorkommende Wärme, Gestein und Wasserdurchlässigkeit genutzt werden. Auch verbesserte geothermische Systeme, die geothermische Ressourcen durch den hydraulischen Stimulationsprozess verbessern oder schaffen. Diese geothermischen Ressourcen werden weiter verwendet, um Turbinen anzutreiben, die mit Stromgeneratoren verbunden sind.

Sehen Sie sich das folgende Video an, um zu erfahren, wie geothermische Energie produziert wird:

Die Funktionsweise der Geothermie kann je nach Endanwendung unterschiedlich sein. Ich habe bereits die drei grundlegenden Nutzungen der Erdwärme erwähnt. Hier erkläre ich, wie geothermische Energie zur Stromerzeugung genutzt wird. Geothermische Kraftwerke gibt es in drei verschiedenen Ausführungen; Trockendampf, Flash und Binär.

Trockendampf:

Das Trockendampfdesign entnimmt Dampf direkt aus Rissen im Boden, um eine Turbine anzutreiben. Der erhitzte Wasserdampf wird direkt in eine Turbine geleitet, die einen elektrischen Generator antreibt.

Flash-Pflanzen:

Die Flash-Anlage zieht heißes Hochdruckwasser aus dem Untergrund und mischt es mit kühlerem Niederdruckwasser. Dabei entsteht Dampf, der eine Turbine antreibt. Unter Druck stehendes Hochtemperaturwasser wird von unterhalb der Oberfläche in Behälter an der Oberfläche gezogen, die als Entspannungstanks bekannt sind. Hier bewirkt der plötzliche Druckabfall, dass das flüssige Wasser verdampft oder zu Dampf verdampft. Der Blitz wird dann verwendet, um den Turbinen-Generator-Satz anzutreiben. Schließlich,

Binärzyklus:

Die Kraftwerke mit binärem Kreislauf verwenden ein von einem sekundären Arbeitsfluid wie Ammoniak und Kohlenwasserstoff, das in einem geschlossenen Rohrkreislauf enthalten ist, angetriebenes Triebwerk, um den Turbinen-Generator-Satz anzutreiben. Bei diesem Verfahren wird geothermisch erwärmtes Wasser durch einen anderen Rohrsatz angesaugt und ein Großteil der im erwärmten Wasser gespeicherten Energie wird über einen Wärmetauscher an das Arbeitsmedium übertragen. Das Arbeitsfluid verdampft dann und strömt durch die Turbine, um sie zu drehen. Es kondensiert dann wieder und wird zurück zum Wärmetauscher geleitet.

Vor- und Nachteile der Geothermie

Vorteile:

Nachfolgend finden Sie die Vorteile der Geothermie in ihren verschiedenen Anwendungen.

• Umweltfreundlicher als herkömmliche Brennstoffquellen wie fossile Brennstoffe.
• Geothermie ist erneuerbar, sie kann Jahrzehnte dauern.
• Geothermische Energie ist weit verbreitet.
• Er ist nachhaltig, stabil und eine zuverlässige Energiequelle.
• Die Energie kann direkt zum Heizen und Kühlen verwendet werden.
• Es wird kein Kraftstoff benötigt.
• Der Energieerzeugungsprozess wurde durch neue Technologien verbessert, was ihn zu einer rasanten Entwicklung macht.
• Seine Leistungsabgabe ist leicht vorherzusagen.

Nachteile:

Trotz der guten Vorteile der Geothermie treten immer noch einige Einschränkungen auf. Nachfolgend sind die Nachteile der Erdwärme in ihren verschiedenen Anwendungen aufgeführt.

• Der Standort ist beschränkt, das heißt, geothermische Anlagen müssen an Orten gebaut werden, an denen Energie verfügbar ist.
• Nebenwirkungen auf die Umwelt aufgrund des Grabens, da einige unter der Erde gespeicherte Gase in die Atmosphäre freigesetzt werden.
• Erdwärme kann aufgrund der Veränderung der Erdstruktur durch Grabungen Erdbeben auslösen.
• Hohe Herstellungskosten von geothermischen Anlagen.
• Eine hohe Nachhaltigkeit von Geothermieflüssigkeit muss schneller zurück in die unterirdischen Reservoirs gepumpt werden.

Schlussfolgerung

Geothermie ist erneuerbare Energie, die im Untergrund der Erde gewonnen und mit Wasser und/oder Dampf an die Erdoberfläche transportiert wird. Thermische Energie ist die Energie, die die Temperatur von Materie bestimmt. Geothermie wird daher als Wärmeenergie bezeichnet. Die Anwendungen der Erdwärme lassen sich in drei Kategorien einteilen:Direktnutzung, Erdwärmepumpen und Stromerzeugung. Das ist alles für diesen Artikel, in dem Definition, Anwendung, Diagramm, Geschichte, Funktionsweise, Vor- und Nachteile der Erdwärme enthalten sind. Ich habe auch untersucht, wie geothermische Energie produziert wird und wie sie funktioniert.

Ich hoffe, Ihnen hat die Lektüre gefallen, wenn ja, teilen Sie sie bitte mit anderen Studenten. Danke fürs Lesen, bis zum nächsten Mal!