Geothermische energie begrijpen

Onder de hernieuwbare energiebronnen die tegenwoordig beschikbaar zijn, is geothermische energie een van de meest voorkomende. Het is de warmte die in de ondergrond van de aarde wordt onttrokken en door water en/of stoom naar het aardoppervlak wordt getransporteerd. Geothermische energie wordt veel gebruikt voor verwarming en koeling of kan worden aangewend om schone elektriciteit te produceren. Vandaag maak je kennis met de definitie, toepassingen, schema, geschiedenis, werking, voor- en nadelen van aardwarmte. Je leert ook hoe aardwarmte wordt geproduceerd en hoe het werkt.

Lees meer: Inzicht in zonne-energie

Wat is aardwarmte?

Geothermische energie is thermische energie die wordt opgewekt en opgeslagen in de aarde. Het woord 'geothermie' heeft Griekse wortels met γη (geo), wat aarde betekent, en θερμος (thermos), wat heet betekent. Het is hernieuwbare energie afkomstig uit de ondergrond van de aarde, transport met water en/of stoom naar het aardoppervlak. Thermische energie is de energie die de temperatuur van materie bepaalt. Het staat dus bekend als thermische energie.

De geothermische energie van de aardkorst is afkomstig van de oorspronkelijke vorming van de planeet en van radioactief verval van materialen en voortdurend warmteverlies van de aardse vorming. Ten slotte is geothermische energie een vorm van energieconversie waarbij warmte-energie uit de aarde wordt verkregen en gebruikt voor koken, baden, ruimteverwarming, elektriciteitsopwekking en nog veel meer toepassingen.

In een korte geschiedenis van geothermische energie is bewezen dat inheemse Amerikanen al 10.000 jaar geleden geothermische energie gebruikten om te koken. In de oudheid gebruikten de Grieken en Romeinen baden die werden verwarmd door warmwaterbronnen. En wat betreft ruimteverwarming:de Romeinse stad Pompeii tijdens de 1 ^e eeuw CE, maakt gebruik van geothermische energie. het was aanvankelijk beperkt tot plaatsen waar warm water en stoom beschikbaar waren.

Toepassingen van geothermische energie

Het gebruik van aardwarmte is gebruikelijk in meer dan 20 landen. De Verenigde Staten worden geregistreerd als de grootste producent van geothermische energie ter wereld. Ze hebben het grootste geothermische veld gehost dat bekend staat als The Geysers in Californië, het veld is verspreid over 117 vierkante kilometer en gevormd over 22 energiecentrales, met een geïnstalleerd vermogen van meer dan 1,5 GW.

IJsland maakt sinds 1907 ook goed gebruik van geothermische energie en beschrijft zichzelf als een 'pionier' van geothermische energie. Ruim 25% van de energie wordt geproduceerd uit vijf aardwarmtecentrales. Ze waren succesvol dankzij de 600 warmwaterbronnen en 200 vulkanen in het land. De toepassingen van aardwarmte kunnen worden onderverdeeld in drie categorieën:direct gebruik, aardwarmtepompen en elektriciteitsopwekking.

Direct gebruik:

Het directe gebruik van geothermische energie omvat het gebruik van verwarmd water uit de grond zonder dat een andere verwarmingsbron nodig is. De directe van geothermische bronnen is bij lage temperatuur, die varieert van ongeveer 50 tot 150 ⁰ C (122 en 302 °F). Geothermische water en stoom op lage temperatuur zijn gebruikt om afzonderlijke gebouwen en hele districten te verwarmen, waar talrijke gebouwen worden verwarmd vanuit een centrale toevoerbron. Ook zijn de meeste zwembaden, kassen, balneologische (therapeutische) faciliteiten in spa's en aquacultuurvijvers verwarmd met geothermische bronnen. Andere veel voorkomende toepassingen van direct gebruik van geothermische energie zijn koken, industrieel gebruik zoals het drogen van fruit, groenten en hout, pasteurisatie van melk en het op grote schaal smelten van sneeuw.

Geothermische warmtepompen

Geothermische warmtepompen (GHP's) worden gebruikt om gebouwen in de winter te verwarmen en in de zomer te koelen. Ze profiteerden van de relatief stabiele gematigde temperatuuromstandigheden die worden verkregen binnen de eerste 300 meter (1000 voet) van het oppervlak. De meeste GHP-temperaturen worden gevonden op ondiepere diepten, zoals 6 meter (ongeveer 20 voet) van het aardoppervlak. Hierdoor kan de warmte worden gebruikt om gebouwen te verwarmen in de winter, wanneer de luchttemperatuur onder die van de grond zakt. Op dezelfde manier wordt in de zomer warme lucht uit een gebouw gehaald en ondergronds gecirculeerd, waar het veel van zijn warmte verliest en wordt teruggevoerd.

Opwekking van elektrische energie

Geothermische energie wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken op basis van de temperatuur en de vloeistof (stoom)stroom. Elektriciteit wordt op drie manieren geproduceerd in aardwarmtecentrales. Deze drie verschillende ontwerpen regelen het gedrag dat wordt gebruikt om elektrische generatoren aan te drijven. De overtollige waterdamp die aan het einde van elk proces wordt geproduceerd, wordt gecondenseerd en teruggevoerd naar de grond, waar het opnieuw wordt verwarmd voor later gebruik. Daarom wordt aardwarmte beschouwd als een vorm van hernieuwbare energie.

zie onderstaande afbeelding

Hoe geothermische energie werkt

Hoe geothermische energie werkt, is minder complex en gemakkelijk te begrijpen. Laat me eerst uitleggen hoe aardwarmte wordt geproduceerd. Er worden putten tot anderhalve kilometer diep of meer gegraven in ondergrondse reservoirs, zodat geothermische bronnen kunnen worden verkregen. Deze bronnen kunnen worden geëxploiteerd door natuurlijk voorkomende hitte, rotsen en waterdoorlatendheid. Ook verbeterde geothermische systemen, die geothermische bronnen versterken of creëren door middel van het hydraulische stimulatieproces. Deze geothermische bronnen worden verder gebruikt om turbines aan te drijven die zijn gekoppeld aan elektriciteitsgeneratoren.

Bekijk de video hieronder om te zien hoe geothermische energie wordt geproduceerd:

De werking van aardwarmte kan verschillen afhankelijk van de eindtoepassingen. Ik noemde eerder de drie basisgebruiken van aardwarmte. hier zal ik uitleggen hoe aardwarmte wordt gebruikt voor de opwekking van elektriciteit. Geothermische energiecentrales zijn er in drie verschillende uitvoeringen; droge stoom, flits en binair.

Droge stoom:

Het droge stoomontwerp haalt stoom rechtstreeks uit breuken in de grond om een ​​turbine aan te drijven. De verwarmde waterdamp wordt rechtstreeks naar een turbine geleid die een elektrische generator aandrijft.

Flitsplanten:

Flash plant haalt heet water onder hoge druk uit de grond en mengt het met koeler water onder lage druk. Hierdoor ontstaat er stoom die wordt gebruikt om een ​​turbine aan te drijven. Water met hoge temperatuur onder druk wordt van onder het oppervlak in containers aan het oppervlak gezogen die bekend staan ​​​​als flitstanks. Dit is waar de plotselinge drukdaling ervoor zorgt dat het vloeibare water flitst of verdampt tot stoom. De flits wordt vervolgens gebruikt om de turbine-generatorset van stroom te voorzien. Eindelijk,

Binaire cyclus:

De krachtcentrales met een binaire cyclus maken gebruik van een stam die wordt aangedreven door een secundaire werkvloeistof zoals ammoniak en koolwaterstof die zich in een gesloten lus van pijpen bevinden om de turbinegeneratorset aan te drijven. In dit proces wordt geothermisch verwarmd water door een ander stel leidingen opgezogen, en veel van de energie die in het verwarmde water is opgeslagen, wordt via een warmtewisselaar naar de werkvloeistof overgebracht. De werkvloeistof verdampt dan en gaat door de turbine om deze te laten draaien. Vervolgens condenseerde het en werd het teruggevoerd naar de warmtewisselaar.

Voor- en nadelen van aardwarmte

Pluspunten:

Hieronder vindt u de voordelen van geothermische energie in de verschillende toepassingen.

• Milieuvriendelijker dan conventionele brandstofbronnen zoals fossiele brandstoffen.
• Geothermische energie is hernieuwbaar, ze kunnen tientallen jaren meegaan.
• Geothermische energie wordt veel gebruikt.
• Het is duurzaam, stabiel en een betrouwbare energiebron.
• De energie kan direct worden gebruikt voor verwarming en koeling.
• Er is geen brandstof nodig.
• Het energieopwekkingsproces is verbeterd door nieuwe technologieën, waardoor het een snelle evolutie is geworden.
• Het vermogen is gemakkelijk te voorspellen.

Nadelen:

Ondanks de goede voordelen van aardwarmte, zijn er nog steeds enkele beperkingen. Hieronder staan ​​de nadelen van geothermische energie in de verschillende toepassingen.

• Locatie is beperkt, dat wil zeggen dat geothermische centrales moeten worden gebouwd op plaatsen waar energie beschikbaar is.
• Neveneffecten voor het milieu als gevolg van het graven, omdat sommige gassen die onder de aarde zijn opgeslagen, in de atmosfeer terechtkomen.
• Geothermische energie kan aardbevingen veroorzaken vanwege de verandering in de structuur van de aarde als gevolg van graven.
• Hoge productiekosten van geothermische centrales.
• Hoge duurzaamheid van geothermische vloeistof is vereist om sneller terug in de ondergrondse reservoirs te worden gepompt.

Conclusie

Geothermische energie is hernieuwbare energie afkomstig uit de ondergrond van de aarde, transport met water en/of stoom naar het aardoppervlak. Thermische energie is de energie die de temperatuur van materie bepaalt. Geothermische energie staat dus bekend als thermische energie. De toepassingen van aardwarmte kunnen worden onderverdeeld in drie categorieën:direct gebruik, aardwarmtepompen en elektriciteitsopwekking. Dat is alles voor dit artikel, waar de definitie, toepassing, schema, geschiedenis, werking, voor- en nadelen van aardwarmte worden beschreven. Ook heb ik onderzocht hoe aardwarmte wordt geproduceerd en hoe het werkt.

Ik hoop dat je genoten hebt van het lezen, zo ja, deel het dan met andere studenten. Bedankt voor het lezen, tot de volgende keer!