Susipažinkime su geotermine energija
Vis daugiau dėmesio yra skiriama atsinaujinančių išteklių energetikai. Daug kalbama apie vėjo, saulės ar kogeneracines jėgaines. Tačiau dažnu atveju užmarštyje yra paliekama geoterminė elektrinė, kuri yra ekologiška, patvari ir technologiškai paprasta.
Veikimo principas
Geoterminės jėgainės gamina energiją ir šilumą iš požeminių vandenų arba jų garų. Požeminiai vandenys įkaista dėl magmos ir dėl uolienose esančios pakankamai didelės koncentracijos radioaktyviųjų elementų, kurie generuoja šilumą dalelių skilimo metu. Pats požeminis vanduo atsiranda, kai lietaus vanduo prasiskverbia pro žemę į plyšius, atsiradusius dėl mantijos aktyvumo. Dėl lėto proceso, požeminis vandens rezervuaras yra formuojamas ilgai. Įkaitę garai pasiekia paviršių geizerių arba karštųjų versmių pavidalu. Jau senovėje karštąsias versmes žmogus naudojo valgių gamybai, medicinai, švarai ir namų šilumai palaikyti. Pirmasis šilumos tinklas, kuriame pasinaudojant karštosiomis versmėmis buvo tiekiama šiluma miesteliui, įrengtas Boise, Idaho valstijoje, JAV 1882 metais. Vėliau kilo idėja, kad iš žemės šilumos galima gaminti elektrą, tad 1904 metais buvo sukurta pirmoji eksperimentinė geoterminė elektrinė. Taigi, karštosios versmės buvo naudingos jau nuo senų laikų, tačiau idėja iš jų pagaminti elektrą gyventojams egzistuoja palyginti neseniai.
Geoterminių elektrinių tipai
Išskiriami trys geoterminių jėgainių tipai: sausų garų, pliūpsnio garų ir mišrus.
Pirmasis tipas yra labiausiai paplitęs, nes pro vamzdžius tiesiai į generatoriaus turbinas yra pumpuojami įkaitę vandens garai. Turbinoje mechaninė energija yra paverčiama elektros energija, garai kondensuojasi ir specialiu vamzdžiu grįžta atgal į žemę.
Antrojo tipo jėgainėse karštieji vandenys yra pumpuojami į specialų rezervuarą, kur dėl mažesnės temperatūros ir slėgio vanduo staigiai garuoja ir garai patenka į turbinas. Toliau procesas panašus kaip pirmojo tipo jėgainėje.
Mišraus tipo jėgainėje garai nekeliauja tiesiai į turbinas, o teka pro vandens rezervuarą. Dėl šilumos mainų jie įkaitina vandenį, kol šis garų pavidalu nukeliauja iki turbinos, o susikondensavę garai grįžta atgal į vandens rezervuarą. Tokiu būdu vyksta ciklinis procesas.
Be to, vamzdžių sistemos, kuriose teka garai, gali būti uždaros arba atviros. Jos skiriasi tuo, kad atviroje vamzdžių sistemoje, skystis yra įsiurbiamas ir išsiurbiamas atskirais vamzdžiais. Uždarose sistemose nėra atskirų vamzdžių, skystis nepatenka į aplinką ir keliauja ratu tarp generatoriaus ir šilimo vietos. Nors šios jėgainės yra įvairios, bet jų veikimas yra paprastas ir pritaikytas tiek industrijai, tiek vartotojams.
Pranašumas
Svarbiausias faktorius, padarantis šią jėgainę patrauklesne už kitus atsinaujinančiuosius išteklius, yra energijos gamybos pastovumas, kitaip nei vėjo ar saulės elektrinės, kurių energijos gamyba priklauso nuo aplinkos sąlygų. Tai yra svarbus aspektas, nes vėjo ar saulės elektrinių energijos gamybos nepastovumas gali atbaidyti kai kuriuos regionus nuo šių elektrinių įrengimo. Geoterminės jėgainės vamzdynas yra įrengiamas po žeme, o pačios jėgainės pastatai nėra dideli, todėl negadina kraštovaizdžio. Taigi, geoterminės jėgainės tikrai yra efektyvios ir stabiliai gaminančios elektrą.
Trūkumai
Didžiausias geoterminės energijos trūkumas yra tas, kad nėra daug jai tinkamų vietų. Pavyzdžiui, Islandijoje tokių jėgainių tinklas yra išplėtotas geriau, nes šalis įsikūrusi tektoninio lūžio vietoje. Būtent šio tipo regionuose karšti vandens telkiniai slūgso šalia žemės paviršiaus. Lietuvoje, tuo tarpu, tokie rezervuarai yra pakankamai žemai ir ne taip įkaitę, kad apsimokėtų išgauti energiją. Galvojant apie geoterminio tipo generatoriaus įrengimą namuose, reikia nepamiršti, kad šių jėgainių įrengimas yra brangus ir jos gamina tik šilumą.
Taip pat, tokių jėgainių statyba ir išlaikymas yra brangus, nes reikia nuolat tikrinti, ar susikondensavę garai grįžta atgal į rezervuarą. Požeminiuose vandenyse yra gausu mineralų, kurie nusėda ant vamzdžių, todėl tenka nuosėdas šalinti. Ištekliai gali pasibaigti tuo atveju, kai požeminis vanduo yra išpumpuojamas greičiau negu grąžinamas atgal.
Galima įžvelgti sąsajų tarp žemės drebėjimų ir geoterminių jėgainių. Buvo pastebėta, kad vietose, kur veikdavo šios jėgainės, žemės drebėjimai buvo dažnesni, nei kai jėgainės buvo perkeltos. Manoma, kad tai gali įvykti ne dėl gręžimo, o dėl vandens ar garų pumpavimo iš požeminių telkinių, nes tai padidina Žemės paviršiaus nestabilumą. Aišku, žemės drebėjimai dažniausiai būna nepastebimi, tai yra fiksuojami tik seismografu, arba mažo intensyvumo (iki 3 balų pagal Richterio skalę). Yra užfiksuota ir tokių atvejų, kur žemės drebėjimai yra gana galingi, pavyzdžiui, 5.4 balų stiprumo drebėjimas supurtė Pohong miestą Pietų Korėjoje 2017 metais. Šiame mieste veikė eksperimentinė geoterminė jėgainė. Šios katastrofos žala yra 290 milijonų JAV dolerių ir buvo sužaloti 135 žmonės. Tai didžiausias žemės drebėjimas, siejamas su geotermine energetika.
Padėtis pasaulyje
Įdomu tai, kad kai kurios šalys, kuriose geoterminių jėgainių pagaminama energija sudaro gana nemažą dalį, padeda mažiau išsivysčiusioms šalims įsirengti tokio tipo jėgaines. Pavyzdžiui, jau minėtoje Islandijoje 66% namų ūkių yra šildoma būtent geoterminių jėgainių ir 26% namų ūkių tiekia elektrą. Islandija yra viena iš šalių, kuri padeda Rytų Afrikos šalims, tokioms kaip Etiopija, Kenija ar Tanzanija, įsižiebti energetikos revoliuciją apmokydami inžinierius šioje srityje ir finansuodami projektus. Pasitelkdamos geotermines elektrines šios šalys bandys sumažinti skurdą sukurdamos darbo vietas, skatindamos plėtoti verslą ir gerindamos švietimo kokybę. Pagaminta elektra pasieks atokiausias bendruomenes, nes dažniausiai elektra yra tiekiama svarbiausiems miestams. Galima pridurti, kad Rytų Afrika, dėl savo geografinės padėties yra tinkama šioms jėgainėms, kadangi išsidėsčiusi ties tektoniniu lūžiu.
Padėtis Lietuvoje
Lietuvoje vienintelė vieta, kuri būtų tinkama tokiai jėgainei, yra Klaipėdos kraštas. Būtent Vakarų Lietuvoje uolienos dėl padidinto radioaktyvių elementų kiekio susidaro gerokai daugiau šilumos, nei Rytų Lietuvoje. Klaipėdoje veikė parodomoji geoterminė jėgainė, tačiau nuostolingai, ir UAB „Geoterma“, valdžiusi šią jėgainę, bankrutavo. Mokslininkai ginčijasi dėl geoterminės energetikos potencialo Lietuvoje. Vieni sako, kad temperatūra ir gylis yra kaip tik tinkama sėkmingos geoterminės elektrinės veikimui, tačiau kiti kontrargumentuoja, jog Vakarų Lietuvos uolienose trūksta vandens, kad galėtų išnaudoti šią sritį geoterminės jėgainės veiklai ir dėl technologijos apribojimų negali dirbtinai sukurti plyšių, gręžiniais pumpuojant vandenį dideliu slėgiu į uolieną. Galiausiai, patiriamos statybų ir išlaikymo išlaidos būtų per didelės, kad būtų įmanoma gauti pelną.
Šaltiniai:
- https://www.renewableenergyworld.com/types-of-renewable-energy/tech-3/geoelectricity/#gref
- https://www.britannica.com/science/geothermal-energy/History
- https://sites.lafayette.edu/egrs352-sp14-geothermal/general-information/history/
- http://web.mit.edu/nature/archive/student_projects/2009/bjorn627/TheGeothermalCity/History.html
- https://www.saveonenergy.com/how-geothermal-energy-works/
- https://www.twi-global.com/technical-knowledge/faqs/geothermal-energy/pros-and-cons
- https://adventures.is/information/geothermal-energy-iceland/
- https://www.unenvironment.org/news-and-stories/story/iceland-world-leader-clean-energy-supports-africas-push-geothermal-power
- https://www.vz.lt/pramone/2019/02/15/geoterma-inocijuojamas-bankrotas-ir-likvidavimas
- https://borgenproject.org/iceland-and-geothermal-energy-in-africa/
- http://www.geotermijosasociacija.lt/dokumentai/014_Mokslas_ir_gyvenimas.pdf
- https://www.youtube.com/watch?v=mCRDf7QxjDk
- https://economictimes.indiatimes.com/industry/services/education/access-to-electricity-increases-literacy-rates-economic-survey/articleshow/73826482.cms?from=mdr
- https://www.solarreviews.com/blog/geothermal-energy-pros-and-cons
- https://news.energysage.com/comparing-solar-energy-and-geothermal-energy/
- https://www.pole-avenia.com/img/2020/12/IRENA-Geothermal-Eastern-Africa-2020.pdf
- https://www.scientificamerican.com/article/how-does-geothermal-drilling-trigger-earthquakes/
- https://www.nature.com/articles/d41586-019-00959-4
