Energetika A-Z -ig2009 szeptember 13

A geotermális és geotermikus energia

A geotermális és geotermikus energia

A geotermális és geotermikus energiaforrás jellemzői, geotermális anomália. A geotermális energiát is a megújuló energiák közé szokás sorolni, bár bizonyos szempontból kakukktojásként értelmezhető. Itt ugyanis nem elsősorban a napenergia átalakilásával állunk szemben, sokkal inkábba Föld belső energiáit használjuk ki. A cikk folytatása a geotermális és geotermikus energiák felhasználásának jellegét ismerteti.

Geotermikus energia jellemzői

A Földből folyamatosan távozó hőáram kisebb része a Föld keletkezése során (kb. 4,6 milliárd évvel ezelőtt) a gravitációs erő hatására összezsugorodó anyagok helyzeti és mozgási energiájából származik. Nagyobbik részét pedig a radioaktív elemek bomlásából származó energia fedezi. A hőáram a felszínen mérhető átlagértéke 0,06-0,07 W/m2. A kéreg hőmérséklete a Föld középpontja felé monoton növekszik, a hőmérséklet gradiens átlagos értéke 0,03 ºC/m. Hazánk geotermális adottságai kedvezőek. Ennek döntően az az oka, hogy Magyarország területe alatt a földkéreg vastagsága a világ átlagának kb. fele (15-25 km), és így a hőáram a kontinentális átlagnak mintegy kétszerese.
A geotermális energia hordozója a termálvíz (vagy gőz). Ennek hasznosítása két területre terjed ki:

- vízgazdálkodási célú: vízgyógyászat, fürdés, ivóvíz nyerése
- energetikai célú hasznosítás (fűtés, melegvíz)

A földkéreg minden pontja tartalmaz termálenergiát. A felszín közeli talajtartomány téli, fagypont feletti hőmérsékletének felhasználása pince klímatizálásra vagy zöldségek elvermelésére, tulajdonképpen termálenergia-hasznosítás. Habár a termálenergia a kéregben mindenütt jelen van, a gazdaságosan kitermelhető termálenergia olyan hordozó közeghez kötött, amely nagy fajlagos energiatartalmú, könnyen felszínre hozható, olcsó, nagy mennyiségben rendelkezésre áll, jól kezelhető. Mindezeket a követelményeket a víz elégíti ki legjobban.

Tapasztalati tény, hogy a Föld belsejének hőmérséklete a mélységgel nő. Ennek megfelelően óriási mennyiségű belső energiát tartalmaz. A termodinamikából ismeretes, hogy a hőmérséklet inhomogén eloszlása a belső energia áramlását idézi elő. Első legdurvább közelítésként a gömb alakú föld szilárd kérgében a belső energiának csupán vezetéssel folyó, stacinárius áramával számolhatunk. Intenzitásának legalábbis nagyságrendileg a felszín minden helyén azonosnak kellene lennie. A tapasztalat alapján egészen más kép rajzolódik ki. Bizonyos jól meghatározható földtani szerkezetekhez a földi hőáramsűrűség jellegzetes értékei tartoznak.

A táguló óceánközépi gerincek mentén nem kiugró a 0,3W/m2 hőáramsűrűség, az Alföldet a 0,1W/m2 érték jellemzi, míg a kontinentális pajzsok vagy az óceáni kéreg hőáramsűrűsége alig éri el a 0,02 W/m2 –t.

A Föld felszínétől a mélység felé haladva a közvetlen tapasztalatok száma rohamosan csökken. A legmélyebben kihajtott akna Dél-Afrikában 4000 m mélységig hatol, a művelés a 3400-3600 m tartományban folyik. A legnagyobb mélységig hatoló kutató fúrás Oklahomában 9500 m. A Kola-félszigeten mélyfúrással 1984-ben már elérték a 12 000 méteres mélységet. Ez a fúrás jutott túl a gránit-bazalt határon 9000 m mélységben, és szolgáltatta a legmélyebben -10 000 m-ben – mért 180 ºC –os hőmérsékletet. Mindezek ellenére ismereteink túlnyomó része közvetett, amelyek a szeizmikus, vulkanológiai, gravitációs, földmágneses vizsgálatok eredményeiből származtathatók.

A geotermális anomália területei

A termáli anomália területe földrajzi fogalom: a földfelszín olyan tartománya, ahol a termáljelenségek – földi hőáram, termálgradiens – az átlagosnál fokozottabb mértékben jelentkeznek.

A termáltároló (rezervoár), az anomáliaterület a termálrendszernek az a része, amelynek belső energiatartalma valamilyen telepfolyadék (víz vagy gőz) segítségével felszínre hozható. A termáltároló tehát gyakori meggondolások – az energiatermelés szempontjai – által lehatárolt részrendszer, amely lehet természetes vagy mesterséges. A természetes termálrevervoár kellő kiterjedésű, nagy kiterjedésű, megfelelő porozitású hévíztároló képződmény. A termálrezervoárból belső energiát emelnek ki, melynek hordozó közege a víz. Ezt a környezetvédelem vagy a rétegnyomás fenntartásának céljából vissza kell sajtolni a tárolóba. A bányászat tehát a víz energiatartalmára irányul, nem magára a vízre.
A mesterséges termálrezervoár valamely forró, száraz impermeábilis kőzetben létrehozott repedésrendszer. Ez legcélszerűbben hidraulikus rétegrepesztéssel alakítható ki és a külszínről a vizet keringetve, nagy hőátadó felület (1km2), mint hőcserélő működik, amellyel forró víz vagy gőz termelhető.

A geotermikus, geotermális energia felhasználásának lehetőségei, területei:

folytatás►►►


NRGENS