ENERGIA GEOTERMALA
In sectorul energetic din majoritatea statelor europene s-au produs transformari majore determinate de necesitatea cresterii sigurantei in alimentarea cu energie a consumatorilor,iar in cadrul acestei cerinte,sursele regenerabile de energie ofera o solutie viabila,inclusiv aceea de protectie a mediului inconjurator. Necesitatea de asigurare a unei dezvoltari energetice durabile,concomitent cu realizarea unei protectii eficiente a mediului inconjurator a condus,in ultimii !-" ani,la itensificarea preocuparilor privind promovarea resurselor regenerabile de energie si a te#nologiilor industriale suport.$olitica %.&. in acest domeniu,e'primata prin Carta (lba si Directiva &uropeana )!!*++*C& privind producerea de energie din resurse regenerabile,prevede ca,pana in anul )!!,%niunea &uropeana largita va trebui sa isi asigure necesarul de energie in proportie de circa ) prin valorificarea resurselor regenerabile.In acest conte't, in multe tari europene dezvoltate ranta, Italia, /ermania, (ustria0,posesoare de resurse geotermale similare cu cele ale 1omaniei ,preocuparile s-au concretizat prin valorificarea pe plan local*regional,prin conceperea si realizarea unor te#nologii eficiente si durabile,care au condus la o e'ploatare profitabila,atat in partea de e'ploatare a resurselorte#nologii de foraj si de e'tractie din sondele geotermale0,cat si in instalatiile utilizatoare de la suprafata. &nergia geotermala este energia termica continuta de materia anorganica din interiorul $amantului sub forma de caldura sensibila si produsa in cea maie'istente mare parte descompunerea lenta a substantelor radioactive naturale in din toate tipurile de roca.In zona in care,din cauza temperaturii ridicate,rocile se gasesc in stare topitade magma0,caldura se transmite in cea mai mare parte prin convectie datorita miscarii masei topite si prin conductie in proportie mai redusa.In zonele cu temperaturi mai scazute,caracterizate prin faptul ca materia se gaseste in stare solida,caldura se transmite numai prin conductie. /radientul termic este incalzirea pe unitatea de lungime a $amantului, pe directia razei,datorita energiei geotermice.In general,valoarea acestui gradient este de )" grade C*2m,insa e'ista numeroase zone in care gradientul termic din apropierea scoartei este mult mai mare. Cu cat se coboara mai adanc in interiorul scoartei terestre,temperatura creste si teoretic energia geotermala poate sa fie utilizata tot mai eficient,singura problema fiind reprezentata de adancimea la care este disponibila aceasta energie. 3n imaginea din figura sunt prezentate principalele zone din care este alcătuit interiorul $ăm4ntului. Fig.1 $rincipalele zone
din care este alcătuit $ăm4ntul
Coala Mod Coala nr. Document Semnăt. Data
5oate zonele prezentate, sunt divizate la r4ndul lor 6n mai multe subzone. Cele patru zone principale sunt 6n ordine, dinspre suprafa7a $ăm4ntului spre centrul acestuia, cu dimensiunile apro'imative8 - Scoar7a 8 !9 !! 2m: - Mantaua8 !!9 ;!!! 2m: - Nucleul e'tern 8 ;!!!9 "!!! 2m: - Nucleul intern 8 "!!!9 <;+= 2m. &vident, temperatura $ăm4ntului cre>te dinspre suprafa7ă spre centru, unde atinge o valoare de cca. tiin7ă. 3n figura ) este prezentată varia7ia apro'imativă a temperaturii 6n interiorul $ăm4ntului, iar figura ; prezintă o imagine sugestivă a temperaturii principalelor zone din interiorului $ăm4ntului.
Fig. 2. @aria7ia
temperaturii dinspre scoar7a spre centrul $ăm4ntului
Fig. 3.
@aria7ia temperaturii 6n zonele din interiorul $ăm4ntului
&ste interesant de remarcat că AA din interiorul $ăm4ntului se găse>te la o temperatură de peste !!!?C, iar AA din restul de , se găse>te la o temperatură de peste !!?C. (ceste elemente sugerează că interiorul $ăm4ntului reprezintă o sursă regenerabilă de energie care merită toată aten7ia >i care trebuie e'ploatată 6ntr-o măsură c4t mai mare. &nergia geotermală este utilizată la scară comercială, 6ncep4nd din jurul anilor A)!, c4nd a 6nceput să fie utilizată 6n special căldura apelor geotermale, sau cea provenită din g#eizere, pentru 6ncălzirea locuin7elor, sau a unor spa7ii comerciale.
Coala Mod Coala nr. Document Semnăt. Data
Din punct de vedere al poten7ialului termic, energia geotermală poate fi clasificată 6n două categorii8 - &nergie geotermală de poten7ial termic ridicat: - &nergie geotermală de poten7ial termic scăzut. Energia geotermală de potenţial termic ridicat
(cest tip de energie geotermală este caracterizată prin nivelul ridicat al temperaturilor la care este disponibilă >i poate fi transformată direct 6n energie electrică sau termică. 3n figura ).B este prezentată o sc#emă de principiu a unei centrale electrice geotermale, iar 6n figura )." este prezentată o asemenea centrală electrică geotermală.
Fig. . $ăr7ile componente ale unei centrale electrice geotermale foraj pt. injec7ia apei >i pompe de injec7ie: ) zona de jonc7iune 6ntre foraje: ; foraje de produc7ie: B sc#imbător de căldură: " turbinele >i generatoarele electrice: < sistem de răcire:
+ stocare energie de poten7ial termic ridicat 6n sol: = sistem de monitorizare seismică: A consumatori electrici
Coala Mod Coala nr. Document Semnăt. Data
Fig. !. Centrală electrică geotermală din
amc#at2a, 1usia
&nergia electrică se ob7ine 6n prezent din energie geotermală, 6n centrale av4nd puteri electrice de )!9"!ME, care sunt instalate 6n 7ări ca8 ilipine, enia, Costa 1ica, Islanda, S%(, 1usia, etc. Din categoria surselor de energie geotermale de poten7ial termic ridicat, fac parte >i g#eizerele cu apă fierbinte sau abur, de tipul celor prezentate 6n figura <. Fig. ". /#eizer
Căldura con7inută de asemenea g#eizere, ca >i de apele geotermale, poate fi captată >i utilizată cu ajutorul unor sc#imbătoare de căldură, cel mai adesea cu plăci. Energia geotermală de potenţial termic #că$%t
(cest tip de energie geotermală este caracterizată prin nivelul relativ scăzut al temperaturilor la care este disponibilă >i poate fi utilizată numai pentru 6ncălzire, fiind imposibilă conversia acesteia 6n energie electrică.
Coala Mod Coala nr. Document Semnăt. Data
-
&nergia geotermală de acest tip, este disponibilă c#iar la suprafa7a scoar7ei terestre, fiind mult mai u>or de e'ploatat dec4t energia geotermală de poten7ial termic ridicat, ceea ce reprezintă un avantaj. 3n figura ;.+ se observă că 6ncep4nd de la ad4ncimi foarte reduse, temperatura solului poate fi considerată relativ constantă pe durata 6ntregului an8 - Fa m temperatura solului variază 6ntre "9"?C: Fa ,"9;m temperatura solului variază 6ntre +9;?C: Fa B,"m temperatura solului variază 6ntre =9)?C: Fa <9!m temperatura solului variază 6ntre A9?C: Fa !9=m temperatura solului variază cu mai pu7in de ?C 6n jurul valorii de !?C: Fa peste =m temperatura solului este constantă, av4nd valoarea de !?C.
Fig. &. @aria7ia
temperaturii 6n sol, 6n zona de la suprafa7a scoar7ei terestre
&'ploatarea energiei geotermale de poten7ial termic scăzut necesită ec#ipamente special concepute pentru ridicarea temperaturii p4nă la un nivel care să permită 6ncălzirea >i*sau prepararea apei calde, ceea ce reprezintă un dezavantaj fa7ă de energia geotermală de poten7ial termic ridicat. &c#ipamentele men7ionate, poartă denumirea de pompe de căldură >i au acela>i principiu de func7ionare ca al ma>inilor frigorifice, func7ion4nd cu energie electrică. $arametrul de performan7ă al acestor ec#ipamente este eficien7a pompei de căldură, definită electrică Gpc absorbită $8 prin raportul dintre flu'ul termic furnizat H >i puterea
Structura unui sistem geotermal ideal Coala Mod Coala nr. Document Semnăt. Data
5I$%1I D& JKCKMIN5& /&L5&1M(F&, CF(SIIC(1&8 (0 3n functie de temperatură8 1esurse cu temperatură . 6naltă ))"?C0, ). medie )"-))"?C0, ;. joasă )"?C0, 1esurse din roci uscate fierbinti, 1esurse geopresurizate. Jăcămintele #idro-geotermale , ), ;0 sunt, la r4ndul lor, 6mpărOite 6n două grupe8 de entalpie joasă, . Jăcăminte cu temperaturi "!?C la ad4ncimea de un 2ilometru,
). Jăcăminte de entalpie 6naltă, cu temperaturi "!?C la ad4ncimea de un 2ilometru. P0 3n functie de starea termodinamică a fluidului geotermal lic#id, abur saturat umed sau abur supra6ncălzit0. a0 Jăcă minte dominate de apă, Jăcăminte de apă fierbinte, Jăcăminte de aburi umezi, b0 Jăcămintele dominate de vapori.
A#pecte pri'ind %tili$area energiei geotermale Coala Mod Coala nr. Document Semnăt. Data
(tili$area directa
Coala Mod Coala nr. Document Semnăt. Data
1ezervoarele geotermale, care se gasesc la cativa 2ilometri in adancul scoartei terestre, pot fi folosite pentru incalzire directa, aplicatii ce poarta numele de utilizare directa a energiei geotermale. Lamenii au folosit izvoarele calde inca de acum cateva mii de ani, pentru furnizarea apei de imbaiere sau gatit.(stazi, apa izvoarelor este captata si utilizata in statiunile balneare.
In sistemele moderne, se construiesc fantani in rezervoarele geotermale si se obtine un flu' continuu de apa fierbinte. (pa este adusa la suprafata printr-un sistem mecanic, suprafata.iar un alt ansamblu o reintroduce in put dupa racire, sau o evacueaza la (plicatiile caldurii geotermale sunt foarte variate. &le includ incalzirea locuintelor individual sau c#iar a unor intregi orase0, cresterea plantelor in sere, uscarea recoltelor, incalzirea apei in crescatorii de pesti, precum si in unele procese industriale, cum este pasteurizarea laptelui. Coala Mod Coala nr. Document Semnăt. Data
Generarea de electricitate
&nergia geotermala are un potential urias pentru producerea de electricitate. (proape =!!! ME sunt produsi de-a lungul mapamondului. 5en#ologia de azi utilizeaza resursele #idrotermale, dar, in viitor, poate vom putea folosi caldura continuta in adancul scoartei terestre in roci uscate, sau c#iar cea din magma.
In ziua de azi e'ista doua tipuri de uzine electrice geotermale8 binare si pe baza de aburi. %zinele pe baza de aburi folosesc apa la temperaturi foarte mari - mai mult de =) ?C. (burul e obtinut dintr-o sursa directa sau prin depresurizarea si vaporizarea apei fierbinti. @aporii pun in functiune turbinele si genereaza electricitate. Nu e'ista emisii to'ice semnificative, iar urmele de dio'id de carbon, dio'id de azot si sulf care apar sunt de "! de ori mai mici decat in uzinele ce utilizeaza combustibili fosili. &nergia produsa astfel costa apro'imativ B-< centi*E#. %zinele binare utilizeaza apa la temperaturi mai mici, intre !+ si =) ?C. (pa fierbinte isi cedeaza energia termica unui fluid secundar, cu punct de fierbere scazut cel mai adesea se utilizeaza #idrocarburi inferioare precum izobutanul sau izopentanul -, cu ajutorul unui sistem de sc#imb al caldurii. luidul secundar se evapora si pune in miscare turbinele, iar apoi e condensat si readus intr-un rezervor. Deoarece uzinele binare se bazeaza pe un ciclu intern, nu e'ista nici un fel de emisii. &lectricitatea produsa astfel costa de la " pana la = centi per E#. &le sunt mai des intalnite decat cele pe baza de aburi.
Coala Mod Coala nr. Document Semnăt. Data
Desi uzinele geotermale se aseamana destul de mult cu uzinele traditionale, ele prezinta si dificultati speciale8 gaze si minerale necondensabile in fluidul utilizat, utilizarea de #idrocarburi, absenta apei de racire utilizata in condensare. )entralele geotermale*a'anta+e #i de$a'anta+e
$rintre dezavantajele centralelor geotermale se numara cresterea instabilitatii solului din zona, putand fi cauzate c#iar si cutremure de intensitate redusa. In plus, zonele cu activitate geotermala se racesc dupa cateva decenii de utilizare, deci nu se poate vorbi de o sursa infinita de energie, dar cu siguranta avem de-a face cu surse regenerabile. L e'plicatie pentru racirea zonelor cu activitate geotermala ar fi si faptul ca centrala geotermala instalata este prea mare pentru capacitatea de incalzire a zonei respective. $rintre avantajele centralelor geotermale se numara faptul ca energia rezultata este curata pentru mediul inconjurator si regenerabila. In plus centralele geotermale nu sunt afectare de conditiile meteorologice si ciclul noapte*zi. &nergia geotermala este si mai ieftina de obicei decat cea rezultata din combustibilii fosili. ,i-liograie
. A--ado /.* AA=0, (bbado D., Lrlando @., Minisale (., 5assi ., Magro /., Seg#edi I., Ioane D., Sza2acs (F, Coradossi N. Lrigin and evolution of t#e fluids from t#e &astern Carpat#ians, $roceed. Q@I-t# /eological (ssociation Congress, p ;+, @iena. ). AntalCarpat#ian-Pal2an *).* Ga'rile#c%*O.* s.a., )!!!08 Utilizarea energiei geotermale. Conversia energiei geotermale în energie electrică, &ditura %niversităOii din Lradea, )!!!.
Coala Mod Coala nr. Document Semnăt. Data
