מהי תחנת כוח גיאותרמית וכיצד היא פועלת?

אנרגיה גיאותרמית היא מקור אנרגיה מתחדש המשתמש בחום מתוך כדור הארץ לייצור חשמל, מזגן מבנים ולהשגת מים חמים בצורה אקולוגית. לעתים קרובות פחות ידוע בהשוואה לאנרגיות מתחדשות אחרות כמו שמש או רוח, לאנרגיה גיאותרמית יש יישומים מרובים ומציעה יעילות אנרגטית בולטת.

האנרגיה הזו הוא מתקבל ומעובד במתקנים ספציפיים הנקראים תחנות כוח גיאותרמיות. אבל מהי בעצם תחנת כוח גיאותרמית ואיך היא פועלת?

תחנת כוח גיאותרמית

תחנת כוח גיאותרמית היא תחנת ייצור חשמל המופעלת על ידי חום כדור הארץ. מתקנים אלו שאחראים על הפקת חום מתת הקרקע חיוניים להמרת אנרגיה תרמית לחשמל ללא תלות בגורמים חיצוניים, כגון תנאי מזג האוויר, בניגוד לחומרים מתחדשים אחרים.

לגבי ההשפעה הסביבתית, פליטת פחמן דו חמצני מתחנת כוח גיאותרמית הם פחותים משמעותית מאלה המיוצרים על ידי מפעלי דלק מאובנים. בממוצע, הם משחררים רק 45 גרם של CO2 על כל קילו-שעה שנוצר, פחות מ-5% מהפליטות של מפעלים מסורתיים.

עם זאת, האנרגיה הגיאותרמית מוגבלת במקומות שבהם ניתן לנצל אותה ביעילות, בשל הצורך לקדוח בקרום כדור הארץ באזורים עם פעילות גיאותרמית גבוהה. ארצות הברית, הפיליפינים ואינדונזיה הן מהיצרניות הגדולות ביותר של אנרגיה זו בשל הגיאוגרפיה החיובית שלהן.

למרות הפוטנציאל שלו, ההערכה היא כי רק 6,5% מהיכולת הגאומטרית העולמית נמצאים בשימוש, על פי האגודה לאנרגיה גיאותרמית.

משאבי אנרגיה גיאותרמית

חום מליבת כדור הארץ מועבר דרך קרום כדור הארץ, שפועל כמבודד. כדי לרתום את החום הזה, יש צורך לקדוח באדמה, מה שמצריך תשתית כמו צינורות ובארות גיאותרמיות.

באופן כללי, כמות האנרגיה הגיאותרמית הזמינה עולה עם עומק הקידוח וקרבה לקצוות של לוחות טקטוניים, שבהם הטמפרטורה היא הגבוהה ביותר.

כיצד פועלת תחנת כוח גיאותרמית?

תהליך ייצור החשמל בתחנת כוח גיאותרמית מבוסס על פעולה בשני שלבים יסודיים: השדה הגיאותרמי ומתקן ההמרה.

שדה גיאותרמי

השדה הגיאותרמי הוא האזור בו השיפוע הגיאותרמי הוא הגבוה ביותר. בדרך כלל, הוא מתאים לאקוויפר מוגבל עם מים חמים, המאוחסן תחת שכבות אטומות השומרות חום. מאגר גיאותרמי זה הוא מקור החום שישמש לייצור חשמל.

הבארות בשדה זה שואבות תערובת של מים וקיטור המוזרקת למפעל, תוך שימוש בקיטור להנעת הטורבינות ולהנעת מערכת ייצור החשמל.

תהליך דור

תהליך הייצור מתחיל בהפקת קיטור ומים חמים מהמאגר הגיאותרמי והעברתו למפעל. ברגע שם, האדים מופרדים מהנוזל על ידי א מפריד ציקלון. הקיטור הזה הוא מה שגורם לטורבינות להסתובב במהירות גבוהה (3.600 סיבובים לדקה), וליצור חשמל.

עודפי המים מוזרקים מחדש למאגר, תהליך המבטיח את קיימות המערכת. אם הזרקה זו לא תבוצע, המשאב היה מוצה, והאנרגיה לא יכולה להיחשב מתחדשת.

סוגי תחנות כוח גיאותרמיות

ישנם שלושה סוגים עיקריים של צמחים גיאותרמיים:

צמחי קיטור יבשים

סוג זה של צמח הוא הפשוט ביותר. זה עובד על ידי הפקת קיטור ישיר מתת הקרקע בטמפרטורות מעל 150 מעלות צלזיוס. קיטור זה מניע טורבינות המייצרות חשמל.

מפעלי קיטור פלאש

במפעלי קיטור הבזק, מים חמים בלחץ גבוה עולים מבארות, וכאשר מוכנסים למאגרים בלחץ נמוך, חלק מהמים מתאדים ומניעים את הטורבינות.

מרכזי מחזור בינארי

תחנות כוח במחזור בינארי הן היעילות והמודרניות ביותר. הם משתמשים בנוזלים בעלי נקודת רתיחה נמוכה כדי להעביר חום מהמים, וכך מייצרים קיטור לתנועת הטורבינות, ומאפשרים את פעולתם עם נוזלים בטמפרטורות נמוכות עד 57 מעלות צלזיוס.

היעילות וההשפעה הסביבתית הנמוכה של צמחים במחזור בינארי הופכים אותם לאקולוגיים ביותר, שכן הם אינם פולטים קיטור או גזים אחרים כלפי חוץ.

התפתחות הטכנולוגיה הגיאותרמית אפשרה שימוש טוב יותר במשאבים תת קרקעיים, שיפור קיימות המערכת והפחתת פליטות הקשורות לייצור אנרגיה. ככל שיותר מדינות משקיעות בטכנולוגיה זו, אנרגיה גיאותרמית צפויה למלא תפקיד רלוונטי עוד יותר במעבר למקורות אנרגיה נקיים ומתחדשים.