| |
Zala Megyei Vállalkozásfejlesztési Alapítvány
|
| A vállalkozások tanácsadója
|
| Zala Megyei Vállalkozásfejlesztési Alapítvány
8900 Zalaegerszeg, Köztársaság u. 17; Telefon/Fax: 92/316033; email: infozmva@zmva.hu |
|
|
A geotermikus energia hasznosításának elméleti háttere
Földünk felszínén az asztenoszféra felől átáramló hőmennyiség 1021 J/év. Ez összevetve a Napból származó hővel – ami 5,4 x 1024 J/év – kevésnek tűnik. A hő ezért áramlik az asztenoszféra felől a litoszféra irányába, mert közöttük jelentős hőmérséklet-különbség van. A Föld-magban kb. 7000 Co hőmérséklet uralkodik. Ez az óriási hőmennyiség két módon keletkezik:
Megközelítőleg 4600 milló éve, bolygónk anyagainak kondenzálódása idején a belső részek rendkívül gyorsan felmelegedtek, mivel a sűrűsödő anyagok kinetikus energiája hőenergiává alakult.
A Föld belsejében hosszú bomlási idejű radioaktív izotópok találhatóak, mint a thórium 232, uránium 238, kálium 40. Ezek bomlása során hő szabadul fel, megközelítőleg 5 x 1020 J/év. A radikoaktív bomlás mértéke exponenciálisan csökken, ezért a Föld kialakulása után közvetlenül a bomlásból származó hő ötszöröse lehetett a mainak.
Ez a hő a hőáramlás útján halad a felszín felé. A felszín közelében, úgy 100 km mélyen a föld anyagai hűvösebbek és túl kemények ahhoz, hogy létrejöjjön a hőáramlás, így a hővezetés által halad tovább.
A világon számos helye található, ahol a vékony kőzetrétegen át kellő mennyiségű hő áramlik fel 150-200 Co –os gőz formájában, hogy elektromos áram termelésére tudják hasznosítani, ezek az ún. magas entalpiájú források. 1990-ben a világ geotermikus forrásokból történt elektromos áram termelése majdnem egészen 6 Gigawatt volt, és újabb 4 GW-t pedig közvetlen felhasználás útján hasznosítottak a fűtésben, mezőgazdaságban, iparban.
Ezen felhasználások közül néhány a magas entalpiájú areákon kívül esik, ahol a geológiai állapotok lehetővé teszik, hogy meleg vizet juttassanak a felszínre – ezek az alacsony entalpiájú területek.
Az ilyen jellegű területeken esetenként gyorsabban termelik ki a hőt – termálvizet – mint ahogy az meg tud újulni, így itt érdemesebb „hőbányászatról” beszélni.
A litoszféra lemezekből áll, amelyek az olvadt asztenoszférán „úsznak”, és évente pár cm-t mozdulnak el. A hőfeláramlás a lemezek határainál éri el maximumát, ahol akár 300 milliWatt/m2 is lehet. 100 W hőenergiát nagyjából egy teniszpálya nagyságú területen lehetne nyerni.
Ha elektromos energiát szeretnénk előállítani, akkor még rosszabb a helyzet. Gőzből 30% hatásfokkal lehet elektromos áramot termelni, de 10-15 % a jellemző, így legalább 1000 m2 -es területen 100 w-ot előállítani.
A lemezszegélyeknél a hő sokkal nagyobb mennyiségben jut a felszínre, az olvadt kőzetanyag által, látványos vulkáni tevékenységet eredményezve.
A felszín alatt néhány km-rel az olvadt, vagy részlegesen olvadt kőzetanyag hőmérséklete kb. 1000 Co. Ezeken a helyeken a hőmérsékleti gradiens gyorsabban nő lefelé haladva, ez pedig a magas-entalpiájú területeket jelzi.