אנרגיה גיאותרמית היא החום המופק מכדור הארץ. טכנולוגיות רבות פותחו לניצול החום הקיים בכדור הארץ ליישומים גיאותרמיים מתקדמים הכוללים:
- אנרגיה גיאותרמית לייצור חשמל
- ייצור חשמל תוך שימוש בחום כדור הארץ
- הפקת חום ישירות ממים חמים בתוך האדמה.
- משאבות חום גיאותרמיות
- שימוש בקרקע רדודה להפקת חום.
חום האדמה יכול לשמש כמקור אנרגיה בשיטות רבות, החל מתחנות כוח גדולות ומורכבות ועד למערכות שאיבה קטנות ופשוטות יחסית. אנרגיית החום, הידועה בשם אנרגיה גיאותרמית, קיימת כמעט בכל מקום.
אזורים רבים בעולם מנצלים אנרגיה גיאותרמית כפתרון זול להפחתת התלות בדלקים פוסיליים, לשם מניעת התחממות כדור הארץ וסיכונים בריאותיים הנובעים מהשימוש בהם. מתקנים גיאותרמיים מייצרים כ-68 מיליארד קילו וואט שעות של חשמל, בכמות המספיקה לענות על הצרכים השנתיים של למעלה משישה מיליון משקי בית ממוצעים בארצות הברית.
משאב אנרגיה גיאותרמית
כדור הארץ מכיל שכבת סלע חם ומותך, הנקראת מאגמה, חום המיוצר ללא הרף בשכבה זו, בעיקר כתוצאה מהתפרקות חומרים רדיואקטיביים טבעיים כגון אורניום ואשלגן. כמות החום על פני שטח כדור הארץ מכילה אנרגיה בכמות של פי חמישים אלף מאשר כל משאבי הנפט והגז הטבעי בעולם.
קיימת אספקה קבועה מתונה של חום שימושי בעומקים של בין עשר לבין מספר מאות מטרים מתחת לפני השטח כמעט בכל מקום על פני כדור הארץ. אפילו הקרקע מתחת לגינת הבית או הגינה הציבורית השכונתית מכילה מספיק חום כדי לשלוט על הטמפרטורה בבית או במבנים ציבוריים אחרים.
בנוסף, קיימת כמות עצומה של אנרגיית חום זמינה מסלעים יבשים מאוד, עמוק מתחת לפני השטח. שימוש בטכנולוגיה המתפתחת הידועה במערכות גיאותרמיות משופרות (EGS), יכול ללכוד חום זה לייצור חשמל בקנה מידה גדול בהרבה מהטכנולוגיות הקונבנציונליות המנוצלות כיום. אם יתממש הפוטנציאל הכלכלי המלא של משאבי אנרגיה גיאותרמית, ניתן יהיה להפיק מקור עצום של כושר ייצור חשמל.
האופן בו נתפסת אנרגיה גיאותרמית
נכון להיום, השיטה הנפוצה ביותר ללכידת האנרגיה ממקורות גיאותרמיים, היא התחברות למערכות הידרותרמיות טבעיות, בהן מים קרירים מחלחלים לתוך קרום כדור הארץ, מחממים אותו, ולאחר מכן עולים אל פני השטח.
ברגע שמים מחוממים אלו נדחפים אל פני השטח, ניתן ללכוד את הקיטור שלהם ולהשתמש בו על מנת להפעיל גנרטורים חשמליים. תחנות כוח גיאותרמיות קודחות חורים בסלעים כדי ללכוד את הקיטור באופן יעיל יותר.
תחנות כוח גיאותרמיות מתחלקות לשלושה סוגים בסיסיים, וכולן שואבות מים חמים וקיטור מהאדמה, משתמשות בו ולאחר מכן מחזירות אותו בצורת מים חמים המאריכות את חיי מקור החום. תחנת כוח פשוטה, המכונה קיטור יבש, משתמשת באדים המגיעים ישירות דרך הטורבינה, ולאחר מכן מעבה אותם למים. בגישה אחרת, מים חמים מאוד מומרים לקיטור שלאחר מכן ניתן להשתמש בו בכונן הטורבינה.
בגישה השלישית, הנקראת מערכת מחזור בינארי, המים החמים עוברים דרך מחליף חום, שבו מתחממים נוזלים בלולאה אטומה. בשלב הבא ניתן להמיר בקלות את המים לקיטור על מנת להפעיל את הטורבינה.
שימוש ישיר באנרגיה גיאותרמית
ניתן לנצל מעיינות גיאותרמיים ישירות למטרות חימום. מים גיאותרמיים חמים משמשים לחימום מבנים, גידול צמחים בחממות, ייבוש וגידול דגים, סיוע בתהליכים תעשייתיים כגון פסטור חלב, שימושי ספא, וחימום מים בבריכות דגים.
שיטה קונבנציונלית יותר לניצול אנרגיה גיאותרמית היא באמצעות משאבות חום גיאותרמיות המספקות חום וקירור למבנים. משאבות חום מהקרקע מנצלות את הטמפרטורה הקבועה בכל ימות השנה, המצויה מספר מטרים מתחת לפני השטח של הקרקע, באמצעות כיסי אוויר או רדיאטור הנשאב באמצעות צינורות המוחדרים מתחת לאדמה ומפיצים חום לבניינים. בקיץ, משמשים הצינורות להולכת נוזל חום מהבניין אל האדמה, ובחורף מתבצעת פעולה הפוכה, בה ניתן להשתמש באוויר ומים להפעלת מערכת החימום של הבניין.
בשימוש הפשוט ביותר של חימום מהקרקע, צינור יוצא מעל פני האדמה, חודר לתוכה ומועבר לתוך מערכת האוורור של בניין. בשימוש מסובך אך יעיל יותר, מערכות גיאותרמיות משתמשות במדחסים ומשאבות כמו במיזוג אוויר חשמלי על מנת למקסם את העברת החום.
ראו גם:
טורבינות רוח
