Centralele geotermale

Centralele geotermale

Caldura naturala provenita din interiorul Pamantului poate fi folosita ca sursa de energie prin trei procedee diferite:

- ca surse primare de apa calda sau abur;

- ca sisteme asa-numite roci calde uscate" (hot dry-rock);

- ca sisteme de incalzire directa, prin conducte de caldura

Primele doua sisteme (temperatura apei fierbinti din zacaminte subterane fiind cuprinsa intre 80 si 150^oC sau peste) sunt utilizate in principal pentru producerea energiei electrice si incalzire. Al treilea sistem (temperatura apei fierbinti a zacamantului subteran este cuprinsa intre 20 si 80^oC) se preteaza la o varietate de utilizari, ca incalzirea de cladiri, incalzirea de sere, procese industriale.

Energia termala este transmisa de la adancimi mai mari de circa 10 km prin flux geotermic, indreptat catre suprafata, rezultat din temperaturile ridicate existente la adancime, ca urmare a existentei magmei vulcanice, plutoniului, descompunerii naturale a elementelor radioactive in scoarta terestra. Se stie ca temperatura scoartei terestre creste cu adancimea, la fiecare kilometru temperatura creste cu 3040^oC (gradientul mediu de temperatura este de 30%).

Costul energiei produse este foarte scazut, ajungand la 1,4 centi USD/kWh. In prezent sunt in constructie ti in functiune grupuri cu puteri de cativa MW; urmatoarea faza va fi producerea si instalarea de grupuri de 19 MW. In luna august 2000, Compania federala de Electricitate din Mexic a anuntat executarea unei centrale geotermale la Cerro Prieto in nordul Californiei cu o putere totala instalata de 720 MW, care acopera 12 km² de pereti pentru producerea aburului. In viitor SUA prevad constructia in zona statelor federale California, New Mexico, Nevada si Utah, pana in anul 2020, a unor centrale geotermale cu putere totala instalata de 20.000 MW.

In toamna anului 2002 a fost pusa in functiune o centrala geotermala la Motnovsky, in Peninsula Kamciatka, echipata cu 2 grupuri de 25 MW fiecare. Aceasta centrala va asigura 25% din necesarul de energie electrica al peninsulei. Astfel, centrala va economisi anual 90.000 t combustibil din cele 480.000 tone cu care este alimentata regiunea pentru incalzire si producere de energie electrica. S-a calculat ca daca intreaga energie geotermala disponibila in peninsula ar alimenta generatoare de producere de energie electrica, puterea totala a acestora ar atinge valoarea de 2.000 MW. Daca aceasta energie ar fi pusa in valoare, regiunea ar cunoaste o dezvoltare economica deosebit de rapida. Apa fierbinte are un grad de mineralizare scazut, de 2,5 g/L, la o saturare a aburului de 7,0 kg/cm³ si 240^oC cu o entalpie calculata la o valoare de peste 2.760 kJ/kg.

In Alsacia, la Soulth (Franta) a inceput constructia unei instalatii pilot pe principiul HDR (Hot Dry Rock = roca uscata fierbinte). Capacitatea centralei, respectiv a pompelor, este de 25 gallons ( 1 L = 0,22 gallons), adica un debit de 5,5 L/s. Apa pompata in roca fierbinte este incalzita si transformata in abur la temperatura de circa 400^oF. Aburul este condus in ajutajele turbinei, care antreneaza un generator electric de 4-5 MW. Adancimea rocilor fierbinti este la circa 1,5 mile (2,4 km). Pompele care pompeaza apa de la suprafata in adanc precum si alti consumatori electrici consuma circa 20% din energia produsa de generatorul electric.

Pentru ca instalatia pilot nu foloseste combustibili fosili, gradul de poluare este nul.

S-a calculat ca in circa 20 ani, rocile fierbinti se vor raci la 70^oF (circa 40^oC), moment in care ele devin ineficiente pentru a ceda caldura apei pompate de la suprafata.

Utilizarea capacitatii pamantului de stocare a caldurii/frigului pentru incalzirea/racirea spatiilor inchise, cu ajutorul pompelor de caldura, se bazeaza pe faptul ca pamantul are capacitatea foarte mare de stocare a caldurii, acumulata in timpul calduros, respectiv a frigului, in timpul friguros. Aceasta caldura/frig se mentine o perioada mare dupa ce aerul atmosferic si-a schimbat temperatura. Astfel, in perioada timpurie a verii, pamantul mai detine racoarea acumulata in timpul iernii, iar in prima perioada a iernii, pamantul este mai cald decat atmosfera datorita acumularii de pamant in timpul verii.

Pe aceste fenomene se bazeaza extragerea caldurii din pamant in timpul iernii, cand acesta este mai cald decat aerul atmosferic, si extragerea frigului din pamant, in timpul verii, cid pamantul este mai rece decat aerul atmosferic.

Realizarea fizica a instalatiei cu ajutorul unui fluid de incalzire/racire care circula prin conducte amplasate in pamant si legate la suprafata la un schimbator de caldura care transfera caldura/frig, aerului dintr-o incinta inchisa (camera unei cladiri, case de locuit, hala, atelier).

Temperatura surselor hidrogeotermale (cu exploatare prin foraj-extractie)
se inregistreaza in Romania la ape de adancime, (cu temperatura cuprinsa intre 25^oC si 60^oC), respectiv la ape mezotermale, cu temperatura de la 60^oC pana la maxim 125^oC. Aceste resurse geotermale (de joasa entalpie) se utilizeaza la incalzirea si prepararea apei calde menajere in locuinte individuale, servicii sociale, sectorul industrial sau spatii agrozootehnice (sere, solarii, ferme pentru cresterea animalelor). In anul 1990 se aflau in exploatare 64 de sonde cu utilizari locale pentru asigurarea nevoilor de incalzire si apa calda menajera la ansambluri de locuinte, cladiri cu destinatie publica sau industriale, incinte agrozootehnice, etc. In prezent, se afla in functiune 70 de sonde pentru apa calda (cu temperatura peste 60sC) in diferite zone geografice, iar 45 de sonde cu potential energetic atestat se afla in faza de conservare. Specialistii recunosc faptul ca gradul de valorificare al surselor geotermale de energie este inca redus, motivul fiind lipsa suportului financiar care sa favorizeze dezvoltarea acestui sector energetic. Rezerva de energie geotermala cu posibilitati de exploatare curenta in Romania este de circa 167 mii tep (tone echivalent petrol). Cantitatea de energie echivalenta produsa si livrata la capul de exploatare al sondei este de circa 30,171 mii tep, cu un grad mediu de folosire anuala de 22,3%. Durata de exploatare a instalatiilor in functiune este, in prezent, mai mare de 20 ani, iar materialele si echipamentele utilizate au o uzura fizica si morala avansata. Limita economica de foraj pentru ape geotermale nu depaseste, in general, 3.300 m si a fost atinsi numai in anumite zone (ex.: bazinul geotermal Bucuresti Nord sau perimetrele Snagov - Balotesti).

O activitate deosebit de importanta in cazul utilizarii agentului geotermal este reinjectia, adica reintroducerea fluidului geotermic dupa utilizarea sa termica, in zacamantul acvifer de unde a fost extras initial. Actiunea aceasta este deosebit de importanta prin faptul ca, de obicei, apa extrasa contine foarte multe minerale care, lasate la suprafata, polueaza foarte puternic mediul inconjurator.