výroba využitelné energie z geotermálních zdrojů je velmi nákladově efektivní

když slyšíme lidi mluvit o obnovitelné energii, solární a větrná energie jsou obvykle první pár zdrojů, které přijdou na mysl. Ale co ostatní? V tomto článku se zaměříme na náklady na geotermální energii. Geotermální energie je obnovitelný zdroj energie s velmi vysokým potenciálem, který je podle našeho názoru podceňován pro svou výrobu elektřiny i energie vytápění/chlazení.

nejprve definujeme, co to je a jak ji přeměníme na energii. Pak rozebereme náklady, abychom zjistili, zda je to opravdu uchazeč na stále dostupnějším trhu s obnovitelnými zdroji energie.

co je geotermální energie?

už jste někdy relaxovali v horkém prameni? Pak už jste více obeznámeni s geotermální energií, než si myslíte. Geotermální energie, považovaná za cokoli, co je „nebo se vztahuje k vnitřnímu teplu země,“ je vytvořen z tepla, které se nepřetržitě vyrábí ve vnitřní vrstvě roztavené horniny země.

proč je ta vrstva tak horká, ptáte se? Protože je plná radioaktivních prvků a kovů, jako je uran a draslík. Tyto materiály se přirozeně rozkládají a proces vytváří velké množství tepla. (Zajímavá poznámka, tady získáváme uran na výrobu jaderné energie. Přečtěte si náš příspěvek je Jaderná energie obnovitelná? Chcete-li se dozvědět více. Tip: odpověď spočívá v použitém uranu!)

jak vyrábíme energii z tohoto podzemního tepla?

Ok, takže teď víme, že je tam horko, ale jak použijeme teplo zachycené pod horninou k výrobě energie? Skvělá otázka! Po tisíce let dešťová voda proniká do zemského povrchu a shromažďuje se v podzemních nádržích, kde horká roztavená hornina ohřívá vodu. Studny, vyvrtané až 10 000 stop pod zemí, přivádějí tuto horkou tekutinu na povrch, aby vyráběly elektřinu v geotermální elektrárně.

existují tři různé typy geotermálních elektráren: blesková pára, binární cyklus a suchá pára. Zatímco každý pracuje jinak, všichni implementují stejný základní design čerpání horké vody a páry ze země do rotačních turbín, které pak generují mechanickou elektřinu.

většina geotermálních elektráren jsou bleskové parní elektrárny. Typ rostliny je však určen charakteristikami a umístěním každého geotermálního pole. Podívejte se na toto video pro bližší pohled na proces výroby geotermální energie z flash parní elektrárny.

US Krajina geotermální energie

Spojené státy jsou zdaleka největším producentem geotermální energie. První geotermální elektrárna v USA, Geyser Complex, se nachází v severní Kalifornii a je stále největší geotermální elektrárnou na světě! Skládá se z více než 20 geotermálních výrobních závodů.

většina západních států USA je bohatá na geotermální zdroje, protože v celém regionu, kde je zemská kůra tenká, existuje řada „horkých míst“, což umožňuje horké vodě stoupat na povrch. Výsledkem jsou přírodní horké prameny a gejzíry, jako jsou ty v Yellowstonském národním parku, kde voda může dosáhnout 430° Fahrenheita.

kromě „horkých míst“ je geotermální energie přístupná téměř kdekoli pomocí geotermálních tepelných čerpadel. Přesně tak si tisíce budov a domů v USA udržují své teploty, protože geotermální energie může vyrábět nejen elektřinu, ale může být použita k chlazení a vytápění.

geotermální vs. solární a větrné

v pořádku, takže je nyní jasné, že můžeme využívat teplo z podzemí jako čistý a volný zdroj energie. Ale o čem je ten povyk? Je geotermální opravdu lepší než jiné rozvinuté obnovitelné zdroje, jako je solární nebo větrná energie?

palivo, které pohání geotermální elektrárny, je k dispozici 24 hodin denně, 365 dní v roce, což mu umožňuje sloužit jako primární zdroj energie. To je něco, co solární a větrná energie nemůže nabídnout.

pravděpodobně jste již slyšeli o přerušované povaze mnoha obnovitelných zdrojů energie — nemůžeme spoléhat na to, že slunce svítí nebo vítr fouká ve stejnou chvíli, kdy máme vysoké energetické nároky.

to je velký důvod, proč jsme se museli nadále spoléhat na fosilní paliva, jako je uhlí a zemní plyn. Tyto konvenční zdroje energie slouží jako naše primární, nebo základní zatížení, zdroje energie v elektrické síti kvůli stabilitě a konzistenci energie, kterou poskytují.

zatímco sluneční a větrné stále nejsou schopny konkurovat těmto těžkým váhám s vysokou uhlíkovou stopou, pokud jde o poskytování elektřiny na základním zatížení, geotermální může. Může pracovat konzistentně s mírou dostupnosti přes 90% (procento času, který rostlina vyrábí energii). To je působivé, zejména ve srovnání s uhlím, které má 75% dostupnost.

a co víc, jeho cena nekolísá jako cena ropy, plynu nebo uhlí. Nabízí stabilní a čistou energii bez kolísání cen energie z fosilních paliv. Všechny tyto faktory dohromady vytvářejí konkurenční zdroj energie, který by mohl být úspornou milostí pro americký energetický trh.

udržitelnost geotermální energie

Ok je to obnovitelné, ale je to udržitelné? Můžeme pokračovat v používání této podzemní vody donekonečna bez jakýchkoli škodlivých účinků? Udržitelnost geotermální energie byla prokázána pokračujícím používáním první geotermální elektrárny na světě v Itálii, která je v provozu od roku 1913.

zatímco tlak páry a vody v některých zařízeních poklesl, nyní máme schopnost znovu odvádět odpadní vodu zpět do země studnou poté, co byla použita, což prodlužuje životnost nádrže.

poklepání do zemské kůry: náklady na geotermální energii

pojďme k jádru věci: náklady. „Palivo“ geotermální energie, teplo, které je emitováno ze zemské kůry, je zdarma! Takže jakmile elektrárna byla postavena, geotermální náklady na energii ze dne na den jsou nízké. Provoz a údržba se pohybuje od 0,01 do 0,03 USD za kWh pro průměrnou geotermální elektrárnu v USA.

počáteční kapitálové náklady však nejsou tak malé. Instalované náklady na geotermální elektrárny zahrnují: průzkum a hodnocení zdrojů; vrty; polní infrastruktura; výstavba výrobních zařízení a připojení k síti. Podle amerického ministerstva energetiky (DOE) jsou počáteční náklady na pozemky a výstavbu geotermální elektrárny v USA zhruba 2500 dolarů za instalovaný kW.

pokud chceme získat představu o tom, jak se tyto náklady porovnávají s jinými zdroji energie, měli bychom se podívat na velmi komplexní měření výroby energie zvané vyrovnané náklady na energii (LCOE).

nepropadejte panice, nebudeme vyložit žádné vzorce. Základní myšlenkou je kombinovat všechny fixní a variabilní náklady na energetickou elektrárnu, přičemž se vezme v úvahu, kolik energie může rostlina produkovat a kolik let.

konečným výsledkem je metrika, kterou používáme k objektivnímu srovnání mezi jedním zdrojem energie a dalším. To je také to, co investoři používají k rozhodnutí, zda určitý druh výroby energie může dosáhnout komercializace, vzhledem k různým nákladům, které vyžaduje.

DOE shromáždila informace o budoucích elektrárnách, které mají začít vyrábět energii v letech 2018-2022. Zjistili, že odhadovaný celkový systém LCOE pro geotermální elektrárnu je 44 USD / MWh, (s. 7) nejnižší LCOE jakéhokoli jiného zdroje energie.

Chcete-li získat představu o tom, jak nízká, že $44/MWh je, zvažte, jak to naskládané proti tradičním zdrojům: zemní plyn se pohybuje mezi $54 a $100/MWh (v závislosti na typu výrobního zařízení), zatímco jaderná přišel na $96/MWh. Uhlí v tomto seznamu chybí, protože neexistují žádná“ čistá “ uhelná zařízení, která by měla být postavena do roku 2022, která by dodržovala hrozící pokyny pro výrobní zařízení.

zajímavé je, že geotermální dokonce porazil jiné obnovitelné zdroje! Solární přišel na $ 73.7 / MWh, onshore vítr na $ 55.8 / MWh, a Vodní na asi $ 64 / MWh. (Jako poznámka, tato čísla nezahrnují žádné nabídky daňových kreditů vlády USA.

přetrvávající otázky

takže pokud je geotermální energie tak levná a tak čistá, proč ji nepoužíváme více v USA? Skvělá otázka. Ve skutečnosti, ačkoli USA jsou vedoucí zemí v geotermální produkci, využily méně než 0,6% svých geotermálních zdrojů elektřiny.

k tomuto nedostatku rozvoje přispívá řada faktorů, včetně vysokých počátečních investičních nákladů, ploché poptávky a rizik spojených s průzkumnými vrty (s. 3). Kromě toho 30% federální daňový kredit na náklady na geotermální systém, zavedený v roce 2008, Vypršel na konci roku 2016 (jedná se o stejný kredit, jaký federální zákonodárci rozšířili na solární zařízení). Výroba geotermální energie se však v USA stále rozšiřuje. Očekává se, že elektřina vyrobená z geotermální energie se v USA do roku 2040 ztrojnásobí.

poslední slovo o geotermální energii

geotermální energie je na vzestupu, a to jak v tuzemsku, tak v mezinárodním měřítku. Vyrábí se ve více než 80 zemích a uspokojuje potřeby elektřiny 60 milionů lidí po celém světě. Tento ekonomický a spolehlivý zdroj energie bude i nadále využíván ve stále větší míře, protože tlak stoupá proti používání fosilních paliv a svět hledá stabilní alternativu čisté energie. Tento potenciál je přítomen s geotermální.

ve skutečnosti, kdybychom spojili veškeré teplo emitované ze země do asi 30 000 stop od povrchu, mohli bychom generovat 50 000krát více energie než všechny globální zdroje zemního plynu a ropy dohromady! To je hodně tepla a hodně energetického potenciálu.