het opwekken van bruikbare energie uit geothermische bronnen is zeer kosteneffectief
wanneer we mensen horen praten over hernieuwbare energie, zijn zonne-en windenergie meestal de eerste paar bronnen die te binnen schieten. Maar hoe zit het met de anderen? In dit artikel richten we ons op geothermische energiekosten. Geothermische energie is een hernieuwbare energiebron met een zeer hoog potentieel dat naar onze mening wordt onderschat voor de opwekking van zowel elektriciteit als verwarming/koeling energie.
eerst zullen we definiëren wat het is en hoe we het omzetten in energie. Dan splitsen we de kosten op om te zien of het echt een mededinger is in de steeds meer betaalbare hernieuwbare energiemarkt.
Wat is geothermische energie?
heeft u ooit ontspannen in een warmwaterbron? Dan ben je al meer bekend met geothermische energie dan je denkt. Geothermische energie, beschouwd als alles dat is ” van of in verband met de interne warmte van de aarde,” wordt gemaakt van warmte die continu wordt geproduceerd in de binnenste laag van de aarde van gesmolten gesteente.
Waarom is die laag zo heet? Omdat het vol zit met radioactieve elementen en metalen zoals uranium en kalium. Deze materialen zijn van nature rottend, en het proces zorgt voor veel warmte. (Een interessante opmerking, Dit is waar we het uranium om kernenergie te maken. Lees ons bericht is kernenergie hernieuwbaar? voor meer informatie. Hint: het antwoord ligt bij het gebruikte uranium!)
hoe maken we energie uit deze ondergrondse warmte?
Ok, dus nu weten we dat het daar heet is, maar hoe gebruiken we warmte die onder gesteente gevangen zit om energie op te wekken? Goede vraag! Gedurende duizenden jaren sijpelt regenwater in het aardoppervlak en verzamelt zich in ondergrondse reservoirs, waar het hete gesmolten gesteente het water verwarmt. Putten, geboord tot 10.000 voet onder de grond, brengen die hete vloeistof naar de oppervlakte om elektriciteit op te wekken in een geothermische energiecentrale.
er zijn drie verschillende typen geothermische centrales: vlamstoom, binaire cyclus en droge stoom. Terwijl elk werkt anders, alle implementeren hetzelfde basisontwerp van het trekken van warm water en stoom uit de grond om turbines die vervolgens mechanische elektriciteit te genereren spin.
de meeste geothermische energiecentrales zijn flitsstoomcentrales. Het type installatie wordt echter bepaald door de kenmerken en locatie van elk Geothermisch veld. Bekijk deze video voor een nadere blik op het proces van het genereren van geothermische energie uit een flash stoominstallatie.
landscape of geothermische energy
de Verenigde Staten zijn veruit de grootste producent van geothermische energie. De eerste geothermische installatie van de VS, Het geiser Complex, bevindt zich in Noord-Californië en is nog steeds de grootste geothermische installatie ter wereld! Het bestaat uit meer dan 20 geothermische productie-installaties.
de meeste staten in het westen van de VS zijn rijk aan geothermische bronnen, omdat er een groot aantal ‘hot spots’ zijn in het hele gebied waar de aardkorst dun is, waardoor het hete water naar de oppervlakte kan stijgen. Dit resulteert in natuurlijke warmwaterbronnen en geisers, zoals die in Yellowstone National park, waar het water 430 ° Fahrenheit kan bereiken.
behalve “hot spots” is geothermische energie bijna overal toegankelijk met behulp van geothermische warmtepompen. Dit is precies hoe duizenden gebouwen en woningen in de VS hun temperatuur handhaven, omdat geothermische energie niet alleen elektriciteit kan produceren, maar ook kan worden gebruikt voor koeling en verwarming.
geothermische energie vs. zonne-en windenergie
goed, dus het is nu duidelijk dat we ondergrondse warmte kunnen gebruiken als een schone en vrije energiebron. Maar waar gaat al die ophef over? Is geothermische energie echt beter dan andere ontwikkelde hernieuwbare energiebronnen zoals zonne-of windenergie?
de brandstof voor geothermische energiecentrales is 24 uur per dag en 365 dagen per jaar beschikbaar, zodat deze als primaire energiebron kan dienen. Dit is iets dat zonne-en windenergie niet kunnen bieden.
u hebt waarschijnlijk al gehoord over de intermitterende aard van veel hernieuwbare energiebronnen — we kunnen er niet op vertrouwen dat de zon schijnt of de wind waait op hetzelfde moment dat we hoge energiebehoeften hebben.
dit is een belangrijke reden waarom we moesten blijven vertrouwen op fossiele brandstoffen zoals steenkool en aardgas. Deze conventionele energiebronnen dienen als onze primaire, of basisbelasting, energiebronnen op het elektriciteitsnet vanwege de stabiliteit en consistentie van de energie die ze leveren.
terwijl zonne-en windenergie nog steeds niet in staat zijn om te concurreren met deze zwaargewichten met een hoge CO2-voetafdruk als het gaat om het leveren van basislaststroom, kan geothermische energie wel concurreren. Het kan consistent werken met een beschikbaarheid van meer dan 90% (het percentage van de tijd dat de installatie energie produceert). Dat is indrukwekkend, vooral in vergelijking met kolen, die op 75% beschikbaarheid zit.
bovendien schommelt de prijs niet zoals de prijs van olie, gas of steenkool. Het biedt stabiele en schone energie zonder de volatiliteit van de energieprijzen voor fossiele brandstoffen. Al deze factoren samen zorgen voor een concurrerende energiebron die een besparend voordeel kan zijn voor de Amerikaanse energiemarkt.
duurzaamheid van geothermische energie
Ok het is hernieuwbaar, maar is het duurzaam? Kunnen we dit ondergrondse water onbeperkt blijven gebruiken zonder nadelige gevolgen? De duurzaamheid van geothermische energie is bewezen door het voortdurende gebruik van ‘ s werelds eerste geothermische installatie in Italië, in gebruik sinds 1913.
terwijl de stoom – en waterdruk in sommige installaties is afgenomen, hebben we nu de mogelijkheid om het afvalwater na gebruik opnieuw in de grond te spuiten door de put, waardoor de levensduur van het reservoir wordt verlengd.
aftappen van de aardkorst: geothermische energiekosten
laten we tot de kern van de zaak komen: de kosten. De’ brandstof ‘ van geothermische energie, de warmte die uit de aardkorst komt, is vrij! Dus als de energiecentrale eenmaal gebouwd is, zijn de geothermische energiekosten van dag tot dag laag. Exploitatie en onderhoud varieert van $ 0,01 tot $ 0,03 per kWh voor een gemiddelde geothermische energiecentrale in de VS.
de kapitaalkosten vooraf zijn echter niet zo gering. De geïnstalleerde kosten van geothermische centrales omvatten: exploratie en beoordeling van hulpbronnen; boorputten; veldinfrastructuur; bouw van productiefaciliteiten en aansluiting op het net. Volgens het Amerikaanse Ministerie van energie (DOE), de initiële kosten voor de grond en de bouw van een geothermische installatie in de VS is ongeveer $2500 per geïnstalleerde kW.
als we een idee willen krijgen van hoe deze kosten zich verhouden tot andere energiebronnen, moeten we kijken naar een zeer uitgebreide meting van energieopwekking, genaamd de levelized cost of energy (LCOE).
geen paniek, we gaan geen formules opmaken. Het basisidee erachter is om alle vaste en variabele kosten van een energiecentrale te combineren, terwijl rekening wordt gehouden met hoeveel energie de centrale kan produceren en voor hoeveel jaren.
het eindresultaat is een maatstaf die we gebruiken om objectieve vergelijkingen te maken tussen de ene energiebron en de volgende. Het is ook wat investeerders gebruiken om te beslissen of een bepaalde vorm van energieproductie kan worden commercialisering, gezien de verschillende kosten die het vereist.
het DOE verzamelde informatie over toekomstige energiecentrales die in de periode 2018-2022 van start zouden gaan met de opwekking van energie. Ze vonden dat de geschatte totale Lcoe systeem voor een geothermische installatie $44/MWh, (p. 7) De laagste LCOE van elke andere energiebron.
om u een idee te geven van hoe laag die $44/MWh is, overweeg dan hoe het is gestapeld ten opzichte van traditionele bronnen: aardgas ligt tussen $54 en $100/MWh (afhankelijk van het type productie-installatie), terwijl kernenergie op $96/MWh kwam. Steenkool ontbreekt in deze lijst omdat er tegen 2022 geen “schone” kolenfaciliteiten zullen worden gebouwd die voldoen aan de richtlijnen voor de productiefaciliteiten.Interessant is dat geothermische energie zelfs andere hernieuwbare energiebronnen heeft verslagen! Zonne-energie kwam in op $ 73,7 / MWh, onshore wind op $ 55,8 / MWh, en hydro-elektrische op ongeveer $64/MWh. (Als een opmerking, deze nummers bevatten geen belastingkrediet aanbiedingen van de Amerikaanse overheid.)
aanhoudende vragen
als geothermische energie zo goedkoop en zo schoon is, waarom gebruiken we er dan niet meer van in de VS? Goede vraag. Hoewel de VS het grootste land is op het gebied van geothermische productie, heeft het minder dan 0,6% van zijn geothermische elektriciteit aangesproken.
verschillende factoren dragen bij tot dit gebrek aan ontwikkeling, waaronder hoge investeringskosten vooraf, een vlakke vraag en de risico ‘ s van proefboringen spelen allemaal een rol (blz. 3). Daarnaast is de 30% federale belastingkrediet naar geothermische systeemkosten, geïmplementeerd in 2008, verstreken aan het einde van 2016 (Dit is hetzelfde krediet dat federale wetgevers uitgebreid voor zonne-installaties). Toch breidt de geothermische energieproductie in de VS nog steeds uit. De elektriciteit die wordt geproduceerd uit geothermische energie zal naar verwachting verviervoudigen in het jaar 2040 in de VS.
het laatste woord over geothermische energie
geothermische energie neemt zowel nationaal als internationaal toe. Het wordt geproduceerd in meer dan 80 landen en voldoet aan de elektriciteitsbehoefte van 60 miljoen mensen over de hele wereld. Deze zuinige en betrouwbare energiebron zal in toenemende mate worden gebruikt naarmate de druk op het gebruik van fossiele brandstoffen toeneemt en de wereld op zoek gaat naar een stabiel, schoon energiealternatief. Dat potentieel is aanwezig met geothermische.
in feite, als we alle warmte die van de Aarde wordt uitgestoten binnen ongeveer 30.000 voet van het oppervlak zouden combineren, zouden we 50.000 keer meer energie kunnen genereren dan alle wereldwijde aardgas-en oliebronnen samen! Dat is veel warmte, en veel energiepotentieel.