generowanie użytecznej energii ze źródeł geotermalnych jest bardzo opłacalne
kiedy słyszymy, że ludzie mówią o energii odnawialnej, energia słoneczna i wiatrowa są zwykle pierwszymi źródłami, które przychodzą na myśl. A co z innymi? W tym artykule skupimy się na kosztach energii geotermalnej. Energia geotermalna jest odnawialnym źródłem energii o bardzo dużym potencjale, który naszym zdaniem jest niedoceniany w zakresie wytwarzania zarówno energii elektrycznej, jak i energii grzewczej/chłodniczej.
najpierw określimy, co to jest i jak przekształcimy to w energię. Następnie podzielimy koszty, aby sprawdzić, czy rzeczywiście jest to rywal na coraz bardziej przystępnym rynku energii odnawialnej.
czym jest energia geotermalna?
odpoczywałeś kiedyś w gorącym źródle? Więc jesteś już bardziej zaznajomiony z energią geotermalną, niż myślisz. Energia geotermalna, uważana za wszystko, co jest „z wewnętrznego ciepła ziemi lub związane z nim”, powstaje z ciepła, które jest stale wytwarzane w wewnętrznej warstwie stopionej skały.
dlaczego ta warstwa jest tak gorąca, pytasz? Ponieważ jest pełna pierwiastków radioaktywnych i metali, takich jak uran i potas. Materiały te ulegają naturalnemu rozkładowi, a proces ten wytwarza dużo ciepła. (Interesująca uwaga, tutaj otrzymujemy uran do produkcji energii jądrowej. Przeczytaj nasz post czy energia jądrowa jest odnawialna? aby dowiedzieć się więcej. Wskazówka: odpowiedź leży z uranu użytego!
jak zrobić energię z tego podziemnego ciepła?
Ok, więc teraz wiemy, że jest tam gorąco, ale jak wykorzystać ciepło uwięzione pod skałą do wytwarzania energii? Świetne pytanie! Przez tysiące lat woda deszczowa przedostaje się do powierzchni ziemi i gromadzi się w podziemnych zbiornikach, gdzie gorąca stopiona skała ogrzewa wodę. Studnie, wywiercone do 10,000 stóp pod ziemią, wydobywają ten gorący płyn na powierzchnię, aby wytworzyć energię elektryczną w elektrowni geotermalnej.
istnieją trzy różne rodzaje elektrowni geotermalnych: flash steam, binary cycle i dry steam. Podczas gdy każdy działa inaczej, wszystkie implementują ten sam podstawowy projekt pobierania gorącej wody i pary z ziemi do wirowania turbin, które następnie wytwarzają mechaniczną energię elektryczną.
większość elektrowni geotermalnych to elektrownie parowe typu flash. Jednak rodzaj rośliny zależy od właściwości i lokalizacji każdego pola geotermalnego. Obejrzyj ten film, aby przyjrzeć się bliżej procesowi generowania energii geotermalnej z instalacji parowej flash.
US landscape of geotermal energy
Stany Zjednoczone są zdecydowanie największym producentem energii geotermalnej. Pierwsza elektrownia geotermalna w USA, Kompleks gejzerów, znajduje się w północnej Kalifornii i jest nadal największą elektrownią geotermalną na świecie! Składa się z ponad 20 geotermalnych zakładów produkcyjnych.
większość zachodnich stanów USA jest bogata w zasoby geotermalne, ponieważ w całym regionie istnieje wiele „gorących punktów”, w których skorupa ziemska jest cienka, umożliwiając wypłynięcie gorącej wody na powierzchnię. Efektem tego są naturalne gorące źródła i gejzery, takie jak te w Parku Narodowym Yellowstone, gdzie woda może osiągnąć 430° Fahrenheita.
oprócz „gorących punktów”, Energia geotermalna może być dostępna prawie wszędzie za pomocą geotermalnych pomp ciepła. W ten właśnie sposób tysiące budynków i domów w Stanach Zjednoczonych utrzymuje temperaturę, ponieważ energia geotermalna może wytwarzać nie tylko energię elektryczną, ale może być wykorzystywana do chłodzenia i ogrzewania.
Energia geotermalna kontra energia słoneczna i wiatrowa
w porządku, więc teraz jest jasne, że możemy wykorzystać ciepło z podziemia jako czyste i darmowe źródło energii. Ale o co tyle zamieszania? Czy energia geotermalna jest naprawdę lepsza niż inne rozwinięte odnawialne źródła energii, takie jak energia słoneczna lub wiatrowa?
paliwo zasilające elektrownie geotermalne jest dostępne 24 godziny na dobę, 365 dni w roku, dzięki czemu może służyć jako pierwotne źródło energii. Jest to coś, czego energia słoneczna i wiatrowa nie może zaoferować.
prawdopodobnie słyszałeś już o przerywanym charakterze wielu odnawialnych źródeł energii-nie możemy polegać na słońcu, aby świecić, ani na wietrze, aby wiać w tym samym momencie, gdy mamy wysokie zapotrzebowanie na energię.
to wielki powód, dla którego musieliśmy nadal polegać na paliwach kopalnych, takich jak węgiel i gaz ziemny. Te konwencjonalne źródła energii służą jako podstawowe lub Podstawowe źródła energii w sieci elektrycznej ze względu na stabilność i spójność dostarczanej energii.
podczas gdy energia słoneczna i wiatrowa nadal nie są w stanie konkurować z wysokimi śladami węglowymi, jeśli chodzi o dostarczanie energii elektrycznej z podstawowego obciążenia, Energia geotermalna może. Może działać konsekwentnie z szybkością dostępności ponad 90% (procent czasu, w którym roślina wytwarza energię). To imponujące, zwłaszcza w porównaniu z węglem, który ma 75% dostępności.
co więcej, jego cena nie zmienia się tak, jak cena ropy naftowej, gazu lub węgla. Oferuje stabilną i czystą energię bez zmienności cen energii z paliw kopalnych. Wszystkie te czynniki razem tworzą konkurencyjne źródło energii, które może być łaską oszczędnościową dla amerykańskiego rynku energii.
trwałość energii geotermalnej
Ok jest odnawialna, ale czy jest zrównoważona? Czy możemy nadal korzystać z tej podziemnej wody w nieskończoność bez żadnych złych skutków? Zrównoważony rozwój geotermalny został udowodniony poprzez ciągłe użytkowanie pierwszej na świecie instalacji geotermalnej we Włoszech, działającej od 1913 roku.
podczas gdy ciśnienie pary i wody spadło w niektórych zakładach, mamy teraz możliwość ponownego wprowadzenia ścieków z powrotem do ziemi przez studnię po jej użyciu, przedłużając żywotność zbiornika.
dotarcie do skorupy ziemskiej: koszty energii geotermalnej
przejdźmy do sedna sprawy: koszt. „Paliwo” energii geotermalnej, ciepła emitowanego ze skorupy ziemskiej, jest darmowe! Tak więc po wybudowaniu elektrowni, koszty energii geotermalnej są z dnia na dzień niskie. Eksploatacja i konserwacja waha się od $0.01 do $0.03 za kWh dla średniej elektrowni geotermalnej w USA.
jednak początkowe koszty kapitałowe nie są tak małe. Koszty zainstalowane elektrowni geotermalnych obejmują: poszukiwanie i ocenę zasobów; wiercenie studni; infrastrukturę terenową; budowę obiektów produkcyjnych i przyłączenie do sieci. Według amerykańskiego Departamentu Energii (Doe) początkowe koszty gruntów i budowy elektrowni geotermalnej w USA wynoszą około 2500 USD za zainstalowaną kW.
jeśli chcemy dowiedzieć się, jak te koszty porównują się z innymi źródłami energii, powinniśmy przyjrzeć się bardzo kompleksowemu pomiarowi wytwarzania energii o nazwie levelized cost of energy (LCOE).
nie panikuj, nie będziemy układać żadnych formuł. Podstawową ideą jest połączenie wszystkich kosztów stałych i zmiennych zakładu energetycznego, biorąc pod uwagę, ile energii może on wyprodukować i przez ile lat.
wynik końcowy jest metryką, której używamy do obiektywnych porównań między jednym źródłem energii a drugim. Inwestorzy decydują również, czy dany rodzaj produkcji energii może osiągnąć komercjalizację, biorąc pod uwagę różne koszty, jakich wymaga.
Doe zebrała informacje o przyszłych elektrowniach, które mają rozpocząć wytwarzanie energii w latach 2018-2022. Okazało się, że szacowany całkowity System LCOE dla elektrowni geotermalnej wynosi $44/MWh, (str. 7) najniższy LCOE z jakiegokolwiek innego źródła energii.
aby dać ci wyobrażenie o tym, jak niskie są te 44 USD/MWh, zastanów się, jak wypadło to w porównaniu z tradycyjnymi źródłami: gaz ziemny w rankingu między 54 a 100 USD/MWh (w zależności od rodzaju zakładu produkcyjnego), podczas gdy energia jądrowa wynosiła 96 USD/MWh. Na tej liście brakuje węgla, ponieważ do 2022 r.nie ma” czystych ” obiektów węglowych, które będą zgodne z wytycznymi dotyczącymi zakładów produkcyjnych.
co ciekawe, Geotermia wyprzedziła nawet inne odnawialne źródła energii! Energia słoneczna wyniosła 73,7 USD / MWh, wiatr lądowy 55,8 USD/MWh, a energia wodna około 64 USD/MWh. (Na marginesie, liczby te nie obejmują żadnych ofert kredytów podatkowych rządu USA.
więc jeśli energia geotermalna jest tak tania i tak czysta, dlaczego nie używamy jej więcej w USA? Świetne pytanie. W rzeczywistości, chociaż Stany Zjednoczone są wiodącym krajem w produkcji energii geotermalnej, wykorzystały mniej niż 0,6% swoich zasobów energii geotermalnej.
wiele czynników przyczynia się do tego braku rozwoju, w tym wysokie początkowe koszty inwestycji, płaski popyt i ryzyko związane z wierceniami poszukiwawczymi odgrywają ważną rolę (s. 3). Ponadto 30% federalny ulga podatkowa na koszty systemu geotermalnego, wdrożona w 2008 r., wygasła pod koniec 2016 r. (jest to ten sam kredyt, który federalni prawodawcy rozszerzyli na instalacje solarne). Jednak produkcja energii geotermalnej nadal rośnie w USA. Oczekuje się, że energia elektryczna wytwarzana z energii geotermalnej zwiększy się czterokrotnie do roku 2040 w USA.
ostatnie słowo na temat energii geotermalnej
Energia geotermalna rośnie, zarówno w kraju, jak i za granicą. Jest wytwarzany w ponad 80 krajach i zaspokaja zapotrzebowanie na energię elektryczną 60 milionów ludzi na całym świecie. To ekonomiczne i niezawodne źródło energii będzie nadal wykorzystywane w coraz większym stopniu, ponieważ rośnie presja na stosowanie paliw kopalnych, a świat szuka stabilnej, czystej alternatywy energetycznej. Potencjał ten jest obecny w energii geotermalnej.
w rzeczywistości, gdybyśmy połączyli całe ciepło emitowane z ziemi w odległości około 30 000 stóp od powierzchni, moglibyśmy wygenerować 50 000 razy więcej energii niż wszystkie globalne źródła gazu ziemnego i ropy razem wzięte! To dużo ciepła i potencjału energetycznego.