generera användbar energi från geotermiska källor är mycket kostnadseffektiv
när vi hör folk talar om förnybar energi, sol och vindkraft är oftast de första par källor som kommer att tänka på. Men de andra då? I denna artikel kommer vi att fokusera på geotermiska energikostnader. Geotermisk energi är en förnybar energikälla med mycket hög potential som enligt vår mening är underskattad för sin produktion av både el och värme/kylenergi.
först definierar vi vad det är och hur vi omvandlar det till energi. Då bryter vi ner kostnaderna för att se om det verkligen är en utmanare på den allt billigare marknaden för förnybar energi.
vad är geotermisk energi?
har du någonsin avslappnat i en varm vår tidigare? Då är du redan mer bekant med geotermisk energi än du tror. Geotermisk energi, betraktad som allt som är” av eller relaterat till jordens inre värme”, skapas av värme som kontinuerligt produceras i jordens inre lager av smält sten.
Varför är det lagret så varmt, frågar du? Eftersom det är fullt av radioaktiva ämnen och metaller som uran och kalium. Dessa material är naturligt förfallna, och processen skapar mycket värme. (En intressant anteckning, Det är här vi får uran att göra kärnenergi. Läs vårt inlägg är Kärnenergi förnybar? att lära sig mer. Tips: svaret ligger hos det använda uran!)
Hur gör vi energi från denna underjordiska värme?
Ok, så nu vet vi att det är varmt där nere, men hur använder vi värme fångad under sten för att generera energi? Bra fråga! Under tusentals år sipprar regnvatten in i jordens yta och samlas i underjordiska reservoarer, där den heta smälta klippan värmer vattnet. Brunnar, borrade upp till 10 000 fot under jord, tar den heta vätskan till ytan för att generera el i en geotermisk energianläggning.
det finns tre olika typer av geotermiska kraftverk: flash ånga, binär cykel och torr ånga. Medan var och en fungerar annorlunda, implementerar alla samma grundläggande design för att dra varmt vatten och ånga från marken för att snurra turbiner som sedan genererar mekanisk El.
majoriteten av geotermiska kraftverk är flash ånganläggningar. Typen av växt bestäms emellertid av egenskaperna och placeringen av varje geotermiskt fält. Kolla in den här videon för en närmare titt på processen att generera geotermisk energi från en flash-ånganläggning.
us landskap av geotermisk energi
USA är den i särklass största producenten av geotermisk energi. USA: s första geotermiska anläggning, Geyser Complex, ligger i norra Kalifornien och är fortfarande den största geotermiska anläggningen i världen! Den består av mer än 20 geotermiska produktionsanläggningar.
majoriteten av västliga amerikanska stater är rika på geotermiska resurser, eftersom det finns en mängd ’hot spots’ i hela regionen där jordskorpan är tunn, vilket gör att varmvattnet kan stiga till ytan. Detta resulterar i naturliga varma källor och gejsrar, som de i Yellowstone National park, där vatten kan nå 430 kcal Fahrenheit.
bortsett från ’hot spots’ kan geotermisk energi nås nästan var som helst med hjälp av geotermiska värmepumpar. Det är just så tusentals byggnader och bostäder i hela USA behåller sina temperaturer, eftersom geotermisk energi inte bara kan producera el utan kan användas för kylning och uppvärmning.
geotermisk vs sol och vind
Okej, så det är nu klart att vi kan använda värme från underjorden som en ren och fri energikälla. Men vad är allt väsen om? Är geotermisk verkligen bättre än andra utvecklade förnybara energikällor som sol eller vind?
bränslet som driver geotermiska kraftverk är tillgängligt 24 timmar om dygnet, 365 dagar om året, så att det kan fungera som en primär energikälla. Detta är något som sol-och vindkraft inte kan erbjuda.
du har förmodligen redan hört talas om den intermittenta naturen hos många förnybara energikällor — vi kan inte lita på att solen skiner eller vinden blåser i samma ögonblick som vi har höga energibehov.
detta är en stor anledning till att vi har varit tvungna att fortsätta förlita oss på fossila bränslen som kol och naturgas. Dessa konventionella energikällor fungerar som våra primära, eller basbelastning, energikällor på elnätet på grund av stabiliteten och konsekvens av energi de ger.
medan sol och vind fortfarande inte kan konkurrera med dessa tunga vikter med hög koldioxidavtryck när det gäller att tillhandahålla basbelastning, kan geotermisk burk. Den kan fungera konsekvent med en tillgänglighetsgrad på över 90% (procentandelen tid som anläggningen producerar energi). Det är imponerande, särskilt jämfört med kol, som sitter vid 75% tillgänglighet.
dessutom fluktuerar priset inte som priset på olja, gas eller kol. Det erbjuder stabil och ren energi utan volatiliteten i fossila bränslepriser. Alla dessa faktorer tillsammans skapar en konkurrenskraftig energikälla som kan vara en besparing för den amerikanska energimarknaden.
hållbarhet för geotermisk energi
Ok det är förnybart, men är det hållbart? Kan vi fortsätta att använda detta underjordiska vatten på obestämd tid utan några skadliga effekter? Geotermals hållbarhet har bevisats genom den pågående användningen av världens allra första geotermiska anläggning i Italien, i drift sedan 1913.
medan ång-och vattentrycket har minskat vid vissa anläggningar har vi nu förmågan att återföra avloppsvattnet tillbaka i marken genom brunnen efter att det har använts, vilket förlänger behållarens livslängd.
tappa in i jordskorpan: geotermiska energikostnader
Låt oss komma till hjärtat av saken: kostnaden. ’Bränslet’ av geotermisk energi, värmen som släpps ut från jordskorpan, är gratis! Så när kraftverket har byggts är geotermiska energikostnader dagliga låga. Drift och underhåll varierar från $ 0.01 till $0.03 per kWh för en genomsnittlig geotermisk kraftverk i USA.
de initiala kapitalkostnaderna är dock inte så små. Installerade kostnader för geotermiska kraftverk inkluderar: prospektering och bedömning av resurser; brunnsborrning; fältinfrastruktur; byggande av produktionsanläggningar och nätanslutning. Enligt US Department of Energy (DOE) är de initiala kostnaderna för mark och byggande av en geotermisk anläggning i USA ungefär $2500 per installerad kW.
om vi vill få en uppfattning om hur dessa kostnader jämförs med andra energikällor, bör vi ta en titt på en mycket omfattande mätning av energiproduktion som kallas levelized cost of energy (LCOE).
var inte panik, vi kommer inte att lägga ut några formler. Grundtanken bakom det är att kombinera alla fasta och rörliga kostnader för en energianläggning, samtidigt som man tar hänsyn till hur mycket energi anläggningen kan producera och i hur många år.
slutresultatet är ett mått som vi använder för att göra objektiva jämförelser mellan en energikälla och nästa. Det är också vad investerare använder för att bestämma om en viss typ av energiproduktion kan nå kommersialisering, med tanke på de olika kostnader det kräver.
DOE samlade in information om framtida energianläggningar som ska börja generera kraft mellan 2018-2022. De fann att det uppskattade totala systemet LCOE för en geotermisk anläggning är $44/MWh, (s. 7) den lägsta LCOE av någon annan energikälla.
för att ge dig en uppfattning om hur låg den $44/MWh är, överväga hur den staplade upp mot traditionella källor: naturgas rankad mellan $54 och $100/MWh (beroende på typ av produktionsanläggning), medan kärnkraft kom in på $96/MWh. Kol saknas i denna lista eftersom det inte finns några ”rena” kolanläggningar som ska byggas av 2022 som följer förestående riktlinjer för produktionsanläggningar.
intressant, geotermisk slog även ut andra förnybara energikällor! Solar kom in på $73,7/MWh, landvind på $55,8/MWh och vattenkraft på cirka $64 / MWh. (Som en anteckning inkluderar dessa siffror inte några amerikanska statliga skattekrediter.)
långvariga frågor
så, om geotermisk kraft är så billig och så ren, varför använder vi inte mer av det i USA? Bra fråga. Faktum är att även om USA är det ledande landet inom geotermisk produktion, har det tappat mindre än 0, 6% av sina geotermiska elresurser.
en mängd olika faktorer bidrar till denna brist på utveckling, inklusive höga initiala investeringskostnader, platt efterfrågan och riskerna med utforskande borrning spelar alla en roll (s. 3). Dessutom upphörde den federala skattekrediten på 30% mot geotermiska systemkostnader, som genomfördes 2008, i slutet av 2016 (Detta är samma kredit som federala lagstiftare förlängde för solinstallationer). Ändå expanderar geotermisk energiproduktion fortfarande i USA. Den el som produceras från geotermisk energi förväntas fyrdubblas till år 2040 i USA.
det sista ordet om geotermisk energi
geotermisk energi ökar, både nationellt och internationellt. Det genereras i mer än 80 länder och uppfyller elbehovet hos 60 miljoner människor över hela världen. Denna ekonomiska och pålitliga energikälla kommer att fortsätta att utnyttjas i ökande grad när trycket ökar mot användningen av fossila bränslen och världen söker efter ett stabilt, rent Energialternativ. Den potentialen finns med geotermisk.
faktum är att om vi kombinerade all värme som emitteras från jorden inom cirka 30 000 fot från ytan, skulle vi kunna generera 50 000 gånger mer energi än alla globala naturgas-och oljekällor tillsammans! Det är mycket värme och mycket energipotential.