Ηλεκτρική ενέργεια από γεωθερμία

Τα τελευταία χρόνια ο όρος γεωθερμία έχει αρχίσει να μπαίνει στην καθημερινότητά μας όλο και πιο έντονα ενώ ταυτόχρονα ακούμε για τρόπους να με τους οποίους μπορούμε να εκμεταλλευτούμε τη γεωθερμική ενέργεια με σκοπό την παραγωγή πράσινης, καθαρής, ενέργειας χωρίς να επιβαρύνουμε το περιβάλλον. Η αλήθεια είναι πως πολλές χώρες στην Ευρώπη και σε όλο τον κόσμο χρησιμοποιούν με επιτυχία τη γεωθερμία για θέρμανση αλλά και για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.

Εμπιστέψου το Πανελλήνιο Ηλεκτρικό Ρεύμα για να βρείς το πιο φθηνό ρεύμα!

Ας δούμε όμως αρχικά τι ακριβώς είναι η γεωθερμία και πως μπορούμε να την εκμεταλλευτούμε για να έχουμε φτηνό ρεύμα. Ως γεωθερμική ενέργεια ή γεωθερμία ορίζουμε τη φυσική θερμική ενέργεια που υπάρχει στη γη και που διαρρέει από το θερμό εσωτερικό του πλανήτη προς την επιφάνειά του. Η μετάδοση αυτής της θερμότητας μπορεί να γίνει με δύο τρόπους:

• με ρεύματα μεταφοράς, κάτι που συμβαίνει κυρίως στα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών
• με αγωγή από το εσωτερικό προς την επιφάνεια της γης

Μιας και η γεωθερμία προέρχεται από την θερμότητα του ίδιου του πλανήτη μας αποτελεί ουσιαστικά μια ανεξάντλητη πηγή ενέργειας η οποία έχει πάρα πολλές εφαρμογές. Εκτός από την παραγωγή ρεύματος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη θέρμανση του σπιτιού, την προμήθεια σε ζεστό νερό, τη θέρμανση θερμοκηπίων και πολλά άλλα. Εμείς στο παρόν άρθρο θα ασχοληθούμε με τη γεωθερμία και τους τρόπους που μπορούμε να την εκμεταλλευτούμε για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Για να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί η ενέργεια της γεωθερμίας για ηλεκτροπαραγωγή θα πρέπει να έχει κάποια χαρακτηριστικά. Το πιο σημαντικό είναι η υψηλή ενθαλπία κάτι που επιτυγχάνεται όταν υπάρχουν υψηλές θερμοκρασίες, μεγαλύτερες των 150 °C.

Στην Ελλάδα υπάρχουν οι κατάλληλες γεωλογικές συνθήκες ώστε να υπάρξει εκμετάλλευση της γεωθερμίας για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με μικρό κόστος και με φιλικό προς το περιβάλλον τρόπο μιας και οι πηγές που διαθέτουμε είναι υψηλής ενθαλπίας. Ένα ακόμα χαρακτηριστικό τους είναι πως πολλές από αυτές βρίσκονται με πολύ μικρό βάθος κάτι που κάνει την εκμετάλλευσή τους ιδιαίτερα εύκολη και οικονομικά συμφέρουσα. Η εκμετάλλευση των γεωθερμικών πηγών θα μπορούσε να αποτελέσει ενεργειακό πόρο φιλικό προς το περιβάλλον και με σημαντική συμβολή στο ενεργειακό ισοζύγιο της χώρας μας.

Όμως παρότι η Ελλάδα διαθέτει γεωθερμικές πηγές, ιδανικές για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος με μικρό κόστος, έχουν γίνει πολύ λίγα πράγματα προς αυτή την κατεύθυνση. Η αλήθεια είναι πως η γεωθερμία στην Ελλάδα βρίσκεται σε εμβρυακό στάδιο και μόνο τα τελευταία χρόνια έχει υπάρξει ενδιαφέρον, το οποίο όμως επικεντρώνεται στην εγκατάσταση γεωθερμικών αντλιών θερμότητας για τη θέρμανση του σπιτιού. Η εφαρμογή αυτή δεν μπορούμε να πούμε πως ανήκει πλήρως στην γεωθερμία αφού ουσιαστικά δεν χρησιμοποιούνται γεωθερμικά υγρά. Η γεωθερμία υψηλής ενθαλπίας σε αντίθεση με άλλες ΑΠΕ, όπως οι ανεμογεννήτριες και τα φωτοβολταϊκά, έχει μηδαμινή ανάπτυξη παρότι έχει τον υψηλότερο συντελεστή χρήσης/λειτουργίας.

Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από γεωθερμία

Ας δούμε όμως τον τρόπο με τον οποίο μπορούμε να παράγουμε ηλεκτρική ενέργεια με τη χρήση της γεωθερμίας. Η βασική αρχή για τη λειτουργία ενός σταθμού με γεωθερμία είναι η άντληση ενός πολύ θερμού μίγματος νερού και ατμού το οποίο βρίσκεται στα βαθύτερα στρώματα της γης, εκεί όπου επικρατούν υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες.

Χάρη στο κατάλληλο εξοπλισμό, ο οποίος είναι ειδικά σχεδιασμένος ώστε να αντέχει τις υψηλές θερμοκρασίες, γίνεται η άντληση του μίγματος και το οποίο οδηγείται σε εξειδικευμένες εγκαταστάσεις για την παραγωγή ρεύματος. Μετά από την έξοδό του επιστρέφει στον ταμιευτήρα από τον οποίο προήλθε έτσι ώστε να μπορέσει να παραταθεί η διάρκεια ζωής του γεωθερμικού δυναμικού.

Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τη γεωθερμία μπορεί να γίνει με τρεις διαφορετικούς τρόπους:

Ξηρός ατμός

Είναι ο απλούστερος τρόπος για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Ο ατμός που βγαίνει από το έδαφος οδηγείται σε έναν στρόβιλο τον οποίο και περιστρέφει. Η περιστροφή αυτή είναι που παράγει ηλεκτρικό ρεύμα. Στη συνέχεια ο ατμός κατευθύνεται προς έναν συμπυκνωτή όπου ο ατμός συμπυκνώνεται σε θερμό νερό και επιστρέφει στην πηγή γεωθερμίας από την οποία προήλθε.

Flashing

Η παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος γίνεται μέσα από έναν εξελιγμένο σχεδιασμό ο οποίος περιλαμβάνει νερό υψηλής θερμοκρασίας το οποίο αποσυμπιέζεται (flashing) σε ατμό, μέσα σε ένα κατακόρυφο δοχείο αποσυμπίεσης. Ο ατμός που δημιουργείται λόγω της πτώσης πίεσης οδηγείται σε στρόβιλο όπου παράγεται το ηλεκτρικό ρεύμα. Ο κορεσμένος ατμός που εκρέει συμπυκνώνεται σε υγρό νερό και επιστρέφει στο έδαφος.

Δυαδικός κύκλος

Σε περίπτωση που οι θερμοκρασίες του υγρού γεωθερμίας είναι χαμηλότερες τότε η παραγωγή ρεύματος γίνεται μέσω ενός δυαδικού κύκλου. Το ζεστό νερό που βγαίνει από τη γη διέρχεται μέσα από έναν εναλλάκτη θερμότητας όπου θερμαίνει ένα δεύτερο υγρό που σε κλειστό βρόχο. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό που πρέπει να έχει το υγρό αυτό είναι πως πρέπει να βράζει σε θερμοκρασίες ίδιες με αυτές που έχει το γεωθερμικό δυναμικό της πηγής. Δηλαδή το υγρό που βρίσκεται σε κλειστό κύκλωμα μετατρέπεται σε ατμό και εισέρχεται στον στρόβιλο. Κατά την έξοδό του συμπυκνώνεται και η διαδικασία επαναλαμβάνεται από την αρχή. Το γεωθερμικό ρευστό οδηγείται και πάλι στο έδαφος.

Είναι πολύ συνηθισμένο το δυαδικός κύκλος να συνδυάζεται με αυτόν του ξηρού ατμού ή flashing για την παραγωγή ακόμη περισσότερης ηλεκτρικής ενέργειας.