ENERGIA GEOTERMALA

1. IntroducereIn sectorul energetic din majoritatea statelor europene s-au produs transformari majore determinate de necesitatea cresterii sigurantei in alimentarea cu energie a consumatorilor,iar in cadrul acestei cerinte,sursele regenerabile de energie ofera o solutie viabila,inclusiv aceea de protectie a mediului inconjurator. Necesitatea de asigurare a unei dezvoltari energetice durabile,concomitent cu realizarea unei protectii eficiente a mediului inconjurator a condus,in ultimii 10-15 ani,la itensificarea preocuparilor privind promovarea resurselor regenerabile de energie si a tehnologiilor industriale suport.Politica U.E. in acest domeniu,exprimata prin Carta Alba si Directiva Europeana 2001/77/CE privind producerea de energie din resurse regenerabile,prevede ca,pana in anul 2010,Uniunea Europeana largita va trebui sa isi asigure necesarul de energie in proportie de circa 12% prin valorificarea resurselor regenerabile.In acest context, in multe tari europene dezvoltate ( Franta, Italia, Germania, Austria),posesoare de resurse geotermale similare cu cele ale Romaniei ,preocuparile s-au concretizat prin valorificarea pe plan local/regional,prin conceperea si realizarea unor tehnologii eficiente si durabile,care au condus la o exploatare profitabila,atat in

partea de exploatare a resurselor(tehnologii de foraj si de extractie din sondele geotermale),cat si in instalatiile utilizatoare de la suprafata.

2. Particularitati ale energiei geotermale 2.1. Consideratii privind energia geotermalaEnergia geotermala este energia termica continuta de materia anorganica din interiorul Pamantului sub forma de caldura sensibila si produsa in cea mai mare parte din descompunerea lenta a substantelor radioactive naturale existente in toate tipurile de roca.In zona in care,din cauza temperaturii ridicate,rocile se gasesc in stare topita(de magma),caldura se transmite in cea mai mare parte prin convectie datorita miscarii masei topite si prin conductie in proportie mai redusa.In zonele cu temperaturi mai scazute,caracterizate prin faptul ca materia se gaseste in stare solida,caldura se transmite numai prin conductie. Gradientul termic este incalzirea pe unitatea de lungime a Pamantului, pe directia razei,datorita energiei geotermice.In general,valoarea acestui gradient este de 25 grade C/km,insa exista numeroase zone in care gradientul termic din apropierea scoartei este mult mai mare. Cu cat se coboara mai adanc in interiorul scoartei terestre,temperatura creste si teoretic energia geotermala poate sa fie utilizata tot mai eficient,singura problema fiind reprezentata de adancimea la care este disponibila aceasta energie. n imaginea din figura 2.1 sunt prezentate principalele zone din care este alctuit interiorul Pmntului.

Fig. 2.1. Principalele zone din care este alctuit Pmntul

Toate zonele prezentate, sunt divizate la rndul lor n mai multe subzone. Cele patru zone principale sunt n ordine, dinspre suprafaa Pmntului spre centrul acestuia, cu dimensiunile aproximative: - Scoara : 0 100 km;

- Mantaua: 100 3000 km; - Nucleul extern : 3000 5000 km; - Nucleul intern : 5000 6378 km. Evident, temperatura Pmntului crete dinspre suprafa spre centru, unde atinge o valoare de cca. 6000C, care ns nu a fost nc precis determinat de oamenii de tiin. n figura 2.2 este prezentat variaia aproximativ a temperaturii n interiorul Pmntului, iar figura 2.3 prezint o imagine sugestiv a temperaturii principalelor zone din interiorului Pmntului.

Fig. 2.2. Variaia temperaturii dinspre scoara spre centrul Pmntului

Fig. 2.3. Variaia temperaturii n zonele din interiorul Pmntului

Este interesant de remarcat c 99% din interiorul Pmntului se gsete la o temperatur de peste 1000C, iar 99% din restul de 1%, se gsete la o temperatur de peste 100C. Aceste elemente sugereaz c interiorul Pmntului reprezint o surs regenerabil de energie care merit toat atenia i care trebuie exploatat ntr-o msur ct mai mare. Energia geotermal este utilizat la scar comercial, ncepnd din jurul anilor 1920, cnd a nceput s fie utilizat n special cldura apelor geotermale, sau cea provenit din gheizere, pentru nclzirea locuinelor, sau a unor spaii comerciale. Din punct de vedere al potenialului termic, energia geotermal poate fi clasificat n dou categorii: - Energie geotermal de potenial termic ridicat;

- Energie geotermal de potenial termic sczut. 2.2 . Energia geotermal de potenial termic ridicat

Acest tip de energie geotermal este caracterizat prin nivelul ridicat al temperaturilor la care este disponibil i poate fi transformat direct n energie electric sau termic. n figura 2.4 este prezentat o schem de principiu a unei centrale electrice geotermale, iar n figura 2.5 este prezentat o asemenea central electric geotermal.

Fig. 2.4. Prile componente ale unei centrale electrice geotermale 1 foraj pt. injecia apei i pompe de injecie; 2 zona de jonciune ntre foraje; 3 foraje de producie; 4 schimbtor de cldur; 5 turbinele i generatoarele electrice; 6 sistem de rcire; 7 stocare energie de potenial termic ridicat n sol; 8 sistem de monitorizare seismic; 9 consumatori electrici Fig. 2.5. Central electric geotermal din Kamchatka, Rusia

Energia electric se obine n prezent din energie geotermal, n centrale avnd puteri electrice de 2050MW, care sunt instalate n ri ca: Filipine, Kenia, Costa Rica, Islanda, SUA, Rusia, etc. Din categoria surselor de energie geotermale de potenial termic ridicat, fac parte i gheizerele cu ap fierbinte sau abur, de tipul celor prezentate n figura 2.6.Fig. 2.6. Gheizer

Cldura coninut de asemenea gheizere, ca i de apele geotermale, poate fi captat i utilizat cu ajutorul unor schimbtoare de cldur, cel mai adesea cu plci.

2.3. Energia geotermal de potenial termic sczut

Acest tip de energie geotermal este caracterizat prin nivelul relativ sczut al temperaturilor la care este disponibil i poate fi utilizat numai pentru nclzire, fiind imposibil conversia acesteia n energie electric. Energia geotermal de acest tip, este disponibil chiar la suprafaa scoarei terestre, fiind mult mai uor de exploatat dect energia geotermal de potenial termic ridicat, ceea ce reprezint un avantaj. n figura 3.7 se observ c ncepnd de la adncimi foarte reduse, temperatura solului poate fi considerat relativ constant pe durata ntregului an: - La 1m temperatura solului variaz ntre 515C;

- La 1,53m temperatura solului variaz ntre 713C; - La 4,5m temperatura solului variaz ntre 812C; - La 610m temperatura solului variaz ntre 911C; - La 1018m temperatura solului variaz cu mai puin de 1C n jurul valorii de 10C; - La peste 18m temperatura solului este constant, avnd valoarea de 10C.

Fig. 3.7. Variaia temperaturii n sol, n zona de la suprafaa scoarei terestre

Exploatarea energiei geotermale de potenial termic sczut necesit echipamente special concepute pentru ridicarea temperaturii pn la un nivel care s permit nclzirea i/sau prepararea apei calde, ceea ce reprezint un dezavantaj fa de energia geotermal de potenial termic ridicat. Echipamentele menionate, poart denumirea de pompe de cldur i au acelai principiu de funcionare ca al mainilor frigorifice, funcionnd cu energie electric. Parametrul de performan al acestor echipamente este eficiena pompei de cldur, pc definit prin raportul dintre fluxul termic furnizat Q& i puterea electric absorbit P:

Structura unui sistem geotermal ideal

TIPURI DE ZCMINTE GEOTERMALE, CLASIFICARE: A) n functie de temperatur: Resurse cu temperatur 1. nalt (>225C), 2. medie (125-225C), 3. joas (