Glavne prednosti i mane korišćenja geotermalne energije

Geotermalna energija je prirodan i obnovljiv izvor energije koji dolazi iz unutrašnjosti Zemlje. Ona je vidljiva i u našoj veličanstvenoj prirodi: topli izvori, gejziri i magma iz vulkana su oblici geotermalne energije. Već dugo, ljudi pokušavaju da iskoriste ovaj obnovljiv resurs za proizvodnju električne energije. U ovom tekstu istražujemo glavne prednosti i nedostatke geotermalne energije i način na koji treba da je posmatramo.

Šta je geotermalna energija?

Geotermalna elektrana radi slično kao elektrana na ugalj ili nuklearna elektrana, ona generiše električnu energiju kanalisanjem pare za rotiranje turbina. Međutim, para u geotermalnoj elektrani se ne proizvodi ručno sagorevanjem uglja ili nuklearnom fisijom, već se proizvodi prirodnom toplotom koja se nalazi ispod površine Zemlje. Kao što znamo, struktura Zemlje se sastoji od četiri različita sloja: kore, omotača, spoljašnjeg jezgra i unutrašnjeg jezgra. Procenjena temperatura unutrašnjeg jezgra je oko 5.200 stepeni, a geotermalna elektrana koristi ovu prirodnu toplotnu energiju iz jezgra da bi dobila paru. Većina geotermalnih elektrana izgrađena je duž granica tektonskih ploča gde je kora najtanja na granicama, a toplota lakše dolazi do površine – obično u obliku magme.

Tipično, postoje tri tipa geotermalnih elektrana: suva para, brza para i binarna para. Suva para je najjednostavniji metod za dobijanje geotermalne energije u kojoj se para direktno izvlači iz zemlje i šalje u turbine koje proizvode električnu energiju.

Brza para je najčešće primenjena metoda. Tačka ključanja vode je viša kada je pod većim pritiskom. Pošto je pritisak pod zemljom veći, time je i tačka ključanja vode veća. Kada se topla voda pod visokim pritiskom izvuče na površinu, njena tačka ključanja značajno opadne, tada voda isparava, i u tom obliku pokreće turbine. Kada se para ohladi, ponovo se pretvara u tečnu vodu i vraća se nazad u zemlju kako bi se osiguralo da pod zemljom ima dovoljno vode za prenos toplote.

Konačno, binarna para je najkomplikovanija metoda. Koristi toplu vodu iz zemlje kao posrednik za zagrevanje druge tečnosti da bi se umesto toga pretvorila u paru. Sekundarni fluid treba da ima nižu tačku ključanja od vode, kao i da bude siguran i ekološki prihvatljiv. U ovom slučaju, butan i pentan pod pritiskom se obično koriste kao sekundarni fluidi.

Sjedinjene Države su zemlja koja proizvodi najviše električne energije geotermalnom energijom. Većina geotermalnih elektrana u SAD nalazi se u zapadnim državama i na Havajima jer su bliže granicama tektonskih ploča. Uprkos tome što je najveći svetski proizvođač, geotermalna energija čini samo oko 0,4% ukupne proizvodnje električne energije u SAD.

Koje su prednosti i nedostaci geotermalne energije?

1. Životna sredina

Ugljen-dioksid se ne stvara tokom proizvodnje geotermalne energije, ali može emitovati malu količinu gasova staklene bašte i zagađenja vazduha u zavisnosti od metode koja se primenjuje za ekstrakciju toplote. U elektranama na suvu ili brzu paru, male količine gasova staklene bašte i zagađivača koji su prirodno prisutni pod zemljom biće ispušteni u atmosferu tokom ekstrakcije. S druge strane, u binarnim parnim elektranama, emisije ugljenika mogu biti ograničene na nulu jer para ne dolazi direktno iz podzemlja. Procenjuje se da je prosečna globalna emisija CO2 iz geotermalnih elektrana 122 g/kVh, oko 10 puta manje od uglja i nafte.

Rezultat na Islandu, zemlji koja trenutno proizvodi 25% svoje električne energije geotermalnom energijom, je fenomenalan, s obzirom da je njena prosečna emisija CO2 samo 34 g/kVh. Međutim, emisija CO2 iz geotermalnih elektrana se razlikuje od regiona do regiona. U zemljama poput Italije i Turske, emisija CO2 iz geotermalnih elektrana može dostići 1.300 g/kVh, nadmašujući čak i emisiju elektrana na ugalj. Ova ogromna regionalna razlika može se pripisati razlikama u metodama proizvodnje, nivou tehnologije i što je najvažnije, kvalitetu geotermalnih rezervoara. Neki geotermalni rezervoari su prirodno ispunjeni sa više nekondenzujućih gasova (NCG), uglavnom CO2. Geotermalna energija je definitivno obnovljiva, ali definitivno nije nužno uvek „zelena“.

2. Efikasnost

Jedan od najvećih nedostataka geotermalne energije je to što njeno korišćenje ima mnoga ograničenja. Lokacija elektrana treba da bude blizu granica tektonskih ploča, a da se pri tome vodi računa da nivo CO2 unutar geotermalnih rezervoara bude nizak. U isto vreme, kopanje za gradnju elektrane može izazvati zemljotrese jer se menja struktura Zemlje. Zbog toga se geotermalne elektrane moraju držati podalje od stanovništva, što smanjuje mogućnosti za lokacije.

Ipak, koliko je geotermalna energija efikasna za zemlje koje imaju geografsku prednost za izgradnju elektrana? Energetski povrat ulaganja (EROI) geotermalne energije je oko devet, što znači da se devet jedinica proizvodnje može proizvesti jednom jedinicom inputa. Ocena nije naročito visoka, s obzirom da solarna energija ima ocenu 10, a energija vetra 18. Ipak, geotermalna energija poseduje neke jedinstvene prednosti, kao što je visoka pouzdanost. Geotermalna energija se ne suočava sa problemom intermitentnosti koji smeta solarnoj i energiji vetra, jer je toplota Zemljinog jezgra uvek konzistentna. Kao rezultat, možemo tačno izračunati i predvideti proizvodnju električne energije u geotermalnim elektranama.

Svaka energija ima svoje prednosti i mane. Neki izvori eneregije su efikasni u jednoj zemlji, dok neki nisu. Ono što bi trebalo da radimo je da ne upoređujemo efikasnost različitih obnovljivih izvora energije na plitak način, već da uporedimo njihovu efikasnost prema relativnim prednostima određene lokacije. S obzirom na to da upotreba geotermalne energije stalno raste po stopi rasta od 2 odsto godišnje, dok se troškovi gradnje smanjuju, predviđa se da globalna geotermalna energija može da obezbedi oko 800-1300 TVh godišnje u 2050. godini, doprinoseći 2 do 3 odsto globalnoj proizvodnji električne energije. Geotermalna energija ima svoje prednosti i mane, malo je verovatno da će igrati veliku ulogu u prelasku na obnovljivu energiju – iako je i dalje njen neizostavni deo.