Jak działa elektrownia geotermalna?

Spis treści

• Źródło energii geotermalnej
• Proces produkcji energii elektrycznej
• Rodzaje elektrowni geotermalnych

Elektrownie geotermalne wykorzystują naturalne ciepło wnętrza Ziemi do wytwarzania energii elektrycznej, stanowiąc jedno z najczystszych odnawialnych źródeł energii. Proces ten polega na przekształcaniu gorącej wody lub pary, wydobywającej się z głębokich warstw skorupy ziemskiej, w energię mechaniczną, a następnie elektryczną.

Źródło energii geotermalnej

Energia geotermalna pochodzi z głębi Ziemi, gdzie temperatura rośnie wraz z głębokością. W większości miejsc gradient geotermalny wynosi około 25-30 °C na każdy kilometr w głąb litosfery. W niektórych rejonach, zwłaszcza w pobliżu obszarów o wzmożonej aktywności wulkanicznej lub tektonicznej, wzrost temperatury następuje znacznie szybciej, co sprawia, że te tereny są szczególnie korzystne do budowy elektrowni geotermalnych.

Przeczytaj również: Nieodnawialne źródła energii - czym są i dlaczego są problemem?

Gorące źródła oraz para powstają, gdy woda podziemna dociera do silnie nagrzanych skał znajdujących się w głębokich partiach skorupy ziemskiej. Naturalne zbiorniki geotermalne występują zazwyczaj na głębokości od kilkuset metrów do kilku kilometrów pod powierzchnią. Temperatura płynów geotermalnych w najcieplejszych systemach może osiągać nawet 350 °C.

Przeczytaj również: Odpady radioaktywne – co się z nimi dzieje? Procesy składowania i utylizacji

Proces produkcji energii elektrycznej

Wytwarzanie energii elektrycznej w elektrowni geotermalnej polega na wykorzystaniu gorącej wody lub pary do napędzania turbin połączonych z generatorami. Cały proces rozpoczyna się od wydobycia płynów geotermalnych za pomocą specjalnych odwiertów, które sięgają do podziemnych zbiorników.

Przeczytaj również: Czym jest energia geotermalna?

Wydobyta gorąca woda lub para trafia do urządzenia oddzielającego, gdzie następuje rozdzielenie pary od cieczy. Czysta para pod wysokim ciśnieniem kierowana jest następnie do turbiny parowej, wprawiając ją w ruch obrotowy. Energia mechaniczna uzyskana z turbiny przekazywana jest do generatora, który przetwarza ją na prąd elektryczny.

Po przejściu przez turbinę para zostaje schłodzona w chłodnicy i zamienia się ponownie w wodę. Skroplona ciecz wraz z pozostałą gorącą wodą z separatora jest wtłaczana z powrotem do zbiornika geotermalnego przez otwory reiniekcyjne, co pozwala utrzymać odpowiednie ciśnienie w systemie i zapewnia ciągłość działania instalacji.

Rodzaje elektrowni geotermalnych

Wyróżnia się trzy podstawowe typy elektrowni geotermalnych, które różnią się sposobem wykorzystania zasobów cieplnych. Elektrownie parowe wykorzystują bezpośrednio parę wydobywaną spod powierzchni ziemi, która trafia prosto do turbin. Ten rodzaj instalacji wymaga naturalnych źródeł pary o wysokiej temperaturze i jest najstarszym rozwiązaniem stosowanym w energetyce geotermalnej.

Instalacje typu przepływowego wykorzystują gorącą wodę pod dużym ciśnieniem, która po wydostaniu się na powierzchnię gwałtownie odparowuje wskutek spadku ciśnienia. Powstała para napędza turbiny, a pozostała ciecz może być ponownie użyta w kolejnym cyklu odparowania.

Elektrownie binarne pracują przy niższych temperaturach płynów geotermalnych. Gorąca woda przepływa przez wymiennik ciepła, przekazując energię cieplną innemu płynowi roboczemu o niższej temperaturze wrzenia. Ten drugi czynnik odparowuje i napędza turbinę, podczas gdy woda geotermalna pozostaje w zamkniętym obiegu.