Geoterminen energia
Geoterminen energia (kreikan kielen juurista geo, joka tarkoittaa maata, ja termos, joka tarkoittaa lämpöä) on energiaa, joka on tuotettu maankuoren sisällä olevan lämmön avulla.
Vaikka aurinko lämmittääkin maapallon pintaa, maapallon sisäinen lämpö ei johdu auringosta. Maankuoren geoterminen energia on peräisin 20 prosenttia planeetan alkuperäisestä muodostumisesta ja 80 prosenttia mineraalien radioaktiivisesta hajoamisesta. Maapallo on kuumimmillaan ytimessään, ja ytimestä maan pinnalle päin lämpötila viilenee vähitellen.
Geotermisen energian resurssit vaihtelevat matalasta maanpinnasta muutaman kilometrin syvyydessä olevaan kuumaan veteen ja kallioon ja vielä syvemmältä magmaksi kutsutun sulan kiven erittäin korkeisiin lämpötiloihin. Sitä on käytetty kylpemiseen paleoliittisista ajoista lähtien, mutta nykyään se tunnetaan paremmin sähkön tuottamisesta.
Maailmanlaajuisesti geotermistä energiaa käytettiin noin 10 gigawatin sähköenergian tuottamiseen vuonna 2007, mikä on noin 0,3 prosenttia maailman sähköenergiasta. Kun geotermisiä voimalaitoksia käytetään sähköntuotantoon, niiden tuotanto on yleensä tasaista.
Maalämpöenergiaa käytetään myös suoraan kaukolämmitykseen tai muissa lämmitys- ja jäähdytyssovelluksissa. Islannissa rakennuksia lämmitetään tällä tavoin maan monista geotermisistä kohteista.
Voimalaitokset ja geotermisen energian lämpösovellukset ovat kehittyneitä tekniikoita, kun taas tehostetut geotermiset järjestelmät (EGS-hankkeet) ovat uudentyyppisiä sovelluksia.
Lähes kaikkialla maanpinnan alapuolella 10 jalkaa (3 m) maanpinnan alapuolella lämpötila on lähes vakio 10-16 °C (50-60 °F). Maalämpöpumput voivat hyödyntää tätä resurssia rakennusten lämmittämiseen ja jäähdyttämiseen. Maalämpöpumppujärjestelmä koostuu lämpöpumpusta, ilmansyöttöjärjestelmästä (kanavistosta) ja lämmönvaihtimesta - putkistosta, joka on haudattu matalaan maahan rakennuksen lähelle. Talvella lämpöpumppu käyttää sähköä poistaakseen lämpöä lämmönvaihtimesta ja pumppaa sen sisäilman jakelujärjestelmään. Kesällä prosessi on päinvastainen, ja lämpöpumppu käyttää jälleen sähköä siirtääkseen lämpöä sisäilmasta lämmönvaihtimeen. Sisäilmasta kesällä poistettua lämpöä voidaan käyttää myös ilmaisen lämpimän veden lähteenä. Lämpöpumpun käyttövoima saadaan toisesta lähteestä.
Geoterminen energia purkautuu kuumana vetenä monissa kuumissa lähteissä tai höyrynä geysireissä.
Yhdysvalloissa suurin osa geotermisistä lämpimän veden varastoista sijaitsee läntisissä osavaltioissa, Alaskassa ja Havaijilla. Maanalaisiin säiliöihin voidaan porata kaivoja sähkön tuottamiseksi. Joissakin geotermisissä voimalaitoksissa käytetään säiliöstä saatavaa höyryä turbiinin/generaattorin käyttövoimana, kun taas toisissa kuumaa vettä käytetään kiehauttamaan käyttönestettä, joka höyrystyy ja pyörittää sitten turbiinia. Maan pinnan lähellä olevaa kuumaa vettä voidaan käyttää suoraan lämmöntuotantoon. Suoraan käytettäviä sovelluksia ovat rakennusten lämmitys, kasvien kasvattaminen kasvihuoneissa, viljelykasvien kuivaus, veden lämmitys kalanviljelylaitoksissa ja useat teolliset prosessit, kuten maidon pastörointi.
Kuumia kuivia kiviainesvarantoja esiintyy kaikkialla maanpinnan alla 3-5 mailin (5-8 km) syvyydessä ja tietyillä alueilla pienemmissä syvyyksissä. Näiden luonnonvarojen hyödyntäminen edellyttää kylmän veden ruiskuttamista yhteen kaivoon, sen kierrättämistä kuuman halkeilevan kallion läpi ja lämmenneen veden ottamista toisesta kaivosta. Tällä hetkellä kukaan ei käytä tätä menetelmää kaupallisesti. Nykyinen tekniikka ei myöskään vielä mahdollista lämmön talteenottoa suoraan magmasta, joka on hyvin syvällä sijaitseva ja tehokkain geoterminen energiavarasto.
Höyryä nousemassa Nesjavellirin geotermisestä voimalaitoksesta Islannissa.
Kysymyksiä ja vastauksia
K: Mitä on geoterminen energia?
V: Geoterminen energia on uusiutuvaa energiaa, joka syntyy maankuoren sisällä olevasta lämmöstä. Se on peräisin planeetan alkuperäisestä muodostumisesta ja mineraalien radioaktiivisesta hajoamisesta, ja sitä voidaan käyttää sähköntuotantoon, kaukolämpöön tai muihin lämmitys- ja jäähdytyssovelluksiin.
Kysymys: Kuinka suuri osa maailman sähköstä tuotettiin maalämmöllä vuonna 2007?
V: Vuonna 2007 noin 10 gigawattia sähköä (eli 0,3 prosenttia) tuotettiin geotermisellä energialla ympäri maailmaa.
K: Minkälainen lämpötila maanpinnalla vallitsee 10 jalan syvyydessä maan pinnan alapuolella?
V: Maanpinnan alapuolella 10 jalan syvyydessä maanpinnan alapuolella maan lämpötila pysyy yleensä lähes vakiona 10-16 °C:n (50-60 °F) välillä.
K: Miten maalämpöpumppuja voidaan käyttää rakennusten lämmittämiseen?
V: Maalämpöpumput voivat hyödyntää tätä resurssia rakennusten lämmittämiseen käyttämällä sähköä lämmön poistamiseen matalaan maahan rakennuksen lähelle haudatusta putkistosta talvella ja kääntämällä tämän prosessin päinvastaiseksi kesällä. Tätä poistettua lämpöä voidaan käyttää myös lämpimän veden tuottamiseen.
Kysymys: Ovatko parannetut maalämpöjärjestelmät kehittyneitä teknologioita?
V: Ei, parannetut maalämpöjärjestelmähankkeet eivät ole vielä kehittyneitä teknologioita.
K: Missä Yhdysvalloissa sijaitsee suurin osa geotermisistä säiliöistä? V: Suurin osa Yhdysvaltojen geotermisistä säiliöistä sijaitsee läntisissä osavaltioissa, Alaskassa ja Havaijilla.
K: Kuinka syvällä maapallon pinnan alla on kuuman kuivan kallion resursseja? V Kuumia kuivakivivaroja esiintyy kaikkialla maan pinnan alla 3-5 mailin (5-8 km) syvyydessä ja tietyillä alueilla pienemmissä syvyyksissä.
