מהי אנרגיה גיאותרמית?
אנרגיה גיאותרמית (Geothermal energy) היא סוג של אנרגיה מתחדשת שנוצרת ונאגרת בכדור הארץ.
מקורה בהיווצרותו המקורית של כדור הארץ, מהתפרקות רדיואקטיבית של מינרלים ומאנרגיית השמש הנספגת על פני השטח.
איך אנרגיה גיאותרמית עובדת ומדוע היא משאב בעל ערך:
מקור אנרגיה גיאותרמית: ליבת כדור הארץ חמה להפליא, עם טמפרטורות שמגיעות עד 5,000 מעלות צלזיוס.
חום זה מוליך ברציפות לעבר פני השטח, מחמם סלעים ומים הנלכדים בשכבות שונות של קרום כדור הארץ.
חלק מהחום הזה מגיע מספיק קרוב לפני השטח כדי שיהיה נגיש.
ישנן מספר דרכים לגשת לאנרגיה גיאותרמית, בהתאם לעומקה ואיכותה:
שימוש ישיר ומערכות חימום: זה כולל שימוש במים החמים הגיאותרמיים ממעיינות או מאגרים קרובים לפני השטח לחימום מבנים,
גידול צמחים בחממות, ייבוש יבולים, חימום מים בחוות דגים ומספר תהליכים תעשייתיים כמו פסטור חלב.
תחנות כוח גיאותרמיות: מפעלים אלו ממירים נוזלים הידרותרמיים (מים חמים או קיטור מכדור הארץ) לחשמל.
ישנם שלושה סוגים עיקריים של תחנות כוח גיאותרמיות: קיטור יבש, קיטור הבזק ומחזור בינארי.
מפעלי קיטור יבשים מוציאים קיטור משברים באדמה ומשתמשים בו כדי להניע ישירות טורבינה המסובבת גנרטור.
מפעלי קיטור הבזק לוקחים מים חמים בלחץ גבוה מהקרקע, והלחץ שלהם מופחת כדי ליצור קיטור שניתן להשתמש בו כדי להניע טורבינה.
מפעלי מחזור בינארי מעבירים את החום ממים חמים גיאותרמיים לנוזל אחר עם נקודת רתיחה נמוכה בהרבה ממים.
זה גורם לנוזל השני להפוך לקיטור, שמניע טורבינה.
היתרונות של אנרגיה גיאותרמית
קיימות: זהו מקור אנרגיה מתחדש מכיוון שכדור הארץ מייצר חום ללא הרף.
פליטות נמוכות: תחנות כוח גיאותרמיות פולטות חלק מפליטות הפחמן הדו-חמצני של מפעלי דלק מאובנים,
והפליטות הנמוכות תורמות פחות משמעותית להתחממות הגלובלית ולזיהום האוויר.
אמינות: בניגוד לאנרגיית השמש והרוח, האנרגיה הגיאותרמית אינה תלויה במזג האוויר, מה שהופך אותה למקור אנרגיה אמין מאוד.
אתגרים ומגבלות של אנרגיה גיאותרמית
מיקום ספציפי: האתרים הנגישים והכלכליים ביותר נמצאים לרוב באזורים של פעילות געשית או שבהם קרום כדור הארץ דק יותר.
עלויות ראשוניות גבוהות: החיפוש והקידוח אחר משאבים עמוקים יכולים להיות יקרים.
דאגות סביבתיות: יכולות להיות השפעות סביבתיות, כולל שקיעת קרקע ושחרור גזים מזיקים הכלואים מתחת לפני כדור הארץ,
אם כי בדרך כלל ניתן לנהל את אלה עם רגולציה מתאימה.
אנרגיה גיאותרמית ממלאת תפקיד מכריע במעבר לתמהיל אנרגיה בר קיימא ונקי יותר.
השימוש בה הולך וגדל ברחבי העולם, ומציע דרך מבטיחה להפחתת ההסתמכות על דלקים מאובנים והפחתת שינויי האקלים.
טכנולוגיות אנרגיה גיאותרמית
טכנולוגיות אנרגיה גיאותרמית מגוונות ומספקות מגוון רחב של יישומים, החל מפתרונות חימום וקירור למבנים ועד לייצור חשמל.
להלן מבט מקרוב על טכנולוגיות המפתח המשמשות לרתום אנרגיה גיאותרמית:
משאבות חום גיאותרמיות
שימוש בטמפרטורות הקרקע או המים היציבות כמה מטרים מתחת לפני כדור הארץ כדי לחמם ולקרר מבנים.
רכיבים: כולל יחידת משאבת חום, נוזל לחילופי חום (מים או תמיסת אנטיפריז) המסתובב בצינורות (לולאת קרקע) ומערכת הפצה (תעלות).
יישום: מבני מגורים, מסחר ותעשייה לחימום וקירור.
יתרונות: יעיל במיוחד, יכול להפחית את עלויות החימום והקירור עד 50%, ועלויות תפעול נמוכות.
מערכות שימוש ישיר
שימוש ישירות במים חמים ממקורות גיאותרמיים ללא משאבת חום או תחנת כוח.
רכיבים: בארות ומערכת צינורות.
יישום: חימום מבנים, חממות, חקלאות ימית (גידול דגים), תהליכים תעשייתיים וספא.
יתרונות: יעיל ובר קיימא לחימום, עם השפעה סביבתית מינימלית.
תחנות כוח גיאותרמיות
מיועד להפקת חשמל מחום כדור הארץ, עם שלושה סוגים עיקריים המבוססים על מצב המים (קיטור)
וטמפרטורת הנוזל הגיאותרמי.
תחנות כוח קיטור יבשות
שימוש ישירות בקיטור גיאותרמי, שואב אותו ממשאבים תת-קרקעיים כדי להפוך טורבינות שמייצרות חשמל.
יישום: הסוג העתיק ביותר של תחנת כוח גיאותרמית, בשימוש במקום בו קיטור טבעי זמין.
תחנות כוח בקיטור פלאש
שימוש במים חמים בלחץ גבוה מהקרקע. המים מועלים אל פני השטח והלחץ שלהם מופחת כדי לייצר קיטור המניע טורבינה.
יישום: הסוג הנפוץ ביותר, בשימוש כאשר טמפרטורות המים הן מעל 180 מעלות צלזיוס.
תחנות כוח במחזור בינארי
העברת החום ממים חמים גיאותרמיים לנוזל משני עם נקודת רתיחה נמוכה יותר, והפיכתו לאדים כדי להניע טורבינה.
יישום: יעיל למשאבי טמפרטורה מתונים (100°C עד 180°C), והידידותי ביותר לסביבה.
מערכות גיאותרמיות משופרות
הרחבת הפוטנציאל של אנרגיה גיאותרמית על ידי יצירת מאגרים מלאכותית בתצורות סלע חמות יבשות
בהן יש חום בשפע אך מים/קיטור מוגבלים.
רכיבים: בארות הזרקה, שבהן נשלחים מים לחימום, ובארות הפקה, שבהן נשאבים מים או קיטור מחוממים.
יישום: פוטנציאלי בכל מקום, מרחיב משמעותית את פוטנציאל האנרגיה הגיאותרמית.
יתרונות: יכול להגדיל מאוד את הטווח הגיאוגרפי של אנרגיה גיאותרמית על ידי יצירת מאגרים במידת הצורך.
מערכות היברידיות
שילוב אנרגיה גיאותרמית עם מקורות אנרגיה אחרים, כגון שמש או רוח, כדי לשפר את היעילות והאמינות.
יישום: ייצור חשמל וחימום, ייעול השימוש במקורות אנרגיה מתחדשים בהתאם לזמינותם.
מיזמים בנושא אנרגיה גיאותרמית מרחבי העולם
להלן חמישה סטארט-אפים מבטיחים בתחום האנרגיה הגיאותרמית:
Strada Global מציעה פתרונות קידוח גיאותרמיים חדשניים עם טכנולוגיית הפטנט שלה Water Hammer,
המשפרת את מהירות וביצועי הקידוח.
Terrapin Geothermics מתמחה בפתרונות גיאותרמית ופסולת חום לכוח, עם פרויקטים כמו תחנת הכוח הגיאותרמית
הגיאותרמית מספר 1 של אלברטה (MW) קונבנציונלית של 5 מגה וואט (MW).
Watinyoo מספקת פתרונות רתימת חשמל גיאותרמית עם לולאות מים בטמפרטורה,
שמירה על טמפרטורות יציבות מתחת לאדמה.
Hybrixcel מפתחת פתרונות למקורות חום בדרגה נמוכה באמצעות טכנולוגיית Thermodynamic Rankine Cycle
(TRC) לשיפור יעילות הפקת האנרגיה הגיאותרמית.
GreenStorc מציעה פתרונות לייצור אנרגיה עם נוזל קנייני שמתאדה בטמפרטורות נמוכות כדי ליצור קיטור בצורה יעילה יותר
