Horké kameny nezůstávají na místě.
Když se materiál hluboko uvnitř Země zahřeje na bod tání, stane se lehčím než chladnější pevná hornina kolem něj. Do hry vstupuje fyzika. Vztlaková síla tlačí roztavený materiál nahoru. Putuje zemskou kůrou, shromažďuje se v kapsách zvaných magmatické komory a nakonec dosáhne povrchu.
Celý tento cyklus nazýváme vulkanismus.
Není to jen výbuch. Když magma dosáhne vnějšího světa, vyvrhne pevné úlomky a plyny. Podívejte se na zem pod svýma nohama. Ve skutečnosti je většina zemského povrchu tvořena pevnou vulkanickou horninou. Slavné kužely, které si spojujeme se sopkami, jsou jen nejviditelnějším projevem planety, která se neustále recykluje.
Ale toto teplo má také klidnou stránku.
Skrytá síla geotermální energie
Lávové proudy vytvářejí dramatické záběry pro dokumentární filmy, ale jejich skutečné využití je v geotermální energii.
Nepoužívá přímo magma. Byla by to katastrofa. Místo toho se inženýři a vědci zaměřují na teplo uložené v horních vrstvách Země. Teplo přirozeně proudí z jádra do kůry. Tento proud můžete zachytit.
Proto je v každodenním životě důležité:
- Přímé vytápění: V některých částech Islandu nebo Kalifornie je horká voda z podzemí přiváděna přímo do vašeho domova. Žádné palivo ke spalování. Žádný kouř. Je to jednoduše tepelná energie získaná z vnitřního kotle Země.
- Výroba elektřiny: Tam, kde je silné a dostupné teplo, pára pohání turbíny. To poskytuje základní výkon, který není ovlivněn větrem nebo slunečním zářením. Pracuje 24/7.
- Průmyslové procesy: Továrny využívají geotermální teplo k sušení produktů, vytápění skleníků a dokonce ke zpracování určitých chemikálií.
Proč je zemská kůra důležitá
Tloušťka litosféry (pevný vnější obal Země) není nekonečná. Na některých místech se může zhroutit. Toto jsou hranice desek. Magma najde tato slabá místa. Tady to stoupá rychleji. To je důvod, proč se sopky shlukují podél určitých linií, jako je například Pacifický Ohnivý kruh.
Ne každý vulkanismus však způsobuje výbuchy. Část magmatu je hustá a viskózní. Blokuje průduchy. Tlak narůstá, dokud se země nezačne třást. Někdy je magma tekuté. Klidně se rozlévá a rodí nové země. Havaj je v podstatě hora, která vystoupila z oceánu kvůli pomalému a neustálému plnění a vyprazdňování magmatických komor pod ostrovem.
Lidské spojení
Sopky často považujeme za přírodní katastrofy. A mohou být. Ale proces uvolňování sopečného popela do atmosféry také vytváří úrodnou půdu. Sopečné horniny se rozkládají na minerály, které rostliny milují. To je důvod, proč regiony s aktivním nebo nedávným vulkanismem mívají jedny z nejproduktivnějších zemědělských ploch na Zemi.
Teplo, které využíváme, je navíc obnovitelné. Ano, zemské jádro se ochlazuje, ale tak pomalu, že bude nevyčerpatelné v měřítku lidského života. Je to konstantní.
Problémem není jen to, jak skála taje. Je to ve způsobu, jakým nad tím žijeme. Stavíme města na spacích průduchech. Vrtáme do horké skály, abychom vyrobili elektřinu. Sledujeme, jak kužel roste, s vědomím, že Země nikdy nebyla pevná. Jen jsem čekal.
Teplo uvnitř Země není jen geologická kuriozita. Jedná se o obrovský nevyužitý sklad energie. Když tyto zásoby porovnáme s ubývajícími zásobami fosilních paliv, je rozdíl markantní. Fosilní paliva jsou omezená. V zásadě lze geotermální energii využívat nepřetržitě nebo vůbec.
Ale po většinu lidské historie jsme to ignorovali. Teprve na začátku 20. století jsme pochopili, jak ji používat. Průlom nastal v roce 1904.
První geotermální elektrárna v Larderellu
Ve stejném roce zahájila provoz první geotermální elektrárna v Larderellu (Itálie). Dokázala, že vnitřní teplo Země lze přeměnit na užitečnou elektřinu. Podle moderních standardů byla technologie primitivní. Vařivost byla nízká. Ale pracovala.
Od té doby se způsob využívání geotermální energie radikálně změnil. Od jednoduchých přímotopů jsme přešli ke složitým binárním elektrárnám, které dokážou vyrábět elektřinu z chladnějších zdrojů. Cíl zůstává stejný. Extrahujte teplo. Vytvářejte energii. Minimalizujte odpad.
Proč je dnes geotermální energie důležitá
Proč je to nyní důležité? Protože okno příležitostí pro fosilní paliva se zavírá. Environmentální náklady na spalování uhlí, ropy a plynu již nejsou abstraktním pojmem. Tohle je krize. Geotermální energie nabízí čistou alternativu. Během provozu nevypouští skleníkové plyny. Je základním zdrojem energie, což znamená, že může fungovat 24/7, na rozdíl od solárních a větrných elektráren, které jsou závislé na počasí.
Není to však bez potíží. Jsou vyžadovány speciální geologické podmínky. Je potřeba zdroj tepla umístěný blízko povrchu. Ne všechny oblasti jsou pro to vhodné. Proto je důležité umístění. Místa jako Island, Keňa a části západních USA mají přirozené výhody. Na jiných místech musíte vrtat hlouběji, utratit více peněz a více riskovat.
Přechod k širokému použití
Navzdory překážkám se dynamika mění. Země, které jsou silně závislé na dovozu, se obracejí k domácím zdrojům. Geotermální energii vnímají jako způsob, jak dosáhnout energetické nezávislosti. Nejde jen o záchranu planety. Toto je bezpečnostní problém. Stabilita.
Technologie se neustále vyvíjejí. Vylepšené geotermální systémy (EGS) slibují uvolnění tepelného potenciálu v oblastech postrádajících přírodní hydrotermální zdroje. Předpokládá se, že jsme stále v raných fázích revoluce ve využívání geotermální energie. Ale jeho základ byl položen před více než sto lety v Larderellu. Teplo je stále tam. Čekání v křídlech.
Skutečný energetický zlatý důl se nenachází v pevné hornině. Skrývá se v oblastech zemské kůry s teplotami srovnatelnými s vysokými pecemi. Voda zde není jen horká. Vyrábí přehřátou páru. Tato pára je pod tlakem vytlačována na povrch horkými prameny a gejzíry. Tyto přírodní gejzíry pozorujeme již po staletí. Jen málo lidí přemýšlelo o jejich připojení k síti.
V Kalifornii se všechno změnilo. Inženýři použili přírodní parní pole k výrobě dostatečného množství elektřiny pro napájení poloviny San Francisca. Jedná se o přímé spojení mezi podzemním teplem a městským osvětlením. Tady není uhlí. Žádný plyn. Jen horké kameny a voda.
Spoléhání se na náhodné přírodní příznivé podmínky však omezuje možnosti expanze. Většina míst nemá na svých dvorcích gejzíry. Co když potřebujete geotermální energii bez přírodní páry?
Generování páry podle projektu
Technici vyvinuli způsob, jak postavit elektrárny v horkých horninách blízko zemského povrchu. Metoda je neuvěřitelně jednoduchá. To vyžaduje dvě studny.
Nejprve se do vyhřáté skály vyvrtá studna. Poté se pod vysokým tlakem vstřikuje studená voda. Voda naráží na horký kámen. Okamžitě se vaří. Vzniklá pára stoupá druhým vrtem. Vychází na povrch. Tam roztáčí turbíny. Tyto turbíny vyrábějí elektřinu.
“Wasserdampf lässt sich dann dadurch erzeugen, indem man durch ein Bohrloch Wasser in das Gestein einpresst” – Německá geologická služba
Tento proces funguje všude tam, kde je vhodná geologie. Nezáleží na tom, zda existuje přirozená konvekce nebo ne. Sami vytváříte konvekci. Vynutíte výměnu tepla. Tento systém je uzavřený, efektivní a škálovatelný.
Kromě elektřiny: přímé dodávky tepla
Ne všechna geotermální energie je vhodná pro připojení k elektrické síti. V mnoha zemích je extrahovaná kapalina příliš horká na to, aby byla přeměněna přímo na elektřinu. Nebo může být teplota pro turbínu příliš nízká. Vysoké teploty mohou poškodit zařízení. Při nízkých teplotách není dostatečný tlak na to, aby turbína fungovala efektivně.
Teplo proto nevyhazujeme. Používáme přímo.
Toto „odpadní teplo“ je hlavním zdrojem energie pro vytápění. Obytné budovy využívají tyto nádrže. Skleníky využívají k pěstování plodin konzistentní teplo. Jedná se o low-tech aplikaci, ale velmi efektivní. Vyvarujte se neefektivnosti přeměny tepelné energie na elektřinu. Teplo jde přímo ze země do radiátoru.
Toto rozlišení je důležité. Máme tendenci považovat energii za jeden druh: elektřinu. Geotermální energie ale ukazuje, že jde o spektrum. Někdy toužíte po jiskřivém chodu turbíny. Někdy potřebujete jen teplé podlahy.
Oba přístupy jsou založeny na stejné pravdě. Vnitřek Země je baterie. Je to pořád zapnuté. Musíte jen najít způsob, jak z toho nakreslit čáru.
