Geothermische Energie – Verwendung und das Arbeitsprinzip

Das Wort geothermal hat seine Ursprung in zwei griechischen Worten geo (die Erde) und therme (die Wärme). Die Bedeutung des Wortes geothermal ist die Wärme der Erde und deswegen wird die thermische Energie der Erde auch die geothermische Energie genannt. Die Wärme im Inneren der Erde ist das Resultat der Gestaltung des Planeten aus dem Staub und Gasen vor mehr als 4 Milliarden Jahren. Radioaktive Zersetzung der Elemente in den Felsen regeneriert diese Energie kontinuierlich und deshalb ist die geothermische Energie die erneuerbare Energiequelle. Sie wird meistens aus dem Kern der Erde (aus der Mitte der Erde) generiert, weil die Temperatur dort mehr als 6000 °C beträgt, was sogar für das Schmelzen der Steine genügt.

Ein von vielen Geisern in Island. Klicken sie auf das Foto für die volle Größe.

Ein kleiner Teil dieser Energie wird aus der Erdschalle (aus der äußeren Erdschicht) durch die Zersetzung der radioaktiven Elemente, die sich in ihren Steinen (Felsen) befinden, generiert. Gehen wir tiefer in das Innere der Erde, erhöht die Temperatur für jede 36 Meter um einen °C. In der Natur findet man diese Energie meistens in Form der Vulkane, Quellen des heißen Wassers (Mineralquellen) und Geysire, d. h. in den Gebieten, wo die Wärme in der Nahe von der Erdoberfläche konzentriert ist. Geothermische Energie wird seit einigen Jahrtausenden in einigen Ländern in Form von Badekurorten (Mineralquellen) und erholungsheilenden Schwimmen verwendet. Schon in alten Zeiten wurden die positiven therapeutischen – medizinischen Wirkungen der heißen Wasserquellen (Mineralquellen) sehr bekannt.

Die wissenschaftliche Entwicklung hat sich jedoch nicht nur auf das Gebiet der Ausnutzung der geothermischen Energie begrenzt, sondern die Ausnutzung der geothermischen Energie wurde zum Prozess der Strombeschaffung, Heizung der Haushalte und industrieller Anlagen gelenkt. Die Heizung der Gebäude und Ausnutzung der geothermischen Energie im Prozess der Strombeschaffung sind die wichtigsten, aber nicht die einzigen Möglichkeiten von Ausnutzung der geothermischen Energie. Sie kann auch für andere Zwecke benutzt werden, wie z. B. in der Papierherstellung, Pasteurisierung der Milch, in Schwimmbecken, im Prozess des Abtrocknens des Holzes und der Wolle, in der systematischen Viehwirtschaft, u. a.

Der wichtigste Vorteil der geothermische Energie ist die Tatsache, dass es sich um eine erneuerbare Energiequelle handelt, weil die Warme des Inneren der Erde ständig aus dem Inneren steigt. Der Nachteil ist die Tatsache, dass die begünstigenden Gebiete für die Ausnutzung der geothermische Energie die Orte der ständigen vulkanischen Aktivitäten sind, was bedeutet, dass es eigentlich wenige passende Gebiete gibt. Der Vorteil solcher Energiequellen ist, dass die geothermische Kraftwerke fast keinen negativen Einfluss auf die Umwelt haben und können erfolgreich in verschiedenen Umgebungen implementiert werden, von Landwirtschaften, empfindlichen Wüstenlandschaften, zu rekreativen Waldgebieten. Es ist auch eine sehr billige Energiequelle. Es muss auch betont werden, dass das geothermische Wasser eine Vielfalt von Mineralen und verschiedenen chemischen Elementen beinhaltet und deswegen medizinisch und therapeutisch besonders auf die verschiedenen Arten der Hautkrankheiten wirkt. Das erste geothermische Kraftwerk wurde im Jahr 1904 in Italien, Landerello und danach auch in Wairekei, Neuseeland gebaut. Das größte geothermische System für die Zentralheizung befindet sich im Island, in der Hauptstadt Reykjavik. Dort wird geothermische Energie in allen Gebäuden verwendet und sogar 89% der Haushalte benutzen diese Art der Heizung.

Arbeitsprinzipien

Das Verwendungsprinzip der geothermischen Energie für die Herstellung der elektrischen Energie. Klicken sie auf das Foto für die volle Größe.

Durch diesen Artikel wird der Prozess der Verwendung der geothermischen Energie für die Heizung der Gebäude und Strombeschaffung präsentiert. Zuerst ist es nötig, geothermische Energie aus dem Wasserdampf, d. h. aus den heißen Steinschichten im Inneren der Erde zu befreien. Der Erfolg dieses Prozesses hängt von dem Grad der Aufwärmung des Wassers ab und die hängt von der Temperatur der Steine am Beginn und von der Quantität des Wassers, das zu diesen Steinen gebracht wird, ab. Danach wird das Wasser gepumpt und durch das „injection well“ (die Öffnung für die Injektion) gelassen. Auf dieser Weise passiert es durch die Ritze in den heißen Schichten des Inneren der Erde und wird durch das „recovery well“ (die Öffnung für die Wiedergabe) unter großem Druck zurück auf die Oberflache in Form vom Wasserdampf gebracht.

Auf solcher Weise gewonnen Dampf muss man von dem Salzwasser trennen, was eigentlich in der zentralen Anlage für die Trennung passiert. Wenn diese Trennung vollendet ist, wird der Dampf zu dem „heat exchanger“ (Übertragung der Wärme) gebracht, das sich im Inneren des Kraftwerks befindet. Danach kann der Dampf zu Dampfturbinen gebracht werden, damit der Strom generiert wird und im gleichen Moment wird die unbenutzte Energie durch die Auspuffventile ausgelassen. In den Teilen für die Übertragung der Wärme kühlt der Dampf unter den Druck in das Kondensat, damit die Wärme sich in das kalte Wasser in den Verdichtungsteilen für die Übertragung der Wärme transferieren könnte. Dieses kalte Wasser wird aus der Quelle in die Speicher gepumpt und aus denen wird es in die Teile für die Übertragung der Wärme gebracht, wo die Temperatur des Wassers um 85-90 °C erhöht wird. Das aufgewärmte Wasser passiert durch die Dearatoren. Durch das Sieden wird aus dem Wasser der Sauerstoff und andere Gasen, die Korrosion verursachen könnten, befreit. Deswegen soll die Temperatur des Wassers auf 82-85 °C gesenkt werden.

Es geht eigentlich um den Prozess der Aufwärmung des Wassers und seinen Transfer in den Dampf, der auf verschieden Arten benutzt werden kann, um mit Hilfe von Turbogenerator Strom zu gewinnen oder um durch die Aufwärmung des Wassers in den Transformatoren die Heizung der Haushalte und industriellen Anlagen zu versichern. Obwohl Island der größte Verbraucher der geothermischen Energie ist (89 % aller Haushalte benutzen diese Art von Heizung), gibt es auch andere Länder auf dem Gebiet der Ausnutzung der geothermischen Energie.

Geothermische Energie wird auch viel in den Gebieten von Neuseeland, Japan, Italien, Philippinien und einigen Gebieten der USA (San Bernardino in Kalifornien, in der Hauptstadt von Idaho, Boise) verwendet. Da die geschätzte totale Quantität der nutzbaren geothermischen Energie größer als totale Quantität der energetischen Quellen ist, die auf der Kohle, dem Erdgas und Erdöl basiert sind, sollte sich man mehr an diese Energie konzentrieren. Besonders wenn man es in Betracht zieht, dass es sich um eine billige, erneuerbare und ökologisch akzeptable Energiequelle handelt.