地熱エネルギーの説明: 地熱エネルギーの仕組み

地表の奥深くには、溶けた岩、熱水、高圧ガスの巨大な貯留層があります。科学者とエンジニアは、これらの供給を地熱エネルギー源として利用しています。

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地熱エネルギーとは

地熱エネルギーは、地表の下にある熱エネルギーを利用する再生可能なエネルギー源です。アイスランドの温泉とイエローストーン国立公園の間欠泉は、地殻を突き破った地熱貯留層の例です。人類は何千年もの間、地熱資源を利用してきました。

米国エネルギー省のような統治機関は、再生可能なエネルギー生産手段を模索しているため、公益事業者、企業、個人が、産業プロセスに電力を供給し、電力を生成する手段として地球の熱を利用するよう奨励しています。これは、最近の地熱技術の急増につながっています。

地熱エネルギーは、地熱発電所で電力を生み出すことができます。また、地中熱ヒートポンプを利用して、家庭用の熱源として直接利用することもできます。

地熱発電 : ほとんどの発電所は、水を沸騰させて蒸気を発生させて電気を作ります。蒸気は、電流を生成する巨大なタービンを回転させます。地熱発電所もこの方法を使用しており、石炭や天然ガスなどの化石燃料を使用して蒸気を生成する代わりに、地下貯留層からの自然加熱された水を使用します。地熱発電にはさまざまなバリエーション (乾式蒸気方式、フラッシュ方式、バイナリーサイクルシステムなど) がありますが、いずれも地熱流体の自然の高温を利用しています。
地熱暖房システム : 地熱暖房システムは、地熱水を使用して家庭、オフィス、工場のラジエーターを暖房します。アイスランドの大部分を含むいくつかの場所では、温泉からの地熱水が家庭用の蛇口から出ています。地熱システムは、地中熱ヒートポンプを使用して建物から地面に熱を移動させることにより、冷却システムとしても機能します。次に、システムはその熱気を地表下の低温空気に置き換えます。

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地熱エネルギーは、さまざまな理由で有用です。

世界中で利用できる可能性があります .かなりの投資があれば、地球上のほぼどこでも地熱エネルギーを利用することができます。地熱の源は地球のコアと地殻プレートの動きですが、使用可能な地熱貯留層はすべて地球の地殻にあり、地表からほんの数フィート下にある場合もあります。
一定のベースロード電力を提供します .地熱源は一度タップすれば継続的に電力を供給し、太陽や風力などの他の再生可能エネルギー源の場合のように、効率的に稼働するためにバッテリーを必要としません。
化石燃料よりも温室効果ガスの排出量が少ない .地下の熱源を利用することは、メタン (CH4) や二酸化炭素 (CO2) などの温室効果ガスの放出を伴いますが、石炭、石油、または天然ガスの燃焼に伴う温室効果ガス排出のレベルには達していません。
既存の化石燃料インフラを活用できる .産業と公益事業が化石燃料、これらのソースは、同じ地域での地熱の導入を促進することができます。油井とガス井は、地熱を利用するために必要な掘削をすでに完了しているため、多くのエンジニアは、同じ井戸を化石燃料と地熱発電に使用することを提案しています。

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化石燃料に対するいくつかの明確な利点にもかかわらず、地熱エネルギーシステムはまだ大きな市場シェアを獲得していません。これには主に 2 つの理由があります。

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初期費用が高い .インフラが整ったら、地熱発電と地熱暖房は費用対効果が高くなります。ただし、そのインフラストラクチャの作成にはコストがかかります。地熱貯留層に到達するには、クルーは高密度の岩盤を突き破る必要があります。掘削は労働集約的で騒がしい。一部の自治体や住宅所有者協会では、それを許可していません。
多くの場所で新しい技術が必要 .地熱システムがエネルギー効率を提供するには、地熱フィールドからその上の空気への流体の自然な流れがなければなりません。地球の陸地の約 10% だけが、この流体の流れを助長しています。強化地熱システム (EGS) と呼ばれる新しい技術は、地表の奥深くで熱い岩石を分解することでこの問題を回避できます。これらの岩石に水が注入され、それが蒸気となって表面に上がり、エネルギーとして使用されます。使用済みの低温水は、注入井を介して地球に戻されます。このような深部掘削は二酸化炭素とメタンの排出を引き起こす可能性がありますが、地熱プロジェクトは、地熱流体を閉ループで循環させることで、最終的にこれを回避できます。