Γεωθερμία
Τι είναι η γεωθερμική ενέργεια;
Γεωθερμία ή γεωθερμική ενέργεια ονομάζουμε τη φυσική θερμική ενέργεια της γης που διαρρέει από το θερμό εσωτερικό της προς την επιφάνειά της. Η μετάδοση αυτής της θερμότητας αξιοποιείται από τους ανθρώπους σε διάφορες χρήσεις και εφαρμογές ανάλογα με τη θερμοκρασία της. Αν η θερμοκρασία της είναι μεγαλύτερη των 150 βαθμών Κελσίου, χρησιμοποιείται στην παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αν η θερμοκρασία της είναι από 80 μέχρι 150 βαθμών Κελσίου, χρησιμοποιείται για αποξήρανση ξυλείας και αγροτικών προϊόντων, όπως οι λιαστές ντομάτες. Αν η θερμοκρασία της είναι από 25 μέχρι 80 βαθμών Κελσίου, χρησιμοποιείται για θέρμανση κατοικιών, θερμοκηπίων, για ιχθυοκαλλιέργειες (τσιπούρες, λαβράκια, χέλια), για ταχύτερη ανάπτυξη υδρόβιων οργανισμών (φύκια, γαρίδες) για λουτροθεραπείες, εξάλλου γι’ αυτό ονομάζονται κάποιες και ιαματικές πηγές. Επίσης, χρησιμοποιείται για τη μετατροπή θαλασσινού νερού σε πόσιμο.
Η γεωθερμία είναι σημαντική, γιατί κυρίως είναι ανεξάντλητη και σταθερή, έχει πλεονεκτήματα έναντι της αιολικής και της ηλιακής ενέργειας. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί 24 ώρες το 24ώρο, 365 ημέρες τον χρόνο. Δεν επηρεάζεται αν υπάρχει λιγότερος ή περισσότερος άνεμος, π.χ. 2 ή 8 μποφόρ όπως ή αιολική ενέργεια. Δεν επηρεάζεται από την ηλιοφάνεια όπως η ηλιακή ενέργεια, η οποία έχει άλλο αποτέλεσμα τους χειμερινούς μήνες που νυχτώνει νωρίς και άλλο αποτέλεσμα τους καλοκαιρινούς μήνες που νυχτώνει αργά.
Υπάρχουν δυο κύριες εφαρμογές της γεωθερμική ενέργειας.
Η πρώτη βασίζεται στη χρήση της θερμότητας της γης για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος και άλλες χρήσεις (θέρμανση κτηρίων, θερμοκηπίων). Αυτή η θερμότητα μπορεί να προέρχεται από γεωθερμικά γκάιζερ που φθάνουν με φυσικό τρόπο ως την επιφάνεια της γης ή γεώτρηση στον φλοιό της γης σε περιοχές που η θερμότητα βρίσκεται αρκετά κοντά στην επιφάνεια. Αυτές οι πηγές είναι συνήθως από μερικές εκατοντάδες μέχρι 3000 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της γης.
Η δεύτερη εφαρμογή της γεωθερμικής ενέργειας εκμεταλλεύεται τις θερμές μάζες εδάφους ή υπογείων υδάτων, για να κινηθούν θερμικές αντλίες για εφαρμογές θέρμανσης και ψύξης.
Η γεωθερμία στην Ελλάδα και στην Ευρώπη
Η Ελλάδα διαθέτει σημαντικές γεωθερμικές πηγές και των τριών κατηγοριών. Οι έρευνες ξεκίνησαν στην Ελλάδα το 1971 από το ΙΓΜΕ. Σημαντικά πεδία βρέθηκαν στη Μήλο, στη Νίσυρο, στη Λέσβο, στα Μέθανα, στα Καμένα Βούρλα, στην Αιδηψό, στις Θερμοπύλες, στη Σαντορίνη, στην Αλμωπία, στο Σιδηρόκαστρο, στη Νιγρίτα, στο Eρατεινό Χρυσούπολης, στο Πόρτο Λάγος. Το πεδίο της Μήλου είναι το μεγαλύτερο και σ’ αυτό η ΔΕΗ επένδυσε κάνοντας εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Παρατηρήθηκε όμως εκεί το 1988 διαρροή τοξικού υδροθείου, που λόγω της μυρωδιάς του και της καυστικότητάς του προκάλεσε καταστροφές στην ατμόσφαιρα και τη χλωρίδα. Μάλιστα, λόγω των αντιδράσεων των κατοίκων και των τοπικών αρχών αναγκάστηκε να κλείσει. Οι διαρροές τοξικού αερίου δεν παρατηρούνται σε άλλες πηγές. Η γεωθερμική ενέργεια δε συμβάλλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, διότι οι εκπομπές του διοξειδίου του άνθρακα είναι ελάχιστες. Στην Ευρώπη η πρώτη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τη γεωθερμία έγινε το 1904 στο Lardarello της Ιταλίας, ενώ το μεγαλύτερο εργοστάσιο παραγωγής παγκοσμίως βρίσκεται στα Geysers στη Βόρεια Καλιφόρνια των ΗΠΑ. Στην Ισλανδία η γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιείται για τη θέρμανση των περισσοτέρων σπιτιών, η πρωτεύουσά της Ρέικιαβικ θεωρείται μία από τις καθαρότερες πόλεις της Ευρώπης. Τα κοντινότερα στη Θεσσαλονίκη γεωθερμικά πεδία βρίσκονται στον Λαγκαδά, στην Απολλωνία και την Αγία Παρασκευή Χαλκιδικής όπου υπάρχουν και ιαματικές πηγές. Η γεωθερμία θεωρείται μία ήπια και φτηνή σχετικά ενέργεια
Η γεωθερμία στη ζωή του ανθρώπου
Ένα όνειρο του ανθρώπου είναι η εκμετάλλευση της μεγάλης θερμοκρασίας που επικρατεί στο εσωτερικό της γης. Η ιδέα προήλθε από την ανάβλυση μεγάλης ποσότητας θερμού νερού ή και ατμών ή, απλώς, θερμού αέρα (τα ονομαζόμενα γεωθερμικά ρευστά) σε πολλές περιοχές της γης. Σε άλλες πάλι περιοχές, που δεν έχουν αυτό το προνόμιο, γίνονται γεωτρήσεις σε μεγάλα βάθη, για να βρεθούν τα γεωθερμικά αυτά ρευστά.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της γεωθερμίας
Τα κύρια πλεονεκτήματα της αβαθούς γεωθερμίας είναι:
Αξιόπιστη τεχνολογία φιλική προς το περιβάλλον χωρίς εκπομπές αέριων ρύπων.
Άντληση δωρεάν ενέργειας από το υπέδαφος για θέρμανση και ψύξη κτιρίων, ανεξάρτητα από τις καιρικές συνθήκες.
Εξοικονόμηση 75% της ενέργειας που απαιτείται για θέρμανση και 40% για δροσισμό-ψύξη ενός κτιρίου.
Μείωση των δαπανών της κατοικίας για θέρμανση και κλιματισμό από 25-75% .
Χαμηλό κόστος συντήρησης εγκατάστασης και εξοπλισμού. Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας δεν παρουσιάζουν βλάβες μετά από παρατεταμένη χρήση όπως ορισμένα συμβατικά συστήματα.
Απουσία θορύβου κατά τη λειτουργία της.
Παρέχουν υψηλής ποιότητας άνεση στους εσωτερικούς χώρους.
Απαιτείται μικρότερος χώρος για την εγκατάσταση του εξοπλισμού σε σχέση με το συμβατικό λεβητοστάσιο. Δεν απαιτείται λέβητας, δεξαμενή πετρελαίου, ή καπνοδόχος, ενώ δεν απαιτείται αερόψυκτος ψύκτης για τον κλιματισμό του κτιρίου.
Μεγαλύτερη ασφάλεια σε σχέση με μία εγκατάσταση πετρελαίου ή φυσικού αερίου.
Τα μειονεκτήματα της αβαθούς γεωθερμίας είναι:
Το αρχικό κόστος ενός γεωθερμικού συστήματος είναι υψηλότερο από αυτό των συμβατικών συστημάτων, αλλά κάνει απόσβεση σε λίγα χρόνια.
Για τα ανοικτά γεωθερμικά κυκλώματα απαιτείται παροχή καθαρού νερού (π.χ. από γεώτρηση).
Κατά την ανόρυξη των γεωτρήσεων δημιουργείται λάσπη, η οποία θα πρέπει να ξηρανθεί και να απομακρυνθεί από τον χώρο ανέγερσης της κατοικίας.
Η συγκεντρωμένη στο εσωτερικό της γης θερμότητα μεταφέρεται κοντά στην επιφάνειά της μέσω γεωλογικών φαινομένων, δημιουργώντας έτσι υπέρθερμες περιοχές με γεωθερμική βαθμίδα μεγαλύτερη από 700 C/km. Το σημαντικότερο από αυτά τα γεωλογικά φαινόμενα είναι αυτό των λιθοσφαιρικών πλακών. Το εξωτερικό κέλυφος της γης, η λιθόσφαιρα, δεν είναι ενιαίο αλλά αποτελείται από πολλά κομμάτια, τις λιθοσφαιρικές πλάκες. Οι πλάκες αυτές βρίσκονται σε μια διαρκή κίνηση που πραγματοποιείται με πολύ μικρή ταχύτητα, μερικά μόλις εκατοστά τον χρόνο. Ανάλογα με τη σχετική κίνηση των πλακών, στα όριά τους παρατηρούνται τρία διαφορετικά φαινόμενα:
Οι δύο πλάκες αποκλίνου, δηλαδή κινούνται έτσι που να απομακρύνονται η μια από την άλλη. Στο κενό που αφήνουν, αναβλύζει μάγμα που στερεοποιείται, γεμίζει το κενό και δημιουργεί καινούργια λιθόσφαιρα. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργούνται οι λεγόμενες "ράχες".
Οι δύο πλάκες συγκλίνουν έτσι που η μια να βυθίζεται κάτω από την άλλη και τελικά να απορροφάται από τον μανδύα ή να καταστρέφεται. Φαινόμενα τριβής στα όρια των πλακών έχουν σαν αποτέλεσμα, μέρος της μηχανικής ενέργειας να μετατρέπεται σε θερμότητα. Αυτή η θερμότητα εκτονώνεται με τη μορφή ηφαιστειακής δράσης. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργούνται οι "τάφροι". Στις τάφρους η λιθόσφαιρα καταστρέφεται με τον ρυθμό που δημιουργείται στις ράχες.
Οι δύο πλάκες "γλιστρούν" η μια παράλληλα στην άλλη με τρόπο που ούτε δημιουργείται ούτε καταστρέφεται η λιθόσφαιρα.
Τόσο οι "τάφροι" όσο και οι "ράχες" συνδέονται με ηφαιστειακή δράση και κατά συνέπεια με υπέρθερμες περιοχές. Γι' αυτό και τα σημαντικότερα γεωθερμικά πεδία εντοπίζονται σε συγκεκριμένες περιοχές, δηλαδή στα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών, τις λεγόμενες "ζώνες σεισμικών εστιών". Περιοχές με μικρότερο γεωθερμικό ενδιαφέρον, δηλαδή με γεωθερμική βαθμίδα λίγο υψηλότερη από τη μέση, μπορεί να βρεθούν και εκτός των εν λόγω ζωνών . Αυτό μπορεί να οφείλεται σε κάποιον από τους ακόλουθους παράγοντες:
Τοπικά υψηλή θερμική ροή από τον μανδύα και τη βάση του φλοιού προς την επιφάνεια, σε μεγάλες περιοχές.
Αυξημένες συγκεντρώσεις των ραδιενεργών στοιχείων ουρανίου, θορίου και καλίου σε ορισμένες περιοχές στον φλοιό της γης, που συντελούν στην παραγωγή θερμότητας και κατά συνέπεια στην αύξηση της γεωθερμικής βαθμίδας. Πετρώματα με αυξημένες αυτές τις συγκεντρώσεις είναι τα γρανιτικά με 5-1 0 ppm σε ουράνιο και 80 ppm σε θόριο.
Φαινόμενα συναγωγής που προκαλούνται από κυκλοφορία νερού διαμέσου πορωδών σχηματισμών ή μέσα από συστήματα ρηγμάτων. Με αυτόν τον τρόπο μεταφέρεται η θερμότητα σε μικρότερα βάθη και αυξάνεται η γεωθερμική βαθμίδα.
Σε μια περιοχή με δεδομένη θερμική ροή στη βάση του φλοιού και απουσία άλλης θερμής πηγής μέσα στον φλοιό, η γεωθερμική βαθμίδα ποικίλλει ανάλογα με τη θερμική αγωγιμότητα των πετρωμάτων που αποτελούν τον φλοιό. Τα αργιλικά πετρώματα έχουν τη χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα, ενώ τα κρυσταλλικά χαρακτηρίζονται από υψηλή θερμική αγωγιμότητα (περίπου 6 φορές αυτή των αργίλων).
Οι παραπάνω μηχανισμοί μπορεί να δημιουργήσουν δευτερεύουσας σημασίας γεωθερμικές ανωμαλίες μακριά από τα όρια των λιθοσφαιρικών πλακών. Έτσι, ενώ σημαντικές θερμικές ανωμαλίες εντοπίζονται σε συγκεκριμένες περιοχές, περιοχές με ελαφρά αυξημένη γεωθερμική βαθμίδα απαντώνται σε όλη τη γη.
Δεδομένου ότι η θερμότητα του πλανήτη μας βρίσκεται στο εσωτερικό του, πρέπει να γίνουν γεωτρήσεις προκειμένου να προσπελαστεί στις ζώνες σεισμικών εστιών. Θερμοκρασίες κατάλληλες για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μπορεί να βρεθούν σε βάθη 2 – 3 χιλιομέτρων, ενώ σ' αυτά τα βάθη, σε περιοχές με μέση γεωθερμική βαθμίδα, οι θερμοκρασίες είναι πολύ χαμηλότερες, ικανές μόνο για κάλυψη θερμικών αναγκών.
Σ' αυτές τις περιοχές χρειάζονται γεωτρήσεις βάθους 6 – 7 χιλιομέτρων, για να βρεθούν θερμοκρασίες κατάλληλες για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτά είναι και τα μέγιστα βάθη γεωτρήσεων που πραγματοποιούνται, επειδή οι βαθιές γεωτρήσεις κοστίζουν πολύ, δεν είναι ιδιαίτερα ασφαλείς και επιπλέον σ' αυτά τα βάθη είναι πιθανόν να μη υπάρχει υδροφορία.