12. predavanje

Question 1

1. Geotermalna energija

Answer 1

1. Geotermalna energija - prirodna toplota Zemlje, a podrazumijeva toplotu akumuliranu u fluidima i stijenama u Zemljinoj kori.

Geotermalna energija smatra se i obnovljivom i fosilnom energijom jer nastaje polaganim prirodnim raspadanjem radioaktivnih elemenata (u prvom redu urana, torijuma i kalijuma), koji se nalaze u svim stijenama, što proizvodi ogromnu termičku energiju. Geotermalna energija se može smatrati fosilnom nuklearnom energijom; ona je tzv. unutrašnja toplotna energija.

Question 2

2. Geotermalna energija se može dobiti iz prirodnih rezervoara u obliku:

Answer 2

2. a) Pare
   b) Vrele vode ili
   c) vrelih stijena

Question 3

3. Geotermalna energija - obnovljivi izvor energije.

Answer 3

3. Toplina u unutrašnjosti Zemlje rezultat je formiranja planeta iz prašine i plinova prije više od četiri milijarde godina, a radioaktivno raspadanje elemenata u stijenama kontinuirano regenerira tu toplinu, pa je prema tome geotermalna energija obnovljivi izvor energije.

Question 4

4. Osnovni medij koji prenosi toplinu iz unutrašnjosti na površinu

Answer 4

4.
Osnovni medij koji prenosi toplinu iz unutrašnjosti na površinu je voda ili para, a ta komponenta obnavlja se tako da se voda od kiša probija duboko po raspuklinama i tamo se onda zagrijava i cirkulira natrag prema površini, gdje se pojavljuje u obliku gejzira i vrućih izvora.

Question 5

5. Definicija geotermalnog gradijenta:

Potencijal geotermalne energije određene oblasti može se prikazati

Answer 5

5. Stepen porasta temperature po jedinici dubine u zemlji.
   Geotermalni gradijent je brzina povećanja temperature u odnosu na povećanje dubine u unutrašnjosti Zemlje.

Potencijal geotermalne energije određene oblasti može se prikazati gustinom geotermalnog toplotnog toka.
Prosječne vrijednosti u Evropi su oko 60 mW/m2.

Question 6

6. Postoje tri grupe geoloških struktura u kojima se pojavljuje geotermalna energija:

Answer 6

6.

• vulkanska područja, temperature veće od 200 °C.
• područja intenzivnih razlamanja i nabiranja tektonskih ploča, izrađena od nepropusnih stijena i ležišta mineraliziranih voda temperatura viših od 100°C.
• sedimentni kompleksi u bazenima različitih veličina koji sadrže mineraliziranu vodu pod pritiskom većim od hidrostatskog.

Question 7

7. Tipični izvori su:

Izvori hidrogeotermalne energije - područja

Answer 7

7. • Gejziri
   • Prirodni bazeni vrelog blata
   • Izvori vrele vode
   • Vrele stijene

Svi izvori hidrogeotermalne energije su u tektonski aktivnim područjima. To su obale Tihog okena, Novi Zeland, Južna Evropa, Island i područje između Sirije i Malavija

Question 8

8. Dva načina prijelaza topline:

jedan od glavnih načina prijenosa topline:

Answer 8

8.

1. Kondukcija (litosfera): prijelaz topline bez pomicanja materije, procesi tektonskih ploča
   - Konduktivni prijenos topline ostvaruje se kontaktom zagrijanih i manje zagrijanih dijelova stijena.
2. Konvekcija (omotač): prijenos topline kretanjem materije, geotermalni spremnici
   - U hidrogeotermalnim ležištima, prijenos topline ostvaruje se uglavnom konvekcijom fluida u ležištu.

Konvekcija je usmjereno kretanje fluida, topliji fluid se kreće ka hladnijem i predaje toplinu okolini. To je jedan od glavnih načina prijenosa topline

Question 9

9. Postoje dvije glavne vrste konvekcije:

Answer 9

9.
1. Toplina sama izaziva kretanje fluida (putem širenja i sile uzgona), istovremeno se izaziva prijenos topline ovakvim kretanjem fluida. Ovaj proces se naziva prirodna konvekcija. Nastaje kada se u dodiru s izvorom topline fluid zagrije, smanji mu se gustoća i počine se kretati u smjeru suprotnom od smjera gravitacije i udaljavati od izvora topline.

2. Toplina se prenosi pasivno, kretanjem fluida. Ovaj slučaj konvekcije se najčešće naziva prisilna konvekcija. Nastaje kada se strujanje fluida u sistemima grijanja ili hlađenja u industriji ili domaćinstvima pospješuje mješalicama, pumpama

Question 10

10. Kondukcija topline

Answer 10

10. Kondukcija topline je spontani prenos toplinske energije kroz tvar, iz područja više temperature u područje niže temperature, i stoga djeluje u svrhu izjednačavanja temperaturnih razlika.

Question 11

11. Geotermalna energija se može upotrijebiti

Answer 11

11. • Preko toplotnih pumpi (koriste toplotu unutrašnjosti Zemlje za zagrijavanje i/ili hlađenje)
    • U postrojenjima za proizvodnju električne energije (za pokretanje turbina koriste vodu ili paru iz prirodnih izvora)
    • Direktno za zagrijavanje

Question 12

12. Razlikujemo 4 grupe geotermalnih energetskih izvora:

Answer 12

12.

• Hidro geotermalna energija izvora vruće vode
• Hidro geotermalna energija izvora vodene pare
• Hidro geotermalna energija vrele vode u velikim dubinama
• Petrotermalna energija-energija vrelih i suhih stijena

Question 13

13. Toplinske pumpe
    GT pumpe
    Električna energija se troši za rad

Answer 13

13. Koriste se za grijanje i hlađenje na temperaturama od 50 do 150 C. Toplotna pumpa je uređaj pomoću kojeg se toplotna energija iz jedne sredine prenosi u drugu.

GT pumpe su uređaji za hlađenje i grijanje bilo kojeg zatvorenog prostora energijom iz
geotermalnog izvora.

Električna energija se troši za rad kompresora, pumpi, ventilatora.

Question 14

14. Princip rada toplinske pumpe se svodi na nekoliko koraka:

Answer 14

14.

1. U isparivaču se radnom mediju, dovodi toplota zemlje ili vazduha, gas se zagrijava na 3 do 7 ºC, isparava i prelazi iz tečnog u gasovito agregatno stanje.
2. Radni medij se komprimira u kompresoru usled čega mu raste pritisak, a sa porastom pritiska i temperatura (65ºC). Za taj proces potrebno je 25% dodatne (električne) energije.
3. Toplotna energija dobijena komprimiranjem radnog medija direktno se prosleđuje polaznom vodu našeg sistema grijanja. Radni medij se na taj način pothlađuje, kondenzuje i pretvara u tečno agregatno stanje.
4. U ekspanzionom ventilu, radni medij se znatno pothlađuje, naglo pada pritisak, tako da je ponovno u stanju da primi toplotu iz okoline.

Question 15

15. Termodinamički procesi koji se odvijajuu toplotnoj (geotermalnoj) pumpi su:

Answer 15

Pojednostavljeno: odvijaju se dvije izotermne i dvije adijabatske promjene.

1. prva izotermna - promjena na isparivaču kada on uzima toplinu iz okoline (voda, tlo, zrak) i zagrijani rashladni medij u parnoj fazi vraća je natrag na kompresor čime zaokružuje ciklus.
2. adijabatska kompresija - promjena na kompresoru gdje raste pritisak medija i temperatura. (GRIJANJE)
3. izotermna ekspanzija - promjena odvija se u kondenzatoru koji predaje toplinu rashladnog medija vodi ili nekom drugom prostoru koji želimo zagrijati.
4. adijabatska ekspanzija koju izvodi termo-ekspanzijski ventil unutar kojeg rashladni medij gubi pritisak i opada mu temperatura.(HLAĐENJE)

Question 16

16. Podjela toplinskih pumpi s obzirom na izvor topline

Answer 16

16. ZEMLJA KAO IZVOR TOPLINE:
    1. Varijanta izvođenja sa ZEMLJANIM KOLEKTORIMA i
    2. Varijanta izvođenja sa ZEMLJANIM SONDAMA

VODA KAO IZVOR TOPLINE: (SLIKA)

Question 17

17. Princip separacije pare

Geotermalni resursi se mogu predstaviti kao (NABROJATI I OBJASNITI)

Answer 17

17. U GT elektranama koje koriste izvore vrele vode temperature iznad 165 C primjenjuje se princip separacije pare (Flash steam cycle).

Geotermalni resursi se mogu predstaviti kao hidrotermalni, suhi geotermalni resursi ili izvori vode i/ili pare pod pritiskom.

Hidrotermalni resursi obuhvataju izvore vrele vode, pare ili mješavinu vrele vode i
pare.Karakteristike hidrotermalnog resursa određuju koji termički ciklus će biti upotrijebljen u geotermalnoj elektrani.

Question 18

18. Nabrojati i objasniti postrojenja za proizvodnju električne energije koja koriste geotermalnu energiju:

Answer 18

18. Elektrane na suhu paru
    U elektranama na suhu paru, para (ne voda), izbija iz vrela i prolazi kroz hvatač u stijeni i onda ide direktno u turbinu. Polja suhe pare su rijetka.

“Flash steam” elektrane
Flash Steam elektrane su najuobičajenija forma geotermalnih elektrana. Topla voda se pumpa pod velikim pritiskom ka površini. Kada dosegne površinu pritisak se smanji a kao rezultat voda prelazi u paru ovo proizvodi “udar” pare. Ohlađena voda se vraća u rezervoar da bi se ponovo zagrijala u toplim geotermalnim stijenama.

Elektrane sa binarnim ciklusom

Question 19

19. Prednosti geotermalne energije:

Answer 19

19.

• Najveća prednost geotermalne energije je to što je čista i sigurna za okoliš. Metoda koja se koristi za dobivanje električne energije ne stvara emisije štetne za okoliš.
• Osim malog zauzeća prostora, takve elektrane su vrlo pouzdane.
• Električna energija iz geotermalnih izvora može se proizvoditi 24 sata na dan.
• Geotermalne elektrane se grade direktno na izvoru energije i lako opskrbljuju okolna područja toplinskom i električnom energijom.
• Geotermalne elektrane imaju vrlo niske troškove proizvodnje. Zahtijevaju samo energiju za pokretanje vodenih pumpi, a tu energiju proizvodi elektrana sama za sebe.

Question 20

20. Nedostaci geotermalne energije:

Answer 20

20.
- Najveći nedostatak je to što nema mnogo lokacija koje su prikladne za iskorištavanje
geotermalne energije i pogodnih za izgradnju geotermalnih elektrana.
- Najbolje lokacije su one koje imaju dovoljno vruće stijene na dubini pogodnoj za bušenje i koje su dovoljno mekane.
- Geotermalnu energiju je nemoguće transportirati i zbog toga se može koristiti samo za opskrbu toplinom obližnjih mjesta i za proizvodnju el. energije.
- Problem kod korištenja je ispuštanje materijala i plinova iz dubine zemlje koji mogu biti štetni kada izađu na površinu.
- Statistike pokazuju da je povećana pojava potresa u regijama gdje se iskorištava geotermalna energija.