Fiind o alternativă relativ curată și sustenabilă la sursele tradiționale de energie, energia geotermală joacă un rol important în obținerea independenței față de resursele neregenerabile precum cărbunele și petrolul. Energia geotermală nu este doar incredibil de abundentă, ci și extrem de rentabilă în comparație cu alte forme populare de energie regenerabilă.
Ca și în cazul altor energii, există însă și unele dezavantaje care trebuie abordate în sectorul energiei geotermale – cum ar fi potențialul de poluare a aerului și a apelor subterane. Cu toate acestea, atunci când se analizează avantajele și dezavantajele energiei geotermale, este evident că aceasta oferă o sursă de energie atrăgătoare, accesibilă și fiabilă.
Ce este energia geotermală?
Luându-și puterea din nucleul Pământului, energia geotermală este generată atunci când apa fierbinte este pompată la suprafață, convertită în abur și folosită pentru a roti o turbină deasupra solului. Mișcarea turbinei creează energie mecanică care este apoi convertită în electricitate folosind un generator. Energia geotermală poate fi, de asemenea, extrasă direct din aburul subteran sau folosind pompe de căldură geotermale, care folosesc căldura Pământului pentru a încălzi și răci locuințele.
Avantajele energiei geotermale
Fiind o sursă de energie relativ curată și regenerabilă, energia geotermală are o serie de avantaje față de combustibilii tradiționali precum petrolul, gazul și cărbunele.
Este mai curată decât sursele tradiționale de energie
Extragerea energiei geotermale nu necesită arderea combustibililor fosili precum petrolul, gazul sau cărbunele. Din această cauză, extragerea energiei geotermale produce doar o șesime din dioxidul de carbon produs de o centrală electrică pe gaz natural considerată relativ curată. Mai mult, energia geotermală produce puține sau deloc gaze cu sulf sau oxid de azot.
O comparație a energiei geotermale cu cărbunele este chiar mai impresionantă. O centrală electrică pe cărbune medie din S.U.A. produce de aproximativ 35 de ori mai mult CO2 pe kilowatt-oră (kWh) de electricitate decât emite o centrală geotermală.
Energia geotermală este regenerabilă și sustenabilă
Pe lângă faptul că produce o formă de energie mai curată decât alte alternative, energia geotermală este, de asemenea, mai regenerabilă și, prin urmare, mai sustenabilă. Puterea din spatele energiei geotermale provine din căldura nucleului Pământului, ceea ce o face nu numai regenerabilă, ci practic nelimitată. De fapt, se estimează că mai puțin de 0,7% din resursele geotermale din Statele Unite au fost valorificate.
Energia geotermală preluată din rezervoarele de apă fierbinte este, de asemenea, considerată sustenabilă, deoarece apa poate fi reinjectată, reîncălzită și refolosită. De exemplu, în California, orașul Santa Rosa își reciclează apele uzate tratate ca fluid de reinjecție prin centrala electrică The Geysers – rezultând într-un rezervor mai sustenabil pentru producția de energie geotermală.
Mai mult, accesul la aceste resurse va continua să se extindă odată cu dezvoltarea tehnologiei sistemelor geotermale îmbunătățite (EGS) – o strategie care implică injectarea apei în roci adânci pentru a redeschide fracturile și a crește fluxul de apă fierbinte și abur în puțurile de extracție.
Energia este abundentă
Energia geotermală provenită din nucleul Pământului poate fi accesată practic oriunde, făcând-o incredibil de abundentă. Rezervoarele geotermale aflate la unu sau doi kilometri sub suprafața Pământului pot fi accesate prin foraj și, odată valorificate, sunt disponibile toată ziua, în fiecare zi. Acest lucru contrastează cu alte forme de energie regenerabilă, cum ar fi energia eoliană și solară, care pot fi captate doar în circumstanțe ideale.
Necesită o suprafață mică de teren
În comparație cu alte opțiuni de energie alternativă, cum ar fi cea solară și eoliană, centralele geotermale necesită o suprafață netă relativ mică pentru a produce aceeași cantitate de electricitate, deoarece majoritatea elementelor principale sunt situate subteran. O centrală geotermală poate necesita doar aproximativ 18 kilometri pătrați de suprafață pe terawatt oră (TWh) de electricitate. Pentru a obține aceeași producție, o centrală solară necesită între aproximativ 26 și 62 de kilometri pătrați, iar un parc eolian are nevoie de aproximativ 73 de kilometri pătrați.
Energia geotermală este rentabilă
Datorită abundenței și sustenabilității sale, energia geotermală este, de asemenea, o alternativă rentabilă la opțiunile mai distructive pentru mediu. Electricitatea generată la The Geysers, de exemplu, se vinde cu 0,03 – 0,035 USD per kWh. Pe de altă parte, conform unui studiu din 2015, costul mediu al energiei de la centralele electrice pe cărbune este de 0,04 USD per kWh; iar economia este chiar mai mare în comparație cu alte surse regenerabile precum energia solară și eoliană, care costă, de obicei, în jur de 0,24 USD per kWh, respectiv 0,07 USD per kWh.
Este susținută de inovație continuă
Energia geotermală se distinge și prin inovația continuă care face sursa de energie și mai abundentă și mai sustenabilă. În general, se așteaptă ca cantitatea de energie produsă de centralele geotermale să crească la aproximativ 49,8 miliarde kWh în 2050 – față de 17 miliarde kWh în 2020. Utilizarea continuă și dezvoltarea tehnologiei EGS se așteaptă, de asemenea, să extindă fezabilitatea geografică a valorificării energiei geotermale.
Valorificarea energiei geotermale produce subproduse valoroase
Valorificarea aburului și a apei fierbinți geotermale pentru a genera energie produce un alt subprodus – deșeuri solide precum zincul, sulful și silicea. Acesta a fost considerat istoric un dezavantaj, deoarece materialele trebuiau eliminate corespunzător în locații aprobate, ceea ce a adăugat la costurile de conversie a energiei geotermale în electricitate utilă.
Din fericire, unele dintre subprodusele valoroase care pot fi recuperate și reciclate sunt acum extrase și vândute intenționat. Chiar mai bine – producția de deșeuri solide este de obicei atât de mică încât nu are un impact semnificativ asupra mediului.
Dezavantajele energiei geotermale
Energia geotermală are o serie de avantaje față de opțiunile mai puțin regenerabile, dar există încă și dezavantaje legate de costurile financiare și de mediu, cum ar fi consumul ridicat de apă și potențialul de degradare a habitatului.
Necesită o investiție inițială mare
În loc să necesite costuri ridicate de operare și întreținere, centralele geotermale necesită o investiție inițială mare – în jur de 2.500 USD per kilowatt (kW) instalat. Acest lucru contrastează cu aproximativ 1.600 USD per kW pentru turbinele eoliene, făcând energia geotermală mai costisitoare decât unele opțiuni de energie alternativă. Important însă, centralele electrice noi pe cărbune pot costa până la 3.500 USD per kW, deci energia geotermală este în continuare o opțiune rentabilă în ciuda cerințelor sale ridicate de capital.
Energia geotermală a fost legată de cutremure
Centralele geotermale reintroduc, în general, apa în rezervoarele termice prin injectare în puțuri adânci. Acest lucru permite centralelor să elimine apa utilizată în producția de energie, menținând în același timp sustenabilitatea resursei – apa care este reinjectată poate fi reîncălzită și reutilizată. EGS necesită, de asemenea, injectarea apei în puțuri pentru a extinde fracturile și a crește producția de energie.
Din păcate, procesul de injectare a apei prin puțuri adânci a fost legat de creșterea activității seismice în vecinătatea acestor puțuri. Aceste mici trepidații sunt adesea denumite micro-cutremure și, de obicei, nu sunt sesizabile. De exemplu, U.S. Geological Survey (USGS) înregistrează în jur de 4.000 de cutremure cu magnitudinea de peste 1,0 în vecinătatea The Geysers în fiecare an – unele dintre ele ajungând până la 4,5.
Producția folosește un volum mare de apă
Consumul de apă poate fi o problemă atât în producția tradițională de energie geotermală, cât și în tehnologia EGS. În centralele geotermale standard, apa este extrasă din rezervoarele geotermale subterane. Deși apa în exces este, în general, injectată înapoi în rezervor prin injectare în puțuri adânci, procesul poate duce la o scădere generală a nivelului apei subterane locale.
Consumul de apă este chiar mai mare pentru producerea electricității din energie geotermală prin EGS. Acest lucru se datorează faptului că volume mari de apă sunt necesare pentru forarea puțurilor, construcția puțurilor și a altei infrastructuri a centralei, stimularea puțurilor de injecție și operarea centralelor.
Poate cauza poluarea aerului și a apelor subterane
Deși mai puțin dăunătoare pentru mediu decât forajul pentru petrol sau exploatarea cărbunelui, valorificarea energiei geotermale poate duce la degradarea calității aerului și a apelor subterane. Emisiile constau în principal din dioxid de carbon, un gaz cu efect de seră, dar acestea reprezintă mult mai puține daune decât centralele pe combustibili fosili care produc o cantitate similară de energie. Impactul asupra apelor subterane se datorează în mare parte aditivilor folosiți pentru a evita depunerea solidelor pe echipamente scumpe și pe coloanele de foraj.
Mai mult, apa geotermală conține adesea solide dizolvate totale, fluoruri, cloruri și sulfați la nivele care depășesc standardele primare și secundare pentru apa potabilă. Când această apă este transformată în abur – și, în cele din urmă, condensată și returnată subteran – poate duce la poluarea aerului și a apelor subterane. Dacă apare o scurgere într-un sistem EGS, contaminarea poate atinge concentrații chiar mai mari. În cele din urmă, centralele geotermale pot duce la emisii de elemente precum mercurul, borul și arsenicul, dar impactul acestor emisii este încă în studiu.
A fost legată de alterarea habitatelor
Pe lângă potențialul de poluare a aerului și a apelor subterane, producția de energie geotermală poate duce la distrugerea habitatului în vecinătatea puțurilor și centralelor electrice. Forarea în rezervoarele geotermale poate dura câteva săptămâni și necesită echipamente grele, drumuri de acces și altă infrastructură; ca urmare, procesul poate perturba vegetația, fauna sălbatică, habitatele și alte caracteristici naturale.
Necesită temperaturi ridicate
În general, centralele geotermale necesită temperaturi ale fluidului de cel puțin aproximativ 149 grade Celsius, dar pot fi și de aproximativ 99 grade Celsius. Mai exact, temperatura necesară pentru a valorifica energia geotermală variază în funcție de tipul centralei electrice. Centralele cu abur direct (flash steam) necesită temperaturi ale apei de peste aproximativ 182 grade Celsius, în timp ce centralele cu ciclu binar (binary cycle) necesită de obicei temperaturi între aproximativ 107 și 182 grade Celsius.
Aceasta înseamnă că rezervoarele geotermale nu trebuie să fie doar la unu sau doi kilometri sub suprafața Pământului, ci trebuie să fie situate acolo unde apa poate fi încălzită de magma din nucleul Pământului. Inginerii și geologii identifică posibilele locații pentru centralele geotermale prin forarea puțurilor de testare pentru a localiza rezervoarele geotermale.
