Frage:
Wie funktioniert Erdwärme?
Kenshin
2014-04-16 11:35:28 UTC
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Ich habe gehört, dass geothermische Erwärmung ein Weg ist, Energie aus dem Temperaturunterschied zwischen den inneren Schichten der Erde und der Erdkruste zu erzeugen. Wie ist es möglich, diese Energie zu gewinnen? Muss man sich in der Nähe einer tektonischen Plattengrenze befinden, um Zugang zu diesem Temperaturgradienten zu erhalten?

Es geht besser in der Nähe einer tektonischen Plattengrenze, aber es ist auch anderswo möglich. Siehe [ein Artikel über eine Übung in der Nähe meines Hauses] (http://geomedia.cz/data/GMLitVal.pdf).
Können Sie etwas klarstellen? Geothermische * Erwärmung * ist eine Sache, Stromerzeugung ist etwas anderes, Energieerzeugung ist vage und klingt physikalisch unmöglich. Darüber hinaus sind "innere Schichten der Erde" und "Erdkruste" eine verwirrende Art, es auszudrücken - wir nutzen sicherlich keine Temperaturgradienten auf dieser Skala.
Stimmen Sie mit @kwinkunks überein. Der Wärmegradient liegt tatsächlich in den ersten Kilometern der Kruste. Etwas tieferes als das und wir würden nicht danach graben können.
Zwei antworten:
#1
+11
410 gone
2014-04-16 16:27:13 UTC
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Derzeit gibt es zwei Möglichkeiten, Geothermie zu gewinnen: eine Hauptströmung, eine noch auf Experimentier- / Demonstrationsebene.

Pollack et al. (2010) schätzen die globale geoethermale Wärme Verlust bei 44 TW (im Vergleich dazu beträgt der Energieverbrauch der Zivilisation etwa 20 TW).

Wie das US-Energieministerium feststellt, beruhen alle Methoden auf der Kombination von drei Faktoren :

  • Wärme unter der Erde,
  • Flüssigkeit , um die Wärme an die Oberfläche zu leiten, und
  • Permeabilität , damit die Flüssigkeit fließen kann.

Die geothermische Hauptmethode

Dies geschieht in der Nähe der Grenzen der tektonischen Platte. Reservoirs mit heißer Flüssigkeit werden angezapft, um die heißen Flüssigkeiten an die Oberfläche zu bringen. Typischerweise liegt die Temperatur der Flüssigkeiten weit über 100 &degC; und kann zur Stromerzeugung sowie zum Erhitzen verwendet werden.

Die experimentelle Methode ist Hot Dry Rock

aka Enhanced Geothermisches System oder EGS.

Wie Pavel V. kommentierte, wird dies unter anderem in der Tschechischen Republik pilotiert und ermöglicht die geothermische Wärmegewinnung an Orten, die nicht in der Nähe liegen tektonische Plattengrenzen. Von diesem Link aus:

Die projizierte Tiefe des Bohrlochs lag zwischen 2100 und 2500 m. Der Bohrdurchmesser reicht von 393,7 mm für den oberen Startabschnitt bis 152 mm am Bohrlochboden.

Ein Rohr wird in einem anderen innerhalb des Bohrlochs platziert. Wasser kann in das Innenrohr injiziert und durch den Spalt zwischen den Rohren nach oben oder umgekehrt zurückgeführt werden.

Dieses Papier gibt die folgende Tabelle von Šafanda, J., Dědeček, P., Krešl, wieder. M., Čermák, V. [2007] Bericht aus der Geothermieforschung für PVGT-LT1 (auf Tschechisch):

enter image description here

Wie Sie sehen können, sind diese Temperaturen viel niedriger sind daher für die Stromerzeugung ungeeignet, da man sehr niedrige Wirkungsgrade akzeptieren muss (Carnot'sches Gesetz). Sie werden zur Raum- und Warmwasserbereitung verwendet.

Diese Antwort scheint unvollständig. Es gibt mehr als zwei Möglichkeiten, die Erdwärme zu nutzen. Als ich die Frage zum ersten Mal las, dachte ich, das OP beziehe sich auf eine Erdwärmepumpe, die manchmal als Erdwärmepumpe bezeichnet wird. Sie haben auch die direkte Verwendung von geothermischen Flüssigkeiten zum Heizen oder zur Stromerzeugung bei niedrigen Temperaturen unter Verwendung flüchtiger Arbeitsflüssigkeiten nicht erwähnt. Letzte Sache: Sie können konventionelle Geothermie weit entfernt von Plattengrenzen durchführen.
@kwinkunks Ein GSHP ist keine Geothermie: Es pumpt die in der Erde gewonnene Sonnenenergie.
Ich weiß, was es ist, mein Punkt war, dass es oft (meiner Erfahrung nach) als [Erdwärmepumpe] (http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_heat_pump) bezeichnet wird und daher oft mit Geothermie verwechselt wird. Meine erste Lesung der Frage ließ mich denken, dass das OP darüber sprechen könnte. Aber Sie hatten völlig Recht, es aus Ihrer Antwort herauszulassen.
#2
+10
Peter Jansson
2014-04-16 15:27:47 UTC
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Das geowissenschaftliche Bit zu erklären (wie ein Wärmetauscher funktioniert, würde den Rahmen des Standorts sprengen). Die Erde kühlt sich im Wesentlichen ab und verliert durch Wärmeleitung an den Weltraum Wärme aus dem Inneren. Dieser Wärmefluss kann verwendet werden, um beispielsweise Wasser in der Tiefe zu erwärmen, da die Temperatur mit der (signifikanten) Tiefe in der Erdkruste zunimmt. Es ist nicht notwendig, sich in der Nähe einer Plattengrenze zu befinden, obwohl solche Stellen ungewöhnlich große Wärmeströme aufweisen können. Ein gutes Beispiel ist Island. Bei einer magmatischen Platte können die Wärmeströme im Durchschnitt knapp über 40 Milliwatt pro Quadratmeter liegen. Zusätzlich zum reinen Wärmefluss aus der Kruste wird aufgrund des radioaktiven Zerfalls auch Wärme im Grundgestein erzeugt. Messungen in Skandinavien zeigen, dass die Wärmeflüsse zwischen 30 und 82 Miliwatt pro Quadratmeter variieren können (Näslund et al. 2005).

Daher gibt es aus menschlicher Sicht eine unerschöpfliche Energiequelle, die erschlossen werden kann. Der Punkt ist, das gemahlene Essen zu verwenden, um etwas Flüssigkeit, normalerweise Wasser, zu erwärmen und einen Wärmetauscher zu verwenden (im Wesentlichen einen umgekehrten Kühlschrank, um zum Beispiel Wärme zum Erhitzen oder heißes Wasser zu extrahieren.

Näslund, J., Jansson, P., Fastook, J., Johnson, J., & Andersson, L. (2005). Detaillierte räumlich verteilte geothermische Wärmeflussdaten zur Modellierung der Basaltemperaturen und der Schmelzwasserproduktion unter der fennoskandischen Eisdecke. Annals of Glaciology, 40, 95-101. Doi: 10.3189 / 172756405781813582



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