Questão:
Como funciona o aquecimento geotérmico?
Kenshin
2014-04-16 11:35:28 UTC
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Ouvi dizer que o aquecimento geotérmico é uma forma de gerar energia a partir da diferença de temperatura entre as camadas internas da Terra e a crosta terrestre. Como é possível extrair essa energia? Deve-se estar perto de um limite de placa tectônica para obter acesso a este gradiente de temperatura?

Ele fica melhor próximo ao limite de uma placa tectônica, mas também é possível em outro lugar. Veja [um artigo sobre uma furadeira perto de minha casa] (http://geomedia.cz/data/GMLitVal.pdf).
Você pode esclarecer um pouco? Geotérmico * aquecimento * é uma coisa, gerar eletricidade é outra, 'gerar energia' é vago e parece fisicamente impossível. Além do mais, 'camadas internas da Terra' vs 'crosta terrestre' é uma forma confusa de colocar as coisas - certamente não exploramos quaisquer gradientes de temperatura nessa escala.
Concordo com @kwinkunks. O gradiente de calor está na verdade nos primeiros quilômetros da crosta. Qualquer coisa mais profunda do que isso e não seríamos capazes de cavar.
Dois respostas:
#1
+11
410 gone
2014-04-16 16:27:13 UTC
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Existem atualmente duas maneiras de extrair energia geotérmica: uma corrente principal, outra ainda em nível experimental / de demonstração.

Pollack et al (2010) estimar o calor geotérmico global perda de 44 TW (em comparação, a taxa de uso de energia da civilização é de cerca de 20 TW).

Como o Departamento de Energia dos EUA observa, todos os métodos dependem da combinação de três fatores :

  • calor no subsolo,
  • fluido para transportar o calor para a superfície e
  • permeabilidade para permitir que o fluido flua.

O método geotérmico principal

Isso acontece próximo aos limites das placas tectônicas. Reservatórios de líquido quente são canalizados para trazer os líquidos quentes à superfície. Normalmente, a temperatura dos fluidos está bem acima de 100 &degC; e pode ser usada para geração de eletricidade, bem como para aquecimento.

O método experimental é Hot Dry Rock

também conhecido como Enhanced Sistema geotérmico ou EGS.

Como comentou Pavel V., isso está sendo pilotado na República Tcheca, entre outros lugares, e permite a extração de calor geotérmico de locais que não são próximos a limites da placa tectônica. A partir desse link:

a profundidade projetada do ... furo foi entre 2100 e 2500 m. O diâmetro de perfuração varia de 393,7 mm para a seção superior inicial a 152 mm no fundo do poço

Um tubo é colocado dentro de outro, dentro do poço. A água pode ser injetada no tubo interno e retornada através do espaço entre os tubos ou vice-versa.

Esse documento reproduz o seguinte gráfico de Šafanda, J., Dědeček, P., Krešl, M., Čermák, V. [2007] Relatório de pesquisa geotérmica para PVGT-LT1 (em tcheco):

enter image description here

Como você pode ver, essas temperaturas são muito mais baixas , portanto, são inadequados para geração de eletricidade, porque é preciso aceitar eficiências muito baixas (Lei de Carnot). Eles são usados ​​para aquecimento de espaço e água.

Esta resposta parece incompleta. Existem mais de duas maneiras de explorar o calor da Terra. Quando li a pergunta pela primeira vez, pensei que o OP estava se referindo a uma bomba de calor de fonte subterrânea, às vezes chamada de bomba de calor geotérmica. Você também não mencionou o uso direto de fluidos geotérmicos para aquecimento ou geração de energia de baixa temperatura usando fluidos de trabalho voláteis. Última coisa: você pode fazer geotérmica convencional longe dos limites das placas.
@kwinkunks Um GSHP não é geotérmico: ele bombeia a energia solar captada na terra.
Eu sei o que é, meu ponto é que muitas vezes (geralmente, na minha experiência) é chamado de [bomba de calor geotérmica] (http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_heat_pump) e, portanto, é frequentemente confundido com energia geotérmica. Minha primeira leitura da pergunta me fez pensar que o OP poderia estar falando sobre isso. Mas você estava certo em deixar isso de fora de sua resposta.
#2
+10
Peter Jansson
2014-04-16 15:27:47 UTC
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Para explicar a parte das ciências da terra (como funciona um trocador de calor está além do escopo do site). A Terra está essencialmente resfriando, perdendo calor do interior por condução para o espaço. este fluxo de calor pode ser usado para aquecer, por exemplo, água em profundidade, uma vez que a temperatura aumenta com a profundidade (significativa) na crosta terrestre. Não é necessário estar perto de um limite de placa, embora tais locais possam ter fluxos de calor anormalmente grandes. Um bom exemplo é a Islândia. Para uma placa ígnea, os fluxos de calor podem ser em média pouco acima de 40 miliwatts por metro quadrado. Além do fluxo de calor puro para fora da crosta, o calor também é gerado dentro da rocha sólida devido à decadência radioativa. As medições na Escandinávia mostram que os fluxos de calor podem variar entre 30 e 82 miliwatt por metro quadrado (Näslund et al. 2005).

Portanto, existe uma fonte de energia inesgotável da perspectiva humana que pode ser acessada. o objetivo é usar o alimento moído para aquecer um pouco de líquido, geralmente água e usar um trocador de calor (essencialmente uma geladeira invertida para extrair, por exemplo, calor para aquecimento ou água quente.

Näslund, J., Jansson, P., Fastook, J., Johnson, J., & Andersson, L. (2005). Dados detalhados de fluxo de calor geotérmico espacialmente distribuídos para modelagem de temperaturas basais e produção de água derretida sob a camada de gelo Fennoscandian. Annals of Glaciology, 40, 95-101. Doi: 10.3189 / 172756405781813582



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