Janji Energi Panas Bumi

Dengan meningkatnya biaya bahan bakar dan listrik, energi panas bumi memiliki masa depan yang menjanjikan. Panas bawah tanah dapat ditemukan di mana saja di Bumi, tidak hanya di mana minyak dipompa, batubara ditambang, di mana matahari bersinar atau di mana angin bertiup. Dan itu menghasilkan sepanjang waktu, sepanjang waktu, dengan manajemen yang relatif sedikit diperlukan. Inilah cara kerja energi panas bumi.

Tidak peduli di mana Anda berada, jika Anda menelusuri kerak bumi Anda akhirnya akan mencapai batu merah-panas. Penambang pertama kali memperhatikan pada Abad Pertengahan bahwa tambang yang dalam hangat di bagian bawah, dan pengukuran yang cermat sejak saat itu telah menemukan bahwa setelah Anda melewati fluktuasi permukaan, batuan padat tumbuh semakin hangat kedalaman. Rata-rata, ini gradien panas bumi adalah sekitar satu derajat Celcius untuk setiap kedalaman 40 meter atau 25 C per kilometer.

Tetapi rata-rata hanyalah rata-rata. Secara rinci, gradien panas bumi jauh lebih tinggi dan lebih rendah di tempat yang berbeda. Gradien tinggi memerlukan satu dari dua hal: magma panas naik mendekati permukaan, atau retakan yang berlimpah memungkinkan air tanah untuk membawa panas secara efisien ke permukaan. Salah satu sudah cukup untuk produksi energi, tetapi memiliki keduanya adalah yang terbaik.

Magma naik di tempat kerak bumi direntangkan terpisah untuk membiarkannya naik — masuk zona divergen. Ini terjadi di busur vulkanik di atas sebagian besar zona subduksi, misalnya, dan di daerah lain ekstensi kerak. Zona ekstensi terbesar di dunia adalah sistem punggungan laut tengah, tempat terkenal, panas mendesis perokok hitam Ditemukan. Akan lebih bagus jika kita bisa memanfaatkan panas dari punggungan yang menyebar, tetapi itu hanya mungkin dilakukan dalam dua tempat, Islandia dan Palung Salton California (dan Jan Mayen Land di Samudra Arktik, di mana tidak ada seorang pun hidup).

Wilayah penyebaran benua adalah kemungkinan terbaik berikutnya. Contoh yang baik adalah wilayah Basin dan Range di Great Rift Valley, Amerika Barat dan Afrika Timur. Di sini ada banyak area batuan panas yang menutupi intrusi magma muda. Panas tersedia jika kita bisa mencapainya dengan mengebor, kemudian mulai mengekstraksi panas dengan memompa air melalui batu panas.

Mata air panas dan air mancur panas di seluruh Basin dan Range menunjukkan pentingnya patah tulang. Tanpa patah tulang, tidak ada sumber air panas, hanya potensi tersembunyi. Patah tulang mendukung mata air panas di banyak tempat lain di mana kerak tidak meregang. Warm Springs yang terkenal di Georgia adalah contohnya, tempat di mana tidak ada lava yang mengalir dalam 200 juta tahun.

Tempat terbaik untuk memanfaatkan panas bumi memiliki suhu tinggi dan patah tulang yang berlimpah. Jauh di dalam tanah, ruang rekahan diisi dengan uap super panas murni, sementara air tanah dan mineral di zona dingin di atas menyegel tekanan. Memanfaatkan salah satu zona uap kering ini seperti memiliki ketel uap raksasa yang berguna yang dapat Anda pasang ke turbin untuk menghasilkan listrik.

Tempat terbaik di dunia untuk hal ini adalah terlarang — Taman Nasional Yellowstone. Hanya ada tiga ladang uap kering yang menghasilkan tenaga hari ini: Lardarello di Italia, Wairakei di Selandia Baru dan The Geyser di California.

Ladang uap lainnya basah — menghasilkan air mendidih dan juga uap. Efisiensi mereka kurang dari ladang uap kering, tetapi ratusan dari mereka masih menghasilkan keuntungan. Contoh utama adalah bidang panas bumi Coso di California timur.

Pembangkit energi panas bumi dapat dimulai dari batu kering yang panas hanya dengan mengebornya dan mematahkannya. Kemudian air dipompa ke sana dan panas dipanen dalam uap atau air panas.

Listrik dihasilkan baik dengan memercikkan air panas bertekanan menjadi uap pada tekanan permukaan atau oleh menggunakan fluida kerja kedua (seperti air atau amonia) dalam sistem pipa terpisah untuk mengekstraksi dan mengubah panas. Senyawa baru sedang dikembangkan sebagai cairan kerja yang dapat meningkatkan efisiensi yang cukup untuk mengubah permainan.

Air panas biasa berguna untuk energi bahkan jika itu tidak cocok untuk menghasilkan listrik. Panas itu sendiri berguna dalam proses pabrik atau hanya untuk memanaskan bangunan. Seluruh negara di Islandia hampir sepenuhnya mandiri dalam hal energi berkat sumber-sumber panas bumi, baik panas maupun hangat, yang melakukan segalanya mulai dari menggerakkan turbin hingga memanaskan rumah kaca.

Kemungkinan panas bumi dari semua jenis ini ditunjukkan pada a peta potensi panas bumi nasional dikeluarkan di Google Earth pada tahun 2011. Studi yang membuat peta ini memperkirakan bahwa Amerika memiliki potensi panas bumi sepuluh kali lipat dari energi di semua lapisan batubara.

Energi yang berguna dapat diperoleh bahkan di lubang dangkal, di mana tanah tidak panas. Pompa panas dapat mendinginkan bangunan selama musim panas dan menghangatkannya selama musim dingin, hanya dengan memindahkan panas dari tempat mana pun yang lebih hangat. Skema serupa bekerja di danau, di mana air dingin yang lebat berada di dasar danau. Sistem pendinginan sumber danau Cornell University adalah contoh penting.

Untuk perkiraan pertama, panas Bumi berasal dari peluruhan radioaktif dari tiga elemen: uranium, thorium, dan kalium. Kami pikir itu inti besi hampir tidak memiliki ini, sementara atasnya mantel hanya memiliki jumlah kecil. Itu Kerak, hanya 1 persen dari massa bumi, memiliki sekitar setengah dari unsur-unsur radiogenik ini dibandingkan seluruh mantel di bawahnya (yang merupakan 67% dari Bumi). Akibatnya, kerak bumi bertindak seperti selimut listrik di seluruh planet ini.

Jumlah panas yang lebih sedikit dihasilkan oleh berbagai cara fisikokimia: pembekuan besi cair di inti bagian dalam, perubahan fase mineral, dampak dari luar angkasa, gesekan dari pasang surut Bumi dan banyak lagi. Dan sejumlah besar panas mengalir keluar dari Bumi hanya karena planet ini mendingin, seperti yang terjadi sejak itu kelahirannya 4,6 miliar tahun yang lalu.

Jumlah pasti untuk semua faktor ini sangat tidak pasti karena anggaran panas Bumi bergantung pada rincian struktur planet, yang masih ditemukan. Juga, Bumi telah berevolusi, dan kita tidak bisa berasumsi seperti apa strukturnya selama masa lalu yang dalam. Akhirnya, gerakan lempeng-tektonik dari kerak telah mengatur ulang selimut listrik itu selama ribuan tahun. Anggaran panas Bumi adalah topik yang diperdebatkan di antara para spesialis. Untungnya, kita dapat mengeksploitasi energi panas bumi tanpa pengetahuan itu.