Ujarzmianie energii drzemiącej w ziemi

OD NASZEGO KORESPONDENTA Z FILIPIN

Pod powierzchnią ziemi kryje się ogromny skarb. Nie chodzi o złoto, srebro ani drogocenne kamienie, lecz o olbrzymie zasoby energii geotermalnej.

WIĘKSZOŚĆ tego ciepła jest skumulowana w głębi skorupy ziemskiej w stopionych skałach, czyli magmie. To prawdziwy skarb, ponieważ stanowi czyste źródło energii, mające znaczną przewagę nad ropą, węglem, gazem ziemnym i energią jądrową.

Temperatura we wnętrzu naszej planety sięga setek lub nawet tysięcy stopni Celsjusza. Szacuje się, że w ciągu roku jest stamtąd emitowanych w kierunku powierzchni jakieś 100 miliardów megawatogodzin energii cieplnej, czyli znacznie więcej, niż wynosi ogólnoświatowe zużycie energii elektrycznej. Jednakże korzystanie z tych kolosalnych zasobów wcale nie jest łatwe.

Dotrzeć do skarbu

Część ciepła jest zmagazynowana stosunkowo blisko powierzchni ziemi. Można z niego korzystać, stosując tak zwane pompy cieplne. Pozyskaną w ten sposób energię spożytkowuje się do rozmaitych celów, na przykład do ogrzewania domów. Ludzie mieszkający w pobliżu gorących źródeł albo na obszarach aktywnych geologicznie przeróżnie wykorzystują takie ciepło. Na przykład starożytni Rzymianie doprowadzali czerpaną z nich gorącą wodę do łaźni miejskich.

Największe ilości energii cieplnej znajdują się w warstwie zwanej płaszczem ziemi, leżącej pod skorupą ziemską, której grubość wynosi przeciętnie 35 kilometrów. Znacznie przekracza to możliwości dzisiejszych urządzeń wiertniczych. Jednakże skorupa ziemska składa się z licznych płyt i w niektórych miejscach — zwłaszcza na ich styku — jest cieńsza. Tam magma dociera bliżej powierzchni i ogrzewa wodę uwięzioną w podłożu skalnym, zwykle na głębokości 2—3 kilometrów. Współczesna technika umożliwia jej eksploatację. Zobaczmy, jak to się robi.

Jak wykorzystać energię geotermalną

Na poziomie morza woda wrze w temperaturze 100°C. Ale pod ziemią, gdzie ciśnienie jest znacznie większe, pozostaje ona cieczą nawet w wyższych temperaturach. * Jeśli wydobywana woda ma powyżej 175°C, można ją wykorzystywać do napędzania generatorów energii elektrycznej.

Tak gorąca woda zwykle występuje na obszarach o wzmożonej działalności wulkanicznej, na przykład w rejonie zwanym ognistym pierścieniem Pacyfiku, gdzie znajdują się zarówno czynne, jak i drzemiące wulkany. Na obszarze tym leżą między innymi Filipiny. W ostatnich latach dokonał się tu znaczny postęp w eksploatowaniu źródeł geotermalnych i uzyskiwaniu energii elektrycznej. Filipiny plasują się pod tym względem w ścisłej czołówce światowej. Przeszło 20 procent zużywanej tu energii elektrycznej pochodzi z takich właśnie źródeł.

Aby się dowiedzieć, jak z energii geotermalnej wytwarzany jest prąd, przedstawiciele Przebudźcie się! odwiedzili w prowincji Laguna na Filipinach ogromną elektrownię Mak-Ban o mocy 426 megawatów. Wybierzmy się tam na krótką wycieczkę.

Z wizytą w elektrowni

Z autostrady zjeżdżamy na drogę prowadzącą do pola geotermalnego, na którym stoi elektrownia. Wszędzie widać mnóstwo ogromnych rur,  którymi dociera para z otworów wydobywczych znajdujących się nieopodal oraz na pobliskich wzgórzach. Rury te mają w równych odstępach pętle, które umożliwiają im swobodne rozszerzanie się i kurczenie wskutek zmian temperatury.

W pobliżu usytuowane są biura Filipińskiego Przedsiębiorstwa Geotermalnego. Wita nas tam dyrektor do spraw technologicznych Roman Santa Maria, który oprowadzi nas po zakładzie.

Niedaleko dostrzegamy kilka otworów wydobywczych. „Wykorzystujemy tę samą technikę, jakiej używa się przy drążeniu szybów naftowych”, wyjaśnia pan Roman, „tyle że te odwierty mają większą średnicę. Są one w rzeczywistości przewodami, którymi na powierzchnię wydostaje się pod ciśnieniem gorąca woda i para. Czynniki te dostarczamy do elektrowni”. Wyloty dwóch otworów eksploatacyjnych znajdują się tuż obok siebie. Kiedy pytamy o przyczynę, nasz przewodnik odpowiada: „Są blisko tylko na powierzchni. Pod ziemią jeden szyb biegnie prosto w dół, a drugi skierowany jest pod kątem do bardziej oddalonego źródła. Takie techniki są niezbędne ze względu na wysokie ceny gruntu. Pozwalają ograniczyć wydatki”.

Chcąc dowiedzieć się czegoś więcej, pytamy: „Czytaliśmy, że stosujecie tu metodę wykorzystującą zjawisko przegrzania cieczy. Czy możemy prosić o bliższe szczegóły?” Pan Roman wyjaśnia: „Najgłębszy odwiert ma prawie 3700 metrów głębokości. Na gorącą wodę działa tam bardzo wysokie ciśnienie. Jednak przy powierzchni jest ono znacznie niższe i większość wody gwałtownie zamienia się w parę”.

W pewnym miejscu na rurach wychodzących z otworu eksploatacyjnego umieszczony jest separator. Oddziela on parę od gorącej wody lub solanki. Jednakże ta para nie nadaje się jeszcze do wykorzystania w elektrowni. Nasz przewodnik tłumaczy: „Ciągle pozostają w niej kropelki wody, która zawiera związki chemiczne mogące odkładać się na turbinie i ją niszczyć. Dlatego para musi najpierw przejść przez płuczkę”.

Następnie pan Roman wskazuje ogromne, starannie izolowane rurociągi, którymi para uwolniona od kropelek wody odprowadzana jest do elektrowni oddalonej o kilometr. Ponieważ po drodze część pary się skrapla, przed wejściem do turbiny napędzającej generator zainstalowano kolejną płuczkę.

Wspinamy się na szczyt pobliskiego wzgórza, by z perspektywy obejrzeć pole geotermalne. „Całkowita powierzchnia eksploatowana przez nas wynosi jakieś siedem kilometrów kwadratowych”, informuje przewodnik i dodaje: „Mamy tu 102 otwory, z czego 63 wydobywcze, a pozostałe — chłonne”. Gdy pytamy o te ostatnie, odpowiada: „Każdej godziny wydobywamy olbrzymie ilości gorącej wody i pary. Aby nie niszczyć środowiska, całą wodę z powrotem tłoczymy do złoża”. Taka technologia odnawia też zasoby geotermalne.

Jak obecność tej elektrowni wpływa na ogólny wygląd okolicy? Przede wszystkim uwagę przykuwają unoszące się nad zakładem obłoki pary. Wokół widać palmy kokosowe i inne rośliny. W pobliskiej dolinie stoi sporo domów. Wydaje się więc, że przy zachowaniu ostrożności elektrownie geotermiczne mogą funkcjonować w pobliżu siedlisk ludzkich bez szkód dla środowiska.

Zakłady podobne do tego, który zwiedziliśmy, do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystują tylko parę wodną o bardzo wysokiej temperaturze. Jednakże niedawno podjęto próby, by w tym celu używać cieczy o temperaturze poniżej 200°C. W rezultacie opracowano technologię dwuetapową — gorąca woda pobrana z głębin ogrzewa inną ciecz, która z kolei odparowuje i napędza turbinę.

Plusy i minusy

Pozyskiwanie energii geotermalnej przynosi wiele korzyści. Zmniejsza się zależność gospodarki  od ropy naftowej. Każde 10 megawatów otrzymywanej w ten sposób energii elektrycznej w skali rocznej daje oszczędność 140 000 baryłek ropy. Co więcej, złoża geotermalne są rozległe, a niebezpieczeństwo ich wyeksploatowania jest znacznie mniejsze niż w wypadku większości innych źródeł energii. Mniejsze jest także ryzyko zanieczyszczenia środowiska. W dodatku koszty wytwarzania energii są dość niskie w porównaniu z wieloma innymi metodami.

Istnieją jednak pewne zagrożenia ekologiczne. Para ze źródła geotermalnego zazwyczaj zawiera siarkowodór, który w dużych ilościach jest toksyczny, a w małych stanowi utrapienie ze względu na przykry zapach. Na szczęście w zakładach geotermicznych systemy mające na celu usunięcie siarkowodoru są wydajniejsze niż podobne instalacje w elektrowniach wykorzystujących paliwa kopalne. Ponadto ciecz pozostała po procesie technologicznym może zawierać niewielkie ilości związków arsenu lub innych toksycznych substancji. Wprowadzanie jej z powrotem do gruntu ogranicza ryzyko do minimum. Innym problemem może być skażenie wód podziemnych, zwłaszcza jeśli otwory wiertnicze nie są dość głęboko zabezpieczone rurami stalowymi oraz betonem.

Nasz Stwórca dał nam planetę pełną skarbów. Jednym z nich jest energia geotermalna. Człowiek dopiero uczy się ją wykorzystywać. W przyszłości niewątpliwie zrozumiemy, jak możemy lepiej spożytkowywać te skarby, a jednocześnie troszczyć się o cudowną planetę, którą nam powierzono (Psalm 115:16).

[Przypis]

[Diagram i ilustracje na stronie 15]

[Patrz publikacja]

Elektrownia geotermalna Mak-Ben, Filipiny (Schemat uproszczony)

Wieża wiertnicza

↓

Złoże geotermalne

Linie wysokiego napięcia

↑

Transformator

↑

Generator

↑

Otwór wydobywczy → Separator → Para wodna → Płuczka → Płuczka → Turbina

↓ ↓

↑ Solanka → Otwór chłonny ← Woda ← Wieża chłodnicza

↑ ↓

Złoże geotermalne

[Ilustracje]

OTWÓR WYDOBYWCZY

RUROCIĄG DOPROWADZAJĄCY PARĘ

ELEKTROWNIA

[Prawa własności]

Mężczyźni otwierający zawór na stronie 13: dzięki uprzejmości Philippine National Oil Corporation; rurociąg na stronie 13 oraz widok z lotu ptaka i schemat elektrowni na stronie 15: dzięki uprzejmości National Power Corporation (Filipiny); otwór wydobywczy i rurociąg na stronie 15: za uprzejmą zgodą Philippine Geothermal, Inc.