भूतापीय ऊर्जा को सीधे (प्रत्यक्ष उपयोग) या बिजली उत्पादन के लिए इसकी गर्मी के उपयोग के लिए दोहन किया जा सकता है। भूतापीय ऊर्जा थर्मल ऊर्जा है जो पृथ्वी के भीतर उत्पन्न और संग्रहीत होती है, जैसा कि हमने अपने पिछले अध्याय में वर्णित किया है कि भूतापीय ऊर्जा क्या है?
इस ऊर्जा को कैसे प्राप्त किया जाता है, इसके संदर्भ में हम भूतापीय संसाधनों की चार श्रेणियों को परिभाषित करते हैं:
उथले भूतापीय गर्मी-पंप, या भू-विनिमय संसाधन
- जल -चिकित्सा संसाधन
- बढ़ाया\/ इंजीनियर भूतापीय प्रणाली
- अपरंपरागत या उन्नत भूतापीय प्रणाली
- संसाधन का प्रकार यह निर्धारित करता है कि हम सतह पर ऊर्जा उपयोग के लिए निष्कर्षण के लिए जमीन से थर्मल ऊर्जा कैसे निकाल सकते हैं।
1। हाइड्रोथर्मल संसाधन
हाइड्रोथर्मल, गर्म जल संसाधनों को संदर्भित करता है, जो हाइड्रोथर्मल संसाधनों में पाया जा सकता है जो स्वाभाविक रूप से हो रहे हैं। वे भूजल और अनुकूल रॉक विशेषताओं द्वारा बनाए जाते हैं, जैसे कि खुले फ्रैक्चर या विदर, जो तरल पदार्थों के प्रवाह की अनुमति देते हैं।
चट्टानों के उच्च (एर) तापमान के साथ, तरल पदार्थ गर्म होते हैं और इसे गर्म पानी या भाप के रूप में प्राप्त किया जा सकता है, यदि तापमान पर्याप्त है। तो द्रव, या भाप गर्मी को ले जाते हैं जो तब गर्मी अनुप्रयोगों के लिए, या बिजली उत्पादन के लिए सतह पर उपयोग किया जा सकता है।
ये हाइड्रोथर्मल संसाधन सतह पर परिवेश की स्थितियों से कुछ डिग्री से ऊपर तापमान में तापमान में तापमान में 350 डिग्री सेल्सियस (या 660 फ़ारेनहाइट) से परे तापमान तक होते हैं।
हाइड्रोथर्मल संसाधनों को ज्वालामुखी सेटिंग्स (जैसे इंडोनेशिया में), तलछटी सेटिंग्स (जैसे जर्मन मोलास बेसिन) और गर्म गीली चट्टानों (जैसे जल संसाधनों के साथ फ्रैक्चर ग्रेनाइट) में पाया जा सकता है।
2। अपरंपरागत संसाधन
अपरंपरागत संसाधन, जैसे कि या तो बढ़ाया या इंजीनियर भूतापीय प्रणाली, या नए तथाकथित उन्नत भूतापीय प्रणालियों, भूतापीय संसाधनों (गर्मी) से संपर्क कर रहे हैं जिसमें आवश्यक तरल पदार्थ या रॉक विशेषताओं की कमी है जो गर्मी निष्कर्षण के लिए अनुमति देंगे।
अपरंपरागत संसाधन भूतापीय ऊर्जा हैं जो उदाहरण के लिए गर्म सूखी चट्टानों में पाई जा सकती हैं - अनिवार्य रूप से गर्म बेसरॉक सेटिंग्स, जहां गर्मी होती है, फिर भी कोई पानी प्रवाह नहीं होता है जो गर्मी के वाहक के रूप में निकाला जा सकता है।
तो, किसी को गर्मी या बिजली उत्पादन के लिए, सतह के ऊपर ऊर्जा उपयोग के लिए उपसतह से गर्मी को निकालने के लिए गर्मी विनिमय के कुछ तत्व की आवश्यकता होगी।
i) एन्हांस्ड\/ इंजीनियर जियोथर्मल सिस्टम (ईजीएस)
एन्हांस्ड जियोथर्मल सिस्टम (ईजीएस) में दृष्टिकोण चट्टानों के बीच पारगम्यता बनाने और तरल पदार्थों को जोड़ने के लिए है जो उन्हें एक स्थायी प्रणाली में पर्याप्त रूप से गर्म करने की अनुमति देगा (और इस तरह कृत्रिम रूप से हाइड्रोथर्मल 'जलाशय' बना सकता है)।
यह सतह पर सतह के नीचे से भूतापीय गर्मी प्राप्त करने की अनुमति देता है। जैसा कि एक इन जलाशयों को कृत्रिम रूप से बनाता है, एक अक्सर उन्हें इंजीनियर जियोथर्मल सिस्टम भी कहता है।
अक्सर इस्तेमाल किया जाने वाला एक और शब्द हार्ड ड्राई रॉक (एचडीआर) होता है। अतीत में इस शब्द का उपयोग ऑस्ट्रेलियाई संदर्भ में किया गया था, जिससे 'हार्ड' ने चट्टान की गैर-पूर्णता का वर्णन किया और 'ड्राई' ने इस तथ्य का वर्णन किया कि ऐसे कोई तरल पदार्थ नहीं थे जो पारंपरिक या पारंपरिक तरीके से गर्मी के निष्कर्षण की अनुमति देते थे।
पारंपरिक हाइड्रोथर्मल संसाधनों के साथ अक्सर सुलभ गहराई में उच्च तापमान का दोहन करते हैं, (जैसे कि टेक्टोनिक प्लेटों के साथ) ईजीएस सिस्टम दुनिया भर में अनिवार्य रूप से इन क्षेत्रों से परे भूतापीय ऊर्जा के दोहन की अनुमति देते हैं।
भूतापीय ऊर्जा दुनिया भर में पाई जा सकती है, फिर भी गहराई का स्तर, तापमान और तरल पदार्थों की उपलब्धता ने अब तक विकास का निर्धारण किया है।
ईजीएस तकनीक के साथ चुनौती गहराई में पर्याप्त तापमान को लक्षित करने में शामिल लागत है जो अक्सर बहुत अधिक होती है, और एक स्थायी प्रणाली बनाने का अर्थशास्त्र जो दीर्घकालिक के लिए उपयोग की अनुमति देगा।
ड्रिलिंग की लागत, चट्टानों की उत्तेजना उन्हें पारगम्य बनाने के लिए, दोनों कृत्रिम 'जलाशय' में पानी की पंपिंग और सतह पर इसके पंपिंग को अपने आप में बहुत सारी ऊर्जा की आवश्यकता होती है। तापमान भी अक्सर उतना अधिक नहीं होता है, इसलिए बिजली उत्पन्न करने की तकनीक भी अधिक जटिल और अधिक महंगी होती है।
'उत्तेजना' का तत्व भी अक्सर महत्वपूर्ण रूप से देखा जाता है क्योंकि लागू दबाव सतह पर छोटे भूकंप पैदा कर सकता है - विशेष रूप से शहरी क्षेत्रों में - जनता और अन्य हितधारकों की चिंताएं पैदा करते हैं।
जबकि ईजीएस सिस्टम को अक्सर अलग -अलग सिस्टम के रूप में वर्णित किया जाता है, ईजीएस तकनीक को पारंपरिक भूतापीय सेटिंग्स में भी लागू किया जा सकता है।
उत्तेजना पारगम्यता बढ़ाकर हाइड्रोथर्मल जलाशयों को अधिक उत्पादक बनाने में मदद कर सकती है और इस तरह सतह पर आउटपुट बढ़ाती है।
(ii) उन्नत भूतापीय प्रणाली
उन्नत भूतापीय प्रणालियों (AGS) की अवधारणा को विभिन्न समूहों द्वारा एक दृष्टिकोण को लक्षित करने वाले विभिन्न समूहों द्वारा गढ़ा गया है जो भू -तापीय विकास में संसाधन जोखिम को हटा देगा, अर्थात् पर्याप्त तापमान खोजने, पर्याप्त तरल पदार्थ खोजने की आवश्यकता है, या ईजीएस के मामले में पर्याप्त पारगम्यता पैदा करता है।
एजीएस एक बंद लूप प्रणाली का उपयोग करके थर्मल ऊर्जा निकालकर ऐसा करता है। यह एक लंबे कुएं के माध्यम से एक काम करने वाले तरल पदार्थ को प्रसारित करके इसे प्राप्त करता है जो कुएं के आसपास की चट्टान से गर्मी का संचालन करता है।
इन अवधारणाओं पर लंबे समय से विज्ञान में चर्चा की गई है, या तो एक अच्छी तरह से समाधान के रूप में, या नए प्रयासों के साथ एक बंद लूप सिस्टम में बहुत अधिक ध्यान आकर्षित किया, न कि उथले हीट एक्सचेंज सिस्टम के लिए काफी असमान।
ये बंद-लूप सिस्टम ड्रिल किए गए कुओं पर बनाए जाते हैं जो एक दूसरे के साथ जुड़ते हैं जो सतह के नीचे एक गर्मी विनिमय-प्रकार की अनुमति देता है-पारंपरिक भू-गर्मी-विनिमय प्रणालियों की तुलना में गहरे स्तर पर।
ये सिस्टम ग्रह पर हर जगह भू -तापीय गर्मी के निष्कर्षण की अनुमति देंगे। पायलट परियोजनाओं ने इन बंद लूप प्रणालियों की अवधारणा को साबित किया है। वाणिज्यिक पैमाने प्रणालियों का नियोजित विकास दिखाएगा कि कैसे अर्थशास्त्र इन प्रणालियों को बिजली उत्पादन और प्रत्यक्ष उपयोग दोनों के लिए एक वैध और प्रतिस्पर्धी विकल्प बनाएगा।
भू-तापीय ऊर्जा का उपयोग करने के लिए अभी तक एक और नया दृष्टिकोण है जो तथाकथित सुपरक्रिटिकल भूतापीय प्रणालियों का उपयोग है। यदि वे 'उन्नत भूतापीय प्रणालियों' की श्रेणी में आते हैं, तो यह थोड़ा संदिग्ध होने की संभावना है, फिर भी यह भूतापीय ऊर्जा का दोहन करने के लिए एक उन्नत दृष्टिकोण है।
सुपरक्रिटिकल भूतापीय प्रणालियों को टैप करने की अवधारणा 400 डिग्री सेल्सियस (750 डिग्री फ़ारेनहाइट) के सुपर उच्च तापमान का दोहन कर रही है।
विचार यह है कि ऊर्जा सामग्री इतनी अधिक है कि यह पारंपरिक प्रणालियों की तुलना में प्रति ऊर्जा उत्पादन को अच्छी तरह से अधिक बना देगा।
इस जलाशय द्रव को 'सुपरक्रिटिकल' स्थिति में माना जाता है, क्योंकि तरल पदार्थ, पानी और दबाव बहुत अधिक है।
370 डिग्री सेल्सियस से अधिक के तापमान और 220 बार और अधिक के दबाव के साथ, ये कुएं बहुत अधिक शक्तिशाली हो सकते हैं।
आइसलैंड डीप ड्रिलिंग प्रोजेक्ट (IDDP) संभवतः सबसे प्रमुख परियोजना है जो यह देखती है कि कोई इस शक्तिशाली ऊर्जा को कैसे टैप कर सकता है। जबकि आइसलैंड में एक पारंपरिक भूतापीय कुआं शायद लगभग 5 मेगावाट का उत्पादन करता है, सुपरक्रिटिकल स्थितियों के साथ एक कुआं संभावित रूप से उस राशि को दस गुना अधिक उत्पादन कर सकता है।
ऐसे उच्च तापमान संसाधनों का प्रबंधन, उच्च दबाव और अक्सर नमकीन द्रव की संरचना एक चुनौती पेश कर रही है। बहुत सारे शोध यह देखते हैं कि सुपरक्रिटिकल तरल पदार्थों से भूतापीय ऊर्जा निष्कर्षण का विस्तार करने के लिए एक दृष्टिकोण को कैसे देखा जाएगा।
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