புவிவெப்ப ஆற்றல் இயற்பியல்

புவிவெப்ப ஆற்றல், ஆற்றல் மாற்றத்தின் வடிவம், இதில் பூமிக்குள் இருந்து வெப்ப ஆற்றல் கைப்பற்றப்பட்டு சமையல், குளியல், விண்வெளி வெப்பமாக்கல், மின் சக்தி உற்பத்தி மற்றும் பிற பயன்பாடுகளுக்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஆராய்கிறது

பூமியின் செய்ய வேண்டிய பட்டியல்

மனித நடவடிக்கை சுற்றுச்சூழல் பிரச்சினைகளின் பரந்த அடுக்கைத் தூண்டியுள்ளது, இது இப்போது இயற்கை மற்றும் மனித அமைப்புகளின் தொடர்ச்சியான திறனை வளர அச்சுறுத்துகிறது. புவி வெப்பமடைதல், நீர் பற்றாக்குறை, மாசுபாடு மற்றும் பல்லுயிர் இழப்பு ஆகியவற்றின் முக்கியமான சுற்றுச்சூழல் பிரச்சினைகளைத் தீர்ப்பது 21 ஆம் நூற்றாண்டின் மிகப்பெரிய சவால்களாக இருக்கலாம். அவர்களைச் சந்திக்க நாம் எழுந்திருப்போமா?

பூமியின் உட்புறத்திலிருந்து வெப்பம் எரிமலை ஓட்டம், கீசர்கள், ஃபுமரோல்ஸ், சூடான நீரூற்றுகள் மற்றும் மண் பானைகள் போன்ற மேற்பரப்பு நிகழ்வுகளை உருவாக்குகிறது. வெப்பம் முக்கியமாக பூமியின் மேலோடு மற்றும் மேன்டலில் உள்ள பொட்டாசியம், தோரியம் மற்றும் யுரேனியத்தின் கதிரியக்கச் சிதைவு மற்றும் கண்டத் தகடுகளின் ஓரங்களில் உருவாகும் உராய்வு ஆகியவற்றால் உற்பத்தி செய்யப்படுகிறது. உலகெங்கிலும் ஒரு சதுர மீட்டருக்கு சராசரியாக 50 முதல் 70 மில்லிவாட் (மெகாவாட்) வரை மேற்பரப்புக்கு வருடாந்திர குறைந்த தர வெப்ப ஓட்டம். இதற்கு மாறாக, பூமியின் மேற்பரப்பைத் தாக்கும் உள்வரும் சூரிய கதிர்வீச்சு ஆண்டுதோறும் ஒரு சதுர மீட்டருக்கு 342 வாட்களை வழங்குகிறது (சூரிய சக்தியைப் பார்க்கவும்). புவிவெப்ப வெப்ப ஆற்றலை மீட்டெடுக்கலாம் மற்றும் மனித பயன்பாட்டிற்கு சுரண்டலாம், மேலும் இது பூமியின் மேற்பரப்பில் எங்கும் கிடைக்கிறது. மேற்பரப்பில் மீட்டெடுக்கப்பட்டு பயன்படுத்தக்கூடிய மதிப்பிடப்பட்ட ஆற்றல் 4.5 × 10 ⁶ எக்சாஜூல்கள் அல்லது சுமார் 1.4 × 10 ⁶ டெராவாட் ஆண்டுகள் ஆகும், இது உலகின் அனைத்து வகையான ஆற்றல்களின் வருடாந்த நுகர்வுக்கு மூன்று மடங்கு ஆகும்.

புவிவெப்ப மூலங்களிலிருந்து பயன்படுத்தக்கூடிய ஆற்றலின் அளவு ஆழத்துடனும் பிரித்தெடுக்கும் முறையுடனும் மாறுபடும். பாறைகள் மற்றும் பிற பொருட்களின் வெப்பநிலையின் அதிகரிப்பு லித்தோஸ்பியரின் மேல் பகுதியில் உலகளவில் ஒரு கிலோமீட்டர் (0.6 மைல்) ஆழத்திற்கு 20-30 (C (36–54 ° F) சராசரியாக உள்ளது, மேலும் இந்த அதிகரிப்பு விகிதம் பெரும்பாலானவற்றில் மிக அதிகமாக உள்ளது பூமியின் அறியப்பட்ட புவிவெப்ப பகுதிகள். பொதுவாக, வெப்பத்தை பிரித்தெடுப்பதற்கு ஆற்றலை மேற்பரப்பில் கொண்டு வர ஒரு திரவம் (அல்லது நீராவி) தேவைப்படுகிறது. புவிவெப்ப வளங்களை கண்டுபிடித்து வளர்ப்பது சவாலானது. மின்சாரம் தயாரிக்க தேவையான உயர் வெப்பநிலை வளங்களுக்கு இது குறிப்பாக உண்மை. இத்தகைய வளங்கள் பொதுவாக உலகின் சில பகுதிகளுக்கு மட்டுப்படுத்தப்பட்டவை, அவை சமீபத்திய எரிமலை செயல்பாடுகளால் வகைப்படுத்தப்படுகின்றன அல்லது தட்டு எல்லைகளில் அல்லது மிருதுவான சூடான இடங்களுக்குள் அமைந்துள்ளன. பூமிக்குள்ளேயே தொடர்ச்சியான வெப்ப மூலங்கள் இருந்தாலும், சூடான திரவங்கள் மற்றும் நீராவிகளின் பிரித்தெடுத்தல் வீதம் நிரப்புதல் வீதத்தை விட அதிகமாக இருக்கும், இதனால், வளத்தைப் பயன்படுத்துவது நிலையான முறையில் நிர்வகிக்கப்பட வேண்டும்.

பயன்கள்

புவிவெப்ப ஆற்றல் பயன்பாட்டை மூன்று பிரிவுகளாகப் பிரிக்கலாம்: நேரடி பயன்பாட்டு பயன்பாடுகள், புவிவெப்ப வெப்ப விசையியக்கக் குழாய்கள் (GHP கள்) மற்றும் மின்சார சக்தி உற்பத்தி.

நேரடி பயன்பாடுகள்

எந்தவொரு சிறப்பு உபகரணங்களும் தேவையில்லாமல் தரையில் இருந்து சூடான நீரை நேரடியாகப் பயன்படுத்துவது பெரும்பாலும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் பயன்பாடுகளின் தொகுப்பாகும். அனைத்து நேரடி-பயன்பாட்டு பயன்பாடுகளும் குறைந்த வெப்பநிலை புவிவெப்ப வளங்களை பயன்படுத்துகின்றன, அவை சுமார் 50 முதல் 150 ° C (122 மற்றும் 302 ° F) வரை இருக்கும். இத்தகைய குறைந்த வெப்பநிலை புவிவெப்ப நீர் மற்றும் நீராவி ஒற்றை கட்டிடங்களை சூடேற்ற பயன்படுத்தப்படுகின்றன, அத்துடன் முழு விநியோக மாவட்டங்களும் மைய விநியோக மூலத்திலிருந்து வெப்பமடைகின்றன. கூடுதலாக, பல நீச்சல் குளங்கள், ஸ்பாக்கள், பசுமை இல்லங்கள் மற்றும் உலகெங்கிலும் உள்ள மீன்வளர்ப்பு குளங்களில் உள்ள பல்னியல் (சிகிச்சை) வசதிகள் புவிவெப்ப வளங்களால் சூடேற்றப்பட்டுள்ளன. புவிவெப்ப ஆற்றலின் பிற நேரடி பயன்பாடுகளில் சமையல், தொழில்துறை பயன்பாடுகள் (பழம், காய்கறிகள் மற்றும் மரங்களை உலர்த்துவது போன்றவை), பால் பேஸ்சுரைசேஷன் மற்றும் பெரிய அளவிலான பனி உருகுதல் ஆகியவை அடங்கும். அந்த பல செயல்களுக்கு, சூடான நீர் பெரும்பாலும் வெப்ப அமைப்பில் நேரடியாக பயன்படுத்தப்படுகிறது, அல்லது இது ஒரு வெப்பப் பரிமாற்றியுடன் இணைந்து பயன்படுத்தப்படலாம், இது சிக்கலான கனிமங்கள் மற்றும் ஹைட்ரஜன் சல்பைட் போன்ற வாயுக்கள் திரவத்துடன் கலக்கும்போது வெப்பத்தை மாற்றும்.

புவிவெப்ப வெப்ப விசையியக்கக் குழாய்கள்

புவிவெப்ப வெப்ப விசையியக்கக் குழாய்கள் (ஜிஹெச்பி) குளிர்காலத்தில் கட்டிடங்களை வெப்பமாக்கவும், கோடையில் அவற்றை குளிர்விக்கவும் மேற்பரப்பின் முதல் 300 மீட்டர் (1,000 அடி) க்குள் ஏற்படும் ஒப்பீட்டளவில் நிலையான மிதமான வெப்பநிலை நிலைமைகளைப் பயன்படுத்திக் கொள்கின்றன. லித்தோஸ்பியரின் அந்த பகுதியில், பாறைகள் மற்றும் நிலத்தடி நீர் 5 முதல் 30 ° C (41 மற்றும் 86 ° F) வரை வெப்பநிலையில் நிகழ்கின்றன. பூமியின் மேற்பரப்பில் 6 மீட்டர் (சுமார் 20 அடி) க்குள் போன்ற பெரும்பாலான ஜிஹெச்பிக்கள் காணப்படும் ஆழமற்ற ஆழத்தில், நிலத்தின் வெப்பநிலை 10 முதல் 16 ° C (50 முதல் 60 ° F) வரை நிலையான வெப்பநிலையை பராமரிக்கிறது. இதன் விளைவாக, காற்றின் வெப்பநிலை தரையை விடக் குறையும் போது ஆண்டின் குளிர்ந்த மாதங்களில் சூடான கட்டிடங்களுக்கு உதவ அந்த வெப்பத்தைப் பயன்படுத்தலாம். இதேபோல், ஆண்டின் வெப்பமான மாதங்களில், ஒரு கட்டிடத்திலிருந்து சூடான காற்றை இழுத்து நிலத்தடிக்குள் புழக்கத்தில் விடலாம், அங்கு அதன் வெப்பத்தின் பெரும்பகுதியை இழந்து திரும்பும்.

ஒரு GHP அமைப்பு வெப்பப் பரிமாற்றி (தரையில் புதைக்கப்பட்ட குழாய்களின் வளையம்) மற்றும் ஒரு பம்ப் ஆகியவற்றால் ஆனது. வெப்பப் பரிமாற்றி குழாய்களின் வழியாகச் செல்லும் ஒரு திரவத்தின் மூலம் மேற்பரப்பில் தரையிலும் காற்றிலும் வெப்ப ஆற்றலை மாற்றுகிறது; பயன்படுத்தப்படும் திரவம் பெரும்பாலும் நீர் அல்லது நீர் மற்றும் ஆண்டிஃபிரீஸின் கலவையாகும். வெப்பமான மாதங்களில், சூடான காற்றிலிருந்து வெப்பம் வெப்பப் பரிமாற்றிக்கு மற்றும் திரவத்திற்கு மாற்றப்படுகிறது. இது குழாய்கள் வழியாக நகரும்போது, ​​வெப்பம் பாறைகள், மண் மற்றும் நிலத்தடி நீர் ஆகியவற்றில் சிதறடிக்கப்படுகிறது. குளிர்ந்த மாதங்களில் பம்ப் தலைகீழாக மாற்றப்படுகிறது. ஒப்பீட்டளவில் சூடான நிலத்தில் சேமிக்கப்படும் வெப்ப ஆற்றல் திரவத்தின் வெப்பநிலையை உயர்த்துகிறது. திரவம் இந்த ஆற்றலை வெப்ப விசையியக்கக் குழாய்க்கு மாற்றுகிறது, இது கட்டிடத்தின் உள்ளே காற்றை வெப்பப்படுத்துகிறது.

வழக்கமான வெப்பமாக்கல் மற்றும் ஏர் கண்டிஷனிங் அமைப்புகளை விட GHP களுக்கு பல நன்மைகள் உள்ளன. அவை மிகவும் திறமையானவை, ஒப்பிடக்கூடிய வழக்கமான வெப்பமூட்டும் மற்றும் குளிரூட்டும் முறைகளை விட 25-50 சதவீதம் குறைவான மின்சாரத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் அவை குறைந்த மாசுபாட்டை உருவாக்குகின்றன. GHP களுடன் தொடர்புடைய ஆற்றல் பயன்பாட்டின் குறைப்பு காற்று மூல வெப்ப விசையியக்கக் குழாய்களுடன் ஒப்பிடும்போது கிரீன்ஹவுஸ் வாயு உமிழ்வில் 44 சதவீதம் குறைந்து வருவதை மொழிபெயர்க்கலாம் (இது உட்புற மற்றும் வெளிப்புற காற்றுக்கு இடையில் வெப்பத்தை மாற்றும்). கூடுதலாக, நிலையான காற்றுச்சீரமைத்தல் அமைப்புகளுடன் மின்சார எதிர்ப்பு வெப்பமாக்கல் அமைப்புகளுடன் (மின்சாரத்தை வெப்பமாக மாற்றும்) ஒப்பிடும்போது, ​​GHP க்கள் 72 சதவிகிதம் குறைவான கிரீன்ஹவுஸ் வாயு உமிழ்வை உருவாக்க முடியும்.