Skip to main content
Global

18.4: Nishati ya joto

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    166437

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Nishati ya mvuke inatokana na joto kupanda kwa uso kutoka msingi wa chuma kuyeyuka duniani kuundwa wakati wa malezi na compression ya Dunia mapema na pia kutokana na joto zinazozalishwa kuendelea na kuoza mionzi ya uranium, thorium, na potasiamu katika ukoko wa dunia. Mimea ya nguvu ya mvuke huunganisha nishati hii ya joto ili kuzalisha umeme sana kwa njia ile ile ambayo joto kutoka kwa makaa ya mawe ya moto huzalisha nishati (takwimu\(\PageIndex{a-c}\)). Maji hujitenga chini ya ardhi na huwaka. Mvuke unaojitokeza unaweza kutumika moja kwa moja, joto linaweza kuhamishiwa kwenye mfumo uliofungwa wa maji mengine, ambayo huchemya (takwimu\(\PageIndex{c}\)). Kwa njia yoyote, mvuke (au gesi nyingine ya juu-shinikizo) hatimaye hugeuka turbine na nguvu jenereta.

    Steam inajitokeza kutoka kwenye mmea wa nguvu ya mvuke, mtandao wa miundo ya chuma
    Kielelezo\(\PageIndex{a}\): Steam hutolewa kwenye mmea wa nguvu ya mvuke. Picha na Serikali ya Ufikiaji Huria (CC-BY).
    Mchoro wa mmea wa nguvu za mvuke unaonyesha visima vingi vya kupata joto kutoka chini ya ardhi
    Kielelezo\(\PageIndex{b}\): Katika mmea wa nguvu ya mvuke, maji ya mvuke yanajitenga chini ya ardhi. (Maji ya mvuke yanahusu maji ya moto/mvuke inayotumiwa katika mchakato huu.) Inaongeza upungufu wa miamba na huwaka chini ya ardhi. Inatoka kwenye uso kupitia visima vya uzalishaji, ambapo hutumiwa kuzalisha umeme katika mmea wa nguvu za mvuke. Mvuke wa maji hutolewa kwenye kituo cha baridi cha mmea wa nguvu. Ili kurejesha maji ya mvuke, inarudi kwenye hifadhi na injected nyuma ndani ya ardhi. Picha kutoka Ofisi ya Ufanisi wa Nishati na Nishati Mbadala/Idara ya Nishati ya Marekani (uwanja wa umma).
    Kiwanda cha nguvu cha mvuke kinaonyesha maji ya moto kutoka chini ya ardhi yanabadilishwa kuwa mvuke na kugeuka turbine
    Kielelezo\(\PageIndex{c}\): (1) Katika mmea wa nguvu ya mvuke, maji ya moto hupigwa kutoka chini ya ardhi kupitia kisima chini ya shinikizo la juu. (2) Wakati maji yanafikia uso, shinikizo linashuka, ambalo husababisha maji kugeuka kwenye mvuke. (3) Mvuke huzunguka turbine, ambayo imeunganishwa na jenereta ambayo hutoa umeme. (4) Mvuke hupungua kwenye mnara wa baridi na hupunguza maji. (5) Maji yaliyopozwa yanapigwa tena duniani ili kuanza mchakato tena. Picha na maelezo (yamebadilishwa) kutoka EPA (uwanja wa umma).

    Pampu za joto za joto (pampu za joto la chanzo cha ardhi) hutegemea joto la baridi chini ya ardhi kwa nyumba za baridi au joto (takwimu\(\PageIndex{d}\)). Wakati mwingine huchukuliwa kama aina ya pili ya nishati ya mvuke, lakini pia ni njia ya uhifadhi wa nishati. Pampu za joto za mvuke hutumia mfumo wa kubadilishana joto unaoendesha kwenye subsurface takriban futi 20 (mita 5) chini ya uso, ambayo ni mara kwa mara baridi (karibu 55°F, au 12,5° C). Fluid hupigwa chini ya ardhi na kisha pamoja na ducts nyumbani. Hii inapunguza nyumba wakati wa majira ya joto, ikifanya kama joto la kuzama. Wakati wa baridi baridi, hupunguza nyumba hadi 55° F (kutenda kama chanzo cha joto), na mifumo ya joto ya jadi hufanya mapumziko. Hii inapunguza matumizi ya nishati yanayotakiwa kuzalisha joto kutoka gesi, mvuke, maji ya moto, na mifumo ya kawaida ya hali ya hewa ya umeme.

    Ground chanzo joto pampu mchoro inaonyesha tube na maji kwenda chini ya ardhi, kuhamisha joto kwa jengo.Ground chanzo joto pampu mchoro inaonyesha tube na maji kwenda chini ya ardhi, kuondoa joto kutoka jengo.
    Kielelezo\(\PageIndex{d}\): Pampu ya joto ya chanzo cha ardhi (pampu ya joto ya joto) katika hali ya joto (wakati wa baridi; kushoto) na katika hali ya baridi (wakati wa majira ya joto; haki). Kuna hatua nne za hali ya joto (kushoto). (1) Mzunguko: Pampu ya joto ya juu ya ardhi husababisha maji au maji mengine kupitia mfululizo wa mabomba ya kuzikwa au loops ya ardhi. (2) Joto la kunyonya: Kama maji hupita kupitia kitanzi cha ardhi, inachukua joto kutoka kwenye udongo wa joto, mwamba, au maji ya chini karibu nayo. (3) Joto kubadilishana na matumizi: maji moto anarudi jengo ambapo kutumika kwa ajili ya nafasi au maji inapokanzwa. Mfumo hutumia mchanganyiko wa joto kuhamisha joto ndani ya utunzaji wa hewa uliopo, usambazaji, na mfumo wa uingizaji hewa. (4) Recirculation: Mara baada ya maji kuhamisha joto lake kwenye jengo, inarudi kwa joto la chini hadi kitanzi cha ardhi ili kuchomwa moto tena. Utaratibu huu unarudiwa, kusonga joto kutoka hatua moja hadi nyingine. Hatua nne za hali ya baridi (kulia) ni sawa: (1) kubadilishana joto na ngozi, (2) mzunguko, (3) kutokwa kwa joto, na (4) kurudia. Picha na maelezo (yamebadilishwa) kutoka EPA (uwanja wa umma).

    Video hii inaelezea ujenzi na utaratibu wa pampu za joto za joto.

     

    Sio tu nishati ya mvuke ina matumizi mengi (kuzalisha umeme, inapokanzwa, na baridi), lakini ni ya kuaminika. Wakati nishati ya jua na upepo ni katikati, joto hupigwa mara kwa mara kutoka chini ya ardhi. Zaidi ya hayo, joto baridi karibu na uso zinahitajika kwa ajili ya pampu joto joto ni sasa mwaka mzima na katika maeneo yote. Mimea ya nguvu ya mvuke kwa ajili ya uzalishaji wa umeme, hata hivyo, inaweza kujengwa tu katika maeneo maalum ambapo magma moto ni karibu kutosha kwa uso wa dunia. Maeneo haya ni kawaida kuhusishwa na geysers, chemchem moto, au volkano (takwimu\(\PageIndex{e}\)). Zaidi ya hayo, mimea ya nguvu ya mvuke ni gharama kubwa ya kujenga.

    Triangles kwenye ramani ya dunia alama maeneo ya volkano duniani.
    Kielelezo\(\PageIndex{e}\): Maeneo ya volkano duniani. Wao hujilimbikizia kando ya pwani za magharibi za Amerika ya Kaskazini na Amerika ya Kusini pamoja na mashariki mwa Asia na Australia. Mikoa hii, ambayo hufunga karibu na Bahari ya Pasifiki, huunda kile kinachojulikana kama Gonga la Moto. Picha na Salazar, S.S., Muñoz, Y. & Ospino, A. uchambuzi wa nishati ya mvuke kama chanzo mbadala cha umeme nchini Colombia. Nishati ya Nishati 5, 27 (2017). (CC-BY)

    Athari ya mazingira ya nishati ya mvuke inategemea jinsi inavyotumiwa. Matumizi ya pampu za joto za joto huwa karibu hakuna athari mbaya kwenye mazingira. Mimea ya nguvu ya mvuke haina kuchoma mafuta ili kuzalisha umeme, hivyo huzalisha uchafuzi mdogo wa hewa. Wao hutoa chini ya 1% ya uzalishaji wa dioksidi kaboni ya mmea wa mafuta ya mafuta. Mimea ya mvuke mimea hutumia mifumo ya scrubber kusafisha hewa ya sulfidi hidrojeni ambayo kwa kawaida hupatikana katika mvuke na maji ya moto. Wao hutoa misombo ya kiberiti 97% (sababu moja ya utuaji wa asidi/mvua ya asidi) kuliko hutolewa na mimea ya mafuta ya mafuta. Baada ya mvuke na maji kutoka kwenye hifadhi ya mvuke imetumiwa, huingizwa tena duniani. Wasiwasi mmoja wa mazingira unaohusishwa na mitambo ya nguvu ya mvuke ni kuchimba visima vya mvuke wakati wa ujenzi wao kumesababisha matetemeko ya ardhi, sawa na madhara ya visima vya sindano kwa ajili ya fracking.

    Attribution

    Iliyobadilishwa na Melissa Ha kutoka Nishati Mbadala na Changamoto na Athari za Matumizi ya Nishati kutoka Biolojia ya Mazingira na Mathayo R. Fisher