A száraz gőz erőmű

Ez a típusú rendszer a gőz-dominált területek esetén alkalmazható, amikor a gőz hasznosítást semmilyen folyadék nem zavarja. A túlhevített 180-200°C-os, 0,8-0,9 MPa nyomású gőz néhány száz km/h-ás sebességgel érheti el a felszínt. 300-350°C-os hőmérsékleten és megfelelően nagy nyomáson jobb hatékonyságú áramtermelés érhető el. A turbinán áthaladó gőz kitágul és meghajtja a turbina lapátjait ami a tengelyt forgatja meg és így elektromos áramot termel. 
(kép forrása: http://www.ch-non-food.com/power.htm )

Egyszerű gőz kiáramlásos erőmű

Az aknában fölfelé lövelt víz vagy nagy nyomású forró víz illetve nedves gőz formájában érheti el a felszínt. Első elemként egy szeparátor van beiktatva, hogy a turbinát nagy mennyiségű víz beömlésétől megvédje. A termálvízben számos ásványi só van oldva, amelyek az aknában való haladás során ott lerakódhatnak és elzárhatják azt, ezért az aknát rendszerint nyomás alatt tartják. A forró, nagy nyomású vízzel való munka számos komplex felszerelést igényel. A hagyományos gőz turbina az erőmű központjában található. Előfordulnak olyan esetek, amikor alacsonyabb nyomású és hőmérsékletű gőz (0,5-0,6 MPa, 155-165°C) tör fel, ilyenkor több gőzt igényel az erőmű, kb. 8 kg/kWh.

Kettős ciklusú erőmű

Az erőművek ezen fajtája egy a víznél alacsonyabb forráspontú másodlagos folyadékot (mint a pentán vagy bután) gőzzé alakít, ami meghajtja a turbinát. Legnagyobb előnye, hogy az alacsonyabb hőmérsékletű források is hasznosíthatóvá válnak. Ezen felül a kémiailag nem tiszta geotermikus folyadékok is hozzáférhetővé lesznek, főleg, ha nyomás alatt tartják. A geotermikus sós vizet a reservoár nyomásával szivattyúzzák át egy hőcserélőn,ahol ideális esetben a termikus energia túlhevíti a másodlagos folyadékot, majd reinjektálják. Noha így magasabb teljesítmény érhető el, mint az alacsony hőmérsékletű gőz kiáramlású erőművekben, jelenleg hatvan ilyen berendezés üzemel, mivel rendkívül költséges a beruházásuk. A geotermikus folyadék nyomás alatt tartása és a másodlagos folyadék visszanyomása, a rendszer teljes teljesítményének 30%-át emészti fel, mivel ehhez nagy szivattyúk szükségesek. Ezek az erőművek nagy mennyiségű folyadékot igényelnek, pl. Kaliforniában a „Mammoth” Geotermikus erőmű 700 kg/s-ot igényel, 30 MW termeléséhez.

Kettős gőz kiáramlású erőmű

Különböző kísérletek folynak a gőz kiáramlású  technológia fejlesztésére, különösen azért, hogy kiküszöböljék a kettős ciklusú erőmű magas beruházási költségeit. Ez a fajta rendszer jól alkalmazható azokon a helyeken, ahol a geotermikus folyadék kis mennyiségű szennyező anyagot tartalmaz, így a vízkő leválás és a nem kondenzálható gázok - amelyek a hasznosíthatóságot befolyásolják - az itt alkalmazott módszer segítségével a minimumra szoríthatók. A kezdeti nagynyomású befecskendezés után visszamaradt folyadék egy alacsonyabb nyomású tartályba áramlik, ahol egy újabb nyomás csökkentés hatására addícionális gőzzé alakul. Az így keletkezett gőz keveredik a nagy nyomású turbinát elhagyó gőzzel és a kettő együtt egy újabb turbinát is képes meghajtani. Ezzel a módszerrel ideális esetben 20-25 %-kal növelhető a teljesítmény és mindössze 5%-kal növeli az erőmű üzemi költségeit. Így azonban rendkívül nagy mennyiségű folyadék szükséges a rendszer működtetéséhez. Például az 1988-ban megnyitott „East-Mesa” erőmű Dél-Kaliforniában 1000kg/s sósvizet hasznosít 16 aknából és 37 MW-ot termel. Ez tízszer nagyobb folyadék mennyiség, mint a száraz gőz erőmű esetében.

Közvetlen felhasználásra alkalmas források

A felsorolt országok nagy része a geotermikus erőforrásokat elsősorban nem elektromos áram termelésére hasznosítja, hanem közvetlen felhasználásra. Japánban, Új-Zélandon, Izlandon és Olaszországban a nedves gőz vagy meleg víz egy bizonyos hőmérséklet tartományban alkalmas háztartási, szabadidei és ipari felhasználásra. Ezeken a helyeken az üledékes medencékben alacsonyabb hőmérsékletű és nyomású energia források találhatóak, mint a forró gőz mezőkön és általában szivattyúkat kell alkalmazni a folyadék felszínre juttatásához. Gyakran a forró víz túl sós és korrózív ahhoz, hogy közvetlenül fel lehessen használni, ezért korrózió mentes hőcserélőket alkalmaznak. Ezután a nyert hőt hatalmas üvegház komplexekben hasznosítják lég vagy talajfűtés által. Háztartási alkalmazás esetén hagyományos radiátoros vagy padlófűtésre alkalmas.

A geotermikus energia közvetlen felhasználása hőmérséklet szerint az alábbiak szerint oszlik meg:

20°C Haltenyésztés
30°C Uszodafűtés, biolebontás, erjesztés
40°C Talaj melegítés
50°C Gombatermesztés, balneológia
60°C Állattenyésztés, üvegházak lég és melegágyfűtése
70°C Alacsony hőmérsékletű hűtés
80°C Fűtés, üvegházak légfűtése
90°C Intenzív jégtelenítés, raktározott hal szárítása
100°C Szerves anyagok szárítása
110°C Hűtés, cementlapok szárítása
120°C Desztillálás, összetett párologtatás
130°C Bepárlás a cukorfinomításban, sók extrakciója, sűrítés, kristályosítás
140°C Mezőgazdasági termékek szárítása, konzerválás
150°C Timföld gyártás Bayer módszerrel
160°C Halhús és fűrészáru szárítás
180°C Magas koncentrációjú vegyületek bepárlása

Geotermikus hőpumpák (GHP)

Egyes állatfajok (például az ürge, vagy a mezei pocok) a talajba vájt üregeikbe bújnak vissza a téli hideg, vagy éppen a nagy nyári meleg elől, mivel a föld hőmérséklete sokkal stabilabb a levegőéhez képest. Őseink is barlangokba húzódtak az időjárás viszontagságai elől. A geotermikus hő pumpák (a továbbiakban az egyszerűség kedvéért az angol elnevezése - geothermal heat pump - után GHP) segítségével lakásunk belső hőmérsékletét tehetjük komfortosabbá. A GHP rendszerek csöveiben víz vagy esetleg más folyadék kering, a keringtető rendszer pedig az épület közelében, mélyre van ásva. A rendszer segítségével az időjárástól függően fűthetjük vagy hűthetjük a lakást.
(a kép forrása: http://www.nrel.gov/data/pix)

Fűtés: A lakást elhagyó csövek mélyen a földfelszín alá futnak. A bennük lévő folyadék felmelegszik a Föld belső hőjétől és ezt vissza vezetik a lakásba. 
Hűtés: A csövekben lévő folyadék átveszi a lakás hőjét, majd azt elvezeti a talajba, ahol a felvett hőt leadja.

A rendszer előnye, hogy kevés elektromos áramot fogyaszt és környezetbarát. Hosszútávon a hőpumpák lehetővé tehetik a felszínhez közelebb fekvő, alacsonyabb hőmérsékletű aquiferek hasznosítását.

A forró száraz kőzeteket hasznosító technológia

E technológia alkalmazása során egy kiaknázó és egy reinjektáló furatot készítenek. A megfelelő hőcserélő felszínek alkalmazásával beépíthető egy nyitott elő-leválasztó ami teljesítmény növelést eredményez. A víz a befecskendező aknában lefelé halad, keresztül a HDR rezervoáron, ahol felmelegszik és a kitermelési aknán keresztül szivattyúzzák a felszínre, ahol a nyert hőt elektromos áram termelésére fordítják. A fő költségek elsődlegesen a kristályos kőzetben való fúrás és a hőcserélő létrehozásánál adódnak. Az első ilyen rendszer Fenton Hill alatt létesült 1977-ben. 3000 m mélyre fúrtak le és 1979-ben sikeresen tesztelték egy 60 kWe kettős ciklusú erőművel, 140 °C-os vízzel. Kiépítettek egy 5km mély aknát is ilyen mélyen a kőzetek hőmérséklete 320°C volt. A vízveszteséget 10% alatt kell tartani, hogy gazdaságos legyen a hasznosítás.

Forrás: A fenti tartalom Monoki Ákos "Geotermikus energia" c. munkája felhasználásával készült, melynek eredeti változata itt található
Közzétéve szerzői engedéllyel