Nädalakiri Mesilane 4/6: Geotermiline
Mõned küsimused ja seosed on nii ilmsed ja otse nina all, et neid ei panegi tähele. Tõepoolest, miks on nii, et maapõuest soojusenergia ammutamine ei ole praktiliselt mõistlik? Ja miks on mõtet sellest füüsika (ja geograafia) tunnis rääkida? Alljärgnev käsitlus pärineb David JC MacKay raamatust Sustainable Energy - without the hot air.
Geotermiline energia?

Kust tuleb geotermiline energia?

Geotermiline energia tuleb kahest allikast: maakoores toimuvast radioaktiivsest lagunemisest ja Maa tuumast läbi vahevöö immitsevast soojusest.
Kuidas rääkida taastuvenergiast

Mõned üldised printsiibid, mis lihtsustavad järgneva mõistmist. Aga võib ka otse järgmise alajaotuse juurde minna.

Bilanss

Kui paneme ühte tulpa (punasesse) kirja "tüüpilise inimese" energiatarbimise ja teise (rohelisse) kõikvõimalikud taastuvenergia allikad, siis saame vastuse küsimusele, "kas on mõeldav, et saaksime elada ainult taastuvenergiaallikatest?"

Energia ja võimsus

Energia on nagu voolava vee ruumala, võimsus on nagu voolava vee voolukiirus. Näiteks kui röster tööle panna, hakkab see tarbima energiat kiirusega üks kilovatt. See jätkab 1 kW tarbimist, kuni see välja lülitatakse. Teisiti, röster (kui see on pidevalt sisse lülitatud) tarbib ühe kilovatt-tunni energiat tunnis ja 24 kilovatt-tundi energiat päevas. Mida kauem on röster sisse lülitatud, seda rohkem energiat see tarbib. Te saata mingi tegevusega tarbitud energia arvutada, kui korrutate võimsuse ajaga

Energia ja entroopia

Tihti me räägime energia ära kulutamisest. Räägime ka, et energia on jääv suurus. Tegelikult peaksime rääkima entroopiast ja see on pisut keerulisem mõiste, mida seletada. Kui me "kasutame ära" ühe kilodžauli energiat, siis tegelikult me võtame ühe kilodžauli madala entroopiaga energiat (näiteks elektrienergia) ja muundame selle teiseks, palju kõrgema entroopiaga energia vormiks (näiteks kuum õhk või vesi). Kui me oleme energia "ära kasutanud", siis tegelikult on see jätkuvalt alles; aga üldiselt me ei saa seda ikka uuesti ja uuesti kasutada, kuna vaid madala entroopiaga energia on meile kasulik. 

Erinevate energialiikide võrdlemisest

Nii tuuleenergiat kui ka elektri- või keemilist energiat mõõdab füüsika džaulides või kilovatt-tundides. Taastuvenergia allikate üle arvet pidades on see üsna hädavajalik. Peame lihtsalt silmas pidama, et näiteks tuuleenergiat ei ole võimalik niisama lihtsalt autode liikuma panemiseks kasutada, selleks tuleb tuuleenergiast teha kas elektrienergia (kui on elektriauto) või keemiline energia (kui on sisepõlemismootor). Ja selliseks energia muundamine ühest liigist teise kulub alati energiat.
Geotermiline energia

Nüüd siis lõpuks lubatud avastamisrõõm - geotermilise energia kättesaamist takistab see, et soojusenergia liigub ainetes teatud lõpliku kiirusega. Ja see toob kogu teema otsejoones 9.klassi füüsikasse, kus räägitaks muuhulgas ka soojusjuhtivusest. Sest entroopia mõistest annab mööda vingerdada. Eriti tore mõtteharjutus on soojuse kaevandamine. Esimese hooga ei õnnestunud välja mõelda ühtki lihtsalt läbi viidavat praktilist tööd, mis asja olemuse kokku võtaks. Aga küllap ka see tuleb.

Kuidas geotermilist energiat kätte saada? Kas see tasuks end ära?

Jätkusuutliku geotermilise energia tootmise keerukus seisneb selles, et kiirus, millega soojus läbi kivimite liigub, piirab Maa hõõguvpunasest sisemusest soojusenergia jätkusuutliku välja imemise kiirust.
Järelkommentaar

Asi ei ole ju ainult füüsikas, mida tuleb reaalse eluga siduda. Veel tähtsamgi on see, et füüsika annab võimaluse taastuvenergeetikast rääkides esitada numbritel ja hinnangutel põhinevaid argumente. Ja hinnata teiste esitatud argumente. Eriti hariv võiks olla koos õpilastega Eestile taastuvenergia allikatel põhineva energiaplaani kokku panemine. Aga sellest edaspidi.