Geotermal enerji, kondisioner sistemləri və gələcək nədir

Şübhəsiz geotermal enerjinin ümumi mənada nə olduğunu bilirsiniz, amma Bu enerji ilə bağlı bütün əsasları bilirsinizmi?

Çox ümumi şəkildə jeotermal enerjinin olduğunu söyləyirik Yerin içindən gələn istilik enerjisi.

Başqa sözlə, geotermal enerji Günəşdən qaynaqlanmayan tək bərpa olunan enerji mənbəyidir.

Ayrıca bu enerjinin yenilənə bilən bir enerji olmadığını söyləyə bilərik, çünki onun yenilənməsi sonsuz deyilLakin insan miqyasında tükənməzdir, buna görə praktik məqsədlər üçün yenilənə bilən hesab olunur.

Yerin içindəki istinin mənşəyi

Yerin içindəki istiliyin əsas səbəbi bəzi radioaktiv elementlərin davamlı çürüməsi Uran 238, Torium 232 və Potasyum 40 kimi.

Digər bir jeotermal enerjinin mənşəyi bunlar tektonik lövhələrin toqquşması.

Bununla birlikdə, müəyyən bölgələrdə, geotermal istilik daha çox cəmlənmişdir vulkanlar, magma cərəyanları, qeyzerlər və isti bulaqlar.

Geotermal enerjinin istifadəsi

Bu enerji minimum 2.000 ildir istifadə olunur.

Romalılar isti bulaqlardan istifadə etdilər tualet və bu yaxınlarda bu enerji üçün istifadə edilmişdir binaların və istixanaların istiləşməsi və elektrik enerjisi istehsalı üçün.

Hazırda geotermal enerjisi əldə edə biləcəyimiz 3 növ yataq var:

• Yüksək temperaturlu su anbarları
• Aşağı temperaturlu su anbarları
• Quru isti daş su anbarları

Yüksək temperaturlu su anbarları

Depozit olduğunu deyirik yüksək temperatur su anbarı çatdıqda 100ºC-dən yuxarı temperatur aktiv bir istilik mənbəyinin olması səbəbindən.

Geotermik istiliyin istifadə edilə bilən jeotermal enerji yaratması üçün geoloji şərtlər a əmələ gəlməsini mümkün etməlidir geotermik su anbarı, a və ya tərkibində olan neft və ya təbii qazdakılara bənzər keçirici qaya, qumdaşı və ya misal üçün əhəngdaşı suya davamlı qat, gil kimi.

Qaya ilə qızdırılan yeraltı su yuxarı istiqamətə keçir su keçirməyən təbəqənin altında qaldıqları su anbarına.

Zaman çatlar var bu sızdırmaz təbəqədə buxarın və ya suyun səthə qaçması mümkündür, isti bulaqlar və ya geyzerlər şəklində görünür.

Bu isti bulaqlar qədim zamanlardan bəri istifadə olunur və istilik və sənaye prosesləri üçün asanlıqla istifadə edilə bilər.

Aşağı temperaturlu su anbarları

Aşağı temperaturlu su anbarları olanlardır suyun istiliyiistifadə edəcəyimiz yerdir 60 ilə 100ºC arasında.

Bu əmanətlərdə, istilik axınının dəyəri yer qabığının normaldır, buna görə əvvəlki şərtlərdən 2-nin mövcudluğu lazımsızdır: aktiv bir istilik mənbəyinin olması və maye anbarının izolyasiyası.

Yalnız anbarın olması müvafiq ərazidə mövcud olan jeotermal gradyan ilə istismarını qənaətcil edən temperaturlar olması üçün müvafiq dərinlikdə.

Quru isti daş su anbarları

Potensial jeotermal enerji es çox quru isti süxurlardan istilik çıxarılsa daha böyükdürtəbii olaraq suyu olmayan.

Onlar a temperatur 250 ilə 300ºC arasındadır onsuz da bir dərinliyi 2.000 ilə 3.000 metr arasındadır.

İstifadəsi üçün quru isti süxurları qırmaq lazımdır onları gözenekli edin.

Bundan sonra, soyuq su gətirilir səthdən bir borudan keçərək, qırılan isti qayadan keçməsinə icazə verin, belə ki qızınsın və sonra, su buxarı çıxarılır təzyiqi turbin sürmək üçün istifadə etmək üçün başqa bir boru kəməri ilə və elektrik enerjisi istehsal edir.

Bu tip istismarla bağlı problem, süxurların bu qədər dərinlikdə qırılması və qazma üsullarıdır.

Bu ərazilərdə neft qazma üsullarından istifadə edərək xeyli irəliləyiş əldə olunmasına baxmayaraq.

Çox aşağı temperaturlu geotermal enerji

Biz düşünə bilərik yeraltı kimi kiçik dərinliklərə istilik mənbəyi 15ºC-də, tamamilə yenilənə bilən və tükənməzdir.

Müvafiq bir tutma sistemi və bir istilik pompası vasitəsi ilə istilik bu mənbədən 15ºC-də 50ºC-yə çatan bir sistemə ötürülə bilər və ikincisi evdə istifadə üçün istilik və sanitariya isti su əldə etmək üçün istifadə edilə bilər.

Bundan əlavə, eyni istilik pompası ətrafdakı istiliyi 40ºC-də qəbul edə və eyni tutma sistemi ilə yeraltı təbəqəyə verə bilərBuna görə də, daxili istiləşməni həll edə bilən sistem soyutma məsələsini də həll edə bilər, yəni evin ayrılmaz kondisioneri üçün tək bir quraşdırma var.

Bu tip enerjinin əsas çatışmazlığı xarici dövrənin çox böyük bir dəfn səthinə ehtiyac varBununla birlikdə əsas üstünlüyü pÇox aşağı qiymətə istilik və soyutma sistemi kimi istifadə etmək imkanı.

Aşağıdakı diaqramda daha sonra istiləşmə, soyutma və DHW (sanitariya isti suyu) əldə etmək üçün istiliyi zəminə tutmağın və ya ötürməyin müxtəlif yollarını görə bilərsiniz. Proseduru aşağıda izah edəcəyəm.

Kondisioner bir ev, bir blok mənzil, bir xəstəxana və s. əldə edilə bilər fərdi olaraqyüksək və orta temperaturlu geotermal qurğulardan fərqli olaraq sistem üçün böyük investisiyalar tələb etmədiyi üçün.

Yer səthində əmilən günəş enerjisindən istifadə üçün bu sistem 3 əsas elementə əsaslanır:

1. İstilik nasosu
2. Yer ilə mübadilə dövrü
   1. Səth suları ilə istilik mübadiləsi
   2. Yerlə mübadilə edin
3. Ev ilə mübadilə dövrü

İstilik nasosu

İstilik pompası bir termodinamik maşındır bir qazın həyata keçirdiyi Carnot Cycle-a əsaslanır.

Bu maşın istiliyi bir mənbədən alır, daha yüksək temperaturda olan birinə çatdırır.

Ən tipik nümunə soyuduculardırBunların içərisindən istilik çıxaran və daha yüksək bir temperaturda olan çölə atan bir maşın var.

İstilik nasoslarının digər nümunələri evlər və avtomobillər üçün kondisionerlər və kondisionerlərdir.

Bu sxemdə, olduğunu görə bilərsiniz Soyuq lampa mübadilə nəticəsində yerdən istilənir və soyuq lampa dövrəsində gəzən maye buxarlanana qədər istiliyi udur.

Suyu yerdən istiliklə aparan dövrə soyuyaraq yerə qayıdır, torpaq istiliyinin bərpası çox sürətlidir.

Digər tərəfdən, evdəki isti lampa, havanı istiləşdirir.

İstilik pompası soyuq lampadan isti lampaya "pompalanır".

Performans (enerji tədarük olunur / enerji udulur) buxarlanmış istiliyi təmin edən mənbənin istiliyindən asılıdır.

Adi kondisioner sistemləri qışda çata biləcək atmosferdən istiliyi udun temperaturaşağıda -2 ° C

Bu temperaturlarda buxarlandırıcı praktik olaraq heç bir istilik və nasos performansı çox aşağıdır.

Yaz aylarında daha isti olduqda, nasos ola bilən atmosferdəki istidən imtina etməlidir 40ºC, nə ilə performans gözlədiyiniz qədər yaxşı deyil.

Sin embarqo, jeotermal tutma sistemibir mənbəyə sahibdir sabit temperatur, performans həmişə optimaldır atmosfer istiliyindən asılı olmayaraq. Beləliklə, bu sistem adi bir istilik nasosundan daha effektivdir.

Yerlə mübadilə sxemləri

Səth suları ilə istilik mübadiləsi

Bu sistem əsaslanır suyu termal təmasa qoyun buxarlandırıcı / kondensatorla bir səth mənbəyindən istiliyin alınması və istiliyin sulara ötürülməsi üçün ehtiyaclarına görə.

Üstünlüyü: hədiyyələrin olmasıdır aşağı qiymət

Qüsur:  həmişə mövcud su mənbəyi yoxdur.

Yerlə mübadilə edin

bu birbaşa ola bilər torpaq və istilik nasosunun buxarlandırıcı / kondensatoru arasındakı mübadilə basdırılmış bir mis boru vasitəsilə həyata keçirildikdə.

Bir ev üçün 100 ilə 150 ​​metr arasında boru lazım ola bilər.

• Fayda: aşağı qiymət, sadəlik və yaxşı performans.
• Dezavantajlar: qaz sızması və ərazinin ərazilərinin dondurulması ehtimalı.

Və ya da köməkçi bir dövrə ola bilər suyun dövran etdiyi və buxarlandırıcı / kondensatorla istilik mübadiləsi aparan basdırılmış borular dəsti olduqda.

Bir ev üçün 100 ilə 200 ​​metr arasında boru lazım ola bilər.

• Fayda: dövrədəki aşağı təzyiq, beləliklə böyük temperatur fərqlərindən qaçınmaq
• Dezavantajlar: yüksək qiymət.

Ev ilə sxemləri dəyişdirin

Bu dövrələr ilə ola bilər birbaşa mübadilə və ya isti və soyuq suyun paylanması ilə.

Birbaşa mübadilə İstilik mübadiləsi üçün evin kənarındakı buxarlandırıcı / kondensatorun səthində bir hava axınının dövriyyəsinə və bu isti / soyuq havanın istilik izolyasiyalı borular vasitəsilə evə yayılmasına əsaslanır.

Tək paylama sistemi ilə evdəki soyuq və istilik paylanması həll olunur.

• Fayda: adətən aşağı qiymətə və çox sadədirlər.
• Dezavantajlar: aşağı performans, orta dərəcədə rahatlıq və yalnız yeni inşa edilmiş və ya hava konveksiyalı istilik sisteminə malik olan evlər üçün tətbiq olunur.

İsti və soyuq su paylama sistemi istilik mübadiləsi üçün evin yan tərəfindəki buxarlandırıcı / kondensatorun səthindən su axınının dövriyyəsinə əsaslanır.

Su ümumiyyətlə yayda 10ºC-yə qədər soyudulur və qışda 45ºC-yə qədər qızdırılır ki, bu da kondisioner vasitəsi kimi istifadə olunur.

Yerdən isitmə ən yaxşı performans göstərən və ən rahat üsuldur istiləşməni həll etmək üçün, lakin soyutma üçün istifadə edilə bilməz, bu səbəbdən bu və ya isti su radiatorlarından istifadə edilərsə, soyutma istifadə edə bilmək üçün başqa bir sistem qurulmalıdır.

• Fayda: çox yüksək rahatlıq və performans.
• Dezavantajlar: yüksək qiymət.

Kondisioner sistemlərinin performansı

Enerji səmərəliliyi istilik mənbəyi kimi istifadə olunan bir kondisioner sisteminin 15ºC-də yeraltı ən azı Isıtmada 400% və soyudmada 500%.

İstiləşəndə tələb olunan ümumi enerjinin yalnız 25% -nin bir elektrik enerjisi qatqısı var. Performansı soyutmaq üçün istifadə edildikdə, 40 dərəcə hava ilə mübadilə olunan bir istilik nasosundan iki dəfədən çoxdur, buna görə də bu vəziyyətdə adi bir kondisionerlə müqayisədə% 50-dən çox enerji qənaəti.

Bu o deməkdir ki, soyuq dirəkdən isti dirəyə 4 vahid enerji (məsələn, 4 kalori) vurmaq üçün yalnız 1 vahid enerji lazımdır.

Soyuducuda, pompalanan hər 5 ədəd üçün, onları pompalamaq üçün 1 ədəd lazımdır.

Bu ildən bəri mümkündür bütün istilik yaratmıramma əksəriyyəti yalnız bir mənbədən digərinə köçürülür.

İstilik pompasına verdiyimiz enerji vahidləri elektrik enerjisi şəklindədir, buna görə çox az miqdarda olmasına baxmayaraq, əsasən elektrik enerjisi istehsal edən müəssisədə CO2 istehsal edirik.

Lakin, elektrikdən başqa istilik nasoslarından istifadə edə bilərik, lakin onların enerji mənbəyi günəş termal idi, lakin hələ də təcrübə mərhələsindədirlər.

Si bu sistemi günəş enerjisi tutma istilik sistemi ilə müqayisə edirik panellər vasitəsilə bunu görə bilərik böyük bir üstünlük təqdim edirKimi böyük akkumulyatorlara ehtiyac yoxdur günəş radiasiyasının olmaması saatlarını kompensasiya etmək.

Böyük akkumulyator Yerin öz kütləsidir bizi bu tətbiq daxilində sonsuz kimi göstərən sabit bir temperaturda bir enerji mənbəyimizə sahibdir.

Ancaq bunu edən Bu enerji mənbəyini istifadə etmək üçün ən yaxşı seçim günəş istilik enerjisi ilə birləşdirməkdir., istilik nasosunu yuxarıda göstərildiyi kimi hərəkət etdirmək üçün deyil (həm də) sistemə istilik əlavə etməkistilik və məişət isti su istehsalı tətbiqlərində, geotermal enerjidən istifadə edərək suyu 15ºC-ə çatdırmaq olar sonra, suyun temperaturunu günəş enerjisi ilə qaldırın.

Bu vəziyyətdə istilik nasosunun səmərəliliyi həddən artıq artır.

Geotermal enerji paylanması

Geotermal enerji planetimizdə geniş yayılmışdır, xüsusən quru isti süxurlar şəklində, lakin planetin səthinin bəlkə də 10% -dən çoxunu əhatə etdiyi sahələr var və bu tip enerjini inkişaf etdirmək üçün xüsusi şərtləri var.

Yəni zonalar içində zəlzələ və vulkanların təsirlərini daha çox göstərir və ümumiyyətlə, üst-üstə düşür tektonik çatlaqlar əhəmiyyətli.

Bunların arasında:

• Amerika qitəsinin Pasifik sahilləri, Alyaskadan Çiliyə.
• Qərbi Sakit okean, Yeni Zelandiyadan Filippinlər və İndoneziyadan keçərək Cənubi Çin və Yaponiyaya qədər.
• Keniya, Uqanda, Zaire və Efiopiyanın yerindən çıxma vadisi.
• Aralıq dənizinin ətrafı.

Geotermal enerjinin üstünlükləri və mənfi cəhətləri

Bu enerjinin, mövcud olan hər şey kimi, pis hissələri olduğu kimi, yaxşı hissələri də var.

Kimi fayda deyə bilərik:

• Tapıldı planetin hər yerinə yayılmışdır.
• Ən ucuz geotermal mənbələri vulkanik ərazilər daha çox inkişaf etməkdə olan ölkələrdə yerləşir vəziyyətinizi yaxşılaşdırmaq üçün faydalıdır.
• Bir tükənməz enerji mənbəyi insan miqyasında.
• Enerji daha ucuz məlumdur.

Onların dezavantajları əksinə bunlar:

• Geotermal enerjinin istifadəsi bəzilərini təqdim edir ətraf mühitlə bağlı problemlər, xüsusən kükürdlü qazların sərbəst buraxılması ilə birlikdə atmosferə çaylara isti su axıdılması, çox vaxt yüksək səviyyədə qatı maddələr ehtiva edir.

Ümumiyyətlə, çirkab suları, bəzi hallarda ticari olaraq istifadə edilə bilən kalium duzlarını çıxardıqdan sonra yenidən yer üzünə atıla bilər.

• Ümumiyyətlə, geotermal istinin uzun məsafələrə ötürülməsi mümkün deyil. İsti su və ya buxar soyumadan əvvəl mənbəyinin yaxınlığında istifadə olunmalıdır.
• Geotermal suların çoxu tapılmışdır 150ºC-dən aşağı temperatur ümumiyyətlə elektrik enerjisi istehsalı üçün kifayət qədər isti deyil.

Bu sular yalnız çimmək, binaları və istixanaları və açıq bitkiləri qızdırmaq üçün və ya qazanlar üçün əvvəlcədən qızdırılmış su kimi istifadə edilə bilər.

• Bu quru isti daş su anbarları qısa müddətdirÇatlamış səthlər sürətlə soyuduqca enerji səmərəliliyi sürətlə azalır.
• Bu quraşdırma xərcləri çox yüksəkdir.

Geotermal enerjinin gələcəyi

İndiyə qədər yalnız qazma və təxminən 3 km dərinliyə istilik çıxarınjeotermal enerjinin daha geniş istifadə oluna biləcəyi daha böyük dərinliklərə çatması gözlənilir.

Mövcud ümumi enerji10 km dərinliyə qədər isti su, buxar və ya isti qayalar yolunda, yanaşmalar 3.10¹⁷ ayaq barmağı. Mövcud dünya enerji istehlakının 30 milyon qat. Hansı ki, bunu göstərir jeotermal enerji qısa müddətdə maraqlı bir alternativ ola bilər.

Geotermal ehtiyatlarının inkişafı üçün mükəmməl üsullar neft sektorunda istifadə edilənlərə çox oxşayır. Lakin, bəri 300ºC-də suyun enerji miqdarı yağdan min dəfə azdır, kapital iqtisadi cəhətdən kəşfiyyata yatırıla bilər və qazma çox azdır.

Bununla birlikdə, neft çatışmazlığı, getdikcə artan jeotermal enerjinin istifadəsinə səbəb ola bilər.

Digər tərəfdən, həmişə mümkün olmuşdur orta ölçülü turbo generatorlarında elektrik enerjisi istehsalı üçün geotermal mənbələrdən istifadə (10-100MW) quyu sahələrinin yaxınlığında yerləşir, lakin elektrik enerjisi istehsalı üçün minimum istifadə edilə bilən jeotermal temperatur 150ºC idi.

Son vaxtlar geotermal su və 100ºC-ə qədər buxar üçün bıçaqsız turbinlər hazırlanmışdır yalnız bu, bu enerjinin istifadə sahəsini genişləndirməyə imkan verir.

Bundan əlavə, sənaye proseslərində istifadə edilə bilər metal istehsalı, hər növ sənaye proseslərinin istiləşməsi, istixanaların istiləşməsi və s.

Ancaq yəqin ki jeotermal enerjinin ən böyük gələcəyi çox aşağı temperaturlu jeotermal enerjinin istifadəsindədir, çox yönlülüyü, sadəliyi, aşağı iqtisadi və ekoloji dəyəri və olma ehtimalı səbəbiylə istilik və soyutma sistemi kimi istifadə edin.