Beth yw ynni geothermol, systemau aerdymheru a'r dyfodol

Ynni geothermol

Siawns eich bod chi'n gwybod beth yw egni geothermol yn gyffredinol ond Ydych chi'n gwybod yr holl bethau sylfaenol am yr egni hwn?

Mewn ffordd gyffredinol iawn dywedwn fod egni geothermol gwres gwres o'r tu mewn i'r Ddaear.

Mewn geiriau eraill, ynni geothermol yw'r unig adnodd ynni adnewyddadwy nad yw'n deillio o'r Haul.

Yn ogystal, gallwn ddweud nad yw'r ynni hwn yn ynni adnewyddadwy fel y cyfryw, ers hynny nid yw ei adnewyddiad yn anfeidrol, Fodd bynnag yn ddihysbydd ar raddfa ddynol, felly fe'i hystyrir yn adnewyddadwy at ddibenion ymarferol.

Tarddiad gwres y tu mewn i'r Ddaear

Prif achos gwres y tu mewn i'r Ddaear yw'r pydredd parhaus rhai elfennau ymbelydrol megis Wraniwm 238, Thorium 232 a Potasiwm 40.

Un arall o'r gwreiddiau egni geothermol yw'r gwrthdrawiadau platiau tectonig.

Mewn rhai rhanbarthau, fodd bynnag, mae gwres geothermol yn fwy crynodedig, fel sy'n digwydd yng nghyffiniau llosgfynyddoedd, ceryntau magma, geisers a ffynhonnau poeth.

Defnyddio egni geothermol

Mae'r egni hwn wedi bod yn cael ei ddefnyddio am o leiaf 2.000 o flynyddoedd.

Defnyddiodd y Rhufeiniaid y ffynhonnau poeth i baddonau ac, yn fwy diweddar, defnyddiwyd yr egni hwn ar gyfer y gwresogi adeiladau a thai gwydr ac ar gyfer cynhyrchu trydan.

Ar hyn o bryd mae 3 math o ddyddodion y gallwn gael egni geothermol ohonynt:

  • Cronfeydd dŵr tymheredd uchel
  • Cronfeydd dŵr tymheredd isel
  • Cronfeydd creigiau poeth sych

Cronfeydd dŵr tymheredd uchel

Dywedwn fod blaendal o tymheredd uchel pan fydd dŵr y gronfa yn cyrraedd tymereddau uwch na 100ºC oherwydd presenoldeb ffynhonnell wres weithredol.

Er mwyn i wres geothermol greu egni geothermol y gellir ei ddefnyddio, rhaid i amodau daearegol ei gwneud hi'n bosibl ffurfio a cronfa geothermol, yn debyg i'r rhai sydd mewn olew neu nwy naturiol, sy'n cynnwys a craig athraidd, tywodfeini neu galchfaen er enghraifft, gyda a haen gwrth-ddŵr, fel clai.

cynllun tymheredd uchel

Mae'r dŵr daear sy'n cael ei gynhesu gan y creigiau yn pasio i gyfeiriad i fyny i'r gronfa ddŵr, lle maent yn parhau i fod yn gaeth o dan yr haen anhydraidd.

Pan fydd mae craciau yn yr haen anhydraidd honno, mae'n bosibl dianc stêm neu ddŵr i'r wyneb, yn ymddangos ar ffurf ffynhonnau poeth neu geisers.

Defnyddiwyd y ffynhonnau poeth hyn ers yr hen amser a gellir eu defnyddio'n hawdd ar gyfer prosesau gwresogi a diwydiannol.

baddonau thermol

Baddonau Rhufeinig Caerfaddon

Cronfeydd dŵr tymheredd isel

Cronfeydd dŵr tymheredd isel yw'r rhai lle tymheredd y dŵr, yr ydym yn mynd i'w ddefnyddio rhwng 60 a 100ºC.

Yn y dyddodion hyn, gwerth y fflwcs gwres yw gwerth arferol cramen y ddaear, felly mae bodolaeth 2 o'r amodau blaenorol yn ddiangen: bodolaeth ffynhonnell wres weithredol ac ynysu'r storfa hylif.

Cynllun tymheredd isel

Dim ond y presenoldeb warws ar y dyfnder priodol fel bod tymereddau sy'n gwneud ei ecsbloetio yn economaidd, gyda'r graddiant geothermol presennol yn yr ardal honno.

Cronfeydd creigiau poeth sych

Y potensial o egni geothermol es Mucho yn fwy os yw gwres yn cael ei dynnu o greigiau poeth sych, nad ydynt yn cynnwys dŵr yn naturiol.

Maent yn a tymheredd rhwng 250 a 300ºC eisoes yn un dyfnder rhwng 2.000 a 3.000 metr.

Er mwyn ei ecsbloetio mae angen torri creigiau poeth sych, i eu gwneud yn fandyllog.

Yna, cyflwynir dŵr oer o'r wyneb trwy bibell, gan adael iddi basio trwy'r graig doredig boeth, fel ei bod yn cynhesu i fyny ac yna, anwedd dŵr yn cael ei dynnu trwy bibell arall i ddefnyddio ei bwysau i yrru tyrbin a cynhyrchu ynni trydanol.

amlinelliad craig boeth

Y broblem gyda'r math hwn o ecsbloetio yw'r technegau ar gyfer torri'r creigiau mor ddwfn ac ar gyfer drilio.

Er bod llawer o gynnydd wedi'i wneud yn y meysydd hyn gan ddefnyddio technegau drilio olew.

Ynni geothermol tymheredd isel iawn

Gallwn ystyried y isbridd i ddyfnderoedd bach fel a ffynhonnell wres ar 15ºC, yn hollol adnewyddadwy ac yn ddihysbydd.

Trwy system ddal addas a phwmp gwres, gellir trosglwyddo gwres o'r ffynhonnell hon ar 15ºC i system sy'n cyrraedd 50ºC, a gellir defnyddio'r olaf ar gyfer gwresogi a chael dŵr poeth misglwyf i'w ddefnyddio yn y cartref.

Yn ogystal â hyn, gall yr un pwmp gwres amsugno gwres o'r amgylchedd ar 40ºC a'i ddanfon i'r isbridd gyda'r un system ddalFelly, gall y system a all ddatrys gwresogi domestig hefyd ddatrys oeri, hynny yw, mae gan y tŷ osodiad sengl ar gyfer ei aerdymheru annatod.

Prif anfantais y math hwn o egni yw'r angen wyneb claddu mawr iawn o'r gylched allanolFodd bynnag, ei brif fantais yw'r tPosibilrwydd ei ddefnyddio fel system wresogi ac oeri am gost isel iawn.

Yn y diagram canlynol gallwch weld gwahanol ffyrdd o ddal neu drosglwyddo gwres i'r llawr i'w ddefnyddio'n ddiweddarach wrth wresogi, oeri a chael DHW (dŵr poeth misglwyf). Esboniaf y weithdrefn isod.

cynllun systemau aerdymheru

Aerdymheru o dŷ, bloc o fflatiau, ysbyty, ac ati. gellir ei gyrraedd yn unigol, gan nad oes angen buddsoddiadau mawr ar gyfer y system, yn wahanol i gyfleusterau geothermol tymheredd uchel a chanolig.

Mae'r system hon o harneisio egni'r haul sy'n cael ei amsugno gan wyneb y Ddaear yn seiliedig ar 3 phrif elfen:

  1. Pwmp gwres
  2. Cylchdaith cyfnewid â'r Ddaear
    1. Cyfnewid gwres â dyfroedd wyneb
    2. Cyfnewid gyda'r ddaear
  3. Cyfnewid cylched gyda'r cartref

Pwmp gwres

Mae'r pwmp gwres yn beiriant thermodynamig sy'n seiliedig ar y Carnot Cycle a berfformir gan nwy.

Mae'r peiriant hwn yn amsugno gwres o un ffynhonnell i'w ddanfon i un arall sydd ar dymheredd uwch.

Yr enghraifft fwyaf nodweddiadol yw oergelloeddMae gan y rhain beiriant sy'n tynnu gwres o'r tu mewn ac yn ei ddiarddel i'r tu allan, sydd ar dymheredd uwch.

Enghreifftiau eraill o bympiau gwres yw tymheru a chyflyrwyr aer ar gyfer cartrefi a cherbydau modur.

Yn y sgematig hwn, gallwch weld bod y Mae bwlb oer yn amsugno gwres o'r ddaear mewn cyfnewidfa ac mae'r hylif sy'n cylchredeg trwy'r cylched bwlb oer yn amsugno gwres nes iddo anweddu.

cynllun pwmp gwres

Mae'r gylched sy'n cludo'r dŵr â gwres o'r ddaear yn oeri ac yn dychwelyd i'r ddaear, mae adferiad tymheredd y pridd yn gyflym iawn.

Ar y llaw arall, mae'r bwlb poeth, y tu mewn i'r tŷ, yn cynhesu'r aer gan roi gwres iddo.

Mae'r pwmp gwres yn “pwmpio” gwres o'r bwlb oer i'r bwlb poeth.

Perfformiad (ynni a gyflenwir / egni wedi'i amsugno) mae'n dibynnu ar dymheredd y ffynhonnell sy'n cyflenwi'r gwres anweddedig.

Systemau aerdymheru confensiynol amsugno gwres o'r atmosffer, a all yn y gaeaf ei gyrraedd tymheredds isod -2 ° C.

Ar y tymereddau hyn ni all yr anweddydd ddal bron unrhyw wres a'r mae perfformiad pwmp yn isel iawn.

Yn yr haf pan fydd hi'n boethach, mae'n rhaid i'r pwmp roi'r gorau i'r gwres o'r awyrgylch a all fod 40 ° C, gyda beth mae'r nid yw perfformiad cystal ag y byddech chi'n ei ddisgwyl.

Sin embargo, y system dalgylch geothermol, cael ffynhonnell i tymheredd cyson, mae perfformiad bob amser yn optimaidd waeth beth fo'r amodau tymheredd atmosfferig. Felly mae'r system hon yn llawer mwy effeithlon na phwmp gwres confensiynol.

Cyfnewid cylchedau â'r Ddaear

Cyfnewid gwres â dyfroedd wyneb

Mae'r system hon yn seiliedig ar rhoi dŵr mewn cysylltiad thermol yn dod o ffynhonnell arwyneb gyda'r anweddydd / cyddwysydd, yn ôl yr anghenion, ar gyfer amsugno neu drosglwyddo gwres i'r dyfroedd dywededig.

Mantais: anrhegion yw bod ganddo a cost isel

Anfantais:  nid oes ffynhonnell ddŵr ar gael bob amser.

Cyfnewid gyda'r ddaear

hwn gall fod yn uniongyrchol pan wneir y cyfnewid rhwng y ddaear ac anweddydd / cyddwysydd y pwmp gwres trwy bibell gopr gladdedig.

Ar gyfer tŷ, efallai y bydd angen rhwng 100 a 150 metr o bibell.

  • Mantais: cost isel, symlrwydd a pherfformiad da.
  • Anfanteision: posibilrwydd o ollyngiadau nwy a rhewi rhannau o'r tir.

Neu hefyd gall fod yn gylched ategol pan fydd ganddo set o bibellau claddedig, y mae dŵr yn cael eu cylchredeg drwyddynt, sydd yn ei dro yn cyfnewid gwres â'r anweddydd / cyddwysydd.

Ar gyfer tŷ, efallai y bydd angen rhwng 100 a 200 metr o bibell.

  • Mantais: gwasgedd isel yn y gylched, gan osgoi gwahaniaethau tymheredd mawr
  • Anfanteision: cost uchel.

Cyfnewid cylchedau gyda'r cartref

Y cylchedau hyn yn gallu bod gyda cyfnewidfa uniongyrchol neu gyda dosbarthiad o ddŵr poeth ac oer.

Cyfnewid uniongyrchol Mae'n seiliedig ar gylchredeg llif aer dros wyneb yr anweddydd / cyddwysydd ar ochr y tŷ ar gyfer cyfnewid gwres a dosbarthu'r aer poeth / oer hwn trwy'r tŷ, trwy bibellau wedi'u hinswleiddio'n thermol.

Gydag un system ddosbarthu, datrysir dosbarthiad poeth ac oer yn y tŷ.

  • Mantais: fel arfer mae ganddyn nhw gost isel a llawer o symlrwydd.
  • Anfanteision: perfformiad isel, cysur cymedrol a dim ond yn berthnasol i gartrefi sydd newydd eu hadeiladu neu sydd â system wresogi darfudiad aer.

Y system dosbarthu dŵr poeth ac oer Mae'n seiliedig ar gylchredeg llif o ddŵr dros wyneb yr anweddydd / cyddwysydd ar ochr y tŷ ar gyfer cyfnewid gwres.

Mae'r dŵr fel arfer yn cael ei oeri i 10ºC yn yr haf a'i gynhesu i 45ºC yn y gaeaf i'w ddefnyddio fel dull aerdymheru.

Gwresogi dan y llawr yw'r dull sy'n perfformio orau a mwyaf cyfforddus i ddatrys y gwres, fodd bynnag, ni ellir ei ddefnyddio ar gyfer oeri, felly os defnyddir y dull hwn neu ddull rheiddiaduron dŵr poeth, bydd yn rhaid gosod system arall i allu defnyddio oeri.

  • Mantais: cysur a pherfformiad uchel iawn.
  • Anfanteision: cost uchel.

Perfformiad systemau aerdymheru

Effeithlonrwydd ynni system aerdymheru sy'n defnyddio fel ffynhonnell wres yr isbridd yn 15ºC yn o leiaf 400% mewn gwresogi a 500% mewn oeri.

Pan mae'n cynhesu dim ond cyfraniad egni trydanol o 25% o gyfanswm yr egni sydd ei angen. A phan mae'n cael ei ddefnyddio i oeri mae'r perfformiad yn fwy na dwbl perfformiad pwmp gwres sy'n cyfnewid ag aer ar 40 gradd, felly yn yr achos hwn mae yna hefyd arbed ynni o fwy na 50% o'i gymharu â chyflyrydd aer confensiynol.

Mae hyn yn golygu, er mwyn pwmpio o'r polyn oer i'r polyn poeth 4 uned o egni (er enghraifft 4 calorïau), dim ond 1 uned o egni sydd ei angen.

Mewn rheweiddio, ar gyfer pob 5 uned sy'n cael eu pwmpio, mae angen 1 uned i'w pwmpio.

Mae hyn yn bosibl ers hynny ddim yn cynhyrchu'r holl wresond dim ond o un ffynhonnell i'r llall y trosglwyddir y rhan fwyaf ohono.

Mae'r unedau ynni rydyn ni'n eu cyflenwi i'r pwmp gwres ar ffurf egni trydanol, felly yn y bôn rydyn ni'n cynhyrchu CO2 yn y ffatri cynhyrchu ynni trydanol, er mewn symiau llawer llai.

Fodd bynnag, gallem ddefnyddio pympiau gwres heblaw trydan, ond roedd eu ffynhonnell egni yn thermol solar ond maent yn dal i fod yn y cyfnod arbrofol.

Si rydym yn cymharu'r system hon â system wresogi dal ynni solar trwy baneli gallwn weld hynny yn cyflwyno mantais fawrFel nid oes angen cronnwyr mawr i wneud iawn am yr oriau o ddiffyg ymbelydredd solar.

Y crynhowr mawr yw màs y Ddaear ei hun mae hynny'n gwneud inni gael ffynhonnell ynni ar dymheredd cyson, sydd yng nghwmpas y cais hwn yn ymddwyn yn anfeidrol.

Perfformiad

Fodd bynnag, yr un sy'n gwneud Y dewis gorau ar gyfer defnyddio'r ffynhonnell ynni hon yw ei chyfuno ag ynni thermol solar., i beidio â symud y pwmp gwres fel y soniwyd uchod (sydd hefyd) ond i ychwanegu gwres i'r system, o ystyried hynny mewn cymwysiadau gwresogi a chynhyrchu dŵr poeth domestig, gellir dod â dŵr i 15ºC gan ddefnyddio egni geothermol yn ddiweddarach, codi tymheredd y dŵr gydag egni solar.

Yn yr achos hwn mae effeithlonrwydd y pwmp gwres yn cynyddu'n esbonyddol.

Dosbarthiad ynni geothermol

Mae egni geothermol yn gyffredin ledled y blaned, yn enwedig ar ffurf creigiau poeth sych, ond mae yna ardaloedd lle mae'n ymestyn efallai dros 10% o arwyneb y blaned ac mae ganddyn nhw amodau arbennig i ddatblygu'r math hwn o egni.

Rwy'n golygu'r parthau ym mha effeithiau daeargrynfeydd a llosgfynyddoedd yn fwy amlwg a bod hynny, yn gyffredinol, yn cyd-fynd â namau tectonig yn bwysig

map ynni geothermol

Yn eu plith mae:

  • Arfordir Môr Tawel Cyfandir America, o Alaska i Chile.
  • Môr Tawel gorllewinol, o Seland Newydd, trwy Ynysoedd y Philipinau ac Indonesia, i dde China a Japan.
  • Dyffryn dadleoli Kenya, Uganda, Zaire ac Ethiopia.
  • Amgylchoedd Môr y Canoldir.

Manteision ac anfanteision ynni geothermol

Mae gan yr egni hwn, fel popeth sy'n bodoli, ei rannau da yn ogystal â'i rannau gwael.

Como ventajas gallwn ddweud:

  • Mae i'w gael dosbarthu ledled y blaned.
  • Mae'r ffynonellau geothermol rhataf i'w gweld yn y ardaloedd folcanig wedi'i leoli'n bennaf mewn gwledydd sy'n datblygu, a all fod yn iawn yn ddefnyddiol i wella'ch sefyllfa.
  • A yw ffynhonnell ynni ddihysbydd ar raddfa ddynol.
  • A yw'r egni rhatach mae hynny'n hysbys.

Eich anfanteision i'r gwrthwyneb maen nhw:

  • Mae'r defnydd o egni geothermol yn cyflwyno rhywfaint problemau amgylcheddol, yn benodol, y rhyddhau nwyon sylffwrog i'r awyrgylch, ynghyd â gollyngiadau dŵr poeth i afonydd, sy'n aml yn cynnwys lefel uchel o solidau.

Er yn gyffredinol, gellir ailosod dŵr gwastraff i'r ddaear, ar ôl tynnu, mewn rhai achosion, halwynau potasiwm y gellir eu defnyddio'n fasnachol.

  • Yn gyffredinol, nid yw'n ymarferol trosglwyddo gwres geothermol dros bellteroedd maith. Dylid defnyddio dŵr poeth neu stêm yng nghyffiniau ei ffynhonnell, cyn iddo oeri.
  • Mae'r rhan fwyaf o'r dyfroedd geothermol i'w cael tymereddau is na 150ºC felly yn gyffredinol, nid yw'n ddigon poeth ar gyfer cynhyrchu trydan.

Dim ond ar gyfer ymolchi, gwresogi adeiladau a thai gwydr a chnydau awyr agored y gellir defnyddio'r dyfroedd hyn, neu fel dŵr wedi'i gynhesu ymlaen llaw ar gyfer boeleri.

  • Y byrhoedlog yw cronfeydd creigiau poeth sychWrth i arwynebau sydd wedi cracio oeri yn gyflym, mae eu heffeithlonrwydd ynni yn gostwng yn gyflym.
  • Y mae'r costau gosod yn uchel iawn.

Dyfodol ynni geothermol

Hyd yn hyn, dim ond drilio a tynnu gwres i ddyfnder o tua 3 km, er bod disgwyl iddo allu cyrraedd dyfnderoedd mwy, y gellid defnyddio ynni geothermol yn ehangach ag ef.

Cyfanswm yr egni sydd ar gaelo ran dŵr poeth, stêm neu greigiau poeth, hyd at ddyfnder o 10 km, dulliau 3.1017 bysedd traed. 30 miliwn gwaith yn fwy o ddefnydd ynni'r byd ar hyn o bryd. Sy'n dynodi hynny gall ynni geothermol fod yn ddewis arall diddorol yn y tymor byr.

Mae'r technegau a berffeithiwyd ar gyfer datblygu adnoddau geothermol yn debyg iawn i'r rhai a ddefnyddir yn y sector olew. Fodd bynnag, ers hynny mae cynnwys egni dŵr ar 300ºC fil gwaith yn is na chynnwys olew, gellir buddsoddi'r cyfalaf yn economaidd mewn archwilio ac mae drilio yn llawer llai.

Fodd bynnag, gall prinder olew danio'r defnydd cynyddol o ynni geothermol.

Proses ddiwydiannol

Ar y llaw arall, bu'n bosibl erioed defnyddio ffynonellau geothermol ar gyfer cynhyrchu trydan mewn generaduron turbo maint canolig (10-100MW) wedi'i leoli ger safleoedd y ffynnon, ond yr isafswm tymheredd geothermol y gellir ei ddefnyddio ar gyfer cynhyrchu trydan oedd 150ºC.

Yn ddiweddar mae tyrbinau heb lafnau wedi'u datblygu ar gyfer dŵr geothermol a stêm hyd at 100ºC yn unig, sy'n caniatáu ehangu'r maes o ddefnyddio'r egni hwn.

Yn ogystal â hyn, gellir ei ddefnyddio mewn prosesau diwydiannol megis cynhyrchu metelau, gwresogi prosesau diwydiannol o bob math, gwresogi tai gwydr, ac ati.

Ond mae'n debyg dyfodol mwyaf ynni geothermol yw defnyddio egni geothermol tymheredd isel iawn, oherwydd ei amlochredd, symlrwydd, cost economaidd ac amgylcheddol isel a'r posibilrwydd o ei ddefnyddio fel system wresogi ac oeri.


Bod y cyntaf i wneud sylwadau

Gadewch eich sylw

Ni fydd eich cyfeiriad e-bost yn cael ei gyhoeddi. Meysydd gofynnol yn cael eu marcio â *

*

*

  1. Yn gyfrifol am y data: Miguel Ángel Gatón
  2. Pwrpas y data: Rheoli SPAM, rheoli sylwadau.
  3. Cyfreithlondeb: Eich caniatâd
  4. Cyfathrebu'r data: Ni fydd y data'n cael ei gyfleu i drydydd partïon ac eithrio trwy rwymedigaeth gyfreithiol.
  5. Storio data: Cronfa ddata wedi'i chynnal gan Occentus Networks (EU)
  6. Hawliau: Ar unrhyw adeg gallwch gyfyngu, adfer a dileu eich gwybodaeth.