Mikä on geoterminen energia, ilmastointijärjestelmät ja tulevaisuus

Geoterminen energia

Varmasti tiedät mikä geoterminen energia on yleisesti, mutta Tiedätkö kaikki tämän energian perusasiat?

Hyvin yleisesti sanomme, että geoterminen energia on lämpöenergiaa maan sisältä.

Toisin sanoen, geoterminen energia on ainoa uusiutuva energialähde, joka ei ole peräisin auringosta.

Lisäksi voimme sanoa, että tämä energia ei sellaisenaan ole uusiutuva energia sen uudistuminen ei ole loputonta, Kuitenkin on ehtymätön ihmisen mittakaavassa, joten sitä pidetään uusiutuvana käytännön tarkoituksiin.

Lämmön alkuperä maan sisällä

Tärkein syy maapallon lämpöön on joidenkin radioaktiivisten alkuaineiden jatkuva hajoaminen kuten uraani 238, torium 232 ja kalium 40.

Toinen geotermisen energian alkuperä son los tektonisten levyjen törmäykset.

Tietyillä alueilla geoterminen lämpö on kuitenkin keskittyneempää, kuten tapahtuu tulivuoria, magma-virtauksia, geysirejä ja kuumia lähteitä.

Maalämpöenergian käyttö

Tämä energia on ollut käytössä vähintään 2.000 vuotta.

Roomalaiset käyttivät kuumia lähteitä wc ja viime aikoina tätä energiaa on käytetty rakennusten ja kasvihuoneiden lämmitys ja sähköntuotanto.

Tällä hetkellä on 3 erilaista saostumaa, joista voimme saada geotermistä energiaa:

  • Korkean lämpötilan säiliöt
  • Matalan lämpötilan säiliöt
  • Kuivat kuumakivisäiliöt

Korkean lämpötilan säiliöt

Sanomme, että talletus on korkea lämpötila kun säiliön vesi saavuttaa lämpötilat yli 100ºC aktiivisen lämmönlähteen läsnäolon vuoksi.

Jotta geoterminen lämpö tuottaa käyttökelpoista geotermistä energiaa, geologisten olosuhteiden on mahdollistettava a: n muodostuminen geoterminen säiliö, samanlaisia ​​kuin öljyssä tai maakaasussa, koostuu seuraavista: läpäisevä kallio, hiekkakivet tai kalkkikiveä, jonka päällä on a vedenpitävä kerros, kuten savea.

korkean lämpötilan järjestelmä

Kivien lämmitetty pohjavesi kulkee ylöspäin säiliöön, missä ne pysyvät loukussa läpäisemättömän kerroksen alla.

Kun siinä on halkeamia mainitussa läpäisemättömässä kerroksessa höyryn tai veden pääsy pintaan on mahdollista, kuumien lähteiden tai geysirien muodossa.

Näitä kuumia lähteitä on käytetty muinaisista ajoista lähtien, ja niitä voidaan helposti käyttää lämmitykseen ja teollisiin prosesseihin.

kylpylät

Roomalaiset kylpylät

Matalan lämpötilan säiliöt

Matalan lämpötilan säiliöt ovat niitä, joissa veden lämpötila, jota aiomme käyttää, sijaitsee välillä 60–100 ºC.

Näissä talletuksissa lämpövirran arvo on maankuoren normaali, joten kahden edellisen ehdon olemassaolo on tarpeetonta: aktiivisen lämmönlähteen olemassaolo ja nestevaraston eristys.

Matalan lämpötilan järjestelmä

Vain varaston läsnäolo sopivalla syvyydellä siten, että olemassa olevan geotermisen gradientin ollessa mainitulla alueella on lämpötiloja, jotka tekevät sen hyödyntämisestä taloudellisen.

Kuivat kuumakivisäiliöt

Potentiaali geotermisestä energiasta es Mucho suurempi, jos lämpöä uutetaan kuivista kuumista kivistä, jotka eivät sisällä luonnollisesti vettä.

He ovat a lämpötila välillä 250 - 300 ºC jo yksi syvyys 2.000-3.000 metriä.

Sen hyödyntämiseksi on tarpeen rikkoa kuivia kuumia kiviä tee niistä huokoisia.

sitten kylmää vettä syötetään pinnasta putken läpi ja anna sen kulkea murtuneen kuuman kiven läpi niin, että se lämpenee ja sitten vesihöyry uutetaan toisen putken kautta käyttämään paineitaan turbiinin käyttämiseen ja tuottaa sähköenergiaa.

kuuma rock-ääriviivat

Tämäntyyppisen hyödyntämisen ongelma on tekniikka kivien murtamiseksi niin syvälle ja poraus.

Vaikka öljynporausmenetelmillä on saavutettu paljon edistystä näillä alueilla.

Erittäin alhaisen lämpötilan geoterminen energia

Voimme ottaa huomioon maaperä pieniin syvyyksiin, kuten a lämmönlähde lämpötilassa 15ºC, täysin uusiutuva ja ehtymätön.

Sopivan talteenottojärjestelmän ja lämpöpumpun avulla lämpö voidaan siirtää tästä lähteestä 15 ºC: ssa järjestelmään, joka saavuttaa 50 ºC, ja jälkimmäistä voidaan käyttää lämmitykseen ja saniteettiveden saamiseen kotikäyttöön.

Lisäksi, sama lämpöpumppu voi absorboida lämpöä ympäristöstä 40 ºC: ssa ja toimittaa sen maaperään samalla talteenottojärjestelmälläSiksi järjestelmä, joka pystyy ratkaisemaan kotitalouksien lämmityksen, voi myös ratkaista jäähdytyksen, eli talossa on yksi asennus integraalista ilmastointia varten.

Tämäntyyppisen energian tärkein haittapuoli on tarvitsevat erittäin suuren hautauspinnan ulomman piirinSen tärkein etu on kuitenkin pMahdollisuus käyttää sitä lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmänä erittäin alhaisin kustannuksin.

Seuraavasta kaaviosta näet erilaisia ​​tapoja kerätä tai siirtää lämpöä lattiaan myöhempää käyttöä varten lämmityksessä, jäähdytyksessä ja käyttöveden saannissa. Selitän alla olevan menettelyn.

LVI-järjestelmäkaavio

Ilmastointi talon, kerrostalon, sairaalan jne. voidaan saavuttaa erikseen, koska se ei vaadi suuria investointeja järjestelmään, toisin kuin korkean ja keskilämpötilan geotermiset laitokset.

Tämä maapallon absorboiman aurinkoenergian hyödyntämisjärjestelmä perustuu kolmeen pääelementtiin:

  1. Lämpöpumppu
  2. Vaihtopiiri maapallon kanssa
    1. Lämmönvaihto pintavesien kanssa
    2. Vaihto maan kanssa
  3. Vaihtopiiri kodin kanssa

Lämpöpumppu

Lämpöpumppu on termodynaaminen kone joka perustuu Carnot-sykliin, jonka suorittaa kaasu.

Tämä kone imee lämpöä yhdestä lähteestä toimittaakseen sen toiseen, joka on korkeammassa lämpötilassa.

Tyypillisin esimerkki on jääkaapitNäissä on kone, joka imee lämpöä sisältä ja karkottaa sen ulkopuolelle, joka on korkeammassa lämpötilassa.

Muita esimerkkejä lämpöpumpuista ovat ilmastointilaitteet ja ilmastointilaitteet kodeille ja autoille.

Tässä kaaviossa voit nähdä, että Kylmä polttimo imee lämpöä maasta vaihdossa ja kylmän lampun piirin läpi kiertävä neste imee lämpöä, kunnes se haihtuu.

lämpöpumppujärjestelmä

Piiri, joka kuljettaa vettä lämmön kanssa maasta, jäähtyy ja palaa maahan, maaperän lämpötilan palautuminen on erittäin nopeaa.

Toisaalta kuuma polttimo talon sisällä lämmittää ilmaa ja antaa sille lämpöä.

Lämpöpumppu "pumppaa" lämpöä kylmästä lampusta kuumaan lamppuun.

suorituskyky (syötetty energia / absorboitu energia) se riippuu haihdutettua lämpöä tuottavan lähteen lämpötilasta.

Tavanomaiset ilmastointijärjestelmät imevät lämpöä ilmakehästä, joka talvella voi saavuttaa lämpötilas alla -2 ° C

Näissä lämpötiloissa höyrystin ei pääse käytännössä lainkaan lämpöä ja pumpun suorituskyky on erittäin heikko.

Kesällä, kun on kuumempaa, pumpun on luovuttava ilmakehän lämmöstä 40 ºC, mitä suorituskyky ei ole niin hyvä kuin voit odottaa.

Kuitenkin, geoterminen valumajärjestelmä, saamalla lähde tasaisessa lämpötilassa suorituskyky on aina optimaalinen riippumatta ilmakehän lämpötilaolosuhteista. Joten tämä järjestelmä on paljon tehokkaampi kuin perinteinen lämpöpumppu.

Vaihda piirit maan kanssa

Lämmönvaihto pintavesien kanssa

Tämä järjestelmä perustuu laittaa vesi lämpökosketukseen tulevat pintalähteestä höyrystimen / lauhduttimen kanssa tarpeen mukaan lämmön absorboimiseksi tai siirtämiseksi mainituille vesille.

Etu: lahjoja on, että sillä on a edullisia

Haittapuoli:  veden lähde ei ole aina käytettävissä.

Vaihto maan kanssa

tämä voi olla suora kun vaihto maan ja lämpöpumpun höyrystimen / lauhduttimen välillä tapahtuu haudatun kupariputken avulla.

Kotiin tarvitaan 100–150 metriä putkea.

  • Etu: edullinen hinta, yksinkertaisuus ja hyvä suorituskyky.
  • haitat: kaasuvuotojen ja maan alueiden jäätymisen mahdollisuus.

Tai myös voi olla apupiiri kun siinä on joukko haudattuja putkia, joiden läpi vesi kiertää, mikä puolestaan ​​vaihtaa lämpöä höyrystimen / lauhduttimen kanssa.

Kotiin tarvitaan 100–200 metriä putkea.

  • Etu: matala paine piirissä välttäen näin suuria lämpötilaeroja
  • haitat: hintava.

Vaihda piirit kodin kanssa

Nämä piirit voi olla suora vaihto tai kuuman ja kylmän veden jakelu.

Suora vaihto Se perustuu ilmavirran kiertämiseen talon sivussa olevan höyrystimen / lauhduttimen pinnan yli lämmönvaihtoa varten ja jakamalla tämä kuuma / kylmä ilma koko taloon lämpöeristettyjen putkien kautta.

Yhdellä jakelujärjestelmällä kylmän ja lämmön jakelu talossa on ratkaistu.

  • Etu: ne ovat yleensä edullisia ja hyvin yksinkertaisia.
  • haitat: heikko suorituskyky, kohtuullinen mukavuus ja soveltuu vain uusiin taloihin tai joissa on ilmankiertoinen lämmitysjärjestelmä.

Kuuman ja kylmän veden jakelujärjestelmä se perustuu vesivirran kiertämiseen talon puolella olevan höyrystimen / lauhduttimen pinnan yli lämmönvaihtoa varten.

Vesi jäähdytetään tavallisesti 10 ºC: een kesällä ja lämmitetään 45 ºC: seen talvella käytettäväksi ilmastointivälineenä.

Lattialämmitys on menetelmä, jolla on paras suorituskyky ja suurin mukavuus lämmityksen ratkaisemiseksi sitä ei kuitenkaan voida käyttää jäähdytykseen, joten jos käytetään tätä tai kuumavesipatterien menetelmää, on asennettava toinen järjestelmä, jotta jäähdytystä voidaan käyttää.

  • Etu: erittäin korkea mukavuus ja suorituskyky.
  • haitat: hintava.

Ilmastointijärjestelmien suorituskyky

Energiatehokkuus lämmityslähteenä käytettävä ilmastointijärjestelmä maanpinnan lämpötilassa 15 ° C on ainakin 400% lämmityksessä ja 500% jäähdytyksessä.

Kun se lämpenee sähköenergian osuus on vain 25% tarvittavasta kokonaisenergiasta. Ja kun sitä käytetään jäähdyttämään, suorituskyky on yli kaksinkertainen lämpöpumppuun, joka vaihtaa ilman kanssa 40 astetta, joten tässä tapauksessa on myös energiansäästö yli 50% verrattuna perinteiseen ilmastointilaitteeseen.

Tämä tarkoittaa, että 4 pykälää energiaa (esimerkiksi 4 kaloria) pumpattavaksi kylmästä napasta kuumaan napaan tarvitaan vain 1 yksikkö energiaa.

Jäähdytyksessä jokaista 5 pumpattua yksikköä kohti tarvitaan yksi yksikkö niiden pumppaamiseksi.

Tämä on mahdollista siitä lähtien ei tuota kaikkea lämpöämutta suurin osa siitä siirretään vain yhdestä lähteestä toiseen.

Lämpöpumppuun toimittamamme energiayksiköt ovat sähköenergiaa, joten periaatteessa tuotamme CO2: ta sähköenergian tuotantolaitoksessa, vaikkakin paljon pienemmissä määrissä.

kuitenkin voisimme käyttää ei-sähköisiä lämpöpumppuja, mutta että niiden energialähde oli aurinkolämpö, ​​mutta ne ovat edelleen kokeellisessa vaiheessa.

Si verrataan tätä järjestelmää aurinkoenergian talteenottojärjestelmään paneelien kautta voimme nähdä sen on suuri etuKuin ei vaadi suuria akkuja kompensoida aurinkosäteilyn puutteen tuntikausia.

Suuri akku on maapallon oma massa se saa meidät käyttämään vakiolämpötilassa energialähdettä, joka käyttäytyy tämän sovelluksen piirissä äärettömänä.

Suorituskyky

Kuitenkin se, joka tekee Paras vaihtoehto tämän energialähteen käyttämiseen on yhdistää se aurinkoenergiaan., ei liikuttaa lämpöpumppua kuten edellä mainittiin (mikä myös), mutta lisätä lämpöä järjestelmään, koska lämmitys- ja käyttöveden tuotantosovelluksissa vesi voidaan saattaa 15 ° C: seen käyttämällä geotermistä energiaa myöhemmäksi, nosta veden lämpötilaa aurinkoenergialla.

Tässä tapauksessa lämpöpumpun hyötysuhde kasvaa eksponentiaalisesti.

Maalämpöenergian jakelu

Geoterminen energia on levinnyt koko planeetalle, erityisesti kuivien kuumien kivien muodossa, mutta on alueita, joilla se ulottuu ehkä yli 10 prosenttiin planeetan pinnasta ja heillä on erityisehdot tämäntyyppisen energian kehittämiseksi.

Tarkoitan alueet jossa ilmenevät paremmin maanjäristysten ja tulivuorien vaikutukset ja se yleensä sopii yhteen tektoniset viat tärkeitä.

maalämpöenergiakartta

Niitä ovat:

  • Amerikan mantereen Tyynenmeren rannikko Alaskasta Chileen.
  • Tyynenmeren länsiosa Uudesta-Seelannista Filippiinien ja Indonesian kautta Etelä-Kiinaan ja Japaniin.
  • Kenian, Ugandan, Zairen ja Etiopian syrjäytymisen laakso.
  • Välimeren ympäristö.

Maalämpöenergian edut ja haitat

Tällä energialla, kuten kaikella olemassa olevalla, on sekä hyvät että huonot osat.

Como ventajas voimme sanoa, että:

  • Se on löydetty jaettu ympäri maapalloa.
  • Taloudellisimmat geotermiset lähteet ovat Etelä - Afrikassa tulivuoren alueet useimmiten kehitysmaissa, mikä voi olla hyvin hyödyllinen tilanteen parantamiseksi.
  • On ehtymätön energialähde inhimillisessä mittakaavassa.
  • Onko energiaa halvin se tunnetaan.

Sus haitat päinvastoin ne ovat:

  • Maalämpöenergian käyttö on jonkin verran ympäristöongelmat, erityisesti rikkikaasujen vapautuminen ilmakehään yhdessä kuumaa vettä päästetään jokiin, jotka sisältävät usein runsaasti kiintoaineita.

Vaikka yleensä jätevesi voidaan syöttää takaisin maahan, sen jälkeen kun se on uuttanut joissakin tapauksissa kaupallisesti käyttökelpoisia kaliumsuoloja.

  • Yleisesti, geotermisen lämmön siirtäminen pitkiä matkoja ei ole mahdollista. Kuumaa vettä tai höyryä tulisi käyttää lähteen läheisyydessä, ennen kuin se jäähtyy.
  • Suurin osa geotermisistä vesistä löytyy lämpötilat alle 150 ºC joten yleensä se ei ole tarpeeksi kuuma sähköntuotantoon.

Näitä vesiä voidaan käyttää vain uimiseen, rakennusten ja kasvihuoneiden sekä ulkokasvien lämmittämiseen tai esilämmitettyyn veteen kattiloissa.

  • Los Kuivat kuumakivisäiliöt ovat lyhytaikaisiaKun murtuneet pinnat jäähtyvät nopeasti, niiden energiatehokkuus laskee nopeasti.
  • Los asennuskustannukset ovat erittäin korkeat.

Maalämpöenergian tulevaisuus

Toistaiseksi vain rei'itykset ja ottaa lämpöä noin 3 km: n syvyyteen, vaikka sen odotetaan pystyvän saavuttamaan suurempia syvyyksiä, joiden kanssa geotermistä energiaa voitaisiin käyttää laajemmin.

Käytettävissä oleva kokonaisenergiakuumalla vedellä, höyryllä tai kuumilla kivillä 10 km: n syvyyteen saakka, lähestyy 3.1017 TEP. 30 miljoonaa kertaa nykyinen energiankulutus maailmassa. Mikä osoittaa sen maalämpö voi olla mielenkiintoinen vaihtoehto lyhyellä aikavälillä.

Täydennetyt tekniikat geotermisten resurssien kehittämiseksi ovat hyvin samankaltaisia ​​kuin öljysektorilla. Kuitenkin, koska 300ºC: n veden energiasisältö on tuhat kertaa pienempi kuin öljyn, pääoma voidaan taloudellisesti sijoittaa etsintään ja poraus on paljon vähemmän.

Öljypula voi kuitenkin lisätä geotermisen energian käyttöä.

Teollinen prosessi

Toisaalta geotermisten lähteiden käyttö sähköntuotantoon keskikokoisissa turbogeneraattoreissa (10-100 MW) lähellä kaivopaikkoja, mutta sähköntuotannossa käyttökelpoinen geoterminen lämpötila oli vähintään 150 ºC.

Viime aikoina siipettömät turbiinit on kehitetty geotermiselle vedelle ja höyrylle 100 ºC: seen asti vain, mikä sallii tämän energian käyttöalueen laajentamisen.

Lisäksi, voidaan käyttää teollisissa prosesseissa kuten metallien käsittely, kaikenlaisten teollisten prosessien lämmitys, kasvihuoneiden lämmitys jne.

Mutta luultavasti geotermisen energian suurin tulevaisuus on hyvin alhaisen lämpötilan geotermisen energian hyödyntämisessä, koska sen monipuolisuus, yksinkertaisuus, alhaiset taloudelliset ja ympäristökustannukset ja mahdollisuus käytä sitä lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmänä.


Artikkelin sisältö noudattaa periaatteita toimituksellinen etiikka. Ilmoita virheestä napsauttamalla täällä.

Ole ensimmäinen kommentti

Jätä kommentti

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.

*

*

  1. Vastuussa tiedoista: Miguel Ángel Gatón
  2. Tietojen tarkoitus: Roskapostin hallinta, kommenttien hallinta.
  3. Laillistaminen: Suostumuksesi
  4. Tietojen välittäminen: Tietoja ei luovuteta kolmansille osapuolille muutoin kuin lain nojalla.
  5. Tietojen varastointi: Occentus Networks (EU) isännöi tietokantaa
  6. Oikeudet: Voit milloin tahansa rajoittaa, palauttaa ja poistaa tietojasi.

bool (tosi)