Wat is geotermyske enerzjy, airconditioningsystemen en de takomst

Geotermyske enerzjy

Wiswier wite jo wat ierdwaarmte is yn algemiene termen, mar Witte jo alle basis oer dizze enerzjy?

Op in heule algemiene manier sizze wy dat ierdwaarmte is waarmte enerzjy fan binnen de ierde.

Mei oare wurden, geotermyske enerzjy is de iennige duorsume enerzjyboarne dy't net fan 'e sinne komt.

Derneist kinne wy ​​sizze dat dizze enerzjy as sadanich gjin duorsume enerzjy is syn fernijing is net ûneinich, Lykwols is op minsklike skaal ûnútputlik, sadat it wurdt beskôge as duorsum foar praktyske doelen.

Oarsprong fan waarmte yn 'e ierde

De wichtichste oarsaak fan waarmte binnen de ierde is de trochgeande ferfal fan guon radioaktive eleminten lykas Uranium 238, Thorium 232 en Kalium 40.

In oar fan 'e oarsprong fan ierdwaarmte binne de botsingen fan tektoanyske platen.

Yn beskate regio's is ierdwaarmte lykwols konsintrearder, lykas yn 'e omkriten fan fulkanen, magmastrommen, geisers en hjitte boarnen.

Gebrûk fan ierdwaarmte enerzjy

Dizze enerzjy is minimaal 2.000 jier yn gebrûk.

De Romeinen brûkten de hjitte boarnen oan húskes en, resint, dizze enerzjy is brûkt foar de ferwaarming fan gebouwen en kassen en foar it opwekken fan elektrisiteit.

Op it stuit binne d'r 3 soarten ôfsettings wêrfan wy ierdwaarmte kinne krije:

  • Reservoirs foar hege temperatuer
  • Reservoirs foar lege temperatuer
  • Droege hite rotsreservoaren

Reservoirs foar hege temperatuer

Wy sizze dat d'r in boarch fan is hege temperatuer as it reservoirwetter berikt temperatueren boppe 100ºC fanwegen de oanwêzigens fan in aktive waarmteboarne.

Om geotermyske waarmte brûkbere ierdwaarmte te meitsjen, moatte geologyske omstannichheden it mooglik meitsje in ierdwaarm reservoir, fergelykber mei dy befette yn oalje as ierdgas, besteande út in permeabele rots, sânstiennen of kalkstien bygelyks, oergetten troch in wettertichte laach, lykas klaai.

hege temperatuer skema

It grûnwetter ferwaarme troch de rotsen giet yn opwaartse rjochting nei it reservoir, wêr't se finzen bliuwe ûnder de trochmjittige laach.

Wannear der binne skuorren yn 'e ûnmooglike laach is de ûntsnapping fan stoom of wetter nei it oerflak mooglik, ferskine yn 'e foarm fan hite boarnen as geisers.

Dizze hjitte boarnen binne sûnt âlde tiden brûkt en kinne maklik wurde brûkt foar ferwaarming en yndustriële prosessen.

termyske baden

Roman Baths of Bath

Reservoirs foar lege temperatuer

Reservoirs mei lege temperatuer binne dy wêryn de temperatuer fan it wetter, dy't wy sille brûke, leit tusken 60 en 100ºC.

Yn dizze ôfsettings, de wearde fan 'e hjittestream is it normaal fan' e ierdkoarste, dus it bestean fan 2 fan 'e foarige betingsten is net nedich: bestean fan in aktive waarmteboarne en isolaasje fan' e floeistofopslach.

Skema foar lege temperatuer

Allinnich de oanwêzigens fan in pakhús op 'e passende djipte, sadat, mei de besteande geotermyske gradient yn dat gebiet, d'r temperatueren binne dy't har eksploitaasje ekonomysk meitsje.

Droege hite rotsreservoaren

It potensjeel fan ierdwaarmte es in protte grutter as waarmte wurdt wûn út droege hite rotsen, dy't gjin wetter natuerlik befetsje.

Se binne by in temperatuer tusken 250 en 300ºC al ien djipte tusken 2.000 en 3.000 meter.

Foar syn eksploitaasje is it nedich om droege hite rotsen te brekken, oan meitsje se poreus.

Dan kâld wetter wurdt yntrodusearre fan it oerflak troch in piip, lit it troch de gebroken hjitte rots gean, sadat it opwaarmet en dan, wetterdamp wurdt wûn troch in oare pipeline om syn druk te brûken om in turbine oan te riden en generearje elektryske enerzjy.

hot rock sketst

It probleem mei dit soarte eksploitaasje is de techniken foar it brekken fan 'e rotsen op sa'n djipte en boarjen.

Hoewol in protte foarútgong is makke yn dizze gebieten mei oaljeboarringstechniken.

Hiel lege temperatuer ierdwaarmte

Wy kinne beskôgje de ûndergrûn oant lytse djipten as in waarmteboarne by 15ºC, folslein duorsum en ûnútputlik.

Troch in gaadlik fangsysteem en in waarmtepomp kin waarmte wurde oerdroegen fan dizze boarne by 15 ° C nei in systeem dat 50 ° C berikt, en dat lêste kin brûkt wurde foar ferwaarming en it krijen fan sanitêr hyt wetter foar gebrûk yn 'e hûs.

Ek, deselde waarmtepomp kin waarmte opnimme út 'e omjouwing by 40ºC en leverje oan' e ûndergrûn mei itselde fangsysteemDêrom kin it systeem dat húshâldlike ferwaarming kin oplosse ek koelje oplosse, dat wol sizze, it hûs hat in inkele ynstallaasje foar syn yntegraal klimaatregeling.

It wichtichste neidiel fan dit soarte enerzjy is de nedich in heul grut begraffenisflak fan it bûtenste sirkwyIt wichtichste foardiel is lykwols de pMooglikheid it te brûken as ferwaarming- en koelsysteem tsjin in heul lege kosten.

Yn it folgjende diagram kinne jo ferskate manieren sjen om waarmte op te nimmen of oer te bringen nei de flier foar letter gebrûk by ferwaarming, koeling en it krijen fan tapwetter (húslik waarm wetter). Ik sil de proseduere hjirûnder útlizze.

HVAC-systeemskema

Air conditioning fan in hûs, in blok flats, in sikehûs, ensfh. kin berikt wurde yndividueel, om't it gjin grutte ynvestearingen foar it systeem nedich is, yn tsjinstelling ta geotermyske foarsjenningen op hege en middelbere temperatuer.

Dit systeem foar it brûken fan sinne-enerzjy dy't wurdt absorbeare troch it ierdoerflak is basearre op 3 haadeleminten:

  1. Waarmtepomp
  2. Wiksel circuit mei de ierde
    1. Waarmteferwikseling mei oerflaktewetter
    2. Ruilje mei de grûn
  3. Wikselje sirkwy mei it hûs

Waarmtepomp

De waarmtepomp is in thermodynamyske masine dy't basearre is op 'e Carnot-syklus útfierd troch in gas.

Dizze masine absorbeart waarmte fan ien boarne om it te leverjen oan in oare dy't op in hegere temperatuer is.

It meast typyske foarbyld is koelkastenDizze hawwe in masine dy't waarmte ekstraet fan binnenút en ferdriuwt it nei bûten, dy't op in hegere temperatuer leit.

Oare foarbylden fan waarmtepompen binne airconditioners en airconditioners foar huzen en auto's.

Yn dizze skema kinne jo sjen dat de Kâlde lampe absorbeart waarmte fan 'e grûn yn in útwikseling en de floeistof dy't sirkuleart troch it kâlde bulbsirkwy absorbeart waarmte oant ferdampt.

waarmtepomp regeling

It sirkwy dat it wetter mei waarmte fan 'e grûn draacht, koelt ôf en komt werom nei de grûn, boaiemtemperatuerwinning is heul rap.

Oan 'e oare kant verwarmt de hite gloeilampe, yn' t hûs, de loft dy't him waarmt.

De waarmtepomp "pompet" waarmte fan 'e kâlde bol nei de hite gloeilampe.

Prestaasje (enerzjy levere / enerzjy opnommen) it hinget ôf fan 'e temperatuer fan' e boarne dy't de ferdampte waarmte leveret.

Konvinsjonele airconditioningsystemen absorbearje waarmte fan 'e atmosfear, dy't yn' e winter kin berikke temperatuers hjirûnder -2 ° C

By dizze temperatueren kin de ferdamper praktysk gjin waarmte fange en de pomp prestaasjes is heul leech.

Yn 'e simmer as it hjitter is, moat de pomp de waarmte opjaan fan' e sfear dy't kin wêze 40ºC, mei wat de prestaasjes binne net sa goed as jo kinne ferwachtsje.

Mar, it geotermyske opfangsysteem, troch in boarne te hawwen oan konstante temperatuer, prestaasjes is altyd optimaal nettsjinsteande atmosferyske temperatuerbetingsten. Dat dit systeem is dus folle effisjinter dan in konvinsjonele waarmtepomp.

Wikselje sirkwy mei de Ierde

Waarmteferwikseling mei oerflaktewetter

Dit systeem is basearre op set wetter yn termysk kontakt ôfkomstich fan in oerflakboarne mei de evaporator / kondensator, neffens de behoeften, foar it opnimmen of oerdragen fan waarmte nei it neamde wetter.

Foardiel: presintsjes is dat it in lege kosten

Neidiel:  d'r is net altyd in boarne fan wetter beskikber.

Ruilje mei de grûn

este kin direkt wêze as de útwikseling tusken de grûn en de evaporator / kondensator fan 'e waarmtepomp wurdt útfierd troch middel fan in begroeven koperen piip.

Foar in hûs kin tusken 100 en 150 meter piip nedich wêze.

  • Advantages: lege kosten, ienfâld en goede prestaasjes.
  • Nadeel: mooglikheid fan gaslekken en beferzen fan gebieten fan it lân.

Of ek kin in helpkring wêze as it in set begroeven buizen hat, wêrtroch wetter sirkuleart, dat op syn beurt waarmte útwikselet mei de ferdamper / kondensator.

Foar in hûs kin tusken 100 en 200 meter piip nedich wêze.

  • Advantages: lege druk yn 't circuit, sadat grutte temperatuerferskillen foarkomme
  • Nadeel: hege priis.

Wikselje sirkwy mei it hûs

Dizze sirkwy kin wêze mei in direkte útwikseling as mei in ferdieling fan hyt en kâld wetter.

Direkte útwikseling It is basearre op it sirkulearjen fan in loftstream oer it oerflak fan 'e evaporator / kondensator oan' e kant fan it hûs foar waarmteferwikseling en it distribuearjen fan dizze hite / kâlde loft troch it hûs, fia thermysk isoleare buizen.

Mei ien distribúsjesysteem wurdt de ferdieling fan hjit en kâld yn 'e hûs oplost.

  • Advantages: se hawwe normaal in lege kosten en in protte ienfâld.
  • Nadeel: lege prestaasjes, matich komfort en is allinich fan tapassing op huzen dy't nij boud binne of in heule systeem foar konveksje mei lucht hawwe.

It distribúsjesysteem foar hyt en kâld wetter It is basearre op sirkulearjen fan in stream fan wetter oer it oerflak fan 'e evaporator / kondensator oan' e kant fan it hûs foar waarmteferwikseling.

It wetter wurdt yn 'e simmer meastentiids ôfkuolle oant 10 ° C en yn' e winter ferwaarme oant 45 ° C om te brûken as in middel foar airconditioning.

Flierferwaarming is de bêste prestearjende en noflikste metoade om de ferwaarming op te lossen, kin it lykwols net brûkt wurde foar koeling, dat as dizze metoade of dy fan hjitwetterstralers wurdt brûkt, sil in oar systeem moatte wurde ynstalleare om de koeling te brûken.

  • Advantages: heul heech komfort en prestaasjes.
  • Nadeel: hege priis.

Prestaasjes fan airconditioningsystemen

Enerzjy-effisjinsje fan in airconditioningsysteem dat brûkt wurdt as waarmteboarne de ûndergrûn by 15ºC is teminsten fan 400% yn ferwaarming en 500% yn koeling.

As it opwaarmet d'r is mar in bydrage fan elektryske enerzjy fan 25% fan 'e totale fereaske enerzjy, En as it wurdt brûkt om te koelen is de prestaasje mear dan dûbel dat fan in waarmtepomp dy't 40 graden útwikselet mei de loft, dus yn dit gefal is d'r ek in enerzjybesparring fan mear dan 50% yn ferliking mei in konvinsjonele airco.

Dit betsjut dat om fan 'e kâlde poal nei de hite poal 4 ienheden enerzjy te pompen (bygelyks 4 kaloryen), mar 1 ienheid enerzjy nedich is.

Yn 'e koeling is foar elke 5 ienheden pompe, 1 ienheid nedich om se te pompen.

Dit is mooglik sûnt genereart net alle hjittensmar it measte wurdt allinich oerbrocht fan ien boarne nei in oare.

De ienheden fan enerzjy dy't wy leverje oan 'e waarmtepomp binne yn' e foarm fan elektryske enerzjy, dus yn prinsipe produsearje wy CO2 yn 'e elektryske enerzjyprodusearjende plant, hoewol yn folle minder kwantiteit.

Mar, wy koenen net-elektryske waarmtepompen brûke, mar dat har enerzjyboarne sinnetermysk wie, mar se binne noch yn 'e eksperimintele faze.

Si wy fergelykje dit systeem mei in ferwaarmingstelsel foar sinne-enerzjyopfang fia panielen kinne wy ​​dat sjen presinteart in grut foardielsûnt fereasket gjin grutte akkumulatoren te kompensearjen foar de oeren fan gebrek oan sinnestraling.

De grutte akkumulator is de eigen massa fan 'e ierde dat makket dat wy in enerzjyboarne hawwe by konstante temperatuer, dy't yn 'e omfang fan dizze applikaasje as ûneinich gedraacht.

Performance

Dejinge dy't dat docht De bêste opsje foar it brûken fan dizze enerzjyboarne is it te kombinearjen mei sinnetermyske enerzjy., net om de waarmtepomp te ferpleatsen lykas hjirboppe neamd (dy't ek) mar om waarmte ta te foegjen oan it systeem, jûn dat yn tapassingen foar ferwaarming en húshâldlik wetter, wetter kin mei geotermyske enerzjy nei 15ºC brocht wurde foar letter, ferheegje de temperatuer fan it wetter mei sinne-enerzjy.

Yn dit gefal de effisjinsje fan 'e waarmtepomp nimt eksponentiell ta.

Distribúsje fan ierdwaarmte

Geotermyske enerzjy is wiidferspraat oer de heule planeet, fral yn 'e foarm fan droege hite rotsen, mar d'r binne gebieten wêryn't it faaks oer 10% fan it oerflak fan 'e planeet útwreidet en se hawwe spesjale betingsten om dit soarte enerzjy te ûntwikkeljen.

Ik bedoel de sônes wêryn mear manifestearje de effekten fan ierdbevingen en fulkanen en dat, yn 't algemien, gearfalle mei tektoanyske flaters wichtich.

geotermyske enerzjykaart

Under har binne:

  • De Pasifyske kust fan it Amerikaanske Kontinent, fan Alaska oant Sily.
  • De westlike Stille Oseaan, fan Nij-Seelân, fia de Filipinen en Yndoneesje, oant súdlik Sina en Japan.
  • De delling fan dislokaasje fan Kenia, Oeganda, Saïre en Etioopje.
  • De omkriten fan 'e Middellânske See.

Foardielen en neidielen fan ierdwaarmte

Dizze enerzjy, lykas alles wat bestiet, hat syn goede dielen lykas har minne dielen.

como foardielen wy kinne dat sizze:

  • It is fûn ferspraat oer de heule planeet.
  • De meast ekonomyske ierdwaarmte boarnen binne yn 'e fulkanyske gebieten meast yn ûntwikkelingslannen, dat kin heul wêze nuttich om jo situaasje te ferbetterjen.
  • It is in a ûnútputlike boarne fan enerzjy op minsklike skaal.
  • Is de enerzjy goedkeaper dat is bekend.

Jo neidielen krekt oarsom binne se:

  • It gebrûk fan ierdwaarmte presinteart wat miljeuproblemen, yn it bysûnder, de frijlitting fan swevelgassen yn 'e sfear, tegearre mei hyt wetter lit út nei rivieren, dy't faak in heech nivo fêste stoffen befetsje.

Hoewol yn 't algemien kin ôffalwetter yn' e ierde werjeare wurde, nei't er, yn guon gefallen, kommersjeel brûkbere kaliumsâlen hat ekstrahearre.

  • Yn 't algemien, oerdracht fan ierdwaarmte oer lange ôfstannen is net helber, Waarm wetter as stoom moatte wurde brûkt yn 'e omkriten fan' e boarne, foardat it ôfkuollet.
  • It measte fan de ierdwaarmte wetters wurde fûn temperatueren ûnder 150ºC dus yn 't algemien is it net heul genôch foar elektrisiteitsopwekking.

Dizze wetters kinne allinich brûkt wurde foar baden, ferwaarming fan gebouwen en kassen en bûtengewaaksen, as as foarferwaarme wetter foar tsjettels.

  • de droege hite rotsreservoaren binne koart libbeAs gebarsten oerflakken snel ôfkuolje, sakket har enerzjy-effisjinsje rap.
  • de ynstallaasjekosten binne heul heech.

De takomst fan ierdwaarmte

Oant no ta binne allinich perforaasjes en lûke waarmte út nei djipten fan sawat 3 km, hoewol it wurdt ferwachte dat it in gruttere djipte kin berikke, wêrmei't ierdwaarmte breder koe wurde brûkt.

De totale beskikbere enerzjyyn 'e wei fan hyt wetter, stoom of hjitte stiennen, oant in djipte fan 10 km, benaderingen 3.1017 tep, 30 miljoen kear it hjoeddeistige wrâldenerzjyferbrûk. Wat dat oanjout ierdwaarmte kin op koarte termyn in nijsgjirrich alternatyf wêze.

De perfeksjoneare techniken foar de ûntwikkeling fan geotermyske boarnen binne heul gelyk oan dy brûkt yn 'e oaljesektor. Sûnt lykwols de enerzjyynhâld fan wetter by 300 ºC is tûzen kear leger dan dy fan oalje, kin de haadstêd ekonomysk wurde ynvestearre yn ferkenning en boarjen is folle minder.

Oaljetekoart kin lykwols it tanimmend gebrûk fan ierdwaarmte stimulearje.

Yndustrieel proses

Oan 'e oare kant hat it altyd mooglik west gebrûk fan ierdwaarmte boarnen foar it opwekken fan elektrisiteit yn middelgrutte turbogenerators (10-100MW) tichtby de putten, mar de minimale brûkbere ierdwaarmte temperatuer foar elektrisiteitsopwekking wie 150ºC.

De lêste tiid blêdleaze turbines binne ûntwikkele foar ierdwaarm wetter en stoom oant 100ºC allinich, wêrtroch it fjild fan gebrûk fan dizze enerzjy útwreidet.

Ek, kin brûkt wurde yn yndustriële prosessen lykas de ferwurking fan metalen, it ferwaarmjen fan yndustriële prosessen fan alle soarten, it ferwaarmjen fan kassen, ensfh.

Mar wierskynlik de grutste takomst fan ierdwaarmte leit yn it brûken fan ierdwaarmte enerzjy mei heule temperatuer, fanwegen syn alsidichheid, ienfâld, lege ekonomyske en miljeukosten en de mooglikheid fan brûk it as ferwaarmings- en koelsysteem.


De ynhâld fan it artikel hâldt him oan ús prinsipes fan redaksje etyk, Om in flater te melden klikje hjir.

Wês de earste om kommentaar

Lit jo reaksje efter

Jo e-mailadres wurdt net publisearre. Ferplichte fjilden binne markearre mei *

*

*

  1. Ferantwurdlik foar de gegevens: Miguel Ángel Gatón
  2. Doel fan 'e gegevens: Control SPAM, kommentaarbehear.
  3. Legitimaasje: jo tastimming
  4. Kommunikaasje fan 'e gegevens: De gegevens wurde net oan tredden kommunisearre, útsein troch wetlike ferplichting.
  5. Gegevensopslach: Databank hoste troch Occentus Networks (EU)
  6. Rjochten: Op elk momint kinne jo jo ynformaasje beheine, herstelle en wiskje.