Apa itu energi panas bumi, sistem pendingin udara, dan masa depan

Tentunya Anda tahu apa itu energi panas bumi secara umum, tetapi Apakah Anda mengetahui semua dasar tentang energi ini?

Secara umum kita mengatakan bahwa energi panas bumi adalah energi panas dari dalam bumi.

Dengan kata lain, energi panas bumi adalah satu-satunya sumber energi terbarukan yang tidak berasal dari Matahari.

Selain itu, kami dapat mengatakan bahwa energi ini bukan energi terbarukan karena pembaruannya tidak terbatas, Namun tidak ada habisnya dalam skala manusia, sehingga dianggap terbarukan untuk tujuan praktis.

Asal usul panas di dalam Bumi

Penyebab utama panas di dalam bumi adalah peluruhan terus menerus beberapa elemen radioaktif seperti Uranium 238, Thorium 232 dan Kalium 40.

Lain dari asal-usul energi panas bumi adalah tabrakan lempeng tektonik.

Namun, di wilayah tertentu, panas bumi lebih terkonsentrasi, seperti yang terjadi di sekitarnya gunung berapi, arus magma, geyser dan mata air panas.

Penggunaan energi panas bumi

Energi ini telah digunakan minimal selama 2.000 tahun.

Orang Romawi menggunakan pemandian air panas mandi dan, baru-baru ini, energi ini telah digunakan untuk pemanasan gedung dan rumah kaca dan untuk pembangkit listrik.

Saat ini terdapat 3 jenis endapan dari mana kita dapat memperoleh energi panas bumi:

• Waduk suhu tinggi
• Waduk suhu rendah
• Waduk batu panas kering

Waduk suhu tinggi

Kami mengatakan bahwa ada setoran suhu tinggi saat air waduk mencapai suhu di atas 100ºC karena adanya sumber panas aktif.

Agar panas bumi dapat menghasilkan energi panas bumi yang dapat digunakan, kondisi geologi harus memungkinkan terbentuknya a reservoir panas bumi, serupa dengan yang terkandung di dalam minyak atau gas bumi, terdiri atas a batuan permeabel, batupasir atau batu kapur misalnya, dengan a lapisan tahan air, seperti tanah liat.

Air tanah yang dipanaskan oleh bebatuan mengalir ke atas ke reservoir, di mana mereka tetap terperangkap di bawah lapisan kedap air.

Ketika ada celah di lapisan kedap air tersebut, pelepasan uap atau air ke permukaan dimungkinkan, muncul dalam bentuk mata air panas atau geyser.

Mata air panas ini telah digunakan sejak zaman kuno dan dapat dengan mudah digunakan untuk pemanasan dan proses industri.

Waduk suhu rendah

Waduk suhu rendah adalah yang di dalamnya suhu air, yang akan kita gunakan, terletak antara 60 dan 100ºC.

Dalam simpanan ini, nilai fluks kalor adalah nilai normal kerak bumi, sehingga tidak diperlukan adanya 2 kondisi sebelumnya: adanya sumber panas aktif dan insulasi penyimpanan fluida.

Hanya keberadaan gudang pada kedalaman yang sesuai sehingga dengan adanya gradien panas bumi yang ada di daerah tersebut terdapat temperatur yang membuat eksploitasinya menjadi ekonomis.

Waduk batu panas kering

Potensi energi panas bumi es mucho lebih besar jika panas diekstraksi dari batuan panas yang kering, yang tidak mengandung air secara alami.

Mereka berada di a suhu antara 250 dan 300ºC sudah satu kedalaman antara 2.000 dan 3.000 meter.

Untuk eksploitasinya perlu memecah batuan panas yang kering, untuk membuat mereka keropos.

Lalu air dingin dimasukkan dari permukaan melalui pipa, membiarkannya melewati batuan panas yang retak, sehingga memanas dan kemudian, uap air diekstraksi melalui pipa lain untuk menggunakan tekanannya untuk menggerakkan turbin dan menghasilkan energi listrik.

Masalah dengan jenis eksploitasi ini adalah teknik rekahan batuan pada kedalaman dan pengeboran.

Meskipun banyak kemajuan telah dicapai di bidang-bidang ini dengan menggunakan teknik pengeboran minyak.

Energi panas bumi bersuhu sangat rendah

Kami dapat mempertimbangkan lapisan tanah sebelah bawah untuk kedalaman kecil seperti a sumber panas pada suhu 15ºC, benar-benar terbarukan dan tidak ada habisnya.

Melalui sistem penangkapan yang sesuai dan pompa panas, panas dapat ditransfer dari sumber ini pada suhu 15ºC ke sistem yang mencapai 50ºC, dan yang terakhir digunakan untuk memanaskan dan memperoleh air panas sanitasi untuk digunakan di rumah.

Selain itu, pompa kalor yang sama dapat menyerap panas dari lingkungan pada suhu 40ºC dan mengirimkannya ke lapisan bawah tanah dengan sistem penangkapan yang samaOleh karena itu, sistem yang dapat mengatasi pemanasan rumah tangga juga dapat mengatasi pendinginan, yaitu, rumah memiliki satu instalasi untuk pendingin udara integral.

Kelemahan utama dari jenis energi ini adalah membutuhkan permukaan penguburan yang sangat besar dari sirkuit luarNamun, keunggulan utamanya adalah pKemungkinan menggunakannya sebagai sistem pemanas dan pendingin dengan biaya yang sangat rendah.

Dalam diagram berikut, Anda dapat melihat berbagai cara menangkap atau mentransfer panas ke lantai untuk digunakan nanti dalam memanaskan, mendinginkan, dan memperoleh DHW (air panas sanitasi). Saya akan menjelaskan prosedurnya di bawah ini.

AC rumah, blok flat, rumah sakit, dll. bisa dihubungi secara individual, karena tidak memerlukan investasi besar untuk sistem tersebut, tidak seperti fasilitas panas bumi suhu tinggi dan sedang.

Sistem untuk memanfaatkan energi matahari yang diserap oleh permukaan bumi ini didasarkan pada 3 elemen utama:

1. Pompa panas
2. Tukar sirkuit dengan Bumi
   1. Pertukaran panas dengan air permukaan
   2. Tukarkan dengan tanah
3. Tukar sirkuit dengan rumah

Pompa panas

Pompa kalor adalah mesin termodinamika yang didasarkan pada Siklus Carnot yang dilakukan oleh gas.

Mesin ini menyerap panas dari satu sumber untuk dikirim ke sumber lain yang memiliki suhu lebih tinggi.

Contoh paling umum adalah lemari esIni memiliki mesin yang mengekstraksi panas dari dalam dan mengeluarkannya ke luar, yang bersuhu lebih tinggi.

Contoh lain dari pompa kalor adalah AC dan AC untuk rumah dan mobil.

Dalam skema ini, Anda dapat melihat bahwa file Bola lampu dingin menyerap panas dari tanah dalam pertukaran dan cairan yang bersirkulasi melalui sirkuit bola dingin menyerap panas hingga menguap.

Sirkuit yang membawa air dengan panas dari tanah mendingin dan kembali ke tanah, pemulihan suhu tanah sangat cepat.

Di sisi lain, bohlam panas, di dalam rumah, memanaskan udara sehingga menghasilkan panas.

Pompa kalor sedang "memompa" panas dari bohlam dingin ke bohlam panas.

Performa (energi yang disediakan / energi yang diserap) itu tergantung pada suhu sumber yang memasok panas yang diuapkan.

Sistem pendingin udara konvensional menyerap panas dari atmosfer, yang dapat mencapai di musim dingin suhus di bawah -2 ° C.

Pada suhu ini evaporator praktis tidak dapat menangkap panas dan kinerja pompa sangat rendah.

Di musim panas ketika lebih panas, pompa harus melepaskan panas dari atmosfer yang mungkin ada 40°C, dengan apa itu kinerjanya tidak sebaik yang Anda harapkan.

Namun, sistem tangkapan panas bumi, memiliki sumber untuk suhu konstan, kinerja selalu optimal terlepas dari kondisi suhu atmosfer. Jadi sistem ini jauh lebih efisien daripada pompa kalor konvensional.

Tukar sirkuit dengan Bumi

Pertukaran panas dengan air permukaan

Sistem ini didasarkan pada letakkan air dalam kontak termal berasal dari sumber permukaan dengan evaporator / kondensor, sesuai dengan kebutuhan, untuk penyerapan atau perpindahan panas ke perairan tersebut.

Keuntungan: hadiah memiliki biaya rendah

Kekurangan:  tidak selalu ada sumber air yang tersedia.

Tukarkan dengan tanah

ini bisa langsung ketika pertukaran antara tanah dan evaporator / kondensor pompa panas dilakukan dengan menggunakan pipa tembaga yang terkubur.

Untuk sebuah rumah, mungkin diperlukan pipa antara 100 dan 150 meter.

• keuntungan: biaya rendah, kesederhanaan, dan performa bagus.
• Kekurangan: kemungkinan kebocoran gas dan pembekuan area di tanah.

Atau juga bisa menjadi sirkuit tambahan ketika memiliki satu set pipa yang terkubur, di mana air bersirkulasi, yang pada gilirannya bertukar panas dengan evaporator / kondensor.

Untuk sebuah rumah, mungkin diperlukan pipa antara 100 dan 200 meter.

• keuntungan: tekanan rendah di sirkuit sehingga menghindari perbedaan suhu yang besar
• Kekurangan: harga tinggi.

Tukar sirkuit dengan rumah

Sirkuit ini bisa dengan pertukaran langsung atau dengan distribusi air panas dan dingin.

Pertukaran langsung Ini didasarkan pada sirkulasi aliran udara di atas permukaan evaporator / kondensor di sisi rumah untuk pertukaran panas dan mendistribusikan udara panas / dingin ini ke seluruh rumah, melalui pipa yang diisolasi secara termal.

Dengan sistem distribusi tunggal, distribusi panas dan dingin di rumah teratasi.

• keuntungan: biasanya memiliki biaya rendah dan banyak kesederhanaan.
• Kekurangan: kinerja rendah, kenyamanan sedang dan hanya berlaku untuk rumah yang baru dibangun atau memiliki sistem pemanas konveksi udara.

Sistem distribusi air panas dan dingin Ini didasarkan pada sirkulasi aliran air di atas permukaan evaporator / kondensor di sisi rumah untuk pertukaran panas.

Air biasanya didinginkan hingga 10ºC di musim panas dan dipanaskan hingga 45ºC di musim dingin untuk digunakan sebagai alat pendingin ruangan.

Pemanasan di bawah lantai adalah metode yang berkinerja terbaik dan paling nyaman untuk mengatasi pemanasan, bagaimanapun, itu tidak dapat digunakan untuk pendinginan, jadi jika metode ini atau metode radiator air panas digunakan, sistem lain harus dipasang untuk dapat menggunakan pendinginan.

• keuntungan: kenyamanan dan kinerja yang sangat tinggi.
• Kekurangan: harga tinggi.

Kinerja sistem pendingin udara

Efisiensi energi dari sistem pendingin udara yang digunakan sebagai sumber panas lapisan tanah pada suhu 15ºC setidaknya dari 400% dalam pemanasan dan 500% dalam pendinginan.

Saat sedang memanas hanya terdapat kontribusi energi listrik sebesar 25% dari total energi yang dibutuhkan. Dan bila digunakan untuk mendinginkan kinerjanya lebih dari dua kali lipat dari pompa kalor yang bertukar dengan udara pada suhu 40 derajat, jadi dalam hal ini juga terdapat penghematan energi lebih dari 50% dibandingkan dengan AC konvensional.

Artinya untuk memompa dari kutub dingin ke kutub panas 4 unit energi (misalnya 4 kalori), hanya dibutuhkan 1 unit energi.

Dalam refrigerasi, untuk setiap 5 unit yang dipompa dibutuhkan 1 unit untuk memompanya.

Ini dimungkinkan sejak tidak menghasilkan semua panas, tapi sebagian besar hanya ditransfer dari satu sumber ke sumber lain.

Satuan energi yang kita suplai ke heat pump berupa energi listrik, sehingga pada dasarnya kita menghasilkan CO2 di pabrik penghasil energi listrik tersebut walaupun dalam jumlah yang jauh lebih kecil.

Namun, kita bisa menggunakan pompa panas non-listrik, tetapi sumber energinya adalah panas matahari tetapi mereka masih dalam tahap percobaan.

Si kami membandingkan sistem ini dengan sistem pemanas penangkap energi surya melalui panel kita bisa melihatnya memberikan keuntungan besarSebagai tidak membutuhkan akumulator besar untuk mengkompensasi jam-jam kurangnya radiasi matahari.

Akumulator hebat adalah massa Bumi itu sendiri yang membuat kita memiliki sumber energi pada suhu konstan, yang dalam lingkup aplikasi ini berperilaku tak terbatas.

Namun, salah satu yang melakukannya Pilihan terbaik untuk menggunakan sumber energi ini adalah menggabungkannya dengan energi panas matahari., bukan untuk memindahkan heat pump seperti yang disebutkan di atas (yang juga) tapi untuk menambah panas ke sistem, mengingat bahwa dalam aplikasi pemanas dan produksi air panas domestik, air dapat dibawa ke suhu 15ºC dengan menggunakan energi panas bumi untuk nanti, naikkan suhu air dengan energi matahari.

Dalam hal ini efisiensi pompa kalor meningkat secara eksponensial.

Distribusi energi panas bumi

Energi panas bumi tersebar luas di seluruh planet, terutama berupa batuan panas yang kering, namun ada area di mana ia meluas mungkin lebih dari 10% dari permukaan planet dan mereka memiliki kondisi khusus untuk mengembangkan jenis energi ini.

Maksud saya area di mana lebih nyata efek gempa bumi dan gunung berapi dan itu, secara umum, bertepatan dengan kesalahan tektonik penting.

Diantaranya adalah:

• Pesisir Pasifik di Benua Amerika, dari Alaska hingga Chile.
• Pasifik barat, dari Selandia Baru, melalui Filipina dan Indonesia, hingga Tiongkok selatan dan Jepang.
• Lembah dislokasi Kenya, Uganda, Zaire dan Ethiopia.
• Lingkungan Mediterania.

Keuntungan dan kerugian energi panas bumi

Energi ini, seperti semua yang ada, memiliki bagian baik maupun buruknya.

Como keuntungan kita dapat mengatakan bahwa:

• Itu ditemukan didistribusikan ke seluruh planet.
• Sumber panas bumi termurah ditemukan di daerah vulkanik kebanyakan berlokasi di negara berkembang, yang bisa sangat berguna untuk memperbaiki situasi Anda.
• Apakah a sumber energi yang tidak ada habisnya dalam skala manusia.
• Apakah energi lebih murah yang diketahui.

Sus kerugian sebaliknya mereka adalah:

• Penggunaan energi panas bumi memberikan beberapa manfaat masalah lingkungan, khususnya, pelepasan gas belerang ke atmosfer, bersama dengan pembuangan air panas ke sungai, yang sering kali mengandung padatan tingkat tinggi.

Meskipun secara umum, air limbah dapat disuntikkan kembali ke bumi, setelah diekstraksi, dalam beberapa kasus, garam kalium yang dapat digunakan secara komersial.

• Secara umum, transmisi panas bumi dalam jarak jauh tidak memungkinkan. Air panas atau uap harus digunakan di sekitar sumbernya, sebelum menjadi dingin.
• Sebagian besar perairan panas bumi ditemukan suhu di bawah 150ºC jadi secara umum, tidak cukup panas untuk pembangkit listrik.

Air ini hanya dapat digunakan untuk mandi, memanaskan bangunan dan rumah kaca dan tanaman luar ruangan, atau sebagai air pemanas untuk boiler.

• Los reservoir batu panas kering berumur pendekkarena permukaan yang retak mendingin dengan cepat, mengakibatkan penurunan efisiensi energi yang cepat.
• Los biaya pemasangan sangat tinggi.

Masa depan energi panas bumi

Sejauh ini, hanya pengeboran dan mengekstrak panas hingga kedalaman sekitar 3 km, meskipun diharapkan dapat mencapai kedalaman yang lebih dalam, yang dengannya energi panas bumi dapat digunakan secara lebih luas.

Total energi yang tersediadi jalan air panas, uap atau batu panas, hingga kedalaman 10 km, mendekati 3.10¹⁷ kaki. 30 juta kali konsumsi energi dunia saat ini. Yang menandakan itu energi panas bumi bisa menjadi alternatif yang menarik dalam jangka pendek.

Teknik yang disempurnakan untuk pengembangan sumber daya panas bumi sangat mirip dengan yang digunakan di sektor minyak. Namun, sejak itu kandungan energi air pada 300ºC seribu kali lebih rendah dari minyak, modal ekonomis dapat diinvestasikan dalam eksplorasi dan pengeboran jauh lebih sedikit.

Namun, kekurangan minyak dapat memicu peningkatan penggunaan energi panas bumi.

Di sisi lain, itu selalu memungkinkan penggunaan sumber panas bumi untuk pembangkitan listrik pada generator turbo berukuran sedang (10-100MW) terletak di dekat lokasi sumur, tetapi suhu panas bumi minimum yang dapat digunakan untuk pembangkit listrik adalah 150ºC.

Belakangan ini turbin tanpa pisau telah dikembangkan untuk air panas bumi dan uap hingga 100ºC hanya, yang memungkinkan untuk memperluas bidang penggunaan energi ini.

Selain itu, dapat digunakan dalam proses industri seperti produksi logam, pemanasan semua jenis proses industri, pemanasan rumah kaca, dll.

Tapi mungkin Masa depan terbesar energi panas bumi terletak pada pemanfaatan energi panas bumi bersuhu sangat rendah, karena keserbagunaan, kesederhanaan, biaya ekonomi dan lingkungan yang rendah dan kemungkinannya menggunakannya sebagai sistem pemanas dan pendingin.