지열 에너지, 공조 시스템 및 미래는 무엇입니까

지열 에너지

일반적으로 지열 에너지가 무엇인지 확실히 알고 있지만 이 에너지에 대한 모든 기본 사항을 알고 있습니까?

매우 일반적인 방식으로 우리는 지열 에너지가 지구 내부의 열 에너지.

즉, 지열 에너지는 태양에서 추출되지 않는 유일한 재생 가능 에너지 자원입니다.

또한이 에너지는 재생 가능한 에너지가 아니라고 말할 수 있습니다. 그것의 갱신은 무한하지 않습니다, 그러나 인간의 규모로는 무궁무진하다, 그래서 실용적인 목적으로 재생 가능한 것으로 간주됩니다.

지구 내부의 열의 기원

지구 내부 열의 주요 원인은 일부 방사성 원소의 지속적인 붕괴 Uranium 238, Thorium 232 및 Potassium 40과 같은

또 다른 지열 에너지의 기원 ~이다. 지각 판의 충돌.

그러나 특정 지역에서는 지열이 더 집중되어 있습니다. 화산, 마그마 해류, 간헐천 및 온천.

지열 에너지 사용

이 에너지는 최소 2.000 년 동안 사용되었습니다.

로마인들은 온천을 사용하여 욕실 최근에이 에너지는 건물 및 온실 난방 및 전기 생산.

현재 우리가 지열 에너지를 얻을 수있는 3 가지 유형의 매장지가 있습니다.

  • 고온 저장소
  • 저온 저장소
  • 건조한 뜨거운 암석 저수지

고온 저장소

우리는 예금이 있다고 말합니다 고온 저수지 물이 도달하면 100ºC 이상의 온도 활성 열원이 있기 때문입니다.

지열이 사용 가능한 지열 에너지를 생성하기 위해서는 지질 학적 조건으로 인해 지열 저수지, 석유 또는 천연 가스에 포함 된 것과 유사하며 침투성 암석, 사암 또는 석회석, 예를 들어 방수층, 점토처럼.

고온 계획

암석에 의해 가열 된 지하수는 위쪽으로 통과 불 침투성 층 아래에 ​​갇혀있는 저수지로.

언제 균열이있다 상기 불 투과성 층에서, 표면으로의 증기 또는 물의 유출이 가능하며, 온천이나 간헐천의 형태로 나타납니다.

이 온천은 고대부터 사용되어 왔으며 난방 및 산업 공정에 쉽게 사용할 수 있습니다.

열탕

로마 목욕탕

저온 저장소

저온 저장고는 물의 온도우리가 사용할은 60 ~ 100ºC.

이 예금에서 열유속의 값은 지각의 정상적인 값입니다, 따라서 이전 조건 중 두 가지가 존재하지 않아도됩니다 : 활성 열원의 존재 및 유체 저장소의 격리.

저온 계획

오직 창고의 존재 적절한 깊이에서 해당 지역의 기존 지열 구배로 개발을 경제적으로 만드는 온도가 있습니다.

건조한 뜨거운 암석 저수지

잠재 성 지열 에너지 es건조하고 뜨거운 암석에서 열이 추출되면 더 커짐, 자연적으로 물을 포함하지 않습니다.

그들은 250 ~ 300ºC의 온도 이미 하나 2.000에서 3.000 미터 사이의 깊이.

그것의 착취를 위해 건조하고 뜨거운 암석을 부수는 것이 필요합니다. 다공성으로 만듭니다.

그런 다음 냉수가 도입되다 표면에서 파이프를 통해 부서진 뜨거운 암석을 통과하게하여 가열 한 다음 수증기 추출 다른 파이프를 통해 압력을 사용하여 터빈을 구동하고 전기 에너지를 생성합니다.

핫 록 개요

이러한 유형의 착취의 문제는 그러한 깊이에서 암석을 파쇄하고 시추하는 기술입니다.

석유 시추 기술을 사용하여이 분야에서 많은 진전이 이루어졌습니다.

매우 낮은 온도의 지열 에너지

우리는 하층토 같은 작은 깊이에 15ºC에서 열원, 완전히 재생 가능하고 무진장합니다.

적절한 수집 시스템과 열 펌프를 사용하면 15ºC에서이 소스에서 50ºC에 도달하는 시스템으로 열을 전달할 수 있으며, 후자는 가정에서 사용하기 위해 난방 및 위생 온수를 얻는 데 사용할 수 있습니다.

또한, 동일한 열 펌프는 40ºC의 환경에서 열을 흡수하여 동일한 포집 시스템을 사용하여 심토로 전달할 수 있습니다.따라서 가정용 난방을 해결할 수있는 시스템은 냉방 문제도 해결할 수 있습니다. 즉, 집에 일체형 에어컨을위한 단일 설치가 있습니다.

이러한 유형의 에너지의 주요 단점은 외부 회로의 매우 큰 매장 표면이 필요합니다.그러나 주요 장점은 p매우 저렴한 비용으로 난방 및 냉방 시스템으로 사용할 수 있습니다.

다음 다이어그램에서는 나중에 난방, 냉방 및 DHW (국내 온수)를 얻기 위해 열을 수집하거나 바닥으로 전달하는 다양한 방법을 볼 수 있습니다. 아래 절차를 설명하겠습니다.

HVAC 시스템 체계

공기 조절 집, 아파트, 병원 등 도달 할수있다 개별적으로, 고온 및 중온 지열 시설과 달리 시스템에 대한 많은 투자가 필요하지 않기 때문입니다.

지구 표면에 흡수 된 태양 에너지를 활용하는이 시스템은 세 가지 주요 요소를 기반으로합니다.

  1. 히트 펌프
  2. 지구와의 교환 회로
    1. 지표수와의 열교환
    2. 지상과의 교류
  3. 가정과의 교류 회로

히트 펌프

열 펌프는 열역학 기계입니다 가스에 의해 수행되는 Carnot Cycle을 기반으로합니다.

이 기계는 한 소스에서 열을 흡수하여 더 높은 온도의 다른 소스로 전달합니다.

가장 대표적인 예는 냉장고입니다.여기에는 내부에서 열을 추출하여 더 높은 온도의 외부로 방출하는 기계가 있습니다.

히트 펌프의 다른 예로는 가정용 및 자동차 용 에어컨과 에어컨이 있습니다.

이 회로도에서 콜드 벌브는 교환시지면에서 열을 흡수하고 콜드 벌브 회로를 순환하는 액체는 증발 할 때까지 열을 흡수합니다.

히트 펌프 방식

땅의 열로 물을 운반하는 회로가 냉각되어 땅으로 돌아가고, 토양 온도 회복은 매우 빠릅니다.

반면 집안의 뜨거운 전구는 공기를 가열하여 열을 발생시킵니다.

열 펌프는 차가운 전구에서 뜨거운 전구로 열을 "펌핑"합니다.

성능 (공급 에너지 / 흡수 에너지) 그것은 증발 된 열을 공급하는 근원의 온도에 달려 있습니다.

기존의 에어컨 시스템 겨울에 도달 할 수있는 대기로부터 열을 흡수 온도아래 s -2 ° C

이 온도에서 증발기는 사실상 열을 포착 할 수 없으며 펌프 성능이 매우 낮습니다.

더운 여름에는 펌프가 대기의 열기를 포기해야합니다. 40°C, 무엇과 함께 성능이 예상만큼 좋지 않습니다.

그러나, 지열 집수 시스템, 소스를 통해 일정한 온도, 성능은 항상 최적입니다. 대기 온도 조건에 관계없이. 따라서이 시스템은 기존의 히트 펌프보다 훨씬 효율적입니다.

지구와 회로 교환

지표수와의 열교환

이 시스템은 열 접촉에 물을 넣으십시오 물로의 열 흡수 또는 전달을 위해 필요에 따라 증발기 / 응축기와 함께 표면 소스에서 발생합니다.

장점 : 선물은 저렴한 비용

약점:  항상 사용할 수있는 물이있는 것은 아닙니다.

지상과의 교류

직접적 일 수있다 땅과 히트 펌프의 증발기 / 응축기 사이의 교환이 매립 된 구리 파이프를 통해 수행 될 때.

주택의 경우 100 ~ 150 미터의 파이프가 필요할 수 있습니다.

  • 이점: 저렴한 비용, 단순성 및 우수한 성능.
  • 단점: 토지의 가스 누출 및 동결 가능성.

또는 보조 회로가 될 수 있음 물이 순환되어 증발기 / 응축기와 열을 교환하는 일련의 매립 파이프가있을 때.

주택의 경우 100 ~ 200 미터의 파이프가 필요할 수 있습니다.

  • 이점: 회로의 압력이 낮아 큰 온도차를 방지
  • 단점: 고비용.

가정과 회로 교환

이 회로 함께 할 수 있습니다 직접 교환하거나 온수 및 냉수의 분배.

직접 교환 그것은 열교환을 위해 집 측면의 증발기 / 응축기 표면에 공기 흐름을 순환시키고 단열 파이프를 통해 집 전체에이 뜨거운 / 냉기를 분배하는 것을 기반으로합니다.

단일 분배 시스템으로 집안의 냉온 분포가 해결됩니다.

  • 이점: 그들은 일반적으로 저렴한 비용과 많은 단순성을 가지고 있습니다.
  • 단점: 저 성능, 보통의 쾌적함, 신축 또는 대류 난방 시스템이있는 주택에만 적용됩니다.

온수 및 냉수 분배 시스템 그것은 열교환을 위해 집 측면의 증발기 / 응축기 표면에 물의 흐름을 순환시키는 것을 기반으로합니다.

물은 일반적으로 여름에는 10ºC까지 냉각되고 겨울에는 45ºC까지 가열되어 공기 조절 수단으로 사용됩니다.

바닥 난방은 최상의 성능과 가장 편안한 방법입니다. 그러나 난방 문제를 해결하기 위해 냉방에는 사용할 수 없으므로이 방식이나 온수 라디에이터 방식을 사용하는 경우 냉방을 사용할 수 있도록 다른 시스템을 설치해야합니다.

  • 이점: 매우 높은 편안함과 성능.
  • 단점: 고비용.

에어컨 시스템의 성능

에너지 효율 열원으로 사용하는 에어컨 시스템의 15ºC에서 심토 적어도 가열에서 400 %, 냉각에서 500 %.

뜨거워 질 때 필요한 총 에너지의 25 %의 전기 에너지 만 기여합니다.. 그리고 냉각에 사용될 때 성능은 40도에서 공기와 교환하는 히트 펌프의 두 배 이상이므로이 경우에도 기존 에어컨 대비 50 % 이상의 에너지 절약.

즉, 콜드 폴에서 핫 폴로 4 단위의 에너지 (예 : 4 칼로리)를 펌핑하려면 1 단위의 에너지 만 필요합니다.

냉장에서는 펌핑 된 5 개 유닛마다 펌핑하는 데 1 개 유닛이 필요합니다.

이것은 가능합니다 모든 열을 발생시키지 않습니다그러나 대부분은 한 소스에서 다른 소스로만 전송됩니다.

우리가 히트 펌프에 공급하는 에너지 단위는 전기 에너지 형태이므로 기본적으로 전기 에너지 생산 공장에서 훨씬 적은 양이지만 CO2를 생산하고 있습니다.

그러나, 우리는 전기 이외의 열 펌프를 사용할 수 있습니다그러나 그들의 에너지 원은 태양열 이었지만 아직 실험 단계에 있습니다.

Si 이 시스템을 태양 에너지 포집 난방 시스템과 비교합니다. 패널을 통해 우리는 큰 이점을 제공합니다으로 큰 어큐뮬레이터가 필요하지 않습니다. 태양 복사 부족으로 인한 시간을 보상합니다.

거대한 축적 기는 지구 자체의 질량입니다 그것은 우리가 일정한 온도에서 에너지 원을 가지게하는데,이 응용 프로그램의 범위에서 무한대로 행동합니다.

공연

그러나하는 사람 이 에너지 원을 사용하는 가장 좋은 방법은 태양열 에너지와 결합하는 것입니다., 위에서 언급 한대로 열 펌프를 움직이지 않고 (또한) 시스템에 열 추가, 난방 및 가정용 온수 생산 응용 분야에서 물은 지열 에너지를 사용하여 15ºC까지 올릴 수 있습니다. 나중에, 태양 에너지로 물의 온도를 올립니다.

이 경우 열 펌프의 효율성은 기하 급수적으로 증가합니다.

지열 에너지 분포

지열 에너지는 지구 전체에 널리 퍼져 있습니다., 특히 건조하고 뜨거운 암석의 형태이지만 지구 표면의 10 % 이상으로 확장되는 영역이 있습니다. 그리고 그들은 이러한 유형의 에너지를 개발하기위한 특별한 조건을 가지고 있습니다.

나는 의미 지역 어느 지진과 화산의 영향을 더 많이 나타냅니다. 그리고 일반적으로 지각 결함 중요한

지열 에너지지도

그들 중에는 :

  • 알래스카에서 칠레까지 미국 대륙의 태평양 연안.
  • 뉴질랜드에서 필리핀과 인도네시아를 거쳐 중국 남부와 일본에 이르는 서태평양.
  • 케냐, 우간다, 자이르, 에티오피아의 전위 계곡.
  • 지중해 주변.

지열 에너지의 장단점

이 에너지는 존재하는 모든 것과 마찬가지로 좋은 부분과 나쁜 부분을 가지고 있습니다.

코모 장점들 우리는 다음과 같이 말할 수 있습니다.

  • 발견 전 지구에 분포되어 있습니다.
  • 가장 경제적 인 지열 원은 화산 지역 대부분의 개발 도상국에 위치해 있습니다. 상황을 개선하는 데 유용합니다.
  • 이다 무궁무진 한 에너지 원 인간 규모로.
  • 에너지인가 저렴 그것은 알려져 있습니다.

그들의 단점 반대로 그들은 다음과 같습니다.

  • 지열 에너지의 사용은 환경 문제, 특히 유황 가스 방출 함께 분위기에 강으로 뜨거운 물이 배출됨, 종종 높은 수준의 고체를 포함합니다.

일반적으로 폐수는 경우에 따라 상업적으로 사용 가능한 칼륨 염을 추출한 후 토지에 다시 주입 할 수 있습니다.

  • 일반적으로, 장거리에 걸친 지열 전달은 불가능합니다.. 식히기 전에 소스 근처에서 뜨거운 물이나 증기를 사용해야합니다.
  • 대부분의 지열 수는 발견됩니다 150ºC 이하의 온도 그래서 일반적으로 발전하기에 충분히 뜨겁지 않습니다.

이 물은 목욕, 건물 및 온실 난방, 실외 작물 난방 또는 보일러의 예열 수로 만 사용할 수 있습니다.

  • 건조한 뜨거운 암석 저수지는 수명이 짧습니다.갈라진 표면이 빠르게 냉각되면 에너지 효율이 급격히 떨어집니다.
  • 설치 비용이 매우 높습니다.

지열 에너지의 미래

지금까지는 천공과 약 3km 깊이까지 열을 추출하다, 비록 지열 에너지가 더 널리 사용될 수있는 더 깊은 깊이에 도달 할 수있을 것으로 예상되지만.

사용 가능한 총 에너지최대 10km 깊이의 뜨거운 물, 증기 또는 뜨거운 암석을 통해 접근 3.1017 TEP. 현재 세계 에너지 소비량의 30 천만 배. 이는 지열 에너지는 단기적으로 흥미로운 대안이 될 수 있습니다.

지열 자원 개발을위한 완벽한 기술은 석유 부문에서 사용되는 기술과 매우 유사합니다. 그러나 이후 300ºC에서 물의 에너지 함량은 오일보다 천 배 낮습니다., 자본은 탐사에 경제적으로 투자 할 수 있으며 시추는 훨씬 적습니다.

그러나 석유 부족으로 인해 지열 에너지 사용이 증가 할 수 있습니다.

산업 공정

반면에 항상 가능했습니다. 중형 터보 발전기에서 전기를 생산하기위한 지열 원 사용 (10-100MW) 우물 부지 근처에 있지만 발전에 사용할 수있는 최소 지열 온도는 150ºC였습니다.

최근 블레이드가없는 터빈은 최대 100ºC의 지열 수 및 증기 용으로 개발되었습니다. 이 에너지의 사용 영역을 확장 할 수 있습니다.

또한, 산업 공정에서 사용 가능 금속 가공, 모든 종류의 산업 공정 가열, 온실 가열 등

하지만 아마도 지열 에너지의 가장 큰 미래는 초저온 지열 에너지의 활용에 있습니다., 그 다양성, 단순성, 낮은 경제 및 환경 비용 및 가능성으로 인해 난방 및 냉방 시스템으로 사용하십시오.


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