Kas yra geoterminė energija, oro kondicionavimo sistemos ir ateitis

Geotermine energija

Tikrai žinote, kas yra geoterminė energija apskritai, bet Ar žinote visus šios energijos pagrindus?

Labai paprastai sakome, kad geoterminė energija yra šilumos energijos iš Žemės vidaus.

Kitaip tariant, geoterminė energija yra vienintelis atsinaujinantis energijos šaltinis, gaunamas ne iš Saulės.

Be to, galime sakyti, kad ši energija nėra atsinaujinanti energija jo atnaujinimas nėra begalinis, Tačiau yra neišsemiamas žmogaus mastu, todėl praktiniais tikslais ji laikoma atnaujinama.

Šilumos kilmė Žemės viduje

Pagrindinė šilumos priežastis Žemės viduje yra nuolatinis kai kurių radioaktyviųjų elementų skilimas tokių kaip Uranas 238, Toris 232 ir Kalis 40.

Kitas iš geoterminės energijos kilmė yra tektoninių plokščių susidūrimai.

Tačiau tam tikruose regionuose geoterminė šiluma yra labiau koncentruota, kaip būna netoliese ugnikalniai, magmos srovės, geizeriai ir karštosios versmės.

Geoterminės energijos naudojimas

Ši energija buvo naudojama mažiausiai 2.000 metų.

Romėnai naudojo karštas versmes tualetai ir visai neseniai ši energija buvo naudojama pastatų ir šiltnamių šildymui bei elektros gamybai.

Šiuo metu yra 3 rūšių telkiniai, iš kurių galime gauti geoterminę energiją:

  • Aukštos temperatūros rezervuarai
  • Žemos temperatūros rezervuarai
  • Sausi karštų uolienų rezervuarai

Aukštos temperatūros rezervuarai

Mes sakome, kad yra depozitas aukštos temperatūros kai rezervuaro vanduo pasieks temperatūra viršija 100ºC dėl aktyvaus šilumos šaltinio buvimo.

Kad geoterminė šiluma sukurtų naudingą geoterminę energiją, geologinės sąlygos turi leisti susidaryti a geoterminis rezervuaras, panašūs į esančius naftos ar gamtinių dujų sudėtyje, sudaryti iš pralaidi uola, smiltainiai arba, pavyzdžiui, kalkakmenis, kurio viršuje yra a vandeniui nelaidus sluoksnis, kaip molis.

aukštos temperatūros schema

Uolienų kaitinamas požeminis vanduo praeina aukštyn į rezervuarą, kur jie lieka įstrigę po nepralaidžiu sluoksniu.

Kai yra įtrūkimų minėtame nepralaidžiu sluoksniu garai ar vanduo gali patekti į paviršių, pasirodo karštų šaltinių ar geizerių pavidalu.

Šios karštosios versmės buvo naudojamos nuo senų senovės ir gali būti lengvai naudojamos šildymui ir pramoniniams procesams.

terminės vonios

Romos pirtys

Žemos temperatūros rezervuarai

Žemos temperatūros rezervuarai yra tie, kuriuose vandens temperatūra, kurį ketiname naudoti, yra 60–100 ° C.

Šiuose indėliuose šilumos srauto vertė yra normali žemės plutos vertė, todėl egzistuoti 2 iš ankstesnių sąlygų yra nereikalingi: aktyvaus šilumos šaltinio egzistavimas ir skysčių atsargos izoliacija.

Žemos temperatūros schema

Tik sandėlio buvimas tinkamu gyliu, kad esant minėtoje vietovėje esančiam geoterminiam gradientui, būtų temperatūra, dėl kurios jo naudojimas yra ekonomiškas.

Sausi karštų uolienų rezervuarai

Potencialas geoterminės energijos es daug didesnė, jei šiluma išgaunama iš sausų karštų uolienų, kuriuose natūraliai nėra vandens.

Jie yra a temperatūra yra nuo 250 iki 300ºC jau vienas gylis nuo 2.000 iki 3.000 metrų.

Norint jį eksploatuoti, reikia nulaužti sausas karštas uolienas padarykite juos poringus.

Tada įvedamas šaltas vanduo nuo paviršiaus per vamzdį, leidžiant jam praeiti per įtrūkusią karštą uolą, kad ji sušiltų, tada išgaunami vandens garai per kitą vamzdį panaudoti savo slėgį varyti turbiną ir generuoti elektros energiją.

karšto uolos kontūras

Šio tipo eksploatavimo problema yra uolienų plyšimo tokiu gyliu ir gręžimo būdai.

Nors šiose srityse padaryta didelė pažanga naudojant naftos gręžimo metodus.

Labai žemos temperatūros geoterminė energija

Mes galime apsvarstyti podirvis iki mažo gylio, pavyzdžiui, a šilumos šaltinis 15 ° C temperatūroje, visiškai atsinaujinantis ir neišsenkantis.

Naudojant tinkamą surinkimo sistemą ir šilumos siurblį, šiluma gali būti perduodama iš šio šaltinio esant 15 ° C temperatūrai į sistemą, kuri pasiekia 50 ° C, ir pastaroji naudojama šildymui ir sanitarinio karšto vandens gavimui namuose.

Be to, tas pats šilumos siurblys gali sugerti šilumą iš aplinkos esant 40ºC ir tiekti ją į podirvį ta pačia surinkimo sistemaTodėl sistema, galinti išspręsti buitinį šildymą, gali išspręsti ir aušinimą, tai yra, namuose yra vienas įrenginys, skirtas integruotam oro kondicionieriui.

Pagrindinis šios rūšies energijos trūkumas yra reikia labai didelio laidojimo paviršiaus išorinės grandinėsTačiau pagrindinis jo pranašumas yra pGalimybė jį naudoti kaip šildymo ir aušinimo sistemą už labai mažą kainą.

Šioje diagramoje galite pamatyti įvairius šilumos surinkimo ar perdavimo į grindis būdus, kurie vėliau bus naudojami šildant, vėsinant ir gaunant karštą vandenį (sanitarinį karštą vandenį). Toliau paaiškinsiu procedūrą.

oro kondicionavimo sistemų schema

Oro kondicionavimas namo, daugiabučio, ligoninės ir kt. galima pasiekti atskirai, nes tai nereikalauja didelių investicijų į sistemą, skirtingai nei aukštos ir vidutinės temperatūros geoterminiai įrenginiai.

Ši Žemės paviršiaus absorbuotos saulės energijos panaudojimo sistema yra pagrįsta 3 pagrindiniais elementais:

  1. Šilumos siurblys
  2. Mainų grandinė su žeme
    1. Šilumos mainai su paviršiniais vandenimis
    2. Mainai su žeme
  3. Keitimo grandinė su namais

Šilumos siurblys

Šilumos siurblys yra termodinaminė mašina kuris pagrįstas Karno ciklu, kurį atlieka dujos.

Ši mašina sugeria šilumą iš vieno šaltinio, kad ją perduotų į kitą, esant aukštesnei temperatūrai.

Tipiškiausias pavyzdys yra šaldytuvaiJie turi mašiną, kuri išskiria šilumą iš vidaus ir išstumia į išorę, kurios temperatūra yra aukštesnė.

Kiti šilumos siurblių pavyzdžiai yra namų ir automobilių oro kondicionieriai ir oro kondicionieriai.

Šioje schemoje galite pamatyti, kad Šalta lemputė mainais sugeria šilumą iš žemės, o skystis, cirkuliuojantis per šaltos lemputės kontūrą, sugeria šilumą iki išgaravimo.

šilumos siurblio schema

Kontūras, pernešantis vandenį su šiluma iš žemės, atvėsta ir grįžta į žemę, dirvožemio temperatūra atsigauna labai greitai.

Kita vertus, karšta lemputė namo viduje šildo orą, suteikdama jam šilumos.

Šilumos siurblys „pumpuoja“ šilumą iš šaltos lemputės į įkaitusią.

Spektaklis (tiekiama energija / absorbuota energija) tai priklauso nuo išgaravusios šilumos tiekiančio šaltinio temperatūros.

Įprastos oro kondicionavimo sistemos sugeria šilumą iš atmosferos, kuri žiemą gali pasiekti temperatūras žemiau -2 ° C.

Esant tokiai temperatūrai, garintuvas praktiškai negali sulaikyti šilumos ir siurblio našumas yra labai žemas.

Vasarą, kai karščiau, siurblys turi atsisakyti šilumos, kurią gali sukelti atmosfera 40°C, su kuo našumas nėra toks geras, kaip galima tikėtis.

Tačiau geoterminio baseino sistema, turėdamas šaltinį pastovi temperatūra, našumas visada yra optimalus nepriklausomai nuo atmosferos temperatūros sąlygų. Taigi ši sistema yra daug efektyvesnė nei įprastas šilumos siurblys.

Keitimosi grandinėmis su žeme

Šilumos mainai su paviršiniais vandenimis

Ši sistema yra pagrįsta įdėkite vandenį į terminį kontaktą gaunamas iš paviršiaus šaltinio su garintuvu / kondensatoriumi, atsižvelgiant į poreikius, norint absorbuoti ar perduoti šilumą į minėtus vandenis.

Privalumas: pristato tai, kad jis turi a žema kaina

Trūkumas:  ne visada yra vandens šaltinis.

Mainai su žeme

tai gali būti tiesioginis kai mainai tarp žemės ir šilumos siurblio garintuvo / kondensatoriaus vykdomi palaidotu variniu vamzdžiu.

Namams gali prireikti nuo 100 iki 150 metrų vamzdžio.

  • Pranašumas: maža kaina, paprastumas ir geras našumas.
  • Trūkumai: dujų nutekėjimo ir žemės užšalimo galimybė.

Arba taip pat gali būti pagalbinė grandinė kai jis turi užkasamų vamzdžių rinkinį, per kurį cirkuliuoja vanduo, kuris savo ruožtu keičia šilumą su garintuvu / kondensatoriumi.

Namams gali prireikti nuo 100 iki 200 metrų vamzdžio.

  • Pranašumas: žemas slėgis grandinėje, taip išvengiant didelių temperatūrų skirtumų
  • Trūkumai: aukšta kaina.

Keitimosi grandinėmis su namais

Šios grandinės gali būti su tiesiogiai keičiant karštą ir šaltą vandenį.

Tiesioginiai mainai Tai pagrįsta oro srauto cirkuliavimu virš garintuvo / kondensatoriaus paviršiaus, esančio namo šone, šilumos mainams, ir paskirstant šį karštą / šaltą orą visame name per termiškai izoliuotus vamzdžius.

Turint vieną paskirstymo sistemą, šalčio ir šilumos paskirstymas namuose yra išspręstas.

  • Pranašumas: jie paprastai yra pigūs ir labai paprasti.
  • Trūkumai: žemas našumas, vidutinis komfortas ir taikomas tik naujai pastatytiems namams ar oro konvekcinio šildymo sistemoms.

Karšto ir šalto vandens paskirstymo sistema jis pagrįstas vandens srauto cirkuliavimu garintuvo / kondensatoriaus paviršiumi namo šone, kad būtų galima keistis šiluma.

Vanduo paprastai atvėsinamas iki 10 ° C, o žiemą - iki 45 ° C, kad būtų naudojamas kaip oro kondicionavimo priemonė.

Šildymas grindimis yra geriausiai veikiantis ir patogiausias būdas tačiau norint išspręsti šildymą, jo negalima naudoti aušinimui, taigi, jei naudojamas šis ar karšto vandens radiatorių metodas, reikės įdiegti kitą sistemą, kad būtų galima naudoti aušinimą.

  • Pranašumas: labai didelis komfortas ir našumas.
  • Trūkumai: aukšta kaina.

Oro kondicionavimo sistemų veikimas

Energijos vartojimo efektyvumas oro kondicionavimo sistemos, naudojamos kaip šilumos šaltinis 15 ° C temperatūroje yra bent jau 400% šildymo ir 500% aušinimo.

Kai kaista elektros energijos indėlis yra tik 25% visos reikalingos energijos. Kai jis naudojamas aušinti, našumas yra daugiau nei dvigubai didesnis nei šilumos siurblio, keičiančio su oru 40 laipsnių kampu, taigi šiuo atveju energijos taupymas daugiau nei 50%, palyginti su įprastu oro kondicionieriumi.

Tai reiškia, kad norint pumpuoti iš šaltojo poliaus į karštą polių 4 energijos vienetus (pavyzdžiui, 4 kalorijas), reikia tik 1 energijos vieneto.

Šaldant, kiekvieniems 5 pumpuojamiems vienetams jų pumpuoti reikia 1 vieneto.

Tai įmanoma nuo negamina visos šilumosbet didžioji jo dalis perkeliama tik iš vieno šaltinio į kitą.

Energijos vienetai, kuriuos tiekiame šilumos siurbliui, yra elektros energijos pavidalu, todėl iš esmės mes gaminame CO2 elektros energijos gamykloje, nors ir daug mažiau.

Tačiau, galėtume naudoti neelektrinius šilumos siurblius, tačiau jų energijos šaltinis buvo saulės šiluma, tačiau jie vis dar yra eksperimento etape.

Si šią sistemą lyginame su saulės energijos surinkimo šildymo sistema per plokštes tai galime pamatyti suteikia didelį pranašumąKaip nereikia didelių akumuliatorių kompensuoti saulės spindulių trūkumo valandas.

Puikus akumuliatorius yra pačios Žemės masė tai verčia mus turėti pastovioje temperatūroje esantį energijos šaltinį, kuris pagal šią taikymo sritį elgiasi kaip begalinis.

Spektaklis

Tačiau tas, kuris daro Geriausias šio energijos šaltinio naudojimo variantas yra jo derinimas su saulės šilumine energija., nejudinti šilumos siurblio, kaip minėta aukščiau (kuris taip pat), bet į sistemą įpilti šilumos, atsižvelgiant į tai, kad šildymo ir buitinio karšto vandens gamybos srityse naudojant geoterminę energiją, vandenį galima sušildyti iki 15ºC vėliau, saulės energija pakelkite vandens temperatūrą.

Šiuo atveju šilumos siurblio efektyvumas didėja eksponentiškai.

Geoterminės energijos pasiskirstymas

Geoterminė energija yra plačiai paplitusi visoje planetoje, ypač sausų karštų uolienų pavidalu, tačiau yra sričių, kuriose jis užima galbūt daugiau nei 10% planetos paviršiaus ir jie turi ypatingas sąlygas plėtoti tokio tipo energiją.

Turiu omeny zonos kuriame labiau pasireiškia žemės drebėjimų ir ugnikalnių poveikis ir tai apskritai sutampa su tektoniniai trūkumai svarbu

geoterminės energijos žemėlapis

Tarp jų yra:

  • Ramiojo vandenyno Amerikos žemyno pakrantė, nuo Aliaskos iki Čilės.
  • Ramiojo vandenyno vakarai, nuo Naujosios Zelandijos, per Filipinus ir Indoneziją, iki Kinijos pietų ir Japonijos.
  • Kenijos, Ugandos, Zairo ir Etiopijos dislokacijos slėnis.
  • Viduržemio jūros apylinkės.

Geoterminės energijos pranašumai ir trūkumai

Ši energija, kaip ir visa, kas egzistuoja, turi ir gerųjų, ir blogųjų dalių.

Komo pranašumas mes galime pasakyti, kad:

  • Tai rasta išplatinta visoje planetoje.
  • Ekonomiškiausi geoterminiai šaltiniai yra vulkaninės zonos daugiausia besivystančiose šalyse, kurios gali būti labai naudinga jūsų situacijai pagerinti.
  • Ar yra neišsenkantis energijos šaltinis žmogaus mastu.
  • Ar energija pigiau kad yra žinoma.

Sus trūkumai priešingai, jie yra:

  • Geoterminės energijos naudojimas yra kai kurie aplinkos problemos, ypač sieros dujų išsiskyrimas į atmosferą, kartu su karšto vandens išleidimas į upes, kuriuose dažnai yra didelis kietųjų medžiagų kiekis.

Nors apskritai nuotekos gali būti įleidžiamos į žemę, tačiau kai kuriais atvejais ištraukus komerciškai naudojamas kalio druskas.

  • Apskritai, perduoti geoterminę šilumą dideliais atstumais neįmanoma. Karštas vanduo ar garai turėtų būti naudojami šalia jo šaltinio, kol jie neatvės.
  • Aptinkama didžioji dalis geoterminių vandenų temperatūra žemesnė nei 150ºC taigi apskritai nėra pakankamai karšta elektros energijai gaminti.

Šie vandenys gali būti naudojami tik maudytis, šildyti pastatus ir šiltnamius bei lauko pasėlius, arba kaip šildomą katilų vandenį.

  • Los sausų karštų uolienų rezervuarai yra trumpalaikiaiKai įtrūkę paviršiai greitai atvėsta, jų energijos efektyvumas greitai krenta.
  • Los montavimo išlaidos yra labai didelės.

Geoterminės energijos ateitis

Kol kas tik perforacijos ir išgauti šilumą iki maždaug 3 km gylio, nors tikimasi, kad pavyks pasiekti didesnį gylį, su kuriuo geoterminė energija galėtų būti naudojama plačiau.

Bendra turima energijakaršto vandens, garų ar karštų uolienų keliu iki 10 km gylio, artėja prie 3.1017 pirštas. 30 milijonų kartų viršija dabartinį energijos suvartojimą pasaulyje. Kas tai rodo geoterminė energija gali būti įdomi alternatyva trumpuoju laikotarpiu.

Patobulintos geoterminių išteklių plėtros technologijos yra labai panašios į tas, kurios naudojamos naftos sektoriuje. Tačiau kadangi energijos kiekis vandenyje, esant 300ºC, yra tūkstantį kartų mažesnis nei naftos, kapitalą galima ekonomiškai investuoti į žvalgybą, o gręžti yra daug mažiau.

Tačiau naftos trūkumas gali paskatinti vis daugiau geoterminės energijos.

Pramoninis procesas

Kita vertus, visada buvo įmanoma geoterminių šaltinių naudojimas elektros energijai gaminti vidutinio dydžio turbo generatoriuose (10-100MW), esančius šalia šulinio vietų, tačiau minimali tinkama geoterminė temperatūra elektrai gaminti buvo 150ºC.

Pastaruoju metu geoterminiam vandeniui ir garams iki 100ºC sukurtos bekštės turbinos tik tai leidžia išplėsti šios energijos naudojimo lauką.

Be to, gali būti naudojami pramoniniuose procesuose pavyzdžiui, metalų apdirbimas, visų rūšių pramoninių procesų šildymas, šiltnamių šildymas ir kt.

Bet tikriausiai didžiausia geoterminės energijos ateitis yra labai žemos temperatūros geoterminės energijos panaudojimas, dėl savo universalumo, paprastumo, mažų ekonominių ir aplinkosauginių sąnaudų bei galimybės naudoti kaip šildymo ir aušinimo sistemą.


Būkite pirmas, kuris pakomentuos

Palikite komentarą

Jūsų elektroninio pašto adresas nebus skelbiamas. Privalomi laukai yra pažymėti *

*

*

  1. Atsakingas už duomenis: Miguel Ángel Gatón
  2. Duomenų paskirtis: kontroliuoti šlamštą, komentarų valdymą.
  3. Įteisinimas: jūsų sutikimas
  4. Duomenų perdavimas: Duomenys nebus perduoti trečiosioms šalims, išskyrus teisinius įsipareigojimus.
  5. Duomenų saugojimas: „Occentus Networks“ (ES) talpinama duomenų bazė
  6. Teisės: bet kuriuo metu galite apriboti, atkurti ir ištrinti savo informaciją.