Kas ir ģeotermālā enerģija, gaisa kondicionēšanas sistēmas un nākotne

Geotermāla enerģija

Noteikti jūs zināt, kas vispārīgi ir ģeotermālā enerģija, bet Vai jūs zināt visus šīs enerģijas pamatus?

Ļoti vispārīgi mēs sakām, ka ģeotermālā enerģija ir siltuma enerģija no Zemes iekšpuses.

Citiem vārdiem sakot, ģeotermālā enerģija ir vienīgais atjaunojamais enerģijas resurss, kas nenāk no Saules.

Turklāt mēs varam teikt, ka šī enerģija kā tāda nav atjaunojamā enerģija, jo tā atjaunošana nav bezgalīga, Tomēr ir neizsmeļams cilvēka mērogā, tāpēc tas tiek uzskatīts par atjaunojamu praktiskiem mērķiem.

Siltuma izcelsme Zemes iekšienē

Galvenais siltuma cēlonis Zemes iekšienē ir dažu radioaktīvo elementu nepārtraukta sabrukšana piemēram, Urāns 238, Torijs 232 un Kālijs 40.

Vēl viens no ģeotermālās enerģijas izcelsme ir tektonisko plākšņu sadursmes.

Dažos reģionos ģeotermālais siltums tomēr ir koncentrētāks, kā tas notiek vulkāni, magmas straumes, geizeri un karstie avoti.

Ģeotermālās enerģijas izmantošana

Šī enerģija ir lietota vismaz 2.000 gadus.

Romieši izmantoja karstos avotus vannas un pavisam nesen šī enerģija ir izmantota ēku un siltumnīcu apkurei un elektroenerģijas ražošanai.

Pašlaik ir 3 veidu noguldījumi, no kuriem mēs varam iegūt ģeotermālo enerģiju:

  • Augstas temperatūras rezervuāri
  • Zemas temperatūras rezervuāri
  • Sausie karsto klinšu rezervuāri

Augstas temperatūras rezervuāri

Mēs sakām, ka ir depozīts paaugstināta temperatūra kad ūdenskrātuves ūdens sasniedz temperatūra pārsniedz 100ºC aktīvā siltuma avota klātbūtnes dēļ.

Lai ģeotermālais siltums radītu izmantojamu ģeotermālo enerģiju, ģeoloģiskajiem apstākļiem jāļauj veidot a ģeotermālais rezervuārs, līdzīgi tiem, kas atrodas naftas vai dabasgāzes sastāvā, sastāv no: caurlaidīga klints, smilšakmeņi vai kaļķakmens, piemēram, virs kura ūdensizturīgs slānis, tāpat kā māls.

augstas temperatūras shēma

Akmeņu uzsildītais gruntsūdens iet augšup līdz rezervuāram, kur tie paliek iesprostoti zem necaurlaidīgā slāņa.

Kad ir plaisas minētajā necaurlaidīgajā slānī ir iespējama tvaika vai ūdens izkļūšana uz virsmu, parādās karstu avotu vai geizeru veidā.

Šīs karstās avoti ir izmantoti kopš seniem laikiem, un tos var viegli izmantot apkurei un rūpnieciskiem procesiem.

termālās vannas

Romiešu pirts

Zemas temperatūras rezervuāri

Zemas temperatūras rezervuāri ir tādi, kuros ūdens temperatūra, kuru mēs izmantosim, atrodas no 60 līdz 100 ° C.

Šajos noguldījumos siltuma plūsmas vērtība ir zemes garozas normālā vērtība, tāpēc 2 iepriekšējo nosacījumu esamība nav nepieciešama: aktīvā siltuma avota esamība un šķidruma krājuma izolācija.

Zemas temperatūras shēma

Tikai noliktavas klātbūtne piemērotā dziļumā, lai, pastāvot ģeotermālajam gradientam minētajā apgabalā, būtu temperatūra, kas padara tā izmantošanu ekonomisku.

Sausie karsto klinšu rezervuāri

Potenciāls ģeotermālās enerģijas es daudz lielāks, ja siltumu iegūst no sausiem karstiem akmeņiem, kas dabiski nesatur ūdeni.

Viņi atrodas a temperatūra ir no 250 līdz 300 ° C jau viens dziļums no 2.000 līdz 3.000 metriem.

Lai to izmantotu, ir jālauž sausi karsti ieži padarīt tos porainus.

Tad tiek ieviests auksts ūdens no virsmas caur cauruli, ļaujot tai iziet cauri karstai sašķeltai klintij tā, lai tā sakarstu un ekstrahē ūdens tvaikus caur citu cauruli, lai izmantotu spiedienu turbīnas darbināšanai un ģenerēt elektrisko enerģiju.

karstā roka kontūra

Šāda veida izmantošanas problēma ir akmeņu sadragāšanas tādā dziļumā un urbšanas paņēmieni.

Lai gan šajās jomās ir panākts liels progress, izmantojot eļļas urbšanas paņēmienus.

Ļoti zemas temperatūras ģeotermālā enerģija

Mēs varam apsvērt zemes dzīlēs mazos dziļumos, piemēram, a siltuma avots 15 ° C temperatūrā, pilnīgi atjaunojams un neizsmeļams.

Izmantojot piemērotu uztveršanas sistēmu un siltumsūkni, siltumu no šī avota 15 ° C temperatūrā var pārnest uz sistēmu, kas sasniedz 50 ° C, un pēdējo izmantot apkurei un sanitārā karstā ūdens iegūšanai izmantošanai mājās.

Turklāt, viens un tas pats siltumsūknis var absorbēt siltumu no vides 40 ° C temperatūrā un nogādāt to zemes dzīlēs ar to pašu uztveršanas sistēmuTāpēc sistēma, kas var atrisināt sadzīves apkuri, var atrisināt arī dzesēšanu, tas ir, mājā ir viena instalācija tās integrētajam gaisa kondicionēšanai.

Galvenais šāda veida enerģijas trūkums ir nepieciešama ļoti liela ārējās ķēdes apbedīšanas virsmaTomēr tā galvenā priekšrocība ir pIespēja to izmantot kā apkures un dzesēšanas sistēmu par ļoti zemām izmaksām.

Šajā diagrammā varat redzēt dažādus siltuma uztveršanas vai nodošanas veidus grīdai, lai tos vēlāk izmantotu apkurei, dzesēšanai un karstā ūdens iegūšanai. Tālāk es paskaidrošu procedūru.

gaisa kondicionēšanas sistēmu shēma

Gaisa kondicionēšana mājas, daudzdzīvokļu mājas, slimnīcas utt. var sasniegt individuāli, jo atšķirībā no augstas un vidējas temperatūras ģeotermālajām iekārtām tas neprasa lielus ieguldījumus sistēmā.

Šī Zemes virsmas absorbētās saules enerģijas izmantošanas sistēma balstās uz 3 galvenajiem elementiem:

  1. Siltumsūknis
  2. Apmaiņas ķēde ar Zemi
    1. Siltuma apmaiņa ar virszemes ūdeņiem
    2. Apmaiņa ar zemi
  3. Apmaiņas ķēde ar mājām

Siltumsūknis

Siltumsūknis ir termodinamiska mašīna kuras pamatā ir Karota cikls, ko veic gāze.

Šī mašīna absorbē siltumu no viena avota, lai to piegādātu citam, kas atrodas augstākā temperatūrā.

Tipiskākais piemērs ir ledusskapjiTiem ir mašīna, kas iegūst siltumu no iekšpuses un izstaro to uz āru, kas atrodas augstākā temperatūrā.

Citi siltumsūkņu piemēri ir gaisa kondicionieri un gaisa kondicionieri mājām un automašīnām.

Šajā shēmā jūs varat redzēt, ka Aukstā spuldze apmaiņā absorbē siltumu no zemes, un šķidrums, kas cirkulē caur aukstās spuldzes ķēdi, absorbē siltumu, līdz tas iztvaiko.

siltumsūkņa shēma

Ķēde, kas nes ūdeni ar siltumu no zemes, atdziest un atgriežas zemē, augsnes temperatūras atjaunošanās notiek ļoti ātri.

No otras puses, karstā spuldze mājas iekšpusē silda gaisu, dodot tai siltumu.

Siltumsūknis “sūknē” siltumu no aukstās spuldzes uz karsto spuldzi.

Performance (piegādātā enerģija / absorbētā enerģija) tas ir atkarīgs no iztvaicētā siltuma padeves avota temperatūras.

Parastās gaisa kondicionēšanas sistēmas absorbē siltumu no atmosfēras, kuru ziemā var sasniegt temperatūras zemāk -2 ° C.

Pie šīm temperatūrām iztvaicētājs nespēj uztvert praktiski nekādu siltumu un sūkņa veiktspēja ir ļoti zema.

Vasarā, kad ir karstāks, sūknim ir jāatsakās no siltuma, ko rada atmosfēra 40°C, ar ko sniegums nav tik labs, kā jūs varētu sagaidīt.

Tomēr, ģeotermālās sateces baseina sistēma, kam ir avots nemainīga temperatūra, veiktspēja vienmēr ir optimāla neatkarīgi no atmosfēras temperatūras apstākļiem. Tātad šī sistēma ir daudz efektīvāka nekā parastais siltumsūknis.

Apmainiet ķēdes ar Zemi

Siltuma apmaiņa ar virszemes ūdeņiem

Šīs sistēmas pamatā ir ielieciet ūdeni termiskā kontaktā kas nāk no virsmas avota ar iztvaicētāju / kondensatoru atbilstoši vajadzībām siltuma absorbēšanai vai pārnešanai uz minētajiem ūdeņiem.

Priekšrocība: dāvanas ir tas, ka tai ir lēts

Šķērslis:  ne vienmēr ir pieejams ūdens avots.

Apmaiņa ar zemi

šis var būt tiešs kad apmaiņu starp zemi un siltumsūkņa iztvaicētāju / kondensatoru veic ar apglabātu vara cauruli.

Mājai var būt nepieciešams no 100 līdz 150 metriem caurules.

  • Priekšrocība: zemas izmaksas, vienkāršība un laba veiktspēja.
  • Trūkumi: iespējama gāzes noplūde un zemes teritoriju sasalšana.

Vai arī var būt palīgķēde kad tam ir ieraktu cauruļu komplekts, pa kuru cirkulē ūdens, kas savukārt siltumu apmaina ar iztvaicētāju / kondensatoru.

Mājai var būt nepieciešams no 100 līdz 200 metriem caurules.

  • Priekšrocība: zems spiediens ķēdē, tādējādi izvairoties no lielām temperatūras atšķirībām
  • Trūkumi: augstas izmaksas.

Apmainiet ķēdes ar mājām

Šīs shēmas var būt ar tiešā apmaiņā vai ar karstā un aukstā ūdens sadali.

Tieša apmaiņa Tas ir balstīts uz gaisa plūsmas cirkulāciju pa iztvaicētāja / kondensatora virsmu mājas pusē siltuma apmaiņai un šī karstā / aukstā gaisa izplatīšanu pa visu māju caur termiski izolētām caurulēm.

Ar vienu sadales sistēmu tiek atrisināta karstā un aukstā sadale mājā.

  • Priekšrocība: viņiem parasti ir zemas izmaksas un daudz vienkāršības.
  • Trūkumi: zema veiktspēja, mērens komforts un ir piemērojams tikai mājām, kuras ir nesen uzceltas vai kurās ir gaisa konvekcijas apkures sistēma.

Karstā un aukstā ūdens sadales sistēma Tas ir balstīts uz ūdens plūsmas cirkulāciju pa iztvaicētāja / kondensatora virsmu mājas pusē siltuma apmaiņai.

Vasarā ūdeni parasti atdzesē līdz 10 ° C un ziemā silda līdz 45 ° C, lai to izmantotu kā gaisa kondicionēšanas līdzekli.

Grīdas apsilde ir vislabākā veiktspēja un ērtākā metode tomēr, lai atrisinātu apkuri, to nevar izmantot dzesēšanai, tādēļ, ja tiek izmantota šī vai karstā ūdens radiatoru metode, būs jāuzstāda cita sistēma, lai varētu izmantot dzesēšanu.

  • Priekšrocība: ļoti augsts komforts un veiktspēja.
  • Trūkumi: augstas izmaksas.

Gaisa kondicionēšanas sistēmu darbība

Energoefektivitāte gaisa kondicionēšanas sistēmu, kas tiek izmantota kā siltuma avots zemes dzīlēs 15 ° C temperatūrā ir vismaz no 400% apkurei un 500% dzesēšanai.

Kad tas sakarst elektroenerģijas ieguldījums ir tikai 25% no kopējās nepieciešamās enerģijas. Ja tas tiek izmantots, lai atdzesētu, veiktspēja ir vairāk nekā divas reizes lielāka nekā siltumsūkņa apmaiņai ar gaisu 40 grādu temperatūrā, tāpēc šajā gadījumā ir arī enerģijas ietaupījums pārsniedz 50% salīdzinājumā ar parasto gaisa kondicionieri.

Tas nozīmē, ka, lai sūknētu no aukstā pola uz karsto stabu 4 enerģijas vienības (piemēram, 4 kalorijas), ir nepieciešama tikai 1 enerģijas vienība.

Saldēšanas apstākļos par katrām 5 sūknētajām vienībām to sūknēšanai ir nepieciešama 1 vienība.

Tas ir iespējams kopš nerada visu siltumu, bet lielākā daļa no tā tiek pārsūtīta tikai no viena avota uz otru.

Enerģijas vienības, kuras mēs piegādājam siltumsūknim, ir elektroenerģijas veidā, tāpēc būtībā mēs ražojam CO2 elektroenerģijas ražošanas rūpnīcā, kaut arī daudz mazākos daudzumos.

Tomēr, mēs varētu izmantot siltumsūkņus, kas nav elektriski, bet to enerģijas avots bija saules siltums, bet tie joprojām atrodas eksperimenta fāzē.

Si mēs salīdzinām šo sistēmu ar saules enerģijas uztveršanas apkures sistēmu caur paneļiem mēs to varam redzēt rada lielu priekšrocībunav nepieciešami lieli akumulatori lai kompensētu saules starojuma trūkuma stundas.

Lielais akumulators ir pašas Zemes masa tas liek mums pastāvīgā temperatūrā būt enerģijas avotam, kas šī pielietojuma ietvaros darbojas kā bezgalīgs.

Sniegums

Tomēr tas, kas to dara Labākais variants šī enerģijas avota izmantošanai ir tā apvienošana ar saules siltuma enerģiju., nevis pārvietot siltumsūkni, kā minēts iepriekš (kas arī), bet lai pievienotu siltumu sistēmai, ņemot vērā, ka apkures un mājsaimniecības karstā ūdens ražošanā izmantojot ģeotermālo enerģiju, ūdeni var sasildīt līdz 15ºC vēlākam laikam, paaugstiniet ūdens temperatūru ar saules enerģiju.

Šajā gadījumā siltumsūkņa efektivitāte pieaug eksponenciāli.

Ģeotermālās enerģijas sadalījums

Ģeotermālā enerģija ir plaši izplatīta visā planētā, īpaši sausu karstu iežu veidā, bet ir jomas, kurās tā pārsniedz varbūt 10% no planētas virsmas un viņiem ir īpaši apstākļi šāda veida enerģijas attīstīšanai.

Es domāju jomās kurā vairāk izpaužas zemestrīču un vulkānu ietekme un tas kopumā sakrīt ar tektoniskās kļūdas svarīgi

ģeotermālās enerģijas karte

Starp tiem ir:

  • Amerikas kontinenta Klusā okeāna piekraste no Aļaskas līdz Čīlei.
  • Klusā okeāna rietumu daļa no Jaunzēlandes līdz Filipīnām un Indonēzijai līdz Ķīnas dienvidiem un Japānai.
  • Kenijas, Ugandas, Zairas un Etiopijas dislokācijas ieleja.
  • Vidusjūras apkārtne.

Ģeotermālās enerģijas priekšrocības un trūkumi

Šai enerģijai, tāpat kā visam, kas pastāv, ir gan labās, gan sliktās daļas.

Como priekšrocība mēs varam teikt, ka:

  • Tas ir atrasts izplatīts pa visu planētu.
  • Lētākie ģeotermālie avoti ir atrodami Austrālijā vulkāniskās zonas galvenokārt atrodas jaunattīstības valstīs, kas var būt ļoti noderīgi, lai uzlabotu jūsu situāciju.
  • Vai ir neizsmeļams enerģijas avots cilvēka mērogā.
  • Vai enerģija lētāk tas ir zināms.

Sus trūkumi gluži pretēji, tie ir:

  • Ģeotermiskās enerģijas izmantošana rada dažus vides problēmas, jo īpaši sēra gāzu izdalīšanās atmosfērā kopā ar karstā ūdens novadīšana uz upēm, kas bieži satur augstu cietvielu daudzumu.

Lai gan kopumā notekūdeņus var atkal ievadīt zemē, pēc dažos gadījumos komerciāli izmantojamu kālija sāļu ekstrakcijas.

  • Vispār, ģeotermiskā siltuma pārnešana lielos attālumos nav iespējama. Pirms tā atdzesēšanas avota tuvumā jāizmanto karsts ūdens vai tvaiks.
  • Tiek atrasta lielākā daļa ģeotermālo ūdeņu temperatūra ir zemāka par 150ºC tāpēc kopumā tas nav pietiekami karsts elektroenerģijas ražošanai.

Šos ūdeņus var izmantot tikai peldvietām, ēku un siltumnīcu un āra kultūru apsildīšanai vai kā iepriekš uzsildītu ūdeni katliem.

  • L sauso karsto iežu rezervuāri ir īslaicīgiTā kā saplaisājušās virsmas ātri atdziest, to energoefektivitāte strauji pazeminās.
  • L uzstādīšanas izmaksas ir ļoti augstas.

Ģeotermiskās enerģijas nākotne

Pagaidām tikai urbšana un iegūt siltumu apmēram 3 km dziļumā, lai gan paredzams, ka tas spēs sasniegt lielāku dziļumu, ar kuru ģeotermālo enerģiju varētu izmantot plašāk.

Kopējā pieejamā enerģijakarstā ūdens, tvaika vai karstu iežu veidā līdz 10 km dziļumam, tuvojas 3.1017 pirksts. 30 miljonus reižu vairāk nekā pašreizējais enerģijas patēriņš pasaulē. Kas to norāda ģeotermālā enerģija īstermiņā var būt interesanta alternatīva.

Pilnveidotās tehnikas ģeotermālo resursu attīstībai ir ļoti līdzīgas tām, kuras izmanto naftas nozarē. Tomēr, tā kā enerģijas saturs ūdenī 300ºC temperatūrā ir tūkstoš reižu mazāks nekā eļļas, kapitālu var ekonomiski ieguldīt izpētē, un urbšana ir daudz mazāka.

Tomēr naftas trūkums var veicināt ģeotermālās enerģijas pieaugošo izmantošanu.

Rūpnieciskais process

No otras puses, tas vienmēr ir bijis iespējams ģeotermālo avotu izmantošana elektroenerģijas ražošanai vidēja lieluma turbogeneratoros (10-100MW), kas atrodas netālu no urbuma vietām, bet minimālā izmantojamā ģeotermālā temperatūra elektrības ražošanai bija 150ºC.

Nesen ģeotermālajam ūdenim un tvaikam līdz 100ºC ir izstrādātas bezplakņu turbīnas tikai, kas ļauj paplašināt šīs enerģijas izmantošanas lauku.

Turklāt, var izmantot rūpnieciskos procesos piemēram, metālu ražošana, visu veidu rūpniecisko procesu sildīšana, siltumnīcu apkure utt.

Bet droši vien lielākā ģeotermālās enerģijas nākotne ir ļoti zemas temperatūras ģeotermālās enerģijas izmantošana, pateicoties tā daudzpusībai, vienkāršībai, zemajām ekonomiskajām un vides izmaksām un iespēju izmantojiet to kā apkures un dzesēšanas sistēmu.


Esi pirmais, kas komentārus

Atstājiet savu komentāru

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti ar *

*

*

  1. Atbildīgais par datiem: Migels Ángels Gatóns
  2. Datu mērķis: SPAM kontrole, komentāru pārvaldība.
  3. Legitimācija: jūsu piekrišana
  4. Datu paziņošana: Dati netiks paziņoti trešām personām, izņemot juridiskus pienākumus.
  5. Datu glabāšana: datu bāze, ko mitina Occentus Networks (ES)
  6. Tiesības: jebkurā laikā varat ierobežot, atjaunot un dzēst savu informāciju.