Што е геотермална енергија, системи за климатизација и иднина

Геотермална енергија

Сигурно знаете што е геотермална енергија во принцип, но Дали ги знаете сите основи за оваа енергија?

На многу општ начин велиме дека геотермалната енергија е топлинска енергија од внатрешноста на Земјата.

Со други зборови, геотермалната енергија е единствениот обновлив извор на енергија што не произлегува од Сонцето.

Покрај тоа, можеме да кажеме дека оваа енергија не е обновлива енергија како таква, бидејќи неговото обновување не е бесконечно, Сепак е неисцрпна од човечка скала, така што се смета за обновување за практични цели.

Потекло на топлината во внатрешноста на Земјата

Главната причина за топлината во внатрешноста на Земјата е континуирано распаѓање на некои радиоактивни елементи како што се Ураниум 238, Ториум 232 и Калиум 40.

Уште еден потеклото на геотермалната енергија се судири на тектонски плочи.

Во одредени региони, сепак, геотермалната топлина е повеќе концентрирана, како што се случува во близина на вулкани, струи на магма, гејзери и топли извори.

Користење на геотермална енергија

Оваа енергија се користи минимум 2.000 години.

Римјаните ги користеле топлите извори на тоалети и, од неодамна, оваа енергија се користи за греење на згради и пластеници и за производство на електрична енергија.

Во моментов има 3 вида наслаги од кои можеме да добиеме геотермална енергија:

  • Резервоари со висока температура
  • Резервоари со ниска температура
  • Суви резервоари со топла карпа

Резервоари со висока температура

Ние велиме дека има депозит од висока температура кога ќе достигне водата од резервоарот температури над 100ºС поради присуството на активен извор на топлина.

Со цел геотермалната топлина да создаде употреблива геотермална енергија, геолошките услови мора да овозможат формирање на a геотермален резервоар, слични на оние содржани во нафта или природен гас, кои се состојат од a пропустлива карпа, песочници или варовник на пример, на врвот со а водоотпорен слој, како глина.

шема за висока температура

Подземната вода загреана од карпите поминува во насока нагоре до резервоарот, каде што остануваат заробени под непропустливиот слој.

Кога има пукнатини во наведениот непропустлив слој, можно е излегување на пареа или вода на површината, се појавуваат во форма на топли извори или гејзери.

Овие топли извори се користеле уште од античко време и лесно може да се користат за греење и индустриски процеси.

термални бањи

Римски бањи во бања

Резервоари со ниска температура

Резервоари со ниска температура се оние во кои температурата на водата, што ќе го користиме, се наоѓа помеѓу 60 и 100ºС.

Во овие депозити, вредноста на топлинскиот флукс е нормална на земјината кора, така што непотребно е постоење на 2 од претходните услови: постоење на активен извор на топлина и изолација на складиштето на течности.

Шема за ниска температура

Само на присуство на магацин на соодветната длабочина така што, со постојниот геотермален градиент во споменатата област, да има температури што ја прават неговата експлоатација економична.

Суви резервоари со топла карпа

Потенцијалот на геотермална енергија es многу поголема ако топлината се извлекува од суви врели карпи, кои природно не содржат вода.

Тие се во а температура помеѓу 250 и 300ºС веќе еден длабочина помеѓу 2.000 и 3.000 метри.

За нејзина експлоатација потребно е да се скршат суви врели карпи, до ги прават порозни.

Тогаш се воведува ладна вода од површината преку цевка, оставајќи ја да помине низ скршената топла карпа, така што ќе се загрее, а потоа, се вади водена пареа преку друга цевка да го искористи својот притисок за да се вози турбина и генерираат електрична енергија.

преглед на врела карпа

Проблем со овој вид експлоатација се техниките за разбивање на карпите на толкава длабочина и дупчење.

Иако е направен голем напредок во овие области со употреба на техники за дупчење нафта.

Геотермална енергија со многу ниска температура

Можеме да го разгледаме подлога до мали длабочини како А. извор на топлина на 15ºC, целосно обновлива и неисцрпна.

Со помош на соодветен систем за зафаќање и топлинска пумпа, топлината може да се пренесе од овој извор на 15ºC во систем што достигнува 50ºC, а вториот може да се користи за загревање и добивање санитарна топла вода за употреба во домот.

Покрај тоа, истата топлинска пумпа може да ја апсорбира топлината од околината на 40ºC и да ја достави до подземјето со истиот систем за фаќањеЗатоа, системот што може да реши домашно греење може да реши и ладење, односно куќата има единствена инсталација за нејзино интегрално климатизација.

Главниот недостаток на овој вид енергија е треба многу голема погребна површина на надворешниот кругСепак, нејзината главна предност е стрМожност за користење како систем за греење и ладење по многу ниска цена.

На следниот дијаграм можете да видите различни начини на фаќање или пренесување на топлината на подот за подоцнежна употреба во греење, ладење и добивање на DHW (санитарна топла вода). Јас ќе ја објаснам постапката подолу.

Шема на HVAC систем

Климатизација на куќа, станбена зграда, болница итн. може да се постигне индивидуално, бидејќи не се потребни големи инвестиции за системот, за разлика од геотермалните објекти со висока и средна температура.

Овој систем за искористување на сончевата енергија апсорбирана од површината на Земјата се базира на 3 главни елементи:

  1. Топлотна пумпа
  2. Коло за размена со Земјата
    1. Размена на топлина со површински води
    2. Размена со земјата
  3. Разменувајте коло со домот

Топлотна пумпа

Топлинската пумпа е термодинамичка машина што се базира на Циклусот Карно изведен од гас.

Оваа машина апсорбира топлина од еден извор за да ја достави до друг што е на повисока температура.

Најтипичен пример се фрижидеритеОвие имаат машина што ја вади топлината однатре и ја исфрла однадвор, што е на повисока температура.

Други примери на топлински пумпи се климатизери и климатизери за домови и автомобили.

Во оваа шема, можете да видите дека Ладна сијалица ја апсорбира топлината од земјата во размена и течноста што циркулира низ колото со ладна сијалица ја апсорбира топлината сè додека не испари.

шема на топлинска пумпа

Колото што ја носи водата со топлина од земјата се лади и се враќа на земјата, обновувањето на температурата на почвата е многу брзо.

Од друга страна, врелата сијалица, внатре во куќата, го загрева воздухот и дава топлина.

Топлинската пумпа „пумпа“ топлина од ладна сијалица до топла сијалица.

Изведба (испорачана енергија / апсорбирана енергија) тоа зависи од температурата на изворот што ја снабдува испарената топлина.

Конвенционални системи за климатизација апсорбираат топлина од атмосферата, која во зима може да ја достигне температураподолу -2 ° С.

На овие температури, испарувачот не може практично да зафаќа никаква топлина и перформансите на пумпата се многу ниски.

Во лето кога е потопло, пумпата треба да се откаже од топлината од атмосферата што може да се појави 40ºС, со што перформансите не се толку добри како што можете да очекувате.

Сепак, геотермалниот систем на сливање, со тоа што има извор на постојана температура, перформансите се секогаш оптимални без оглед на атмосферските температурни услови. Значи, овој систем е многу поефикасен од конвенционалната топлинска пумпа.

Разменувајте кола со Земјата

Размена на топлина со површински води

Овој систем се базира на ставете вода во термички контакт кои доаѓаат од површински извор со испарувачот / кондензаторот, според потребите, за апсорпција или пренесување на топлината во наведените води.

Предност: подароците се дека има ниска цена

Повлекување:  не секогаш е достапен извор на вода.

Размена со земјата

ова може да биде директен кога размената помеѓу земјата и испарувачот / кондензаторот на топлинската пумпа се врши со помош на закопана бакарна цевка.

За куќа, може да бидат потребни помеѓу 100 и 150 метри цевка.

  • Предност: ниска цена, едноставност и добри перформанси.
  • Недостатоци: можност за истекување на гас и замрзнување на областите на земјиштето.

Или исто така може да биде помошно коло кога има збир на закопани цевки, низ кои циркулира вода, што пак разменува топлина со испарувачот / кондензаторот.

За куќа, може да бидат потребни помеѓу 100 и 200 метри цевка.

  • Предност: низок притисок во колото, со што се избегнуваат големи температурни разлики
  • Недостатоци: висока цена.

Разменувајте кола со домот

Овие кола може да биде со директна размена или со дистрибуција на топла и ладна вода.

Директна размена Таа се заснова на циркулација на проток на воздух над површината на испарувачот / кондензаторот од страната на куќата за размена на топлина и дистрибуција на овој топол / ладен воздух низ целата куќа, преку термички изолирани цевки.

Со единствен дистрибутивен систем, решението за дистрибуција на топло и ладно во куќата е решено.

  • Предност: обично тие имаат ниска цена и многу едноставност.
  • Недостатоци: ниски перформанси, умерена удобност и се применува само за домови кои се новоизградени или имаат систем за греење со конвекција на воздухот.

Систем за дистрибуција на топла и ладна вода Таа се заснова на циркулирање на проток на вода преку површината на испарувачот / кондензаторот од страната на куќата за размена на топлина.

Водата обично се лади на 10 ° C во лето и се загрева до 45 ° C во зима за да се користи како средство за климатизација.

Подното греење е метод со најдобри перформанси и најголема удобност за да се реши греењето, тој не може да се користи за ладење, па ако се користи овој или оној метод на радијатори за топла вода, ќе треба да се инсталира друг систем за да може да се користи ладењето.

  • Предност: многу висок комфор и перформанси.
  • Недостатоци: висока цена.

Изведба на системи за климатизација

Енергетска ефикасност на систем за климатизација кој се користи како извор на топлина тлото на 15ºС е барем од 400% во греење и 500% во ладење.

Кога е загревање има само придонес на електрична енергија од 25% од вкупната енергија што е потребна. И кога се користи за ладење, перформансите се повеќе од двојни од топлинската пумпа што се разменува со воздух на 40 степени, така што во овој случај има и заштеда на енергија од повеќе од 50% во споредба со конвенционалниот климатик.

Ова значи дека за да се испумпат 4 единици енергија (на пример, 4 калории) од студениот пол до топол пол, потребна е само 1 единица енергија.

Во ладење, за секои 5 пумпани единици, потребна е 1 единица за нивно пумпање.

Ова е можно од не ја создава целата топлина, но најголемиот дел се пренесува само од еден до друг извор.

Единиците на енергија што ги снабдуваме со топлинската пумпа се во форма на електрична енергија, така што во основа произведуваме СО2 во постројката за производство на електрична енергија, иако во многу помала количина.

Не obstante, би можеле да користиме пумпи за топлина освен електрични, но нивниот извор на енергија беше сончев термички, но тие сè уште се во експериментална фаза.

Si го споредуваме овој систем со системот за греење со сончева енергија преку панели можеме да го видиме тоа претставува голема предностод не бара големи акумулатори да се компензира за часовите на недостаток на сончево зрачење.

Големиот акумулатор е сопствената маса на Земјата што нè тера да имаме извор на енергија на постојана температура, што во обемот на оваа апликација се однесува како бесконечно.

Перформанси

Сепак, оној што го прави тоа Најдобрата опција за користење на овој извор на енергија е да се комбинира со сончева топлинска енергија., да не се движи пумпата за топлина како што споменавме погоре (што исто така), туку да додадете топлина на системот, имајќи предвид дека во апликациите за производство на греење и топла вода во домаќинствата, водата може да се доведе до 15ºС со употреба на геотермална енергија за подоцна, подигнете ја температурата на водата со сончева енергија.

Во овој случај ефикасноста на топлинската пумпа експоненцијално се зголемува.

Дистрибуција на геотермална енергија

Геотермалната енергија е широко распространета низ целата планета, особено во форма на суви врели карпи, но постојат области во кои се протега можеби над 10% од површината на планетата и тие имаат посебни услови за развој на овој вид енергија.

Мислам на зони во кои повеќе ги манифестираат ефектите од земјотресите и вулканите и тоа, генерално, се совпаѓа со тектонски раседи важно

геотермална енергија мапа

Меѓу нив се:

  • Пацифичкиот брег на американскиот континент, од Алјаска до Чиле.
  • Западен Пацифик, од Нов Зеланд, преку Филипини и Индонезија, до јужна Кина и Јапонија.
  • Долината на дислокација на Кенија, Уганда, Заир и Етиопија.
  • Околината на Медитеранот.

Предности и недостатоци на геотермалната енергија

Оваа енергија, како и сè што постои, има свои добри делови, како и лоши делови.

Комо предност можеме да кажеме дека:

  • Пронајден е дистрибуирани низ целата планета.
  • Најекономичните геотермални извори се наоѓаат во вулкански области лоциран во најголем дел во земјите во развој, што може да биде многу корисно за подобрување на вашата состојба.
  • Е неисцрпен извор на енергија на човечка скала.
  • Дали е енергијата поевтино тоа е познато.

Вашиот недостатоци напротив, тие се:

  • Употребата на геотермална енергија претставува некои еколошки проблеми, особено, на ослободување на сулфурни гасови во атмосферата, заедно со топла вода се испушта во реките, кои често содржат високо ниво на цврсти материи.

Иако генерално, отпадните води може повторно да се инјектираат во земјата, откако ќе се извлечат, во некои случаи, комерцијално употребливи соли на калиум.

  • Во принцип, преносот на геотермална топлина на долги растојанија не е изводлив. Топла вода или пареа треба да се користат во близина на нејзиниот извор, пред да се изладат.
  • Најдени се повеќето геотермални води температури под 150ºС воопшто, не е доволно жешко за производство на електрична енергија.

Овие води можат да се користат само за капење, греење згради и пластеници и култури на отворено, или како загреана вода за котли.

  • На сувите резервоари со топла карпа се краткотрајниБидејќи распуканите површини брзо се ладат, нивната енергетска ефикасност брзо опаѓа.
  • На трошоците за инсталација се многу високи.

Иднината на геотермалната енергија

Досега само дупчење и извлечете топлина до длабочина од околу 3 км, иако се очекува да може да достигне поголеми длабочини, со кои геотермалната енергија би можела да се користи пошироко.

Вкупната достапна енергијана патот на топла вода, пареа или топли карпи, до длабочина од 10 км, пристапи 3.1017 теп. 30 милиони пати поголема од сегашната светска потрошувачка на енергија. Што укажува на тоа геотермалната енергија може да биде интересна алтернатива на краток рок.

Совршените техники за развој на геотермалните ресурси се многу слични на оние што се користат во нафтениот сектор. Сепак, оттогаш енергетската содржина на вода на 300ºC е илјада пати помала од онаа на нафтата, капиталот може економски да се инвестира во истражување и дупчењето е многу помалку.

Сепак, недостигот на нафта може да го поттикне зголемувањето на употребата на геотермална енергија.

Индустриски процес

Од друга страна, отсекогаш било можно да се употреба на геотермални извори за производство на електрична енергија во турбо-генератори со средна големина (10-100MW) лоциран во близина на местата на бунарот, но минималната употреблива геотермална температура за производство на електрична енергија беше 150ºC.

Во последно време Развиени се турбини без лопатки за геотермална вода и пареа до 100ºС само, што овозможува проширување на полето на употреба на оваа енергија.

Покрај тоа, може да се користи во индустриски процеси како што се преработка на метали, загревање на индустриски процеси од секаков вид, загревање на оранжерии итн.

Но, веројатно најголемата иднина на геотермалната енергија лежи во искористувањето на геотермалната енергија на многу ниска температура, поради неговата разноврсност, едноставност, ниска економска и еколошка цена и можност за користете го како систем за греење и ладење.


Содржината на статијата се придржува до нашите принципи на уредничка етика. За да пријавите грешка, кликнете овде.

Биди прв да коментираш

Оставете го вашиот коментар

Вашата е-маил адреса нема да бидат објавени.

*

*

  1. Одговорен за податоците: Мигел Анхел Гатон
  2. Цел на податоците: Контролирајте СПАМ, управување со коментари.
  3. Легитимација: Ваша согласност
  4. Комуникација на податоците: Податоците нема да бидат соопштени на трети лица освен со законска обврска.
  5. Складирање на податоци: База на податоци хостирани од Occentus Networks (ЕУ)
  6. Права: Во секое време можете да ги ограничите, вратите и избришете вашите информации.