Шта је геотермална енергија, системи климатизације и будућност

Геотермална енергија

Сигурно знате шта је геотермална енергија уопште, али Да ли знате све основе о овој енергији?

На врло општи начин кажемо да је геотермална енергија топлотна енергија из унутрашњости Земље.

Другим речима, геотермална енергија је једини обновљиви извор енергије који не потиче од Сунца.

Поред тога, можемо рећи да ова енергија није обновљива енергија као таква, будући да његово обнављање није бесконачно, Међутим је неисцрпна у људским размерама, па се сматра обновљивим у практичне сврхе.

Порекло топлоте унутар Земље

Главни узрок топлоте унутар Земље је континуирано пропадање неких радиоактивних елемената као што су Уранијум 238, Торијум 232 и Калијум 40.

Још један порекло геотермалне енергије су судари тектонских плоча.

Међутим, у одређеним регионима је геотермална топлота концентрисанија, као што се дешава у близини вулкани, струје магме, гејзири и врела.

Коришћење геотермалне енергије

Ова енергија се користи најмање 2.000 година.

Римљани су врела користили за тоалети а у новије време ова енергија се користи за грејање зграда и стакленика и за производњу електричне енергије.

Тренутно постоје 3 врсте лежишта из којих можемо добити геотермалну енергију:

  • Резервоари са високом температуром
  • Резервоари са ниском температуром
  • Суви резервоари вруће стене

Резервоари са високом температуром

Кажемо да постоји депозит од висока температура кад вода резервоара доспе температуре изнад 100ºЦ због присуства активног извора топлоте.

Да би геотермална топлота створила употребљиву геотермалну енергију, геолошки услови морају омогућити формирање а геотермални резервоар, сличне онима које садрже нафта или природни гас, а састоје се од а пропусна стена, пешчари или кречњак на пример, на врху а водоотпорни слој, попут глине.

шема високе температуре

Подземна вода загрејана стенама пролази у правцу према горе до резервоара, где остају заробљени испод непропусног слоја.

Када постоје пукотине у поменутом непропусном слоју је могуће истицање паре или воде на површину, који се појављују у облику топлих извора или гејзира.

Ови топли извори се користе од давнина и лако се могу користити за грејање и индустријске процесе.

термалне купке

Римске бање у Батху

Резервоари са ниском температуром

Нискотемпературни резервоари су они у којима температура воде, који ћемо користити, налази се између 60 и 100ºЦ.

У овим депозитима, вредност топлотног флукса је нормала земљине коре, па је непотребно постојање 2 претходна услова: постојање активног извора топлоте и изолација спремишта течности.

Шема ниске температуре

Само присуство складишта на одговарајућој дубини, тако да са постојећим геотермалним градијентом у наведеном подручју постоје температуре које његову експлоатацију чине економичном.

Суви резервоари вруће стене

Потенцијал геотермалне енергије es много веће ако се топлота извлачи из сувих врелих стена, који природно не садрже воду.

Они су на температура између 250 и 300ºЦ већ један дубина између 2.000 и 3.000 метара.

За његову експлоатацију потребно је разбити суве вруће стене, да би се чине их порозним.

Онда уводи се хладна вода са површине кроз цев, пуштајући је да пролази кроз ломљену врућу стену, тако да се загреје, а затим, извлачи се водена пара кроз другу цев да користи свој притисак за погон турбине и генеришу електричну енергију.

обрис вруће стене

Проблем ове врсте експлоатације су технике ломљења стена на таквој дубини и бушења.

Иако је у овим областима постигнут велики напредак коришћењем техника бушења нафте.

Геотермална енергија врло ниске температуре

Можемо размотрити подземље до малих дубина попут а извор топлоте на 15ºЦ, потпуно обновљив и неисцрпан.

Помоћу одговарајућег система за хватање и топлотне пумпе, топлота се може пренети из овог извора на 15 ° Ц у систем који достиже 50 ° Ц, а овај се користи за грејање и добијање санитарне топле воде за употребу у кући.

Поред тога, иста топлотна пумпа може да апсорбује топлоту из околине на 40ºЦ и испоручује је у подземље истим системом хватањаПрема томе, систем који може решити кућно грејање може решити и хлађење, односно кућа има јединствену инсталацију за свој интегрисани клима уређај.

Главни недостатак ове врсте енергије је треба врло велика површина за сахрањивање спољашњег кругаМеђутим, његова главна предност је стрМогућност употребе као систем грејања и хлађења по врло ниским трошковима.

На следећем дијаграму можете видети различите начине хватања или преноса топлоте на под за каснију употребу у грејању, хлађењу и добијању ПТВ (санитарне топле воде). Објаснићу поступак у наставку.

Шема ХВАЦ система

Клима уређај куће, блока, болнице итд. може се доћи појединачно, јер не захтева велика улагања у систем, за разлику од геотермалних објеката високе и средње температуре.

Овај систем за искоришћавање сунчеве енергије коју апсорбује Земљина површина заснован је на 3 главна елемента:

  1. Топлотна пумпа
  2. Разменити коло са Земљом
    1. Размена топлоте са површинским водама
    2. Размена са земљом
  3. Размените круг са домом

Топлотна пумпа

Топлотна пумпа је термодинамичка машина који се заснива на Царнотовом циклусу који изводи гас.

Ова машина апсорбује топлоту из једног извора да би је предала другом на вишој температури.

Најтипичнији пример су фрижидериОни имају машину која извлачи топлоту изнутра и избацује је споља, која је на вишој температури.

Други примери топлотних пумпи су клима уређаји и клима уређаји за куће и аутомобиле.

У овој шеми можете видети да Хладна сијалица у замену упија топлоту из земље, а течност која кружи кроз круг хладне сијалице упија топлоту до испаравања.

шема топлотне пумпе

Коло које води воду топлотом из земље хлади се и враћа у земљу, Опоравак температуре тла је врло брз.

С друге стране, врућа сијалица, унутар куће, загрева ваздух дајући му топлоту.

Топлотна пумпа „пумпа“ топлоту из хладне сијалице у топлу сијалицу.

Перформансе (испоручена / апсорбована енергија) зависи од температуре извора који даје испарену топлоту.

Конвенционални клима уређаји апсорбују топлоту из атмосфере, која зими може да достигне температурас испод -2 ° Ц.

На овим температурама испаривач практично не може да захвати топлоту и перформансе пумпе су врло ниске.

Љети када је вруће, пумпа мора да одустане од топлоте из атмосфере у којој може бити 40ºЦ, са оним што перформансе нису тако добре као што бисте могли очекивати.

Међутим, геотермални систем слива, који имају извор до константна температура, перформансе су увек оптималне без обзира на атмосферске температурне услове. Дакле, овај систем је много ефикаснији од конвенционалне топлотне пумпе.

Размењујте кола са Земљом

Размена топлоте са површинским водама

Овај систем је заснован на ставити воду у термални контакт који долазе из површинског извора са испаривачем / кондензатором, у складу са потребама, за апсорпцијом или преносом топлоте у наведене воде.

Предност: представља да има ниска цена

Недостатак:  није увек доступан извор воде.

Размена са земљом

ово може бити директна када се размена између тла и испаривача / кондензатора топлотне пумпе врши помоћу закопане бакарне цеви.

За кућу може бити потребно између 100 и 150 метара цеви.

  • предност: ниска цена, једноставност и добре перформансе.
  • Недостаци: могућност цурења плина и смрзавање подручја на земљи.

Или такође може бити помоћно коло када има сет закопаних цеви кроз које циркулише вода која заузврат размењује топлоту са испаривачем / кондензатором.

За кућу може бити потребно између 100 и 200 метара цеви.

  • предност: низак притисак у колу чиме се избегавају велике температурне разлике
  • Недостаци: високи трошкови.

Размените кругове са кућом

Ови кругови може бити са директном разменом или дистрибуцијом топле и хладне воде.

Директна размена Заснован је на циркулацији струје ваздуха преко површине испаривача / кондензатора на бочној страни куће за размену топлоте и дистрибуцију овог топлог / хладног ваздуха по целој кући, кроз топлотно изоловане цеви.

Јединственим дистрибутивним системом решена је расподела топлог и хладног у кући.

  • предност: обично имају ниску цену и пуно једноставности.
  • Недостаци: ниских перформанси, умерен комфор и применљив је само у новоизграђеним кућама или са системом грејања са ваздушном конвекцијом.

Систем дистрибуције топле и хладне воде заснован је на циркулацији тока воде преко површине испаривача / кондензатора на бочној страни куће ради размене топлоте.

Вода се лети лети хлади на 10 ° Ц, а зими загрева на 45 ° Ц да би се користила као средство за климатизацију.

Подно грејање је најучинковитија и најудобнија метода да би се решио грејање, међутим, не може се користити за хлађење, па ако се користи овај или онај начин радијатора топле воде, мораће да се инсталира други систем да би се могло користити хлађење.

  • предност: врло висока удобност и перформансе.
  • Недостаци: високи трошкови.

Перформансе климатизационих система

Енергетска ефикасност система за климатизацију који се користи као извор топлоте подземље на 15ºЦ је најмање од 400% у грејању и 500% у хлађењу.

Кад се загрева постоји само допринос електричне енергије од 25% укупне потребне енергије. А када се користи за хлађење, перформансе су више него двоструко веће од перформанси топлотне пумпе која размењује ваздух на 40 степени, тако да у овом случају постоји и уштеда енергије већа од 50% у поређењу са конвенционалним клима уређајем.

То значи да је за пумпање са хладног пола на врући пол потребна 4 јединице енергије (на пример 4 калорије), потребна је само 1 јединица енергије.

У хладњаку, за сваких 5 пумпаних јединица, потребна је 1 јединица за њихово пумпање.

Ово је могуће од не генерише сву топлоту, али већи део се преноси само из једног извора у други.

Јединице енергије које испоручујемо топлотној пумпи су у облику електричне енергије, тако да у основи производимо ЦО2 у постројењу за производњу електричне енергије, мада у много мањој количини.

Међутим, могли бисмо користити топлотне пумпе осим електричних, али да им је извор енергије био соларни, али су још увек у експерименталној фази.

Si упоређујемо овај систем са системом грејања са хватањем соларне енергије кроз панеле то можемо видети представља велику предност, синце не захтева велике акумулаторе да надокнади сате недостатка сунчевог зрачења.

Велики акумулатор је сопствена маса Земље због чега имамо извор енергије при константној температури, који се у оквиру ове апликације понаша бесконачно.

Перформансе

Међутим, онај који то чини Најбоља опција за коришћење овог извора енергије је комбиновање са соларном топлотном енергијом., не за померање топлотне пумпе као што је горе поменуто (што такође) већ за додавање топлоте систему, с обзиром да у апликацијама за грејање и производњу топле воде за домаћинство, вода се помоћу геотермалне енергије може довести до 15ºЦ за касније, подизати температуру воде помоћу сунчеве енергије.

У овом случају ефикасност топлотне пумпе расте експоненцијално.

Расподела геотермалне енергије

Геотермална енергија је широко распрострањена на целој планети, посебно у облику сувих врелих стена, али постоје подручја у којима се простире можда преко 10% површине планете а имају посебне услове за развој ове врсте енергије.

Мислим на зонас у којима више манифестују последице земљотреса и вулкана и то се, уопште, поклапа са тектонски расједи битно.

мапа геотермалне енергије

Међу њима су:

  • Тихоокеанска обала америчког континента, од Аљаске до Чилеа.
  • Западни Пацифик, од Новог Зеланда, преко Филипина и Индонезије, до јужне Кине и Јапана.
  • Долина дислокације Кеније, Уганде, Заира и Етиопије.
  • Околина Медитерана.

Предности и недостаци геотермалне енергије

Ова енергија, као и све што постоји, има и својих добрих и лоших делова.

цомо предност можемо то рећи:

  • Нађено је дистрибуирана широм планете.
  • Најјефтинији геотермални извори налазе се у вулканске области углавном се налазе у земљама у развоју, што може бити врло корисно за побољшање ваше ситуације.
  • Је неисцрпан извор енергије у људским размерама.
  • Да ли је енергија јефтиније то се зна.

Ваш недостаци напротив су:

  • Употреба геотермалне енергије представља неке еколошки проблемипосебно ослобађање сумпорних гасова у атмосферу, заједно са испуштања топле воде у реке, који често садрже висок ниво чврстих материја.

Иако се генерално отпадне воде могу поново убризгати у земљу, након што се у неким случајевима изваде комерцијално употребљиве калијумове соли.

  • Генерално, пренос геотермалне топлоте на велике удаљености није изведив. Врућу воду или пару треба користити у близини извора пре него што се охлади.
  • Пронађена је већина геотермалних вода температуре испод 150ºЦ тако да уопште није довољно топло за производњу електричне енергије.

Ове воде се могу користити само за купање, грејање зграда и пластеника и усеве на отвореном, или као претходно загрејана вода за котлове.

  • Л суви резервоари врућих стена су кратког векаКако се испуцале површине брзо хладе, њихова енергетска ефикасност брзо опада.
  • Л трошкови уградње су веома високи.

Будућност геотермалне енергије

За сада само бушење и издвајати топлоту до дубине од око 3 км, иако се очекује да ће моћи да достигне веће дубине, са којима би се геотермална енергија могла широко користити.

Укупна расположива енергијана путу топле воде, паре или врућих стена, до дубине од 10 км, прилази 3.1017 теп. 30 милиона пута већи од тренутне светске потрошње енергије. Што указује на то геотермална енергија може бити занимљива алтернатива у кратком року.

Технике усавршене за развој геотермалних ресурса врло су сличне онима које се користе у нафтном сектору. Међутим, пошто енергетски садржај воде на 300ºЦ је хиљаду пута мањи од садржаја уља, капитал се може економски уложити у истраживање и бушење је много мање.

Међутим, несташица нафте може подстаћи све већу употребу геотермалне енергије.

Индустријски процес

С друге стране, то је увек било могуће употреба геотермалних извора за производњу електричне енергије у турбогенераторима средње величине (10-100МВ) налази се у близини бунара, али минимална употребљива геотермална температура за производњу електричне енергије била је 150ºЦ.

У последње време турбине без лопатица су развијене за геотермалну воду и пару до 100ºЦ само, што омогућава проширење поља употребе ове енергије.

Поред тога, могу се користити у индустријским процесима као што су производња метала, загревање индустријских процеса свих врста, грејање стакленика итд.

Али вероватно највећа будућност геотермалне енергије лежи у коришћењу геотермалне енергије врло ниских температура, због своје свестраности, једноставности, ниских економских и еколошких трошкова и могућности за користите га као систем грејања и хлађења.


Садржај чланка се придржава наших принципа уређивачка етика. Да бисте пријавили грешку, кликните овде.

Будите први који ће коментарисати

Оставите свој коментар

Ваша емаил адреса неће бити објављена. Обавезна поља су означена са *

*

*

  1. За податке одговоран: Мигуел Ангел Гатон
  2. Сврха података: Контрола нежељене поште, управљање коментарима.
  3. Легитимација: Ваш пристанак
  4. Комуникација података: Подаци се неће преносити трећим лицима, осим по законској обавези.
  5. Похрана података: База података коју хостује Оццентус Нетворкс (ЕУ)
  6. Права: У било ком тренутку можете ограничити, опоравити и избрисати своје податке.