Vad är geotermisk energi, luftkonditioneringssystem och framtiden

Geotermisk energi

Visst vet du vad geotermisk energi är i allmänna termer, men Känner du till alla grunderna om denna energi?

På ett mycket allmänt sätt säger vi att geotermisk energi är värmeenergi inifrån jorden.

Med andra ord är geotermisk energi den enda förnybara energikällan som inte härrör från solen.

Dessutom kan vi säga att denna energi inte är en förnybar energi som sådan, eftersom dess förnyelse är inte oändlig, I alla fall är outtömlig i mänsklig skala, så det anses förnybart för praktiska ändamål.

Värmets ursprung inuti jorden

Den främsta orsaken till värme inne i jorden är kontinuerligt förfall av vissa radioaktiva element såsom uran 238, torium 232 och kalium 40.

En annan av ursprunget till geotermisk energi är kollisioner mellan tektoniska plattor.

I vissa regioner är emellertid geotermisk värme mer koncentrerad, vilket sker i närheten av vulkaner, magmaströmmar, gejsrar och varma källor.

Användning av geotermisk energi

Denna energi har använts i minst 2.000 år.

Romarna använde de varma källorna till toaletter och mer nyligen har denna energi använts för uppvärmning av byggnader och växthus och för elproduktion.

För närvarande finns det tre typer av avlagringar som vi kan få geotermisk energi från:

  • Höga temperaturbehållare
  • Lågtemperaturbehållare
  • Torra heta bergbehållare

Höga temperaturbehållare

Vi säger att det finns en deposition på hög temperatur när reservoarvattnet når temperaturer över 100ºC på grund av närvaron av en aktiv värmekälla.

För att geotermisk värme ska skapa användbar geotermisk energi måste geologiska förhållanden göra det möjligt att bilda en geotermisk reservoar, liknande de som finns i olja eller naturgas, bestående av en genomsläpplig sten, sandsten eller kalksten till exempel toppad av en vattentätt lager, som lera.

schema för hög temperatur

Grundvattnet som uppvärms av klipporna passerar uppåt till behållaren, där de förblir instängda under det ogenomträngliga skiktet.

När det finns sprickor i nämnda ogenomträngliga skikt är utsläpp av ånga eller vatten till ytan möjlig, uppträder i form av varma källor eller gejsrar.

Dessa varma källor har använts sedan urminnes tider och kan lätt användas för uppvärmning och industriella processer.

termiska bad

Roman Baths of Bath

Lågtemperaturbehållare

Lågtemperaturbehållare är de där vattentemperaturen, som vi ska använda, finns mellan 60 och 100 ° C.

I dessa insättningar, värdet på värmeflöde är det normala värdet på jordskorpan, så förekomsten av två av de tidigare förhållandena är onödig: förekomsten av en aktiv värmekälla och isolering av vätskelagret.

Schema för låg temperatur

Bara närvaro av ett lager på lämpligt djup så att det med den befintliga geotermiska lutningen i nämnda område finns temperaturer som gör dess utnyttjande ekonomiskt.

Torra heta bergbehållare

Potentialen av geotermisk energi es Mucho större om värme extraheras från torra heta stenar, som inte innehåller vatten naturligt.

De är vid en temperatur mellan 250 och 300ºC redan en djup mellan 2.000 och 3.000 meter.

För dess exploatering är det nödvändigt att bryta torra heta stenar, för att gör dem porösa.

sedan kallt vatten införs från ytan genom ett rör och låter det passera genom den brutna heta berget, så att den värms upp och sedan, vattenånga extraheras genom ett annat rör för att använda sitt tryck för att driva en turbin och generera elektrisk energi.

het rockart

Problemet med denna typ av exploatering är teknikerna för att bryta stenarna på ett sådant djup och för borrning.

Även om stora framsteg har gjorts inom dessa områden med oljeborrningstekniker.

Mycket låg temperatur geotermisk energi

Vi kan överväga alv till små djup som en värmekälla vid 15ºC, helt förnybar och outtömlig.

Med hjälp av ett lämpligt infångningssystem och en värmepump kan värme överföras från denna källa vid 15 ° C till ett system som når 50 ° C, och det senare används för uppvärmning och erhållande av sanitärt varmvatten för användning i hemmet.

Dessutom, samma värmepump kan absorbera värme från omgivningen vid 40 ° C och leverera den till undergrunden med samma fångstsystemDärför kan systemet som kan lösa hushållsuppvärmning också lösa kylning, det vill säga huset har en enda installation för sin integrerade luftkonditionering.

Den största nackdelen med denna typ av energi är behöver en mycket stor begravningsyta på den yttre kretsenDen största fördelen är dock pMöjlighet att använda den som ett värme- och kylsystem till en mycket låg kostnad.

I följande diagram kan du se olika sätt att fånga upp eller överföra värme till golvet för senare användning vid uppvärmning, kylning och erhållande av varmvatten (sanitetsvatten). Jag kommer att förklara proceduren nedan.

HVAC-systemschema

Luftkonditionering av ett hus, ett hus, ett sjukhus etc. kan nås individuellt, eftersom det inte kräver stora investeringar för systemet, till skillnad från geotermiska anläggningar med hög och medelhög temperatur.

Detta system för utnyttjande av solenergi som absorberas av jordens yta är baserat på tre huvudelement:

  1. Värmepump
  2. Byt krets med jorden
    1. Värmeväxling med ytvatten
    2. Byt ut med marken
  3. Byt krets med hemmet

Värmepump

Värmepumpen är en termodynamisk maskin som är baserad på Carnot-cykeln som utförs av en gas.

Denna maskin absorberar värme från en källa för att leverera den till en annan som har högre temperatur.

Det mest typiska exemplet är kylskåpDessa har en maskin som extraherar värme från insidan och släpper ut den till utsidan, som har en högre temperatur.

Andra exempel på värmepumpar är luftkonditioneringsapparater och luftkonditioneringsapparater för hem och bilar.

I detta schema kan du se att En kall glödlampa absorberar värme från marken i ett utbyte och vätskan som cirkulerar genom den kalla glödlampan absorberar värme tills den förångas.

värmepumpschema

Kretsen som transporterar vattnet med värme från marken svalnar och återgår till marken, jordtemperaturåterhämtningen är mycket snabb.

Å andra sidan värmer den varma lampan inuti huset luften som ger den värme.

Värmepumpen “pumpar” värme från den kalla lampan till den varma lampan.

prestanda (levererad energi / absorberad energi) det beror på temperaturen på källan som levererar förångad värme.

Konventionella luftkonditioneringssystem absorberar värme från atmosfären, som på vintern kan nå temperaturs nedan -2 ° C

Vid dessa temperaturer kan förångaren fånga praktiskt taget ingen värme och pumpens prestanda är mycket låg.

På sommaren när det är varmare måste pumpen ge upp värmen från atmosfären som kan vara i 40 ° C, med vad prestanda är inte så bra som du kan förvänta dig.

Sin embargo, det geotermiska avrinningssystemet, genom att ha en källa till konstant temperatur är prestanda alltid optimal oavsett atmosfäriska temperaturförhållanden. Så detta system är mycket effektivare än en konventionell värmepump.

Byt kretsar med jorden

Värmeväxling med ytvatten

Detta system är baserat på sätt vatten i termisk kontakt kommer från en ytkälla med förångaren / kondensorn, enligt behov, för absorption eller överföring av värme till nämnda vatten.

Fördel: presenter är att den har en låg kostnad

Nackdel:  det finns inte alltid en vattenkälla tillgänglig.

Byt ut med marken

detta kan vara direkt när utbytet mellan marken och förångaren / kondensorn på värmepumpen utförs med hjälp av ett nedgrävt kopparrör.

För ett hem kan mellan 100 och 150 meter rör krävas.

  • Fördel: låg kostnad, enkelhet och bra prestanda.
  • nackdelar: möjlighet till gasläckage och frysning av markområden.

Eller också kan vara en hjälpkrets när den har en uppsättning nedgrävda rör, genom vilka vatten cirkuleras, vilket i sin tur utbyter värme med förångaren / kondensorn.

För ett hem kan mellan 100 och 200 meter rör krävas.

  • Fördel: lågt tryck i kretsen, vilket undviker stora temperaturskillnader
  • nackdelar: hög kostnad.

Byt kretsar med hemmet

Dessa kretsar kan vara med ett direkt utbyte eller med en fördelning av varmt och kallt vatten.

Direkt utbyte Den är baserad på att cirkulera en luftström över ytan av förångaren / kondensorn på husets sida för värmeväxling och fördela denna heta / kalla luft genom hela huset, genom värmeisolerade rör.

Med ett enda distributionssystem löses fördelningen av kyla och värme i huset.

  • Fördel: de är vanligtvis billiga och mycket enkla.
  • nackdelar: låg prestanda, måttlig komfort och är endast tillämplig på hem som är nybyggda eller har ett luftkonvektionssystem.

Distributionssystemet för varmt och kallt vatten den är baserad på att cirkulera ett flöde av vatten över ytan av förångaren / kondensorn på sidan av huset för värmeväxling.

Vattnet kyls vanligtvis ner till 10 ° C på sommaren och värms upp till 45 ° C på vintern för att användas som ett medel för luftkonditionering.

Golvvärme är den bästa och mest bekväma metoden för att lösa uppvärmningen kan den dock inte användas för kylning, så om den här metoden eller den för varmvattenradiatorer används måste ett annat system installeras för att kunna använda kylningen.

  • Fördel: mycket hög komfort och prestanda.
  • nackdelar: hög kostnad.

Prestanda för luftkonditioneringssystem

Energieffektivitet i ett luftkonditioneringssystem som används som värmekälla undergrunden vid 15ºC är åtminstone av 400% i uppvärmning och 500% i kylning.

När det värms upp det finns bara ett bidrag av elektrisk energi på 25% av den totala energibehovet. Och när den används för att kyla är prestandan mer än dubbelt så hög som en värmepump som växlar med luft vid 40 grader, så i det här fallet finns det också en energibesparing på mer än 50% jämfört med en konventionell luftkonditionering.

Det innebär att för att pumpa från den kalla polen till den varma polen 4 enheter energi (till exempel 4 kalorier) behövs bara 1 enhet energi.

Vid kylning krävs 5 enhet för att pumpa dem för varje 1 enheter som pumpas.

Detta är möjligt sedan genererar inte all värmemen det mesta överförs bara från en källa till en annan.

Enheterna energi som vi levererar till värmepumpen är i form av elektrisk energi, så i princip producerar vi CO2 i den elektriska energiproducerande anläggningen, även om det är i mycket mindre kvantiteter.

emellertid vi kan använda icke-elektriska värmepumpar, men deras energikälla var solvärme men de är fortfarande i experimentfasen.

Si vi jämför detta system med ett solvärmeuppvärmningssystem genom paneler kan vi se det ger en stor fördel, sedan kräver inga stora ackumulatorer för att kompensera för timmar av brist på solstrålning.

Den stora ackumulatorn är jordens egen massa det gör att vi har en energikälla vid konstant temperatur, som inom tillämpningsområdet för denna applikation fungerar som oändlig.

Prestanda

Men den som gör det Det bästa alternativet för att använda denna energikälla är att kombinera den med solvärme., inte för att flytta värmepumpen som nämnts ovan (som också) utan för att tillföra värme till systemet, med tanke på att vid uppvärmning och varmvattenproduktion vatten kan bringas till 15 ° C med hjälp av geotermisk energi tills senare, höja vattentemperaturen med solenergi.

I det här fallet värmepumpens effektivitet ökar exponentiellt.

Distribution av geotermisk energi

Geotermisk energi är utbredd över hela planeten, särskilt i form av torra heta stenar, men det finns områden där det sträcker sig kanske över 10% av planetens yta och de har speciella förutsättningar för att utveckla denna typ av energi.

Jag menar områden där tydligare effekterna av jordbävningar och vulkaner och som i allmänhet sammanfaller med tektoniska fel viktigt.

geotermisk energi karta

Bland dem är:

  • Stillahavskusten på den amerikanska kontinenten, från Alaska till Chile.
  • Västra Stilla havet, från Nya Zeeland, genom Filippinerna och Indonesien, till södra Kina och Japan.
  • Fördrivningsdalen i Kenya, Uganda, Zaire och Etiopien.
  • Omgivningarna vid Medelhavet.

För- och nackdelar med geotermisk energi

Denna energi, precis som allt som finns, har både goda delar och dess dåliga delar.

Como ventajas Vi kan säga så:

  • Det finns distribuerad över hela planeten.
  • De mest ekonomiska geotermiska källorna finns i vulkaniska områden mestadels i utvecklingsländer, vilket kan vara mycket användbart för att förbättra din situation.
  • Är en outtömlig energikälla på mänsklig skala.
  • Är energin billigaste det är känt.

deras nackdelar tvärtom är de:

  • Användningen av geotermisk energi presenterar en del miljöproblem, särskilt, utsläpp av svavelhaltiga gaser in i atmosfären, tillsammans med utsläpp av varmt vatten till floder, som ofta innehåller en hög nivå av fasta ämnen.

Även om avloppsvatten i allmänhet kan återinföras i jorden efter att i vissa fall har extraherat kommersiellt användbara kaliumsalter.

  • Övergripande överföring av geotermisk värme över långa sträckor är inte genomförbart. Varmt vatten eller ånga bör användas i närheten av källan innan det svalnar.
  • De flesta av de geotermiska vattnen finns temperaturer under 150 ° C så i allmänhet är det inte tillräckligt varmt för elproduktion.

Dessa vatten kan endast användas för bad, uppvärmning av byggnader och växthus och utomhusgrödor eller som förvärmt vatten för pannor.

  • mycket torra heta bergreservoarer är kortlivadeNär spruckna ytor svalnar snabbt minskar deras energieffektivitet snabbt.
  • mycket installationskostnaderna är mycket höga.

Framtiden för geotermisk energi

Hittills bara perforeringar och extrahera värme till cirka 3 km djup, även om det förväntas kunna nå större djup, med vilket geotermisk energi skulle kunna användas i större utsträckning.

Den totala tillgängliga energini vägen för varmt vatten, ånga eller heta stenar, upp till ett djup av 10 km, närmar sig 3.1017. 30 miljoner gånger den nuvarande världens energiförbrukning. Vilket tyder på det geotermisk energi kan vara ett intressant alternativ på kort sikt.

De tekniker som är perfekta för utveckling av geotermiska resurser liknar mycket de som används inom oljesektorn. Men sedan energiinnehållet i vatten vid 300 ° C är tusen gånger lägre än i oljakan kapitalet investeras ekonomiskt i prospektering och borrning är mycket mindre.

Oljebrist kan dock öka den ökande användningen av geotermisk energi.

Industriell process

Å andra sidan har det alltid varit möjligt att användning av geotermiska källor för elproduktion i medelstora turbogeneratorer (10-100 MW) beläget nära källplatserna, men den minsta möjliga geotermiska temperaturen för elproduktion var 150 ° C.

Nyligen bladlösa turbiner har utvecklats för geotermiskt vatten och ånga upp till 100 ° C endast vilket gör det möjligt att utvidga användningsområdet för denna energi.

Dessutom, kan användas i industriella processer såsom bearbetning av metaller, uppvärmning av alla slags industriprocesser, uppvärmning av växthus etc.

Men förmodligen den största framtiden för geotermisk energi ligger i utnyttjandet av geotermisk energi med mycket låg temperatur, på grund av dess mångsidighet, enkelhet, låga ekonomiska och miljömässiga kostnad och möjligheten till använd den som ett värme- och kylsystem.


Innehållet i artikeln följer våra principer om redaktionell etik. Klicka på för att rapportera ett fel här.

Bli först att kommentera

Lämna din kommentar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.

*

*

  1. Ansvarig för uppgifterna: Miguel Ángel Gatón
  2. Syftet med uppgifterna: Kontrollera skräppost, kommentarhantering.
  3. Legitimering: Ditt samtycke
  4. Kommunikation av uppgifterna: Uppgifterna kommer inte att kommuniceras till tredje part förutom enligt laglig skyldighet.
  5. Datalagring: databas värd för Occentus Networks (EU)
  6. Rättigheter: När som helst kan du begränsa, återställa och radera din information.

bool (sant)