Ano ang geothermal na enerhiya, mga aircon system at ang hinaharap

Tiyak na alam mo kung ano ang enerhiya ng geothermal sa pangkalahatang mga tuntunin, ngunit Alam mo ba ang lahat ng mga pangunahing kaalaman tungkol sa enerhiya na ito?

Sa isang napaka pangkalahatang paraan nasasabi natin na ang geothermal na enerhiya ay init enerhiya mula sa loob ng Earth.

Sa madaling salita, ang enerhiya ng geothermal ay ang tanging mapagkukunang nababagong enerhiya na hindi nagmula sa Araw.

Bilang karagdagan, maaari nating sabihin na ang enerhiya na ito ay hindi isang nababagong enerhiya tulad nito, mula noon ang pag-update nito ay hindi walang katapusan, Gayunman ay hindi maubos sa sukat ng tao, kaya't ito ay itinuturing na nababagabag para sa mga praktikal na layunin.

Pinagmulan ng init sa loob ng Earth

Ang pangunahing sanhi ng init sa loob ng Earth ay ang patuloy na pagkabulok ng ilang mga elemento ng radioactive tulad ng Uranium 238, Thorium 232 at Potassium 40.

Isa pa sa pinagmulan ng geothermal na enerhiya ay ang mga banggaan ng mga plate ng tectonic.

Gayunpaman, sa ilang mga rehiyon, ang init ng geothermal ay mas puro, tulad ng nangyayari sa paligid ng bulkan, alon ng magma, geyser at mainit na bukal.

Paggamit ng geothermal na enerhiya

Ang enerhiya na ito ay ginagamit sa loob ng isang minimum na 2.000 taon.

Ginamit ng mga Romano ang mga maiinit na bukal upang naligo at, kamakailan lamang, ang enerhiya na ito ay ginamit para sa pagpainit ng mga gusali at greenhouse at para sa pagbuo ng kuryente.

Sa kasalukuyan mayroong 3 uri ng mga deposito kung saan maaari tayong makakuha ng geothermal na enerhiya:

• Mga reservoir ng mataas na temperatura
• Mga reservoir na mababa ang temperatura
• Mga tuyong mainit na bato na reservoir

Mga reservoir ng mataas na temperatura

Sinasabi namin na mayroong deposito ng mataas na temperatura kapag umabot ang tubig ng reservoir temperatura sa itaas 100ºC dahil sa pagkakaroon ng isang aktibong mapagkukunan ng init.

Upang ang geothermal heat ay lumikha ng nagagamit na geothermal na enerhiya, kailangang gawing posible ng mga kondisyong geolohikal na makabuo ng a geothermal reservoir, katulad ng mga nilalaman sa langis o natural gas, na binubuo ng a permeable rock, mga sandstones o anapog halimbawa, na pinunan ng a hindi tinatagusan ng tubig layer, tulad ng luad.

Ang tubig sa lupa na pinainit ng mga bato ay dumadaan sa paitaas na direksyon sa reservoir, kung saan mananatili silang nakulong sa ilalim ng hindi masisisiwang layer.

Kapag may mga basag sa nasabing hindi natatagusan na layer, ang pagtakas ng singaw o tubig sa ibabaw ay posible, lumilitaw sa anyo ng mga hot spring o geyser.

Ang mga maiinit na bukal na ito ay ginamit mula pa noong sinaunang panahon at madaling magamit para sa pagpainit at mga pang-industriya na proseso.

Mga reservoir na mababa ang temperatura

Ang mga reservoir na may mababang temperatura ay kung saan temperatura ng tubig, na gagamitin namin, ay matatagpuan sa pagitan ng 60 at 100ºC.

Sa mga deposito na ito, ang halaga ng heat flux ay ang normal na halaga ng crust ng lupa, kaya ang pagkakaroon ng 2 ng mga nakaraang kondisyon ay hindi kinakailangan: pagkakaroon ng isang aktibong mapagkukunan ng init at paghihiwalay ng tindahan ng likido.

Ang pagkakaroon ng isang bodega sa naaangkop na lalim upang, sa pagkakaroon ng geothermal gradient sa nasabing lugar, may mga temperatura na ginagawang pangkabuhayan ang pagsasamantala nito.

Mga tuyong mainit na bato na reservoir

Ang potensyal ng geothermal na enerhiya es magkano mas malaki kung ang init ay nakuha mula sa mga tuyong mainit na bato, na hindi naglalaman ng natural na tubig.

Nasa a sila temperatura sa pagitan ng 250 at 300ºC isa na lalim sa pagitan ng 2.000 at 3.000 metro.

Para sa pagsasamantala nito kinakailangan na basagin ang mga tuyong mainit na bato, upang gawin silang porous.

Pagkatapos ipinakilala ang malamig na tubig mula sa ibabaw sa pamamagitan ng isang tubo, pinapadaan ito sa nabasag na mainit na bato, upang ito ay magpainit at pagkatapos, ang singaw ng tubig ay nakuha sa pamamagitan ng isa pang tubo upang magamit ang presyon nito upang maghimok ng isang turbine at bumuo ng elektrikal na enerhiya.

Ang problema sa ganitong uri ng pagsasamantala ay ang mga diskarte para sa pagkabali ng mga bato sa lalim at para sa pagbabarena.

Bagaman maraming pag-unlad ang nagawa sa mga lugar na ito na gumagamit ng mga diskarte sa pagbabarena ng langis.

Napakababang temperatura ng geothermal na enerhiya

Maaari nating isaalang-alang ang sa ilalim ng lupa sa maliliit na kalaliman tulad ng a pinagmulan ng init sa 15ºC, ganap na nababago at hindi mauubos.

Sa pamamagitan ng isang naaangkop na sistema ng pagkuha at isang heat pump, ang init ay maaaring mailipat mula sa mapagkukunang ito sa 15ºC sa isang system na umabot sa 50ºC, at ang huli ay ginamit para sa pagpainit at pagkuha ng sanitary hot water para magamit sa bahay.

Bukod dito, ang parehong heat pump ay maaaring tumanggap ng init mula sa kapaligiran sa 40ºC at ihatid ito sa subsoil na may parehong sistema ng pagkuhaSamakatuwid, ang system na maaaring malutas ang domestic heating ay maaari ring malutas ang paglamig, iyon ay, ang bahay ay may isang solong pag-install para sa integral aircon nito.

Ang pangunahing sagabal ng ganitong uri ng enerhiya ay ang kailangan ng isang napakalaking ibabaw ng libingan ng panlabas na circuitGayunpaman, ang pangunahing bentahe nito ay ang pPosibilidad ng paggamit nito bilang isang sistema ng pag-init at paglamig sa napakababang gastos.

Sa sumusunod na diagram maaari mong makita ang iba't ibang mga paraan ng pagkuha o paglipat ng init sa sahig para magamit sa paglaon sa pag-init, paglamig at pagkuha ng DHW (sanitary hot water). Ipapaliwanag ko ang pamamaraan sa ibaba.

Aircon ng isang bahay, isang bloke ng mga flat, isang ospital, atbp. kayang abutin paisa-isa, dahil hindi ito nangangailangan ng malalaking pamumuhunan para sa system, hindi katulad ng mataas at katamtamang temperatura na mga pasilidad ng geothermal.

Ang sistemang ito para sa paggamit ng solar na enerhiya na hinihigop ng ibabaw ng Daigdig ay batay sa 3 pangunahing mga elemento:

1. Heat pump
2. Exchange circuit sa Earth
   1. Pagpapalit ng init sa mga tubig sa ibabaw
   2. Palitan ng lupa
3. Exchange circuit sa bahay

Heat pump

Ang heat pump ay isang thermodynamic machine na kung saan ay batay sa Carnot Cycle na isinagawa ng isang gas.

Ang makina na ito ay sumisipsip ng init mula sa isang mapagkukunan upang maihatid ito sa isa pa na nasa mas mataas na temperatura.

Ang pinaka-karaniwang halimbawa ay ang mga refrigeratorAng mga ito ay mayroong isang makina na kumukuha ng init mula sa loob at itinatapon ito sa labas, na nasa mas mataas na temperatura.

Ang iba pang mga halimbawa ng mga heat pump ay mga aircon at aircon para sa mga bahay at sasakyan.

Sa eskematiko na ito, makikita mo na ang Ang malamig na bombilya ay sumisipsip ng init mula sa lupa sa isang palitan at ang likido na nagpapalipat-lipat sa pamamagitan ng malamig na bombilya ay sumisipsip ng init hanggang sa sumingaw.

Ang circuit na nagdadala ng tubig na may init mula sa lupa ay lumalamig at bumalik sa lupa, ang pagbawi ng temperatura ng lupa ay napakabilis.

Sa kabilang banda, ang mainit na bombilya, sa loob ng bahay, ininit ang hangin na nagbibigay ng init.

Ang heat pump ay "pumping" na init mula sa malamig na bombilya patungo sa mainit na bombilya.

Pagganap (ibinibigay na enerhiya / hinihigop ng enerhiya) nakasalalay ito sa temperatura ng mapagkukunan na nagbibigay ng sumingaw na init.

Maginoo na mga sistema ng aircon sumipsip ng init mula sa himpapawid, na maabot ng taglamig temperaturas sa ibaba -2 ° C.

Sa mga temperatura na ito ang evaporator ay hindi maaaring makuha ang praktikal na walang init at ang ang pagganap ng bomba ay napakababa.

Sa tag-araw kapag mas mainit ito, kailangang ibigay ng bomba ang init mula sa himpapawid na maaaring nasa 40ºC, sa kung ano ang ang pagganap ay hindi kasing ganda ng maaari mong asahan.

Gayunpaman, ang geothermal catchment system, pagkakaroon ng mapagkukunan sa pare-pareho ang temperatura, pagganap ay palaging pinakamainam anuman ang mga kondisyon sa temperatura ng atmospera. Kaya't ang sistemang ito ay mas mahusay kaysa sa isang maginoo na heat pump.

Palitan ang mga circuit sa Earth

Pagpapalit ng init sa mga tubig sa ibabaw

Ang sistemang ito ay batay sa ilagay ang tubig sa thermal contact nagmumula sa isang pinagmulan sa ibabaw kasama ang evaporator / condenser, ayon sa mga pangangailangan, para sa pagsipsip o paglipat ng init sa nasabing tubig.

Bentahe: ang mga regalo ay mayroon itong a mura

Kakulangan:  palaging walang mapagkukunan ng tubig na magagamit.

Palitan ng lupa

Ito maaaring maging direkta kapag ang palitan sa pagitan ng lupa at ng evaporator / condenser ng heat pump ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang nalibing na tubo ng tanso.

Para sa isang bahay, sa pagitan ng 100 at 150 metro ng tubo ay maaaring kailanganin.

• Kalamangan: mababang gastos, pagiging simple at mahusay na pagganap.
• Mga drawback: posibilidad ng paglabas ng gas at pagyeyelo ng mga lugar ng lupa.

O kaya naman ay maaaring maging isang pandiwang pantulong na circuit kapag mayroon itong isang hanay ng mga nakalibing na tubo, kung saan ikinalat ang tubig, na nagpapalitan ng init sa evaporator / condenser.

Para sa isang bahay, sa pagitan ng 100 at 200 metro ng tubo ay maaaring kailanganin.

• Kalamangan: mababang presyon sa circuit kaya pag-iwas sa malaking pagkakaiba ng temperatura
• Mga drawback: mataas ang gastos.

Palitan ang mga circuit sa bahay

Ang mga circuit na ito maaaring makasama isang direktang palitan o may pamamahagi ng mainit at malamig na tubig.

Direktang palitan Ito ay batay sa pag-ikot ng isang stream ng hangin sa ibabaw ng evaporator / condenser sa gilid ng bahay para sa pagpapalitan ng init at pamamahagi ng mainit / malamig na hangin sa buong bahay, sa pamamagitan ng mga thermally insulated pipes.

Sa isang solong sistema ng pamamahagi, malulutas ang pamamahagi ng mainit at malamig sa bahay.

• Kalamangan: kadalasan sila ay may isang mababang gastos at maraming pagiging simple.
• Mga drawback: mababang pagganap, katamtamang ginhawa at nalalapat lamang sa mga bahay na bagong itinayo o may isang sistema ng pagpainit na kombeksyon ng hangin.

Ang mainit at malamig na sistema ng pamamahagi ng tubig Ito ay batay sa nagpapalipat-lipat ng daloy ng tubig sa ibabaw ng evaporator / condenser sa gilid ng bahay para sa heat exchange.

Ang tubig ay karaniwang pinalamig hanggang sa 10ºC sa tag-init at pinainit hanggang 45ºC sa taglamig upang magamit bilang isang paraan ng aircon.

Ang ilalim ng sahig na pag-init ay ang pinakamahusay na gumaganap at pinaka komportable na pamamaraan upang malutas ang pag-init, gayunpaman, hindi ito maaaring gamitin para sa paglamig, kaya kung gagamitin ang pamamaraang ito o ng mga hot water radiator, kailangang mai-install ang isa pang system upang magamit ang paglamig.

• Kalamangan: napakataas na ginhawa at pagganap.
• Mga drawback: mataas ang gastos.

Pagganap ng mga aircon system

Kahusayan sa enerhiya ng isang aircon system na ginagamit bilang isang mapagkukunan ng init ang ilalim ng lupa sa 15ºC ay hindi bababa sa 400% sa pagpainit at 500% sa paglamig.

Pag umiinit na mayroon lamang isang kontribusyon ng elektrikal na enerhiya na 25% ng kabuuang kinakailangang enerhiya. At kapag ginamit ito upang palamig ang pagganap ay higit sa doble ng isang heat pump na nakikipagpalitan sa hangin sa 40 degree, kaya sa kasong ito mayroon ding nakakatipid ng enerhiya na higit sa 50% kumpara sa isang maginoo na air conditioner.

Nangangahulugan ito na upang mag-usisa mula sa malamig na poste patungo sa mainit na poste na 4 na yunit ng enerhiya (halimbawa 4 na caloryo), 1 yunit lamang ng enerhiya ang kinakailangan.

Sa pagpapalamig, para sa bawat 5 mga yunit na ibinomba, 1 yunit ang kinakailangan upang ibomba ang mga ito.

Posible ito mula pa ay hindi bumubuo ng lahat ng initngunit ang karamihan dito ay inililipat lamang mula sa isang mapagkukunan patungo sa isa pa.

Ang mga yunit ng enerhiya na ibinibigay namin sa heat pump ay nasa anyo ng elektrikal na enerhiya, kaya karaniwang gumagawa kami ng CO2 sa planta ng elektrisidad na gumagawa ng enerhiya, bagaman sa mas kaunting dami.

Gayunpaman, maaari kaming gumamit ng mga de-kuryenteng heat pump, ngunit ang pinagmulan ng enerhiya ay solar thermal ngunit nasa eksperimentong yugto pa rin sila.

Si ihinahambing namin ang sistemang ito sa isang sistema ng pag-init na nakuha ng enerhiya ng solar sa pamamagitan ng mga panel makikita natin iyon nagtatanghal ng isang mahusay na kalamanganBilang ay hindi nangangailangan ng malalaking nagtitipon upang mabayaran ang mga oras ng kawalan ng solar radiation.

Ang mahusay na nagtitipon ay ang sariling masa ng Earth na gumagawa sa amin ng isang mapagkukunan ng enerhiya sa pare-pareho ang temperatura, na sa saklaw ng application na ito ay kumikilos bilang walang hanggan.

Gayunpaman, ang isa na Ang pinakamahusay na pagpipilian para sa paggamit ng mapagkukunang ito ng enerhiya ay upang pagsamahin ito sa solar thermal energy., hindi upang ilipat ang heat pump tulad ng nabanggit sa itaas (na pati na rin) ngunit upang magdagdag ng init sa system, ibinigay na sa pagpainit at domestic aplikasyon ng produksyon ng mainit na tubig, ang tubig ay maaaring dalhin sa 15ºC gamit ang geothermal na enerhiya para mamaya, itaas ang temperatura ng tubig gamit ang solar enerhiya.

Sa kasong ito ang kahusayan ng heat pump ay nagdaragdag ng exponentially.

Pamamahagi ng geothermal na enerhiya

Ang enerhiya ng geothermal ay laganap sa buong planeta, lalo na sa anyo ng mga tuyong mainit na bato, ngunit may mga lugar kung saan umaabot ito marahil higit sa 10% ng ibabaw ng planeta at mayroon silang mga espesyal na kundisyon upang paunlarin ang ganitong uri ng enerhiya.

Ibig kong sabihin ang mga lugar kung saan higit na nagpapakita ng mga epekto ng mga lindol at bulkan at iyon, sa pangkalahatan, sumabay sa mga pagkakamali ng tektoniko mahalaga.

Kabilang sa mga ito ay:

• Ang baybayin ng Pasipiko ng American Continent, mula sa Alaska hanggang Chile.
• Ang kanlurang Pasipiko, mula sa New Zealand, hanggang sa Pilipinas at Indonesia, hanggang timog ng Tsina at Japan.
• Ang lambak ng dislokasyon ng Kenya, Uganda, Zaire at Ethiopia.
• Ang paligid ng Mediterranean.

Mga kalamangan at dehado ng geothermal na enerhiya

Ang enerhiya na ito, tulad ng lahat ng mayroon, may magagandang bahagi pati na rin ang masasamang bahagi.

Como kalamangan masasabi natin iyan:

• Ito ay natagpuan ipinamahagi sa buong planeta.
• Ang pinakamurang geothermal na mapagkukunan ay matatagpuan sa mga lugar ng bulkan karamihan matatagpuan sa pagbuo ng mga bansa, na kung saan ay maaaring maging napaka kapaki-pakinabang upang mapabuti ang iyong sitwasyon.
• Ay isang hindi maubos na mapagkukunan ng enerhiya sa antas ng tao.
• Ang lakas ba mas mura alam yan

Nila disadvantages sa kabaligtaran ang mga ito ay:

• Ang paggamit ng geothermal na enerhiya ay nagtatanghal ng ilan Problemang pangkalikasan, sa partikular, ang paglabas ng mga sulphurous gas sa himpapawid, kasama ng naglalabas ng mainit na tubig sa mga ilog, na madalas naglalaman ng isang mataas na antas ng mga solido.

Bagaman sa pangkalahatan, ang wastewater ay maaaring muling ma-injected sa lupa, pagkatapos na makuha, sa ilang mga kaso, na magagamit ng komersyal na mga potasa asing-gamot.

• Sa pangkalahatan, ang paghahatid ng geothermal heat sa mahabang distansya ay hindi magagawa. Ang mainit na tubig o singaw ay dapat gamitin sa paligid ng pinagmulan nito, bago ito lumamig.
• Karamihan sa mga geothermal na tubig ay matatagpuan temperatura sa ibaba 150ºC kaya sa pangkalahatan, hindi ito sapat na mainit para sa pagbuo ng kuryente.

Ang mga tubig na ito ay maaari lamang magamit para sa pagligo, pagpainit ng mga gusali at mga greenhouse at panlabas na pananim, o bilang pinainit na tubig para sa mga boiler.

• Los ang mga tuyong mainit na bato na reservoir ay maikliHabang ang mga basag na ibabaw ay mabilis na lumamig, ang kanilang kahusayan sa enerhiya ay mabilis na bumaba.
• Los ang mga gastos sa pag-install ay napakataas.

Ang kinabukasan ng geothermal na enerhiya

Sa ngayon, pagbabarena lamang at kunin ang init sa lalim ng tungkol sa 3 km, bagaman inaasahan na maaabot ang mas malalalim na kailaliman, kung saan maaaring magamit ang mas malawak na enerhiya ng geothermal.

Ang kabuuang magagamit na enerhiyasa paraan ng maiinit na tubig, singaw o mainit na mga bato, hanggang sa lalim na 10 km, papalapit sa 3.10¹⁷ daliri ng paa. 30 milyong beses sa kasalukuyang pagkonsumo ng enerhiya sa mundo. Na nagpapahiwatig na ang geothermal na enerhiya ay maaaring maging isang kagiliw-giliw na kahalili sa maikling panahon.

Ang mga perpektong diskarte para sa pagpapaunlad ng mga mapagkukunang geothermal ay halos kapareho sa mga ginamit sa sektor ng langis. Gayunpaman, mula noon ang nilalaman ng enerhiya ng tubig sa 300ºC ay isang libong beses na mas mababa kaysa sa langis, ang kabisera ay maaaring namuhunan sa ekonomiya sa paggalugad at ang pagbabarena ay mas mababa.

Gayunpaman, ang mga kakulangan sa langis ay maaaring mag-fuel ng pagtaas ng paggamit ng geothermal na enerhiya.

Sa kabilang banda, laging posible na paggamit ng mga geothermal na mapagkukunan para sa pagbuo ng kuryente sa mga medium-size na turbo-generator (10-100MW) na matatagpuan malapit sa mga site ng balon, ngunit ang pinakamaliit na magagamit na temperatura ng geothermal para sa pagbuo ng elektrisidad ay 150ºC.

Kanina lang ang mga bladeless turbine ay binuo para sa geothermal na tubig at singaw hanggang sa 100ºC lamang, na nagbibigay-daan upang mapalawak ang larangan ng paggamit ng enerhiya na ito.

Bukod dito, maaaring magamit sa mga pang-industriya na proseso tulad ng paggawa ng mga metal, pagpainit ng mga pang-industriya na proseso ng lahat ng uri, pag-init ng mga greenhouse, atbp.

Ngunit marahil ang pinakadakilang hinaharap ng geothermal na enerhiya ay nakasalalay sa paggamit ng napakababang temperatura na geothermal na enerhiya, dahil sa kanyang kagalingan sa maraming kaalaman, pagiging simple, mababang gastos sa ekonomiya at pangkapaligiran at ang posibilidad ng gamitin ito bilang isang sistema ng pag-init at paglamig.