Jeotermal enerji nedir, iklimlendirme sistemleri ve gelecek

Genel anlamda jeotermal enerjinin ne olduğunu kesinlikle biliyorsunuz, ancak Bu enerjiyle ilgili tüm temel bilgileri biliyor musunuz?

Çok genel bir şekilde jeotermal enerjinin Dünyanın içinden ısı enerjisi.

Diğer bir deyişle jeotermal enerji, Güneş'ten türetilmeyen tek yenilenebilir enerji kaynağıdır.

Ayrıca bu enerjinin aslında yenilenebilir bir enerji olmadığını söyleyebiliriz çünkü yenilenmesi sonsuz değil, Ancak insan ölçeğinde tükenmez, bu nedenle pratik amaçlar için yenilenebilir olarak kabul edilir.

Yeryüzündeki ısının kökeni

Dünyanın içindeki ısının ana nedeni, bazı radyoaktif elementlerin sürekli bozunması Uranium 238, Thorium 232 ve Potasyum 40 gibi.

Başka bir jeotermal enerjinin kökenleri bunlar tektonik plakaların çarpışmaları.

Bununla birlikte, belirli bölgelerde jeotermal ısı daha yoğunlaşmaktadır, çünkü volkanlar, magma akıntıları, gayzerler ve kaplıcalar.

Jeotermal enerji kullanımı

Bu enerji minimum 2.000 yıldır kullanılmaktadır.

Romalılar kaplıcaları tuvaletler ve son zamanlarda bu enerji, binaların ve seraların ısıtılması ve elektrik üretimi için.

Şu anda jeotermal enerji elde edebileceğimiz 3 tür yatak vardır:

• Yüksek sıcaklık rezervuarları
• Düşük sıcaklık rezervuarları
• Kuru sıcak kaya rezervuarları

Yüksek sıcaklık rezervuarları

Depozito olduğunu söylüyoruz yüksek sıcaklık rezervuar suyu ulaştığında 100ºC'nin üzerindeki sıcaklıklar aktif bir ısı kaynağının varlığı nedeniyle.

Jeotermal ısının kullanılabilir jeotermal enerji yaratması için jeolojik koşulların bir jeotermal rezervuar, petrol veya doğalgazda bulunanlara benzer, aşağıdakilerden oluşur: geçirgen kaya, kumtaşları veya örneğin kireçtaşı, su geçirmez katmankil gibi.

Kayaların ısıttığı yeraltı suyu yukarı doğru geçer. geçirimsiz tabakanın altında sıkışmış halde kaldıkları rezervuara.

Cuando çatlaklar var bahsedilen geçirimsiz tabakada, yüzeye buhar veya su çıkışı mümkündür, Kaplıcalar veya gayzer şeklinde görünen.

Bu kaplıcalar eski çağlardan beri kullanılmaktadır ve ısıtma ve endüstriyel işlemler için kolaylıkla kullanılabilir.

Düşük sıcaklık rezervuarları

Düşük sıcaklık rezervuarları, suyun sıcaklığıkullanacağımız, yer almaktadır 60 ile 100ºC arasındadır.

Bu mevduatlarda, ısı akısının değeri yer kabuğunun normalidirbu nedenle önceki koşullardan 2'sinin varlığı gereksizdir: aktif bir ısı kaynağının varlığı ve sıvı deposunun yalıtımı.

Sadece bir deponun varlığı uygun derinlikte, böylece söz konusu alandaki mevcut jeotermal gradyan ile, kullanımını ekonomik hale getiren sıcaklıklar vardır.

Kuru sıcak kaya rezervuarları

Potansiyel jeotermal enerji es mucho kuru sıcak kayalardan ısı çıkarılırsa daha fazladoğal olarak su içermeyen.

Onlar bir 250 ile 300ºC arası sıcaklık zaten bir 2.000 ile 3.000 metre arasında derinlik.

Kullanılması için kuru sıcak kayaların kırılması gerekir. onları gözenekli hale getirin.

sonra soğuk su tanıtıldı yüzeyden bir borudan geçirilerek, ısınması için kırılmış sıcak kayanın içinden geçmesine izin verir ve sonra, su buharı çıkarılır bir türbini çalıştırmak için basıncını kullanmak için başka bir borudan ve elektrik enerjisi üretir.

Bu tür bir sömürü ile ilgili sorun, kayaları bu kadar derinlikte kırma ve delme teknikleridir.

Petrol sondaj teknikleri kullanılarak bu alanlarda çok ilerleme kaydedilmiş olmasına rağmen.

Çok düşük sıcaklıkta jeotermal enerji

Düşünebiliriz toprak altı gibi küçük derinliklere 15ºC'de ısı kaynağıtamamen yenilenebilir ve tükenmez.

Uygun bir yakalama sistemi ve bir ısı pompası ile bu kaynaktan 15ºC'de 50 reachesC'ye ulaşan bir sisteme ısı aktarılabilir ve bu sistem evde kullanılmak üzere ısıtmak ve sıcak kullanım suyu elde etmek için kullanılabilir.

Buna ek olarak, Aynı ısı pompası 40ºC'de ortamdan ısıyı emebilir ve aynı yakalama sistemi ile onu zemine iletebilir.Dolayısıyla evsel ısıtmayı çözebilen sistem soğutmayı da çözebilir yani evin entegre kliması için tek bir tesisata sahiptir.

Bu tür enerjinin ana dezavantajı, dış devrenin çok büyük bir cenaze yüzeyine ihtiyaç duyarBununla birlikte, ana avantajı pÇok düşük maliyetle ısıtma ve soğutma sistemi olarak kullanma imkanı.

Aşağıdaki diyagramda daha sonra ısıtma, soğutma ve DHW (sıcak kullanım suyu) elde etmede kullanmak üzere zemine ısı yakalama veya aktarmanın farklı yollarını görebilirsiniz. Aşağıda prosedürü açıklayacağım.

Klima bir evin, bir apartman bloğunun, bir hastanenin vb. ulaşılabilir bireysel olarakyüksek ve orta sıcaklık jeotermal tesislerinden farklı olarak sistem için büyük yatırımlar gerektirmediğinden.

Dünya yüzeyi tarafından emilen güneş enerjisini kullanmak için bu sistem 3 ana unsura dayanmaktadır:

1. Isı pompası
2. Dünya ile değişim devresi
   1. Yüzey suları ile ısı değişimi
   2. Yerle değişim
3. Ev ile değişim devresi

Isı pompası

Isı pompası termodinamik bir makinedir Bu, bir gaz tarafından gerçekleştirilen Carnot Döngüsüne dayanmaktadır.

Bu makine, daha yüksek bir sıcaklıktaki diğerine iletmek için bir kaynaktan ısıyı emer.

En tipik örnek buzdolaplarıdırBunlar, içeriden ısıyı alan ve daha yüksek bir sıcaklıkta dışarıya atan bir makineye sahiptir.

Diğer ısı pompası örnekleri, evler ve otomobiller için klimalar ve klimalardır.

Bu şemada, şunu görebilirsiniz: Soğuk ampul, bir değişim sırasında yerden ısıyı emer ve soğuk ampul devresinde dolaşan sıvı, buharlaşana kadar ısıyı emer.

Suyu yerden ısı ile taşıyan devre soğuyarak yere geri döner, toprak sıcaklığı geri kazanımı çok hızlıdır.

Öte yandan evin içindeki sıcak ampul, havayı ısıtır.

Isı pompası, ısıyı soğuk ampulden sıcak hazneye "pompalıyor".

performans (sağlanan enerji / emilen enerji) buharlaştırılmış ısıyı sağlayan kaynağın sıcaklığına bağlıdır.

Konvansiyonel klima sistemleri kışın ulaşabileceği atmosferden ısıyı emer sıcaklıkaşağıda s -2 ° C

Bu sıcaklıklarda, evaporatör hemen hemen hiç ısı yakalayamaz ve pompa performansı çok düşük.

Yaz aylarında hava daha sıcak olduğunda, pompanın atmosferdeki ısıyı bırakması gerekir. 40°C, neyle performans beklediğiniz kadar iyi değil.

Sin ambargo, jeotermal su toplama sistemibir kaynağa sahip olarak sabit sıcaklık, performans her zaman optimumdur atmosferik sıcaklık koşullarından bağımsız olarak. Dolayısıyla bu sistem, geleneksel bir ısı pompasından çok daha verimlidir.

Dünya ile devreleri değiştirin

Yüzey suları ile ısı değişimi

Bu sistem, termal temasa su koymak ısının emilmesi veya söz konusu sulara aktarılması için ihtiyaca göre evaporatör / kondenser ile bir yüzey kaynağından gelir.

Avantajı: hediyeler, Düşük maliyetli

Dezavantaj:  her zaman mevcut bir su kaynağı yoktur.

Yerle değişim

bu direkt olabilir yer ile ısı pompasının evaporatörü / kondenseri arasındaki değişim gömülü bir bakır boru vasıtasıyla gerçekleştirildiğinde.

Bir ev için 100 ila 150 metre arasında boru gerekebilir.

• Avantaj: düşük maliyet, basitlik ve iyi performans.
• sakıncaları: arazi alanlarında gaz sızıntısı ve donma olasılığı.

Veya ayrıca yardımcı bir devre olabilir içinden suyun sirküle edildiği bir dizi gömülü boruya sahip olduğunda, bu da buharlaştırıcı / kondansatör ile ısı alışverişi yapar.

Bir ev için 100 ila 200 metre arasında boru gerekebilir.

• Avantaj: devredeki düşük basınç, böylece büyük sıcaklık farklılıklarından kaçınılır
• sakıncaları: yüksek fiyat.

Ev ile devreleri değiştirin

Bu devreler ile olabilir doğrudan değişim veya sıcak ve soğuk su dağıtımı ile.

Doğrudan değişim Isı alışverişi için evin yan tarafındaki evaporatör / kondansatör yüzeyinde bir hava akımının sirküle edilmesi ve bu sıcak / soğuk havanın ısı yalıtımlı borular aracılığıyla evin her tarafına dağıtılması esasına dayanır.

Tek bir dağıtım sistemi ile ev içi sıcak ve soğuk dağılımı çözülür.

• Avantaj: genellikle düşük bir maliyete ve çok fazla basitliğe sahiptirler.
• sakıncaları: düşük performans, orta düzeyde konfor ve yalnızca yeni inşa edilmiş veya hava konveksiyonlu ısıtma sistemine sahip evler için geçerlidir.

Sıcak ve soğuk su dağıtım sistemi ısı alışverişi için evin yan tarafındaki evaporatör / kondansatör yüzeyinde su akışının sirküle edilmesine dayanır.

Su genellikle yazın 10ºC'ye soğutulur ve kışın 45ºC'ye kadar ısıtılarak iklimlendirme aracı olarak kullanılır.

Yerden ısıtma en iyi performans gösteren ve en rahat yöntemdir ısıtmayı çözmek için, ancak soğutma için kullanılamaz, bu nedenle bu yöntem veya sıcak su radyatörlerinin yöntemi kullanılırsa, soğutmayı kullanabilmek için başka bir sistemin kurulması gerekecektir.

• Avantaj: çok yüksek konfor ve performans.
• sakıncaları: yüksek fiyat.

Klima sistemlerinin performansı

Enerji verimliliği bir ısı kaynağı olarak kullanılan bir klima sisteminin 15ºC'deki alt toprak en azından Isıtmada% 400, soğutmada% 500.

Isınırken gerekli toplam enerjinin yalnızca% 25'i kadar elektrik enerjisi katkısı vardır. Ve soğutma için kullanıldığında, performans 40 derecede hava ile değişim yapan bir ısı pompasının performansının iki katından fazladır, bu nedenle bu durumda bir de geleneksel bir klimaya kıyasla% 50'den fazla enerji tasarrufu.

Bu, soğuk kutuptan sıcak direğe 4 birim enerji (örneğin 4 kalori) pompalamak için sadece 1 birim enerjiye ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir.

Soğutmada, pompalanan her 5 ünite için, bunları pompalamak için 1 üniteye ihtiyaç vardır.

Bu mümkün olduğu için tüm ısıyı üretmiyor, ama çoğu yalnızca bir kaynaktan diğerine aktarılır.

Isı pompasına sağladığımız enerji birimleri elektrik enerjisi şeklindedir, bu nedenle temelde elektrik enerjisi üretim tesisinde çok daha küçük miktarlarda da olsa CO2 üretiyoruz.

Bununla birlikte, elektrikli olmayan ısı pompaları kullanabiliriz, ancak enerji kaynaklarının güneş ısısı olduğunu, ancak hala deney aşamasındalar.

Si Bu sistemi bir güneş enerjisi yakalama ısıtma sistemi ile karşılaştırıyoruz paneller aracılığıyla bunu görebiliriz büyük bir avantaj sunuyorGibi büyük akümülatörler gerektirmez Güneş radyasyonunun eksik olduğu saatleri telafi etmek için.

Büyük akümülatör, Dünya'nın kendi kütlesidir bu da bizi sabit sıcaklıkta bir enerji kaynağına sahip yapar ki bu uygulama kapsamında sonsuz gibi davranır.

Ancak, bunu yapan Bu enerji kaynağını kullanmak için en iyi seçenek, onu güneş enerjisi ile birleştirmektir., ısı pompasını yukarıda belirtildiği gibi hareket ettirmemek (ki aynı zamanda), ancak sisteme ısı eklemekısıtma ve kullanım sıcak suyu üretimi uygulamalarında, jeotermal enerji kullanılarak su 15ºC'ye getirilebilir sonrası için, Güneş enerjisi ile suyun sıcaklığını yükseltir.

Bu durumda ısı pompasının verimliliği katlanarak artar.

Jeotermal enerji dağıtımı

Jeotermal enerji tüm gezegende yaygındırözellikle kuru sıcak kayalar şeklinde, ancak gezegenin yüzeyinin belki de% 10'undan fazlasını kapladığı alanlar var ve bu tür enerjiyi geliştirmek için özel koşulları vardır.

Demek istediğim bölgeler hangi içinde depremlerin ve volkanların etkilerini daha çok gösterir ve bu, genel olarak, tektonik faylar önemli.

Bunlar arasında:

• Alaska'dan Şili'ye Amerika Kıtasının Pasifik kıyısı.
• Batı Pasifik, Yeni Zelanda'dan Filipinler ve Endonezya'ya, güney Çin ve Japonya'ya kadar.
• Kenya, Uganda, Zaire ve Etiyopya'nın yerinden çıkma vadisi.
• Akdeniz çevresi.

Jeotermal enerjinin avantajları ve dezavantajları

Var olan her şey gibi bu enerjinin de iyi yanları olduğu kadar kötü yanları da vardır.

Como avantaj şunu söyleyebiliriz:

• Bulundu tüm gezegene dağılmış.
• En ucuz jeotermal kaynaklar, volkanik alanlar çoğunlukla gelişmekte olan ülkelerde bulunmaktadır ve durumunuzu iyileştirmek için yararlıdır.
• Bir mi tükenmez enerji kaynağı insan ölçeğinde.
• Enerji mi en ucuz bu biliniyor.

Onların dezavantajları aksine onlar:

• Jeotermal enerjinin kullanımı, bazı Çevre sorunlarıözellikle kükürtlü gazların salınımı ile birlikte atmosfere nehirlere sıcak su deşarjı, genellikle yüksek düzeyde katı içerenler.

Genel olarak atık su, bazı durumlarda ticari olarak kullanılabilen potasyum tuzlarının çıkarılmasından sonra toprağa yeniden enjekte edilebilir.

• Genel olarak, jeotermal ısının uzun mesafelere iletilmesi mümkün değildir. Kaynağının yakınında soğumadan önce sıcak su veya buhar kullanılmalıdır.
• Jeotermal suların çoğu bulundu 150ºC'nin altındaki sıcaklıklar dolayısıyla genel olarak elektrik üretimi için yeterince sıcak değildir.

Bu sular sadece yıkanmak, binaları ve seraları ısıtmak için ve dış mahsuller için veya kazanlar için önceden ısıtılmış su olarak kullanılabilir.

• Jardines de Viveros kuru sıcak kaya rezervuarları kısa ömürlüdürÇatlak yüzeyler hızla soğuduğu için enerji verimliliği hızla düşer.
• Jardines de Viveros kurulum maliyetleri çok yüksektir.

Jeotermal enerjinin geleceği

Şimdiye kadar sadece sondaj ve yaklaşık 3 km derinliğe kadar ısı çekmekjeotermal enerjinin daha yaygın olarak kullanılabileceği daha büyük derinliklere ulaşması beklenmesine rağmen.

Mevcut toplam enerji10 km derinliğe kadar sıcak su, buhar veya sıcak kayalar şeklinde, yaklaşımlar 3.10¹⁷ tep. Mevcut dünya enerji tüketiminin 30 milyon katı. Ki bunu gösterir jeotermal enerji kısa vadede ilginç bir alternatif olabilir.

Jeotermal kaynakların geliştirilmesine yönelik mükemmelleştirilmiş teknikler, petrol sektöründe kullanılanlara çok benzer. Ancak, o zamandan beri 300ºC'deki suyun enerji içeriği petrolden bin kat daha düşükSermaye keşfe ekonomik olarak yatırılabilir ve sondaj çok daha azdır.

Bununla birlikte, petrol kıtlığı jeotermal enerjinin artan kullanımını artırabilir.

Öte yandan, her zaman mümkün olmuştur orta büyüklükteki turbo-jeneratörlerde elektrik üretimi için jeotermal kaynakların kullanılması (10-100MW) kuyu sahalarının yakınında yer almaktadır, ancak elektrik üretimi için minimum kullanılabilir jeotermal sıcaklık 150ºC idi.

Son zamanlarda 100ºC'ye kadar jeotermal su ve buhar için kanatsız türbinler geliştirilmiştir sadece, bu enerjinin kullanım alanını genişletmeye izin verir.

Buna ek olarak, endüstriyel işlemlerde kullanılabilir örneğin metallerin işlenmesi, her türlü endüstriyel işlemin ısıtılması, seraların ısıtılması vb.

Ama muhtemelen jeotermal enerjinin en büyük geleceği, çok düşük sıcaklıktaki jeotermal enerjinin kullanımında yatmaktadır., çok yönlülüğü, basitliği, düşük ekonomik ve çevresel maliyeti ve olasılığı nedeniyle ısıtma ve soğutma sistemi olarak kullanın.