Wat is geotermiese energie, lugversorgingstelsels en die toekoms | Groen hernubare energie
Daniel Palomino | | Geotermiese energie
U weet sekerlik wat geotermiese energie in die algemeen is, maar Weet u al die basiese beginsels van hierdie energie?
Op 'n baie algemene manier sê ons dat geotermiese energie is hitte-energie van binne die aarde.
Met ander woorde, geotermiese energie is die enigste hernubare energiebron wat nie van die son afkomstig is nie.
Daarbenewens kan ons sê dat hierdie energie nie as sodanig 'n hernubare energie is nie die vernuwing daarvan is nie oneindig nie, Maar is onuitputlik op menslike skaal, dus word dit beskou as hernubaar vir praktiese doeleindes.
1 Oorsprong van hitte binne die aarde
2 Gebruik van geotermiese energie
2.1 Hoë temperatuur reservoirs
2.2 Lae temperatuur reservoirs
2.3 Droë warm rots reservoirs
3 Baie lae temperatuur geotermiese energie
3.2 Ruil stroombane met die aarde uit
3.2.1 Hitte-uitruil met oppervlakwater
3.2.2 Ruil met die grond
3.3 Ruil stroombane met die huis uit
4 Prestasie van lugversorgingstelsels
5 Verdeling van geotermiese energie
6 Voordele en nadele van geotermiese energie
7 Die toekoms van geotermiese energie
Oorsprong van hitte binne die aarde
Die hoofoorsaak van hitte binne die aarde is die deurlopende verval van sommige radioaktiewe elemente soos Uraan 238, Thorium 232 en Kalium 40.
Nog 'n van die oorsprong van geotermiese energie is die botsings van tektoniese plate.
In sekere streke is geotermiese hitte egter meer gekonsentreerd soos in die omgewing van vulkane, magma-strome, geisers en warmwaterbronne.
Gebruik van geotermiese energie
Hierdie energie word minstens 2.000 XNUMX jaar gebruik.
Die Romeine het die warmwaterbronne gebruik om toilette en meer onlangs word hierdie energie gebruik vir die verhitting van geboue en kweekhuise en vir die opwekking van elektrisiteit.
Tans is daar drie soorte neerslae waaruit ons geotermiese energie kan verkry:
Hoë temperatuur reservoirs
Lae temperatuur reservoirs
Droë warm rots reservoirs
Ons sê dat daar 'n deposito van is hoë temperatuur wanneer die reservoirwater bereik temperature bo 100ºC as gevolg van die teenwoordigheid van 'n aktiewe hittebron.
Om geotermiese hitte bruikbare geotermiese energie te skep, moet geologiese toestande dit moontlik maak om 'n geotermiese reservoir, soortgelyk aan dié wat in olie of aardgas voorkom, bestaande uit 'n deurlaatbare rots, sandstene of kalksteen byvoorbeeld, bo-op met a waterdigte laag, soos klei.
Die grondwater wat deur die rotse verhit word, loop opwaarts na die reservoir, waar hulle onder die ondeurdringbare laag vasgekeer bly.
Wanneer daar is krake in die ondeurdringbare laag is die ontsnapping van stoom of water na die oppervlak moontlik, verskyn in die vorm van warmwaterbronne of geisers.
Hierdie warmwaterbronne word sedert antieke tye gebruik en kan maklik gebruik word vir verwarming en industriële prosesse.
Lae-temperatuur reservoirs is dié waarin die water se temperatuur, wat ons gaan gebruik, is geleë tussen 60 en 100ºC.
In hierdie deposito's, die waarde van die hittevloei is die normale van die aardkors, dus is die bestaan ​​van 2 van die vorige toestande onnodig: bestaan ​​van 'n aktiewe hittebron en isolasie van die vloeistofopslag.
Slegs die teenwoordigheid van 'n pakhuis op die toepaslike diepte sodat daar, met die bestaande geotermiese gradiënt in genoemde gebied, temperature is wat die benutting daarvan ekonomies maak.
Die potensiaal van geotermiese energie es baie groter as hitte uit droë warm gesteentes onttrek word, wat nie water bevat nie.
Hulle is op 'n temperatuur tussen 250 en 300ºC al een diepte tussen 2.000 en 3.000 meter.
Vir die ontginning daarvan is dit nodig om droë warm rotse te breek maak hulle poreus.
dan koue water word ingestel vanaf die oppervlak deur 'n pyp, laat dit deur die warm gebreekte rots gaan, sodat dit opwarm en dan, waterdamp word onttrek deur 'n ander pyp om sy druk te gebruik om 'n turbine aan te dryf en opwek elektriese energie.
Die probleem met hierdie tipe ontginning is die tegnieke om die rotse op sulke diepte te breek en te boor.
Alhoewel daar in hierdie gebiede baie vordering gemaak is met behulp van olieboortegnieke.
Baie lae temperatuur geotermiese energie
Ons kan die ondergrond tot klein dieptes soos 'n hittebron by 15ºC, totaal hernubaar en onuitputlik.
Deur middel van 'n geskikte opvangstelsel en 'n hittepomp, kan hitte van hierdie bron by 15 ° C oorgedra word na 'n stelsel wat 50 ° C bereik, en laasgenoemde word gebruik vir die verhitting en sanitêre warm water vir gebruik in die huis.
Daarbenewens, dieselfde hittepomp kan hitte uit die omgewing by 40 ° C absorbeer en dit met dieselfde vangstelsel na die ondergrond lewerDaarom kan die stelsel wat huishoudelike verwarming oplos, ook verkoeling oplos, dit wil sê die huis het 'n enkele installasie vir sy integrale lugversorging.
Die grootste nadeel van hierdie tipe energie is die benodig 'n baie groot begrafnisoppervlak van die buitekringDie belangrikste voordeel daarvan is egter die blDie moontlikheid om dit teen 'n baie lae koste as 'n verwarmings- en verkoelingstelsel te gebruik.
In die volgende diagram kan u verskillende maniere sien om hitte op te neem of oor te dra na die vloer vir latere gebruik vir verwarming, verkoeling en die verkryging van warmwaterwater (sanitêre warm water). Ek sal die onderstaande prosedure verduidelik.
Lugversorging van 'n huis, 'n woonstelblok, 'n hospitaal, ens. bereik kan word individueel, aangesien dit nie groot beleggings vir die stelsel benodig nie, anders as geotermiese fasiliteite vir hoë en medium temperatuur.
Hierdie stelsel om sonenergie wat deur die aarde se oppervlak opgeneem word, te benut, is gebaseer op drie hoofelemente:
Wissel kring met die Aarde
Hitte-uitruil met oppervlakwater
Ruil met die grond
Wissel kring met die huis
Die hittepomp is 'n termodinamiese masjien wat gebaseer is op die Carnot-siklus wat deur 'n gas uitgevoer word.
Hierdie masjien absorbeer hitte van een bron om dit aan 'n ander te lewer wat op 'n hoër temperatuur is.
Die mees tipiese voorbeeld is yskasteDit het 'n masjien wat hitte van binne haal en na buite toe, wat op 'n hoër temperatuur is.
Ander voorbeelde van hittepompe is lugversorgers en lugversorgers vir huise en motors.
In hierdie skema kan u sien dat die Koue gloeilampe absorbeer hitte van die grond af en die vloeistof wat deur die koue bolstroom sirkuleer, absorbeer hitte totdat dit verdamp.
Die stroombaan wat die water met die hitte van die grond af dra, koel af en keer terug na die grond, grondtemperatuurherstel is baie vinnig.
Aan die ander kant verhit die warm gloeilamp in die huis die lug wat dit hitte gee.
Die hittepomp "pomp" hitte van die koue gloeilamp na die warm gloeilamp.
prestasie (energie verskaf / geabsorbeer energie) dit hang af van die temperatuur van die bron wat die ingedampte hitte lewer.
Konvensionele lugversorgingstelsels absorbeer hitte uit die atmosfeer, wat in die winter kan bereik temperatuurs hieronder -2 ° C.
By hierdie temperature kan die verdamper feitlik geen hitte vang nie pompverrigting is baie laag.
In die somer wanneer dit warmer is, moet die pomp die hitte van die atmosfeer wat daar is, laat vaar 40 ° C, waarmee die prestasie is nie so goed as wat jy sou verwag nie.
Sonde verbod, die geotermiese opvanggebiedstelsel, met 'n bron tot konstante temperatuur, werkverrigting is altyd optimaal ongeag atmosferiese temperatuurtoestande. Hierdie stelsel is dus baie doeltreffender as 'n gewone hittepomp.
Ruil stroombane met die aarde uit
Hierdie stelsel is gebaseer op water in termiese kontak plaas afkomstig van 'n oppervlakbron met die verdamper / kondensor, volgens die behoeftes, vir die opname of oordrag van hitte na genoemde waters.
Voordeel: geskenke is dat dit 'n lae koste
Nadeel: daar is nie altyd 'n bron van water beskikbaar nie.
hierdie direk kan wees wanneer die uitwisseling tussen die grond en die verdamper / kondensor van die hittepomp deur middel van 'n begrawe koperpyp uitgevoer word.
Vir 'n huis kan tussen 100 en 150 meter pyp benodig word.
Advantage: lae koste, eenvoud en goeie werkverrigting.
nadele: moontlikheid van gaslekkasies en bevriesing van gebiede van die land.
Of ook kan 'n hulpstroombaan wees wanneer dit 'n stel begrawe pype het, waardeur water sirkuleer, wat weer hitte met die verdamper / kondensor uitruil.
Vir 'n huis kan tussen 100 en 200 meter pyp benodig word.
Advantage: lae druk in die stroombaan om sodoende groot temperatuurverskille te vermy
nadele: hoe koste.
Ruil stroombane met die huis uit
Hierdie stroombane kan wees met 'n direkte uitruil of met die verspreiding van warm en koue water.
Direkte uitruil Dit is gebaseer op die sirkulasie van 'n lugstroom oor die oppervlak van die verdamper / kondensator aan die kant van die huis vir hitte-uitruiling en verspreiding van hierdie warm / koue lug deur die huis deur middel van termies geïsoleerde pype.
Met 'n enkele verspreidingstelsel word die verspreiding van koue en hitte in die huis opgelos.
Advantage: hulle het gewoonlik 'n lae koste en baie eenvoud.
nadele: lae werkverrigting, matige gemak en is slegs van toepassing op huise wat nuut gebou is of 'n lugverwarmingstelsel het.
Die verspreidingstelsel vir warm en koue water dit is gebaseer op die vloei van water oor die oppervlak van die verdamper / kondensor aan die kant van die huis vir hitte-uitruiling.
Die water word gewoonlik in die somer tot 10 ° C afgekoel en in die winter tot 45 ° C verhit om as lugversorging gebruik te word.
Vloerverwarming is die beste en gemaklikste metode om die verwarming op te los, kan dit egter nie vir verkoeling gebruik word nie. As hierdie of die metode van warmwaterstralers gebruik word, sal 'n ander stelsel geïnstalleer moet word om die verkoeling te kan gebruik.
Advantage: baie hoë gemak en werkverrigting.
Prestasie van lugversorgingstelsels
Energie-doeltreffendheid van 'n lugversorgingstelsel wat as hittebron gebruik word die ondergrond by 15ºC is ten minste van 400% in verwarming en 500% in verkoeling.
As dit opwarm daar is slegs 'n bydrae van elektriese energie van 25% van die totale benodigde energie. En as dit gebruik word om af te koel, is die prestasie meer as dubbel die van 'n hittepomp wat op 40 grade met die lug uitruil, dus is daar in hierdie geval ook 'n energiebesparing van meer as 50% vergeleke met 'n konvensionele lugversorger.
Dit beteken dat slegs 4 eenhede energie nodig is om van die koue pool na die warmpool te pomp (byvoorbeeld 4 kalorieë).
In die verkoeling, vir elke vyf eenhede wat gepomp word, is 5 eenheid nodig om dit te pomp.
Dit is moontlik sedert genereer nie al die hitte nie, maar die meeste daarvan word net van die een bron na die ander oorgedra.
Die eenhede energie wat ons aan die hittepomp lewer, is in die vorm van elektriese energie; dus produseer ons CO2 in die elektriese energieproduserende aanleg, alhoewel dit in baie kleiner hoeveelhede is.
Maar ons kan nie-elektriese hittepompe gebruik, maar dat hul bron van sonkrag termies was, maar hulle is nog in die eksperimentele fase.
Si ons vergelyk hierdie stelsel met 'n verwarmingstelsel vir sonkragopvang deur panele kan ons dit sien bied 'n groot voordeelAs benodig nie groot versamelaars nie om te vergoed vir die ure van gebrek aan sonstraling.
Die groot akkumulator is die aarde se eie massa dit maak dat ons 'n energiebron het by konstante temperatuur, wat in die bestek van hierdie toepassing oneindig optree.
Die een wat dit wel doen Die beste opsie om hierdie energiebron te gebruik, is om dit met sonnetermiese energie te kombineer., om nie die hittepomp te skuif soos hierbo genoem nie (maar ook) maar om hitte by die stelsel te voeg, gegewe dat in die toepassing van verwarming en huishoudelike warmwaterproduksie water kan met behulp van geotermiese energie tot 15 ° C gebring word vir later, verhoog die temperatuur van die water met sonenergie.
In hierdie geval die doeltreffendheid van die hittepomp neem eksponensieel toe.
Verdeling van geotermiese energie
Geotermiese energie is wydverspreid oor die hele planeet, veral in die vorm van droë warm rotse, maar daar is gebiede waarin dit miskien oor die 10% van die planeet se oppervlak strek en hulle het spesiale toestande om hierdie tipe energie te ontwikkel.
Ek bedoel die sonas waarin die gevolge van aardbewings en vulkane meer duidelik te maak en wat in die algemeen saamval met tektoniese foute belangrik.
Die Stille Oseaan-kus van die Amerikaanse vasteland, van Alaska tot Chili.
Die westelike Stille Oseaan, van Nieu-Seeland, deur die Filippyne en Indonesië, tot in die suide van China en Japan.
Die vallei van ontwrigting van Kenia, Uganda, Saïre en Ethiopië.
Die omgewing van die Middellandse See.
Voordele en nadele van geotermiese energie
Hierdie energie, soos alles wat bestaan, het sy goeie sowel as slegte dele.
Como voordeel ons kan dit sê:
Dit is gevind versprei oor die hele planeet.
Die mees ekonomiese geotermiese bronne is in die vulkaniese gebiede meestal geleë in ontwikkelende lande, wat baie kan wees nuttig om u situasie te verbeter.
Is 'n onuitputlike bron van energie op menslike skaal.
Is die energie goedkoper dit is bekend.
Sus nadele inteendeel dit is:
Die gebruik van geotermiese energie bied sommige omgewings probleme, in die besonder, die vrystelling van swawelgasse in die atmosfeer, saam met warm watervloei na riviere, wat dikwels 'n hoë vlak van vaste stowwe bevat.
Alhoewel dit in die algemeen afvalwater in die aarde kan spuit nadat dit in sommige gevalle kommersieel bruikbare kaliumsoute onttrek het.
Oor die algemeen, oordrag van geotermiese hitte oor lang afstande is nie haalbaar nie. Warm water of stoom moet in die omgewing van die bron gebruik word voordat dit afkoel.
Die meeste geotermiese waters word aangetref temperature onder 150ºC in die algemeen is dit nie warm genoeg vir die opwekking van elektrisiteit nie.
Hierdie waters kan slegs gebruik word vir die bad, verwarming van geboue en kweekhuise en buitegewasse, of as voorverhitte water vir ketels.
Die droë warm rots reservoirs is van korte duurNamate gebarste oppervlaktes vinnig afkoel, daal hul energie-doeltreffendheid vinnig.
Die installasiekoste is baie hoog.
Die toekoms van geotermiese energie
Tot dusver nog net boor en haal hitte uit tot ongeveer 3 km dieptes, alhoewel dit na verwagting groter dieptes sal kan bereik, waarmee geotermiese energie wyer gebruik kan word.
Die totale beskikbare energiein die weg van warm water, stoom of warm rotse, tot 'n diepte van 10 km, benaderings 3.1017 toon. 30 miljoen keer die huidige wêreldverbruik van energie. Wat daarop dui geotermiese energie kan op kort termyn 'n interessante alternatief wees.
Die tegnieke wat perfek is vir die ontwikkeling van geotermiese hulpbronne, stem baie ooreen met die tegnieke wat in die oliesektor gebruik word. Maar sedert die energie-inhoud van water by 300 CC is duisend keer laer as die van olie, kan die kapitaal ekonomies in eksplorasie belê word en die boorwerk is baie minder.
Olietekorte kan egter die toenemende gebruik van geotermiese energie aanwakker.
Aan die ander kant was dit nog altyd moontlik om gebruik van geotermiese bronne vir die opwekking van elektrisiteit in mediumgrootte turbo-kragopwekkers (10-100 MW) naby die putterreine, maar die minimum bruikbare geotermiese temperatuur vir die opwekking van elektrisiteit was 150 ° C.
Die afgelope tyd bladlose turbines is ontwikkel vir geotermiese water en stoom tot 100 ° C slegs, wat dit moontlik maak om die gebruiksveld van hierdie energie uit te brei.
Daarbenewens, kan in industriële prosesse gebruik word soos die produksie van metale, die verhitting van industriële prosesse van alle soorte, die verhitting van kweekhuise, ens.
Maar waarskynlik die grootste toekoms van geotermiese energie lê in die benutting van baie lae temperatuur geotermiese energie, as gevolg van die veelsydigheid, eenvoud, lae ekonomiese en omgewingskoste en die moontlikheid van gebruik dit as 'n verwarmings- en verkoelingstelsel.
Volledige pad na artikel: Groen hernubare energie » Hernubare energie » Geotermiese energie » Wat is geotermiese energie, lugversorgingstelsels en die toekoms