Energia geotermalna
Czym w ogóle jest energia geotermalna? Ogólnie jest to energia zakumulowana w gruntach, skałach i płynach wypełniających pory i szczeliny skalne. Energia ta biorąc pod uwagę okres istnienia cywilizacji ludzkiej, jest praktycznie niewyczerpalna.
Źródła energii geotermalnej Biorąc pod uwagę stan skupienia nośnika ciepła, a także wysokość temperatury, źródła energii geotermalnej dzielimy na następujące grupy: 1. grunty i skały do głębokości 2500m, z których ciepło dla celów grzejnych z wykorzystaniem pomp ciepła pobierane jest przy pomocy specjalnych sond, zwanych sondami ciepła; 2. wody gruntowe jako dolne źródło ciepła dla pomp grzejnych w zastosowaniu do celów grzejnych;
Źródła energii geotermalnej 3. wody gorące i ciepłe, wydobywane przy pomocy wywierconych otworów eksploatacyjnych (w przypadku mineralizacji wody, wtłaczane są z powrotem do złoża po ich wykorzystaniu energetycznym); 4. para wodna, wydobywana przy pomocy otworów wiertniczych (eksploatacyjnych) znajdująca zastosowanie w elektrowniach geotermalnych do wytwarzania energii elektrycznej;
Źródła energii geotermalnej 5. wysady solne, z których energia odprowadzana jest przy pomocy solanki lub przy pomocy cieczy obojętnych wobec soli, głównie węglowodorów, np. izobutanu; 6. gorące skały, z których energia odbierana jest przez wodę cyrkulującą pod wysokim ciśnieniem przez system szczelin naturalnych lub wytworzonych sztucznie w kompleksach skalnych, na dużych głębokościach. Energia ta wykorzystywana jest w elektrowniach goetermalnych do wytwarzania energii elektrycznej oraz do celów grzejnych.
Zasoby energii geotermalnej w Polsce Możliwość wykorzystania energii wnętrza Ziemi istnieje na ponad 60% powierzchni naszego kraju. Wody geotermalne charakteryzują się temperaturami w granicach 30-120 stopni Celsjusza, co czyni je przydatnymi raczej do pozyskiwania energii cieplnej niż elektrycznej. Według Polskiej Akademii Nauk, potencjał techniczny zasobów geotermalnych wynosi 302000 PJ.
Ciepłownie geotermalne w Polsce Pomimo znacznego potencjału energetycznego wód geotermalnych w Polsce dopiero 10 lat temu rozpoczęła się ich techniczna eksploatacja jako ekologicznego źródła ciepła. Do początku lat 90. Wody termalne wykorzystywane były przede wszystkim w balneologii i rekreacji. Natomiast w latach 1993-2003 zbudowano i uruchomiono w Polsce sześć instalacji ciepłowniczych bazujących na energii gorących wód podziemnych, a budowa kolejnych obiektów jest planowana w najbliższej przyszłości.
Bańska - Biały Dunajec Rok uruchomienia: 1994 Temperatura wody w złożu [ C]: 86 Głębokość złoża [m]: 2000-3000 Mineralizacja [g/l]: 3 Wydatek [m3/h]: 120 Całkowita moc cieplna [MWt]: 9
Pyrzyce Rok uruchomienia: 1996 Temperatura wody w złożu [ C]: 61 Głębokość złoża [m]: 1500-1650 Mineralizacja [g/l]: 120 Wydatek [m3/h]: 2*170 Całkowita moc cieplna [MWt]: 50
Mszczonów Rok uruchomienia: 1999 Temperatura wody w złożu [ C]: 40 Głębokość złoża [m]: 1600-1700 Mineralizacja [g/l]: 0,5 Wydatek [m3/h]: 60 Całkowita moc cieplna [MWt]: 12
Uniejów Rok uruchomienia: 2001 Temperatura wody w złożu [ C]: 67-70 Głębokość złoża [m]: ~2000 Mineralizacja [g/l]: 6,8-8,8 Wydatek [m3/h]: 68 Całkowita moc cieplna [MWt]: 4,6
Bańska Niżna - Biały Dunajec Rok uruchomienia: 2001 Temperatura wody w złożu [ C]: 76-80 Głębokość złoża [m]: 2500 Mineralizacja [g/l]: 3 Wydatek [m3/h]: 550 Całkowita moc cieplna [MWt]: 125
Słominki Rok uruchomienia: 2002 Temperatura wody w złożu [ C]: 17 Głębokość złoża [m]: 300 Mineralizacja [g/l]: - Wydatek [m3/h]: 260 Całkowita moc cieplna [MWt]: 3,5
Krótko o sytuacji na świecie Z zasobów energii geotermalnej korzysta obecnie prawie 80 krajów, z czego ponad 30 w samej Europie. Pierwsza siłownia wykorzystująca energię geotermalną do produkcji energii elektrycznej powstała we Włoszech w 1904 roku. Obecnie światowym potentatem w produkcji energii elektrycznej w oparciu o geotermalne zasoby energetyczne są Stany Zjednoczone. W wielu krajach także wykorzystuje się energię geotermalną do produkcji energi elektrycznej. Do tych krajów należy zaliczyć Filipiny, Włochy, Meksyk, Japonię, Nową Zelandię i Islandię.
Pompy ciepła czym właściwie są? POMPA CIEPŁA JEST NOWOCZESNYM URZĄDZENIEM GRZEWCZYM WYKORZYSTUJE ENERGIĘ CIEPLNĄ (NISKOTEMPERATUROWĄ), POCHODZĄCĄ ZE ŚRODOWISKA NATURALNEGO, PRZETWARZA JĄ I ODDAJE ENERGIĘ CIEPLNĄ (WYSOKOTEMPERATUROWĄ) DO GÓRNEGO ŹRÓDŁA, CZYLI UKŁADU GRZEWCZEGO - CENTRALNEGO OGRZEWANIA ORAZ WYMIENNIKA CIEPŁEJ WODY UŻYTKOWEJ.
Zasada działania URZĄDZENIE TRANSPORTUJE ENERGIĘ CIEPLNĄ Z OBIEGU DOLNEGO ŹRÓDŁA DO OBIEGU ŹRÓDŁA GÓRNEGO. CIEPŁO Z DOLNEGO ŹRÓDŁA PRZEKAZYWANE JEST DO PAROWNIKA, GDZIE DOCHODZI DO WRZENIA CZYNNIKA ZIĘBNICZEGO. W PRZEBIEGU WYMIANY CIEPŁA MIĘDZY DOLNYM ŹRÓDŁEM, A PAROWNIKIEM POWSTAJE GAZ, KTÓRY ULEGA SPRĘŻENIU DO ODPOWIEDNIO WYSOKIEGO CIŚNIENIA POWODUJĄC JEGO SKROPLENIE.
Zasada działania (ciąg dalszy) PODCZAS ZMIANY ZE STANU GAZOWEGO W CIEKŁY WYDZIELA SIĘ ZNACZNA ILOŚĆ CIEPŁA, KTÓRA POPRZEZ SKRAPLACZ ZOSTAJE PRZEKAZANA DO OBIEGU GRZEWCZEGO. NASTĘPNIE CIECZ PRZEPŁYWA PRZEZ ZAWÓR ROZPRĘŻNY, GDZIE NASTĘPUJE JEJ ROZPRĘŻENIE. W PAROWNIKU NASTĘPUJE PONOWNE ROZPOCZĘCIE PROCESU.
Schemat budowy
Górne źródło ciepła Górne źródło ciepła jest najczęściej wykorzystywane jako źródło ciepłej wody do instalacji centralnego ogrzewania, klimatyzacji i ciepłej wody. W instalacjach przemysłowych jest również wykorzystywane do procesów technologicznych wymagających ciepłej wody. W przypadku pomp ciepła temperatura medium górnego źródła nie przekracza 60 C.
Dolne źródło ciepła Odnawialne (Naturalne) Powietrze atmosferyczne Woda (powierzchniowa, gruntowa, głebinowa, termalna) Grunt Promieniowanie słoneczne Sztuczne (Energia odpadowa) Gaz (powietrze, spaliny) Ciecz (woda, ścieki)
Poziomy gruntowy wymiennik ciepła Zalety: -zrównoważona temperatura gruntu w ciągu roku -możliwość długiego magazynowania ciepła -łatwość wykonania i niski koszt Wady: -potrzebna duża powierzchnia gruntu
Pionowy gruntowy wymiennik ciepła Zalety: - zrównoważona temperatura gruntu w ciągu roku - możliwość długiego magazynowania ciepła -zajmuje małą powierzchnię gruntu Wady: koszt odwiertu
Podsumowanie Ze wszystkich rodzajów nowych źródeł energii, energia geotermalna daje największe efekty ekonomiczne. Ze względu na rosnące wymogi w zakresie ochrony środowiska, efektywność ekonomiczna źródeł geotermalnych będzie wzrastać, nawet w przypadku spadku cen paliw kopalnych. Korzyści ekonomiczne przy eksploatacji systemu grzejnego opartego w całości lub częściowo na energii geotermalnej będą wyższe niż przy systemach konwencjonalnych, a okres amortyzacji krótszy
Podsumowanie Systemy geotermalne są efektywne w dużych instalacjach przy współczynniku wykorzystania mocy źródła powyżej 0,5. Jest to związane z dużymi nakładami na budowę i relatywnie niskimi kosztami eksploatacji. Potencjalni odbiorcy energii geotermalnej o zapotrzebowaniu łącznym przekraczającym minimalną opłacalną wydajność systemu (Q ³ 63 x 103GJ/a) powinni być zlokalizowani możliwie blisko otworu (otworów) wydobywczego. Ciepłownie geotermalne mogą pracować jako niezależne źródła ciepła lub jako systemy wspomagające istniejące miejskie systemy ciepłownicze zasilane przez konwencjonalne źródła ciepła.
Dziękuje za uwagę Przygotowali: Sebastian Niesporek Michał Hauk