IES - Inovativni energo sustavi d.o.o. Zagreb, Hrvatska
Geotermalna energija
Izravno korištenje energije topline
Geotermalna voda, odnosno njena toplina, danas se širom svijeta većinom koristi izravno, što znači bez pretvorbe u neki drugi oblik energije, a manje za proizvodnju električne energije. izravna upotreba toplinske energije zamjenjuje energente koji onečišćuju zrak i okolinu. Izravno korištenje geotermalne energije može se primijeniti u razne svrhe, što se vidi iz prikaza u odnosu na temperaturni raspon.
Od navedenih upotreba geotermalne topline u izvornom obliku, najviše je zastupljeno grijanje zgrada, stanova ili cijelih naselja.U ovakvim sustavima za grijanje, vruća voda se iz proizvodne bušotine preko pumpe dovodi izravno u sustav za grijanje ili izmjenjivaču topline, kao što se vidi na slici.
Slika 001. Osnovni sustavi za grijanje prostora.
U ovakvim sustavima za grijanje vruća voda se iz proizvodne bušotine preko pumpe dovodi izravno u sustav za grijanje ili izmjenjivaču topline. Kod neizravnog sustava grijanja vruća voda u izmjenjivaču topline predaje svoju toplinu drugom cirkulacijskom krugu , u kojem je neki fluid ili gradska voda. Ona ima toplinu Q, te kroz sekundarni krug cijevi dolazi do korisnika. Geotermalna voda, nakon što je predala svoju toplinu odvodi se iz izmjenjivača topline i pomoću utisne pumpe vraća se nazad u ležište kroz utisnu bušotinu. Izravno korištenje geotermalne energije za grijanje, za industrijske procese ili za bilo koju drugu svrhu uvijek se sastoji od sustava s tri osnovne komponente :
- proizvodna bušotina - za dovod vruće vode na površinu
- mehanički sustav - obuhvaća pumpe, toplinske izmjenjivače i kontrolne elemente, da bi se toplina dovela prostoru ili procesu
- utisna bušotina - za prihvat ohlađenog geotermalnog fluida
Prednost korištenja geotermalne energije u izvornom obliku
- PREDNOSTI navedene kod korištenja geotermalne energije za proizvodnju električne energije vrijede i ovdje. To su ekologija, smještaj, pouzdanost i prilagodba, ali u ovom slučaju ne odnose se na elektrane, već na geotermalne bušotine i fluide.
- EKONOMIČNOST: Izravnim korištenjem geotermalne energije potrošačima se smanjuju izdaci za energiju. Ušteda ovisi o primjeni i industriji, a smanjenje troškova može biti čak i 80% u odnosu na cijene ostalih vrsta goriva. Izvorni način korištenja geotermalne topline zahtijeva veća početna ulaganja, ali ima niže troškove pogona, te pruža neovisnost o cijeni i manjku ostalih ogrijeva na tržištu
Toplinske pumpe - posebni oblik izravnog korištenja geotermalne energije
Geotermalne toplinske pumpe, u svijetu poznate pod skraćenicom GHP (Geothermal heat pumps), imaju široku primjenu u mnogim zemljama Europe i u SAD-u. Toplinske pumpe troše električnu energiju za cirkulaciju geotermalnog (otvoreni krug) ili drugog sekundarnog fluida koji preuzima toplinu zemlje (zatvoreni krug) kroz cijevi. Na taj način geotermalna toplina dovodi se domaćinstvima, gdje se većim dijelom koristi za grijanje, zatim za hlađenje i pripremu tople vode. Upotrebom geotermalnih pumpi uvelike se smanjuje potrošnja električne energije. Tipična shema geotermalne pumpe prikazana je na slici .
Slika 002. Geotermalna toplinska pumpa (zatvoreni krug ).
Toplina koja izlazi iz toplinske pumpe može se koristiti za grijanje prostora i za pripremu tople sanitarne vode. Postoje dva osnovna sustava iskorištavanja geotermalne energije sustavom s toplinskim pumpama. Prvi sustav ne koristi izravno geotermalni fluid nago sustavom s ukopanim izmjenjivačem topline preuzima toplinu zemljine kore ili geotermalnog fluida iz bušotine takozvanim bušotinskim izmjenjivačem topline. Drugi sustav iskorištava geotermalnu vodu koja se proizvodi iz bušotine, a nakon predaje topline sekundarnom krugu ili se utiskuje nazad u sloj, ili ispušta u vodotoke ili kanalizacijske sustave.
Slika 003. Sustavi grijanja s geotermalnim toplinskim pumpama.
Za sve sustave s toplinskim pumpama vrijedi sljedeće :
- Ako se geotermalna toplinska pumpa koristi za grijanje, tada se dovedena toplina iz "podzemlja" provodi kroz položene cijevi, prenosi na fluid u njima i dovodi do korisnika.
- Za hlađenje se toplinske pumpe koriste tako da cirkulirajući fluid u cijevima zgrade ili stana, odvodi tj. “kupi” toplinu koja je na njega prenesena u prostoriji, te se utiskuje u zemlju.
Prednosti korištenja geotermalnih toplinskih pumpi
- EKONOMIČNOST. Smanjeni troškovi grijanja i hlađenja u stambenim i poslovnim objektima za 50%.
- TRAJNOST. Trajnost geotermalnih toplinskih pumpi je duža u odnosu na konvencionalne sisteme, zbog zadovoljavajuće zaštite od vremenskih nepogoda. Mehanički dio sistema nalazi se u zatvorenom prostoru, a cijevi za dovod geotermalne energije su pod zemljom.
- NISKI TROŠKOVI ODRŽAVANJA. Sustav sa geotermalnim toplinskim pumpama ima nekoliko mehaničkih komponenata, koje povećavaju pouzdanost sustava. Podzemne cijevi imaju predviđen rok trajanja bez održavanja od 50 godina.
- EKOLOGIJA. Geotermalne pumpe gotovo ne zagađuju okolinu, pa su važan čimbenik u smanjenju onečišćenja atmosfere, za razliku od fosilnih goriva.
- TIHI RAD. Kod ovakvih sustava nema dijelova koji proizvode buku, pa su zbog toga vrlo pogodni za upotrebu u domaćinstvima ili u poslovnim prostorima.
- PRILAGODBA. Koriste se i u toplim i u hladnim razdobljima. Ljeti za hlađenje, a zimi za grijanje.
- FLEKSIBILNOST. Ovakvi geotermalni sustavi mogu opskrbljivati toplinskom energijom razne vrste potrošača. To mogu biti privatni ili poslovni objekti povezani u jedinstvenu mrežu.