Energia odnawialna

Energia geotermalna jest wewnętrznym ciepłem Ziemi nagromadzonym w skałach oraz przez wody wypełniające pory i szczeliny skalne. Wyróżniamy cztery źródła energii geotermalnej- energia pochodząca z magmy, geociśnień, gorących suchych skał oraz energia geotermalna nagromadzona w wodach podziemnych.

Jeżeli spojrzymy na przekrój naszej planety, to ogromna ilość ciepła nagromadzona jest w jądrze i w skorupie ziemskiej. Zachodzi nieustający przepływ ciepła od wnętrza Ziemi do górnych warstw skorupy i na powierzchnię Ziemi. Temperatura zmienia się wraz z głębokością i bezpośrednio przy powierzchni rośnie o ok. 30 0C na każdym kilometrze. Część gorącej wody poprzez uskoki i szczeliny przedostaje się na powierzchnię w postaci gorących źródeł i gejzerów. Zdecydowana większość znajduje się jednak głęboko pod ziemią, skąd może być wydostana za pomocą otworów wiertniczych.

Do produkcji energii elektrycznej wykorzystuje się zasoby geotermalne o temperaturze powyżej 120 st. C. Przy niższych temperaturach zasoby te są wykorzystywane do celów ciepłowniczych i rekreacyjnych. Najwyższe temperatury złóż geotermalnych występują na terenach, gdzie współcześnie lub w niedalekiej przeszłości występowały zjawiska wulkaniczne. Najstarszym sposobem wykorzystania wód geotermalnych, znanym już starożytnym cywilizacjom, są kąpiele lecznicze. Jednym z najstarszych takich uzdrowisk w Polsce jest Ciechocinek. Wody geotermalne są przede wszystkim wykorzystywane do ogrzewania, przy którym nie trzeba czerpać energii z tradycyjnych nośników, np. ropy czy gazu. Stosowane są także do hodowli ryb, w rolnictwie oraz ogrodnictwie. Wody termalne mają także szerokie zastosowanie w przemyśle- wykorzystywane są do pasteryzacji mleka oraz osuszania drewna.

Coraz popularniejszym sposobem wykorzystywania ciepła pochodzącego z ziemi są pompy ciepła. Pompa ciepła jest urządzeniem działającym ekologicznie i bezpiecznie, jest nowoczesną metodą ogrzewania domu, jednak bazującą na sprawdzonej metodzie odzyskiwania ciepła. Działanie pompy ciepła jest oparte na dość prostym mechanizmie. Pompy ciepła pobierają ciepłą energię z pewnego źródła, którego temperatura jest niższa niż w pomieszczeniu, które zamierzamy ogrzać i przetwarza (pompuje) to ciepło tak, aby miało wyższą temperaturę niż na początku. Ten sposób działania można porównać do pracy lodówki, która pobiera ciepło z zawartych w niej produktów i oddaje to ciepło otoczeniu (dlatego lodówka na zewnątrz jest zawsze ciepła). Pompa ciepła ma bardzo podobną zasadą działania. Odpowiednia instalacja pompy ciepła (np. układ rurek wypełnionych glikolem z wodą) pobiera ciepło z gleby, powietrza czy wody gruntowej, następnie kondensuje to ciepło za pomocą sprężarki i oddaje swojemu otoczeniu. Na podobnej zasadzie działa rekuperator, który przetwarza chłodne powietrze w ciepłe i na odwrót.

Schemat działania lodówki:

Schemat działania pompy ciepła:

Energię można pozyskiwać z trzech źródeł:

1. Powietrze

Pompa ciepła typu powietrze/woda wykorzystuje energie zgromadzona w powietrzu. Teoretycznie można odzyskiwać ciepło z powietrza do temperatury zera absolutnego, czyli -273 ^oC. Pompy powietrzne wymagają minimalnej powierzchni wewnątrz budynku i są łatwe w instalacji.
Taka inwestycja nie wymaga prac ziemnych, co pozwala na zmniejszenie kosztów. Pompy tego typu świetnie nadają się np. do obiektów z basenem letnim lub sezonowo zwiększonym zapotrzebowaniem na c.w.u.

Korzyści wynikające z zastosowania takiego typu pompy to:

• niższe koszty inwestycyjne,
• ogólna dostępność dolnego źródła,
• małe wymagania przestrzenne
• świetne właściwości dla obiektów o szczególnym przeznaczeniu lub z odzyskiem ciepła.

Ustawienie zewnętrzne

Ustawienie wewnętrzne

2. Grunt

Pompa ciepła typu glikol/woda odbiera ciepło zgromadzone w ziemi. W szczycie okresu grzewczego temperatura gruntu na głębokości kolektora wynosi 3-5 ^oC, a w przypadku sond pionowych jest jeszcze wyższą. Pompy glikolowe, ze względu na stałość temperatury dolnego źródła dają możliwość przewidywania kosztów eksploatacyjnych przez cały rok. Dodatkowo urządzenia te mogą być wyposażone w pasywne chłodzenie, co w okresie letnim zapewnia duży komfort. Możliwa jest rozbudowa systemu hydraulicznego i wyposażenie w dodatkowy
bufor chłodu.

Korzyści wynikające z zastosowania takiego typu pompy to:

• stabilna temperatura dolnego źródła,
• przewidywalność ponoszonych kosztów,
• możliwość zastosowania pasywnego chłodzenia.

Kolektor poziomy

Sondy ziemne

3. Woda

Pompa ciepła typu woda/woda wykorzystuje ciepło wody gruntowej, której temperatura wynosi od 7 ^oC do nawet 12 ^oC. Dzięki wysokiej temperaturze dolnego źródła pompy ciepła woda-woda nalezą do tych o największej sprawności. Tego typu pompy mogą być wyposażone w pasywne chłodzenie, a przy odpowiedniej rozbudowie hydraulicznej również aktywne, co przy właściwie dobranym górnym źródle ciepła z powodzeniem zastępuje klimatyzacje.

Korzyści wynikające z zastosowania takiego typu pompy to:

• stabilna temperatur dolnego źródła,
• najwyższe osiągane sprawności - COP (Sprawność pompy ciepła określa współczynnik COP. Mówi on, w jakim stopniu urządzenie to wykorzystuje darmowe ciepło ze środowiska naturalnego, w stosunku do zużytego prądu)
• możliwość zastosowania pasywnego chłodzenia.

Studnia do poboru i zrzutu wody

Pompa ciepła do pracy wykorzystuje wyłącznie prąd, a więc niweluje to konieczność podłączenia do domu instalacji gazowej czy innego źródła paliwa stałego, lub ciekłego. Wykorzystywanie energii geotermalnej ma bardzo wiele zalet, jest to rozwiązanie bardzo przyjazne środowisku, bowiem nie powstają żadne zanieczyszczenia przy wydobyciu i użytkowaniu. Zasoby energii geotermalnej są dostępne niezależnie od warunków pogodowych, pozyskiwanie energii geotermalnej wymaga poniesienia dużych nakładów inwestycyjnych na budowę instalacji, jednak koszty eksploatacyjne są bardzo niskie. Dostępność do wód termalnych jest ograniczona, są to zasoby lokalne. Przy ich wydobyciu często powstają szkodliwe gazy, wydostające się z wnętrza Ziemi.

*Źródło:

Grażyna Jastrzębska, Odnawialne źródła energii i pojazdy proekologiczne, cz. 1, Warszawa, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne Warszawa, 2007, rozdział 5, str 67-71.

http://www.reo.pl/energia-geotermalna--podstawowe-informacje

http://www.hydro-tech.pl/pompy-ciepla-alphainnotec/

http://www.alpha-innotec.pl/SEEEMS/47821.asp

http://www.mg.gov.pl/Bezpieczenstwo+gospodarcze/Energetyka/Odnawialne+zrodla+energii

http://www.soldar.pl/wiedza/odnawialne-zrodla-energii/

http://www.zielonaenergia.eco.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=132&Itemid=201