Γεωθερμική ενέργεια είναι η ενέργεια που προέρχεται από το εσωτερικό της γης.
Γράφει ο Μπάμπης Δαλαβούρας, Πολιτικός μηχανικός ΕΜΠ MEng
ASHRAEBEAPCERTIFIED CERTIFIED PASSIVE HOUSE DESIGNER
Τεχνικός σύμβουλος στην ΓΕΝΙΚΗ ΨΥΚΤΙΚΗ ΑΤΕΚΕ
Αποτελεί ήπια και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας και έχει πολλά είδη τα οποία είναι τα εξής:
- Προηγμένα Συστήματα Γεωθερμίας που εκμεταλλεύονται την αύξηση της θερμοκρασίας της γης κατά 30°C ανά ένα χιλιόμετρο βάθους και συνήθως φτάνουν σε βάθη 3 έως 5 χιλιόμετρα για θερμοκρασία 150°C.
- Γεωθερμικά Πεδία Υψηλής Ενθαλπίας που είναι θερμοί υδροφόροι ορίζοντες (θερμοκρασίες από 150°C έως 300°C) σε σχετικά μικρά βάθη. Στην Ελλάδα υπάρχουν τέτοια γεωθερμικά πεδία που σε περιοχές με πρόσφατη ηφαιστειακή δραστηριότητα (Μήλος, Σαντορίνη κ.α.).
- Γεωθερμικά Πεδία Μέσης Ενθαλπίας που είναι θερμοί υδροφόροι ορίζοντες (θερμοκρασίες από 100°C έως 150°C) σε σχετικά μικρά βάθη.
- Γεωθερμικά Πεδία Χαμηλής Ενθαλπίας που είναι θερμοί υδροφόροι ορίζοντες (θερμοκρασίες από 25°C έως 100°C) σε σχετικά μικρά βάθη. Στην Ελλάδα υπάρχουν τέτοια γεωθερμικά πεδία που σε θερμές πηγές (Λουτρά Σαμοθράκης,Αιδηψός κ.α.).
- Υδροφόροι Ορίζοντες με θερμοκρασίες 15°Cέως 30°C που υπάρχουν σε πολλές περιοχές.
- Ψυχρά πεδία (Permafrost) που είναι εδάφη με θερμοκρασίες χαμηλότερες από την μέση θερμοκρασία της περιοχής και προέρχονται από υπολείμματα της περιόδου των παγετώνων.
- Κανονική (ή Αβαθής) Γεωθερμία που εκμεταλλεύεταιτην σταθερή θερμοκρασίατου εδάφους (ή του νερού) μέσα στο έτος.
Οι εφαρμογές της γεωθερμίας είναι πολλές ανάλογα το είδος και αναφέρονται ενδεικτικά οι εξής: ηλεκτροπαραγωγή, αφαλάτωση θαλασσινού νερού, τηλεθέρμανση, κ.α.. Η πιο συνηθισμένη είναι η χρήση αβαθούς γεωθερμίας για κάλυψη αναγκών κλιματισμού.
Όφελος της Κανονικής Γεωθερμίας στον κλιματισμό
Οι αντλίες θερμότητας μπορούν να ψύξουν έναν χώρο απορρίπτοντας θερμότητα στο περιβάλλον είτε να θερμάνουν έναν χώρο απορροφώντας θερμότητα από το περιβάλλον. Η αποδοτικότητά τους εξαρτάται από την διαφορά επιθυμητής θερμοκρασίας του εσωτερικού χώρου με το περιβάλλον (ΔΤ). Όσο μικρότερο είναι το ΔΤ τόσο μεγαλύτερη η αποδοτικότητα (COP και EER) και η οικονομία λειτουργίας της αντλίας θερμότητας.
Στις συνηθισμένες εφαρμογές των αντλιών θερμότητας σε πρωτογενή και τριτογενή τομέα, η απόρριψη και η απορρόφηση ενέργειας γίνεται στον εξωτερικό αέρα. Αυτό σημαίνει ότι το καλοκαίρι απορρίπτουμε θερμότητα σε υψηλές θερμοκρασίες για ψύξη και τον χειμώνα απορροφούμε θερμότητα σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες με αποτέλεσμα να έχουμε μεγάλο ΔΤ και έτσι μείωση της αποδοτικότητας. Η γεωθερμία μπορεί να μας προσφέρει ένα περιβάλλον σταθερής θερμοκρασίας (συνήθως 15°C) που μειώνει δραματικά το ΔΤ χειμώνα καλοκαίρι και αυξάνει την αποδοτικότητα της Α/Θ ενώ παράλληλα διατηρεί σταθερή την ισχύ της.
Κατηγορίες Κανονικής Γεωθερμίας
Οι κατηγορίες της κανονική γεωθερμίας είναι:
• Κλειστού κυκλώματος
– Κατακόρυφης Διάταξης (γεωτρήσεις) ομοαξονικά, μονού ή διπλού Uloop.
– Οριζόντια σε έδαφος.
– Επιφανειακά ύδατα (θάλασσες, λίμνες, ποτάμια)
• Ανοιχτού κυκλώματος
– Κατακόρυφης Διάταξη (πηγάδια, γεωτρήσεις)
• Επιφανειακά ύδατα (θάλασσες, λίμνες, ποτάμια)
Τα κλειστά κυκλώματα χρησιμοποιούν κλειστό βρόγχο στον οποίο κυκλοφορούν ρευστό που εναλλάσσει θερμότητα με το έδαφος ή τα ύδατα από την μία πλευρά και με την γεωθερμική Α/Θ (νερού-νερού) από την άλλη. Εξαιτίας της σταθερής θερμοκρασίας εναλλαγής και του μικρού ΔΤ, οι γεωθερμικές Α/Θ έχουν καλύτερα COP και EER από τις κοινές αέρος-νερού με αποτέλεσμα να καταναλώνουν λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια (συμπεριλαμβανομένης της ενέργειας του κυκλοφορητή της γεωθερμίας). Το αρχικό κόστος της κατασκευής της γεωθερμίας (γεωτρήσεις, σωλήνες, αντλίες, εκσκαφές κ.α.) είναι κόστος που σε καμία περίπτωση δεν μπορεί να αγνοηθεί καθώς, ανάλογα την περίπτωση μπορεί να είναι σημαντικό και αυξάνει τον χρόνο απόσβεσης αρκετά. Είναι όμως κάτι που σε κάθε περίπτωση θα πρέπει να διερευνηθεί ειδικά στην εποχή μας που το κόστος της ενέργειας ολοένα και μεγαλώνει. Άλλα οφέλη είναι η έλλειψη εξωτερικής μονάδας για αισθητικούς αλλά και πρακτικούς λόγους αφού σε παραθαλάσσιο περιβάλλον η εξωτερική μονάδα διαβρώνεται και επίσης αποφεύγουμε τον θόρυβο της εξωτερικής μονάδας.
Τα ανοιχτά κυκλώματα αντλούν νερό είτε από γεώτρηση είτε από επιφανειακά ύδατα (λίμνη θάλασσα, ποτάμι), το χρησιμοποιούν για να εναλλάσσουν θερμότητα και μετά το επανεισάγουν στο περιβάλλον. Η Α/Θ μπορεί να τροφοδοτείται απευθείας από το νερό που αντλείται (όταν είναι κατάλληλο) ή να χρησιμοποιείται εναλλάκτης νερού-νερού ώστε η αντλία θερμότητας να μην έρχεται σε επαφή με ακατάλληλο νερό αλλά να προστατεύεται. Τα ανοιχτά κυκλώματα έχουν κατά βάση πολύ μικρότερο κόστος εγκατάστασης και συνήθως καλύτερη αποδοτικότητα (ανάλογα την περίπτωση) από τα κλειστά κυκλώματα. Θα πρέπει όμως να υπάρχει σε μικρή απόσταση (ή βάθος αν έχουμε γεώτρηση/πηγάδι) διαθέσιμο και επαρκές νερό. Πρέπει να προσέχουμε η επανεισαγωγή του νερού να γίνεται σε σημείο που να μην επηρεάζει την άντληση. Αυτό σημαίνει ότι π.χ. σε ένα ποτάμι θα πρέπει η επανεισαγωγή να είναι πάντα χαμηλότερα (κατάντη) της άντλησης ή σε γεωτρήσεις αντίστοιχα, η επανεισαγωγή να γίνεται πάντα σε θέση χαμηλότερη(κατάντη) της ροής του υδροφόρου ορίζοντα.
Συμπεράσματα
Η χρήση γεωθερμίας μπορεί να έχει πολύ μεγάλη εξοικονόμηση ενέργειας στον κλιματισμό με ένα σημαντικό κόστος αρχικής εγκατάστασης. Κάθε περίπτωση είναι διαφορετική και θα πρέπει γίνεται διερεύνηση και αξιολόγηση για τα οφέλη μιας τέτοιας εγκατάστασης όπως και το τύπο της γεωθερμίας που είναι ο πιο κατάλληλος.
