Ta stran je prilagojena za slabovidne, po metodi neskončne vrstice, če želiš članek gledati v običajnem formatu klikni na:
http://www.pozitivke.net/article.php/20100707224800394
Raba energije zemlje in podtalnice
petek, 9. julij 2010 @ 05:02 CEST
Uporabnik: Pozitivke
Pridobljeno znanje s področja hladilne tehnike je ustvarilo novo napravo, toplotno črpalko. Obratovanje le-te je vezano na stalen dotok energije iz okolja ob minimalni rabi električne energije.0
Interes po večji rabi obnovljivih virov energije zaradi potreb po zmanjševanju toplogrednih emisij in tudi cenovno ugodnejšega ogrevanja je pogojevalo razvoj in posledično tudi uporabo tovrstnih naprav z različnimi viri energije. Glede na vir energije se toplotne črpalke delijo na: zemlja/voda, voda/voda in zrak/voda.
Toplotna črpalka s hranilnikom ogrevalne vode in hranilnikom sanitarne tople vode.
Tabela: Odvzem toplote je odvisen od sestave tal
Vrsta tal
Odvzem moči, W/m
Suha peščena
20
vlažna peščena
40
vlažna kamnita
60
s podtalnico
80-100
K odločitvi za ogrevanje s toplotno črpalko nas pripravijo naslednji razlogi:
• letni obratovalni stroški so bistveno nižji kot pri rabi fosilnih goriv,
• kljub višji začetni investiciji ogrevanje s toplotno črpalko v začetku s prihranki krijemo vložena sredstva, dolgoročno pa bistveno pocenimo ogrevanje,
• za obratovanje toplotne črpalke ne potrebujemo veliko prostora in tudi ne dimniških napeljav,
• obratovanje toplotne črpalke nudi udobje in tudi možnost hlajenja,
• letni vzdrževalni stroški so minimalni in prispevamo k varovanju našega okolja.
Energija zemlje – plitva geotermalna energija
Razvoj toplotnih črpalk se je začel z rabo energije vode in nato prešel tudi na energijo zemlje, saj je ta energija stalna in ni odvisna od meteoroloških vplivov. Energijo zemlje se zajame s toplotnim izmenjevalcem/geosondo, vgrajenim v zemljo.
Ker površna priprava projekta ogrevanja lahko pomeni za investitorja tudi prevelike stroške, je izredno pomembno upoštevati naslednji pristop:
• natančna ugotovitev potrebne energije za posamezni objekt; če je le mogoče, se izbere nizkotemperaturni ogrevalni sistem,
• preučiti energetsko izdatnost posamezne lokacije in
• izvesti projekt po navodilih stroke brez improvizacij.
Posebej je treba poudariti, da sistemov s toplotno črpalko ni možno dograjevati in je zato pomembna natančnost in doslednost.
Nesporno je možno na vsaki lokaciji pridobivati oz. rabiti energijo zemlje. Energetska izdatnost posamezne lokacije je odvisna od vrste zemlje. Bolj so kamnine prevodne, večjo energetsko izdatnost je pričakovati. Odvisno od lastnosti zemlje je odvzem toplotne moči na tekoči meter povprečno 50–100 W/m dolžine sonde.
Vodonosniki v posameznih plasteh obogatijo energetsko izdatnost posamezne vrtine, kamor vgrajujemo toplotni izmenjevalec/geosondo.
Vrtanje vrtine za geosondo
Raba energije podzemnih voda
V Sloveniji so se pričele prve toplotne črpalke tipa voda/voda vgrajevati vezano na slovenski razvoj. Danes se ocenjuje, da je vgrajenih približno 2000 enot.
Razlika med sistemom z zemeljskim izmenjevalcem in dovodom podtalnice do toplotne črpalke je v večjih letnih obratovalnih stroških (servisiranje potopne črpalke z vrtino za vodnjak in dodatni strošek električne energije za obratovanje potopne črpalke).
Seveda je treba načrpano vodo po odvzemu energije vračati nazaj v vodonosnik. Razlika je tudi v tem, da pri energiji zemlje govorimo o zaprtem sistemu, pri rabi energije podtalnice pa o odprtem sistemu. Okolju je bolj primeren in varen zaprti sistem.
Povprečno temperaturo podzemnih voda v Sloveniji je pričakovati med 8 in 12 °C. Za manjše potrebe je izvedba vodnjaške vrtine, upoštevajoč hidrogeološke pogoje priporočljiva do globine 20-25 m. Pri sistemih s toplotno črpalko voda/ voda je izredno pomembno izvesti kvalitetno vgradnjo potopne črpalke in opreme za izvajanje monitoringa, ki ga izvaja investitor po pogojih pridobljenega dovoljenja za odvzem energije.
Cevi nad zemljo se nato priključijo na zbiralnik za zmes voda/glikol
Upravna dovoljenja
Država želi imeti nadzor nad izvajanjem del in nadzor nad vplivom na rabo energije podzemnih voda, zato mora investitor pridobiti ustrezno dovoljenje. Za vgradnjo geosonde in izvedbo vrtine nad 30 m je treba pridobiti rudarsko dovoljenje, ki ga izda Rudarska uprava RS. Za izvedbo vrtine za vodnjak do globine 30 m upravno dovoljenje ni potrebno, medtem ko je za črpanje oz. odvzem energije dovoljenje nujno. Za globlje vrtine je pridobitev rudarskega dovoljenja obvezna.
Pravne regulative o obeh področjih izvedbe vrtin za posamezno namensko rabo v Sloveniji še nimamo, razen posameznih določb v Rudarskem zakonu in Zakonu o vodah. Največ na tem področju je naredil do sedaj Inštitut za obnovljive vire energije (IOVE) Kranj z organizacijo dveh namenskih strokovnih seminarjev.
Na zadnjem seminarju so predstavili avstrijski predlog pravne ureditve tega področja. Vsekakor je treba v prihodnosti to področje urediti v smeri kakovostne rabe geotermalne energije.
Posebej je treba poudariti, da ima prednost pri rabi energije podzemnih voda oskrba s pitno vodo in zato mora država nadzirati to področje.
Hlajenje
Vgradnja toplotne črpalke omogoča poleg ogrevanja tudi hlajenje objekta. Pri tem poznamo aktivno in pasivno hlajenje. Za aktivno hlajenje je treba vgraditi reverzibilno toplotno črpalko, pri pasivnem pa medij ohlajujemo v vrtini ali uporabimo energijo podzemne vode.
Vsekakor je to možnost, ki jo nudi sistem vgradnje toplotne črpalke.
Toplotna oprema
K osnovni toplotni opremi sodijo toplotna črpalka, hranilnik za ogrevalno vodo in hranilnik sanitarne tople vode.
Posebej velja poudariti, da se tehnologija rabe in tudi izdelave toplotnih črpalk izredno razvija.
Ker je sama naprava že eden izmed varčevalnih ukrepov za zmanjševanje rabe fosilnih energentov, gre razvoj v smeri manjše rabe električne energije.
V slovenskem prostoru so se pojavile prve duplex toplotne črpalke, pri katerih sta osnovni značilnosti dejansko dve ločeni črpalki: večja za ogrevalne namene, ki dvigne temperaturo samo do 35 °C (predvideno za talno ogrevanje), in manjša za pripravo sanitarne tople vode.
Slovensko tržišče je oskrbovano z domačo in uvoženo proizvodnjo toplotnih črpalk.
Pri sistemu geosonda gre razvoj v smer nadomeščanja medija s tekočim CO2, ker je zelo dober prenašalec toplotne energije. Zaenkrat ostaja povprečna globina izvedenih vrtin med 70-150 m. Pripravlja se tudi proizvodnja geosond, do 350 m globine, ki pa zaradi tehnološko zahtevnejšega vrtanja niso perspektive.
K temu sodi zagotovo tudi informacija, da je trenutno v svetu vgrajenih približno 2 milijona geosond. Preteklo leto so samo v sosednji Avstriji vgradili približno 4500 enot. Doslej objekt z največ geosondami je poslovni objekt v okolici Linza, kjer so vgradili 220 geosond z globino po 100 m. S hlajenjem in ogrevanjem bo oskrbovan poslovni objekt s 15.000 m² in nazivno močjo 1,5 MW.
Ob zaključku je treba povedati, da je z rabo energije zemlje pričelo podjetje Geosonda d.o.o. iz Kranja in da je bila prva vgrajena geosonda v Kranju leta 2003. Do sedaj je bilo v Sloveniji izvedenih približno 200 projektov z ogrevanjem s sistemom geosonda.
Zaradi prihajajočega PURES-a, ki je zahteval od investitorjev, da najmanj 25 % potrebne toplotne energije za posamezni objekt zagotovijo z rabo obnovljivih virov energije, in zaradi ugodne finančne vzpodbude EKO sklada RS je pričakovati povečano zanimanje za takšen način ogrevanja.
Zemeljski kolektor
V preteklem času je bilo v Sloveniji vgrajenih tudi nekaj sistemov zemeljskih kolektorjev, ki zbirajo uskladiščeno sončno energijo pod površino zemlje. Njihovo delovanje je odvisno tudi od zunanjih vremenskih pogojev ter pravilne izvedbe in projektiranja. Vgradnja zemeljskega kolektorja zahteva veliko stalno proste površine in ima zanimivo posledico, da tam, kjer je vgrajen, prihaja pomlad s 14-dnevno zamudo zaradi ohladitve tistega dela površine.
Hidrotermalna energija
Z razvojem toplotnih črpalk se je pričelo razvijati tudi iskanje primernih virov konstantne energije. Zato je Evropska Unija v eni izmed svojih deklaracij poimenovala energijo površinskih voda za hidrotermalno energijo.
Največji objekt v Evropi je »Vartan Ropsten«, zgrajen za potrebe ogrevanja mesta Stockholm na Švedskem. Sistem naprav s skupno nazivno močjo 180 MW energijo zajema iz morja in jo pripravlja za ogrevanje in pokriva 60 % toplotnih potreb mesta.
V Sloveniji je pripravljen projekt ogrevanja dvorca Lanthieri v Vipavi z odvzemom energije iz reke Vipave.
Na slovenski obali že nekaj let obratuje toplotna črpalka, s katero grejejo in hladijo čolnarno Pomorske fakultete v Portorožu, zato ker so želeli izkoristiti naravno danost, ki je na voljo. Sistem odlično deluje in ne potrebuje posebnega vzdrževanja. Energijo morja bi lahko izkoriščali vsi objekti, ki so oddaljeni do 100 m od obale, a žal se predvsem hoteli za to ne odločajo.
Sedaj pa se izdeluje študija možnosti rabe energije morja z namenom, da se dokaže, da je možno na slovenski obali v celoti nadomestiti rabo fosilnih goriv z obnovljivim virom energije. V njej bodo obdelani vsi dosegljivi temperaturni podatki s slovenske obale, del nje pa je namenjen tudi emisijam hladne vode po odvzemu toplote in povratku nazaj v morje.
K temu lahko dodamo, da je možno odvzemati konstantno energijo tudi iz odplak v večjih kanalizacijskih sistemih večjih mest.
Spodnji del cevi z utežjo, ki ostane na dnu vrtine
Božo Dukič
Komentarji (0)
www.pozitivke.net
