Γεωθερμική Εγκατάσταση Πτυχιακή άσκηση Ονοματεπώνυμο σπουδαστή: Αχιλλεύς-Παναγιώτης Βλαχούδης Α.Μ.: 5694 Σχολή: Μηχανολόγων Μηχανικών ΤΕ Τμήμα: Μηχανολογίας ΤΕΙ Σερρών

Τρόπος μεταφοράς θερμότητας και είδη γεωθερμικών πεδίων Γεωθερμική βαθμίδα Ο ρυθμός αύξησης της θερμοκρασίας της γης με την απόσταση από την επιφάνειά της Στο στρώμα της λιθόσφαιρας έχει κανονική τιμή περίπου 30 °C ανά χιλιόμετρο Γεωθερμική ανωμαλία Το φαινόμενο κατά το οποίο σε μια περιοχή η θερμοκρασία αυτή αυξάνεται με ταχύτερο ρυθμό Ταμιευτήρας αποθήκευσης Για να υφίσταται διαθέσιμο θερμό νερό ή ατμός σε μια περιοχή Γεωθερμικά πεδία - Ανάλογα με τη θερμοκρασία του ρευστού χωρίζονται σε : Υψηλής ενθαλπίας - Η θερμοκρασία των παραγόμενων ρευστών ξεπερνά τους 150°C Μέσης ενθαλπίας - Θερμοκρασίες ρευστών μεταξύ 90 - 150°C Χαμηλής ενθαλπίας - Θερμοκρασίες ρευστών μεταξύ 25 - 90°C

Τεχνολογία απόληψης της γεωθερμικής ενέργειας Στόχος Γεωθερμικής έρευνας είναι να ανακαλύψει, μία δεξαμενή θερμού ρευστού με αρκετά υψηλή θερμοκρασία και διαπερατότητα ώστε να δικαιολογείται η οικονομική του εκμετάλλευση Ο ρόλος της Γεωλογίας, Υδρολογίας και της Γεωχημείας είναι να ελαχιστοποιήσει τους κινδύνους αποτυχίας (στείρες γεωτρήσεις) με το να επιβεβαιώσει ότι: Η ευρύτερη περιοχή που έχει επιλεγεί για αρχική παρατήρηση περιέχει ελπιδοφόρες περιοχές που προσφέρονται για λεπτομερή εξερεύνηση Τα πρόσφατα γεωλογικά, υδρογεωλογικά, γεωχημικά και γεωφυσικά στοιχεία συλλέγονται και συσχετίζονται σωστά, ώστε να εκλεγούν οι πιο πολλά υποσχόμενες περιοχές και οι βέλτιστες θέσεις για ερευνητικές γεωτρήσεις Στην περίπτωση της ανακάλυψης κάποιου πεδίου να επιβεβαιώσει τη συλλογή των απαραίτητων στοιχείων, ώστε να ανακαλυφθούν οι παράμετροι της γεωθερμικής δεξαμενής Τομή γεώτρησης Η εκλογή της ευρύτερης περιοχής για αρχική παρατήρηση γίνεται με κριτήριο την ύπαρξη, τη θέση και τον συσχετισμό επιφανειακών θερμικών εκδηλώσεων σε σχέση πάντοτε με τη Γεωλογία της περιοχής. Μέσα σε αυτή την ευρύτερη περιοχή εκλέγονται συγκεκριμένα σημεία για λεπτομερή έρευνα και πάλι με οδηγό τις επιφανειακές θερμικές εκδηλώσεις. Σε πολλές περιπτώσεις χρησιμοποιείται η υπέρυθρη αεροφωτογράφηση, μέθοδος που είναι πολύ αξιόπιστη και γρήγορη

Εκμετάλλευση γεωθερμικής ενέργειας Ο σημαντικότερος παράγοντας για την αξιοποίηση της γεωθερμικής ενέργειας κάποιας περιοχής είναι η θερμοκρασία των γεωθερμικών ρευστών που εντοπίζονται σε αυτήν Για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος χρησιμοποιούνται συνήθως γεωθερμικά ρευστά υψηλής ενθαλπίας χωρίς να αποκλείονται και τα ρευστά μέσης ενθαλπίας. Η μέθοδος παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος με τη βοήθεια γεωθερμικού ρευστού εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά του, δηλαδή τη θερμοκρασία του, τα διαλυμένα και αιωρούμενα στερεά και το επίπεδο των αερίων που εμπεριέχονται σε αυτό Εκτόνωση ατμού Δυαδικός κύκλος Θερμικές εφαρμογές Αγροτικός τομέας – Θέρμανση θερμοκηπίων, υδατοκαλλιέργειες Τηλεθέρμανση οικισμών

Η Γεωθερμία στην Ελλάδα Γεωθερμικές πηγές στην Ελλάδα Λόγω κατάλληλων γεωλογικών συνθηκών, ο Ελλαδικός χώρος διαθέτει σημαντικές γεωθερμικές πηγές και των τριών κατηγοριών Θερμικές ανωμαλίες Αυξημένη ροή θερμότητας, λόγω της έντονης τεκτονικής και μαγματικής δραστηριότητας, δημιούργησε εκτεταμένες θερμικές ανωμαλίες Η ενέργεια αυτή θερμαίνει «ρηχούς» υπόγειους ταμιευτήρες ρευστών σε θερμοκρασίες μέχρι 100 °C Διάφορες χρήσεις ανά την επικράτεια

Εφαρμογές της Γεωθερμίας Οι εφαρμογές της γεωθερμικής ενέργειας ποικίλουν ανάλογα με τη θερμοκρασία και περιλαμβάνουν: Ηλεκτροπαραγωγή - (θ>90 °C), (παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με δυαδικό κύκλο) Θέρμανση χώρων - (με καλοριφέρ για θ>60 °C, με αερόθερμα για θ>40 °C, με ενδοδαπέδιο σύστημα (θ>25 °C) Ψύξη και κλιματισμό - (με αντλίες θερμότητας απορρόφησης για θ>60 °C, ή με υδρόψυκτες αντλίες θερμότητας για θ<30 °C) Θέρμανση θερμοκηπίων και εδαφών (θ>25 °C) ή για αντιπαγωτική προστασία Ιχθυοκαλλιέργειες (θ>15 °C) Βιομηχανικές εφαρμογές όπως αφαλάτωση θαλασσινού νερού (θ>60 °C) Θερμά λουτρά για θ = 25-40 °C

Προβλήματα και πλεονεκτήματα Σχηματισμός επικαθίσεων σε κάθε σχεδόν επιφάνεια που έρχεται σε επαφή με το γεωθερμικό ρευστό Διάβρωση των μεταλλικών επιφανειών Περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις Τα γεωθερμικά ρευστά λόγω της υψηλής θερμοκρασίας και της παραμονής τους σε επαφή με διάφορα πετρώματα περιέχουν κατά κανόνα σημαντικές ποσότητες διαλυμένων αλάτων και αερίων Πλεονεκτήματα Σύγκριση με άλλες ΑΠΕ Περιβαλλοντικά οφέλη

Προβλήματα και πλεονεκτήματα Πλεονεκτήματα Σύγκριση με άλλες ΑΠΕ Η γεωθερμική ενέργεια θεωρείται ήπια μορφή ενέργειας, σε σύγκριση με τις συμβατικές μορφές ενέργειας, χωρίς βέβαια οι περιβαλλοντικές επιπτώσεις από την εκμετάλλευσή της να είναι συχνά αμελητέες. Περιβαλλοντικά οφέλη: Συνεχής παροχή ενέργειας, με υψηλό συντελεστή λειτουργίας (load factor), >90%. Μικρό λειτουργικό κόστος, αν και το κόστος παγίων είναι σημαντικά αυξημένο σε σχέση και με τις συμβατικές μορφές ενέργειας.* Μηδενικές ή μικρές εκπομπές αερίων στο περιβάλλον. Μικρή απαίτηση γης. Συμβολή στην επίτευξη των στόχων της Λευκής Βίβλου της Ε.Ε. και του Πρωτοκόλλου του Κιότο. Αποτελεί τοπική μορφή ενέργειας με συνέπεια την οικονομική ανάπτυξη της γεωθερμικής περιοχής. Συμβολή στην μείωση της ενεργειακής εξάρτησης μιας χώρας, με τον περιορισμό των εισαγωγών ορυκτών καυσίμων.

Βιομηχανικές εφαρμογές Βιομηχανικές Διεργασίες- Δραστηριότητες Θερμοκρασία τελικής χρήσης °C * Αποστείρωση - Κονσερβοποίηση 100-120 * Παστερίωση 70 - 90 * Αφαλάτωση - Απόσταξη 90 - 120 * Παραγωγή ψύχους (κύκλος προσροφήσεως) 70 - 120 * Βιομηχανία ποτών - αναψυκτικών 70 - 80 * Τυροκομική βιομηχανία 40 - 80 * Παραγωγή απορρυπαντικών 80 - 90 * Βιομηχανία ελαστικού 50 - 150 * Ξήρανση αγροτικών βιομηχανικών και μεταλλευτικών προϊόντων 60 - 110 * Βιομηχανία χαρτιού * Υφαντουργία - Βαφεία 90 - 140 Βιομηχανικές εφαρμογές Οι βιομηχανικές εφαρμογές της γεωθερμικής ενέργειας χαμηλής ή μέσης ενθαλπίας καλύπτουν θερμοβόρες διεργασίες που απαιτούν θερμοκρασίες μικρότερες των 150°C

Γεωθερμική εγκατάσταση Απαιτήσεις έρευνας Για την κάλυψη των αναγκών σε θερμό και ψυχρό νερό στο σύστημα κλιματισμού του κτιρίου θα γίνει εγκατάσταση η οποία εκμεταλλεύεται το γεωθερμικό δυναμικό και περιλαμβάνει συνοπτικά τα εξής κύρια μέρη: Γεωτρήσεις - κάθετο και οριζόντιο τμήμα γεωεναλλάκτη Αντλίες θερμότητας νερού - νερού Γεωτρήσεις – κάθετο τμήμα γεωεναλλάκτη Για την κάλυψη των απαιτούμενων θερμικών και ψυκτικών φορτίων απαιτείται η κατασκευή 115 γεωτρήσεων κάτω από την θεμελίωση του κτηρίου. Η απόσταση του πάνω μέρους των γεωτρήσεων από τα θεμέλια θα είναι 2 m ενώ το βάθος κάθε γεώτρησης θα είναι 100m, δηλαδή συνολικό μήκος σωλήνων 115*200 = 23000 m. Μέθοδος διάτρησης Προετοιμασία σωλήνων – βύθιση Γεωτρητικό Συνεργείο

Γεωθερμική εγκατάσταση (συνέχεια) Οριζόντιο τμήμα γεωεναλλάκτη Το οριζόντιο τμήμα του Γεωεναλλάκτη περιλαμβάνει το τμήμα των σωληνώσεων από τις αναμονές των γεωτρήσεων έως την είσοδο τους στον προβλεπόμενο χώρο του μηχανοστασίου. Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας Στο προβλεπόμενο χώρο του μηχανοστασίου τοποθετούνται Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας CWC Enersave Prozone GHP ΙΙ 1320 ZHG Θερμική απόδοση: 349,9 ΚW Ψυκτική απόδοση: 312,2 ΚW Οι παραπάνω αποδόσεις ισχύουν για τις παρακάτω συνθήκες Λειτουργία Ψύξης Θερμοκρασίες Πρωτεύοντος κυκλώματος Γεωεναλλάκτη: 35/130°C Θερμοκρασίες Δευτερεύοντος κυκλώματος: 7/12 °c Λειτουργία Θέρμανσης Θερμοκρασίες Πρωτεύοντος κυκλώματος Γεωεναλλάκτη: 15/10 °C Θερμοκρασίες Δευτερεύοντος κυκλώματος : 45/140°C

Σας ευχαριστώ!!!