Τμήμα Φυσικών Πόρων και Περιβάλλοντος ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΑΝΤΛΙΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΙΩΣΗ ΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΤΩΝ CO2 ΑΠΟ ΚΑΤΟΙΚΙΕΣ Του Γιάννη Βουρδουμπά ΤΕΙ Κρήτης Τμήμα Φυσικών Πόρων και Περιβάλλοντος gboyrd@tee.gr

ΟΡΙΣΜΟΣ Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας είναι συσκευές που αξιοποιούν την θερμότητα του υπεδάφους για τη θέρμανση μιας κατοικίας αλλά και για τη ψύξη της , όπου στη περίπτωση αυτή απορρίπτεται θερμότητα από τη κατοικία στο υπέδαφος. Δεδομένου ότι η θερμοκρασία του υπεδάφους είναι σχετικά σταθερή σε αντίθεση με τη θερμοκρασία του αέρα που μεταβάλλεται ευρέως , τα συστήματα αυτά έχουν πολλά πλεονεκτήματα.

ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ Ενώ οι συνήθεις αντλίες θερμότητας αέρα-αέρα έχουν βαθμούς απόδοσης (coefficients of performance - COP ) περίπου 2, οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας έχουν αντίστοιχους βαθμούς απόδοσης 3,5-4. Συνεπώς παράγουν πολλαπλάσια θερμική ή ψυκτική ενέργεια σε σχέση με την ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνουν. Στα συστήματα αυτά το ένα μέσο απορρόφησης ή απόρριψης της θερμότητας είναι το υπέδαφος, ενώ το άλλο μέσο είναι ο αέρας ή το νερό, που χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση ή τη ψύξη της κατοικίας.

ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ Οι χρησιμοποιούμενες σήμερα γεωθερμικές αντλίες θερμότητας είναι συνδεδεμένες με το υπέδαφος και είναι κλειστού κυκλώματος. Διαθέτουν ένα υπεδάφιο εναλλάκτη θερμότητας, ο οποίος είναι θαμμένος στο υπέδαφος. Η θερμοκρασία του υπεδάφους δεν επηρεάζεται πολύ από τις θερμοκρασιακές διακυμάνσεις του ατμοσφαιρικού αέρα. Ο υπόγειος εναλλάκτης θερμότητας είναι είτε κάθετος είτε οριζόντιος στο υπέδαφος και αποτελείται από πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας.

ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ Στα οριζόντια συστήματα οι σωληνώσεις πολυαιθυλενίου τοποθετούνται οριζόντια στο έδαφος σε ορισμένο βάθος με διάφορες γεωμετρίες. Το δίκτυο των αγωγών τοποθετείται σε βάθος 1-2 μέτρων ή και βαθύτερα, ανάλογα με το διαθέσιμο χώρο και το κόστος των εκσκαφών. Κύριο πλεονέκτημα των οριζόντιων συστημάτων σε σύγκριση με τα κάθετα είναι το μικρότερο κόστος εγκατάστασης. Βέβαια θα πρέπει να υπάρχει αρκετός διαθέσιμος χώρος στο οικόπεδο για τη τοποθέτηση των υπεδάφιων σωληνώσεων. Οι κατακόρυφες σωληνώσεις καταλαμβάνουν μικρότερο χώρο στο οικόπεδο και είναι περισσότερο αποδοτικές καθώς η θερμότητα του εδάφους σε μεγαλύτερα βάθη είναι πιο σταθερή.

ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητας δεν δημιουργούν θόρυβο κατά τη λειτουργία τους και ο γεωθερμικός εναλλάκτης θερμότητας στο έδαφος διαρκεί τουλάχιστον 25 έτη

ΤΡΟΠΟΣ ΕΓΚΑΣΤΑΣΗΣ ΣΥΛΛΕΚΤΗ Εικόνα 1: Τρόπος εγκατάσταση συλλέκτη

ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΥΠΟΓΕΙΟΥ ΕΝΑΛΛΑΚΤΗ Εικόνα 2 : Υπόγεια εγκατάστασης συστήματος

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Εικόνα 3 : Χρήση γεωτρύπανων – Σύνδεση με οικεία

ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΝΤΛΙΑΣ Εικόνα 4: Τυπικό σύστημα γεωθερμικής αντλίας

ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ Σε μια κατοικία η χρήση της ηλεκτρικής η της θερμικής ενέργειας συνεπάγεται την έκλυση CO2 στην ατμόσφαιρα, εφόσον βέβαια δεν χρησιμοποιούνται ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Η χρήση θερμικής ή ψυκτικής ενέργειας παραγόμενης από μια γεωθερμική αντλία θερμότητας μπορεί να υποκαταστήσει το πετρέλαιο ή το φυσικό αέριο για τη θέρμανση της κατοικίας.

ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΤΛΙΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ ΓΙΑ ΤΗ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΑΝΤΛΙΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ ΓΙΑ ΤΗ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ

ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΕΣ ΑΝΤΛΙΕΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ Παράλληλα η ηλεκτρική ενέργεια που δαπανάται για τη λειτουργία αυτής της αντλίας θερμότητας μπορεί να παραχθεί με φωτοβολταικά πλαίσια, όπως και η ηλεκτρική ενέργεια που δαπανάται για το φωτισμό και τη λειτουργία των ηλεκτρικών συσκευών της κατοικίας. Ο συνδυασμός λοιπόν της αβαθούς γεωθερμίας για τη θέρμανση και τη ψύξη , της φωτοβολταικής ενέργειας για τη παραγωγή ηλεκτρισμού, αλλά και της ηλιοθερμικής ενέργειας για τη παραγωγή θερμού νερού χρήσης, μπορεί να ελαχιστοποιήσει ή και να μηδενίσει τις εκπομπές CO2 από μια κατοικία.

ΠΙΝΑΚΑΣ 1 ΧΡΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΜΙΑ ΚΑΤΟΙΚΙΑ ΠΙΝΑΚΑΣ 1 ΧΡΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ ΜΙΑ ΚΑΤΟΙΚΙΑ ΧΡΗΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΣΕ ΜΙΑ ΣΥΝΗΘΗ ΚΑΤΟΙΚΙΑ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΕΣ ΜΟΡΦΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΠΟΥ ΜΠΟΡΟΥΝ ΝΑ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΘΟΥΝ ΣΕ ΜΙΑ ΚΑΤΟΙΚΙΑ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΧΩΡΟΥ Πετρέλαιο, Φυσικό αέριο Γεωθερμική Α.Θ. ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΝΕΡΟΥ Ηλεκτρική ενέργεια, ηλιόθερμο Ηλιόθερμο ΨΥΞΗ ΧΩΡΟΥ Κλιματιστικό ΦΩΤΙΣΜΟ Ηλ. Ενέργεια δικτύου Φ/Β ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΣΥΣΚΕΥΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗΣ Α.Θ. ------------

ΚΟΣΤΟΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΝΤΛΙΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ ΚΟΣΤΟΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΝΤΛΙΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ Οι σημαντικότεροι παράγοντες που επηρεάζουν την αποδοτικότητα μιας εγκατάστασης Γεωθερμικής αντλίας θερμότητας κλειστού κυκλώματος είναι: α) Το κλίμα β) Οι θερμικές ιδιότητες του υπεδάφους γ) Το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας δ) Το κόστος δημιουργίας της γεώτρησης ε) Οι τυχόν επιδοτήσεις και τα υπάρχοντα κίνητρα

ΚΟΣΤΟΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΝΤΛΙΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ ΚΟΣΤΟΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗΣ ΑΝΤΛΙΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ Το κόστος μια γεωθερμικής αντλίας θερμότητας ποικίλει και ενδεικτικά το κόστος του γεωθερμικού εναλλάκτη και της αντλίας θερμότητας για ονομαστική ισχύ της 6,5 KW ανέρχεται σε περίπου 10.000 Ευρώ. Το κόστος αγοράς και εγκατάστασης τους είναι υψηλότερο από τα συνήθη κλιματιστικά, αλλά το κόστος λειτουργίας τους είναι τουλάχιστον κατά 60% χαμηλότερο κατά τη θέρμανση και κατά 40% χαμηλότερο κατά τη ψύξη.

ΜΗΔΕΝΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ CO2 ΑΠΟ ΤΗ ΚΑΤΟΙΚΙΑ Να μην χρησιμοποιούνται στη κατοικία ορυκτά καύσιμα, για τη θέρμανση της, π.χ. πετρέλαιο ή Φυσικό αέριο. Η ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται θα πρέπει να παράγεται από φωτοβολταικά πλαίσια. Εφόσον η κατοικία είναι συνδεδεμένη με το ηλεκτρικό δίκτυο θα πρέπει σε ετήσια βάση η απορροφούμενη ηλεκτρική ενέργεια από αυτό να ισούται με τη προσδιδόμενη ηλεκτρική ενέργεια στο δίκτυο.

ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΟΙ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΙ ΓΙΑ ΜΙΑ ΚΑΤΟΙΚΙΑ ΕΜΒΑΔΟΥ 100 ΤΜ ΜΕ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ 120 KWH/m2 έτος ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΙΑ ΠΟΣΟΣΤΟ ΕΠΙ ΤΟΥ ΣΥΝΟΛΟΥ ΚΑΤΑΝΑΛΩΣΗ ΘΕΡΜΑΝΣΗ ΧΩΡΟΥ 63% 7.560 ΚWH/ETOΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΘΕΡΜΟΥ ΝΕΡΟΥ 7% 840 KWH/ΕΤΟΣ ΦΩΤΙΣΜΟΣ –ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΣΥΣΚΕΥΩΝ 30% 3.600 KWH/ΕΤΟΣ

ΔΙΑΣΤΑΣΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΓΙΑ ΤΗ ΚΑΛΥΨΗ ΤΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ ΑΝΑΓΚΩΝ ΜΙΑΣ ΚΑΤΟΙΚΙΑΣ 100 Τ. Μ. Α) Ηλιόθερμο, με εμβαδόν ηλιακού συλλέκτη 2 τ.μ. Β) Γεωθερμική αντλία θερμότητας, COP=4, κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας 1.890 KWH/έτος Γ) Φωτοβολταικό σύστημα , με Ισχύ αιχμής 3,9 KWp (για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 3.600+1.890 [ 7.560/4 ] =5.490 KWH/έτος)

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Εφόσον κατά τη κατασκευή της κατοικίας έχουν ληφθεί όλα τα μέτρα εξοικονόμησης ενέργειας, η χρήση των προαναφερθέντων τεχνολογιών μπορεί να οδηγήσει σε μηδενισμό των εκπομπών CO2 από τη κατοικία με οικονομικό και αξιόπιστο τρόπο. Βέβαια απαραίτητη προϋπόθεση για τα ανωτέρω είναι η δυνατότητα εγκατάστασης φωτοβολταϊκών στοιχείων στη κατοικία, διασύνδεσης τους με το δίκτυο και αγοράς και πώλησης της ηλεκτρικής ενέργειας από και προς αυτό.

ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΠΟΛΥ ΓΙΑ ΤΗ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΩΝ ΑΝΤΛΙΩΝ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ ΓΙΑ ΤΗ ΜΕΙΩΣΗ ΤΩΝ ΕΚΠΟΜΠΩΝ CO2 ΑΠΟ ΚΑΤΟΙΚΙΕΣ ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΠΟΛΥ ΓΙΑ ΤΗ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ