ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΓΕΩΘΕΡΜΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΓΕΝΙΚΑ Γεωθερμική ενέργεια ονομάζεται η θερμική ενέργεια που προέρχεται από το εσωτερικό της γης και εμφανίζεται με τη μορφή θερμού νερού ή ατμού. Η ενέργεια αυτή σχετίζεται με την ηφαιστειότητα και τις ειδικότερες γεωλογικές και γεωτεκτονικές συνθήκες της κάθε περιοχής. Είναι μια ήπια και σχετικά ανανεώσιμη ενεργειακή πηγή, που με τα σημερινά τεχνολογικά δεδομένα μπορεί να καλύψει σημαντικές ενεργειακές ανάγκες. Οι γεωθερμικές περιοχές συχνά εντοπίζονται από τον ατμό που βγαίνει από σχισμές του φλοιού της γης ή από την παρουσία θερμών πηγών. Για να υφίσταται διαθέσιμο θερμό νερό ή ατμό σε μια περιοχή πρέπει να υπάρχει κάποιος υπόγειος ταμιευτήρας αποθήκευσης του κοντά σε ένα θερμικό κέντρο. Στην περίπτωση αυτή, το νερό του ταμιευτήρια που συνήθως είναι βρόχινο νερό που έχει διεισδύσει στους βαθύτερους ορίζοντες της γης, θερμαίνεται και ανεβαίνει προς την επιφάνεια. Τα θερμικά αυτά ρευστά εμφανίζονται στην επιφάνεια είτε με τη μορφή θερμού νερού ή ατμού όπως προαναφέρθηκε είτε αντλούνται με γεώτρηση και αφού χρησιμοποιηθεί η θερμική τους ενέργεια, γίνεται επανέγχυση του ρευστού στο έδαφος με δεύτερη γεώτρηση. Έτσι ενισχύεται η μακροβιότητα του ταμιευτήρια και αποφεύγεται η θερμική ρύπανση του περιβάλλοντος.

Τι είναι η γεωθερμική ενέργεια Είναι μια ανανεώσιμη μορφή ενέργειας που πηγάζει από το εσωτερικό της γης. Μεταφέρεται στην επιφάνεια με θερμική επαγωγή και με την είσοδο στον φλοιό της γης λειωμένου μάγματος από τα βαθύτερα στρώματά της. Για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, ζεστό νερό σε θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 150οC μέχρι περισσότερο από 370οC μεταφέρεται σε γεωτρήσεις από υπόγειες δεξαμενές σε ειδικές δεξαμενές και με την απελευθέρωση της πίεσης μετατρέπεται σε ατμό. Ο ατμός διαχωρίζεται από τα ρευστά διοχετεύονται σε περιφερειακά τμήματα της δεξαμενής για να βοηθήσουν να διατηρηθεί η πίεση. Αν η δεξαμενή χρησιμοποιηθεί για άμεση χρήση της θερμότητας τα γεωθερμικά ρευστά τροφοδοτούν έναν εναλλακτήρα θερμότητας και να επιστέψουν στη γη. Το ζεστό νερό από την έξοδο του εναλλακτήρα χρησιμοποιείται για την θέρμανση κτηρίων, θερμοκηπίων κ.α. 

ΕφαρμογέΣ Υπάρχουν δυο κύριες εφαρμογές της γεωθερμική ενέργειας. Υπάρχουν δυο κύριες εφαρμογές της γεωθερμική ενέργειας. Η πρώτη βασίζεται στη χρήση της θερμότητας της γης για την παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος και άλλες χρήσεις (θέρμανση κτηρίων, θερμοκηπίων). Αυτή η θερμότητα μπορεί να προέρχεται από γεωθερμικά γκάιζερ που φθάνουν με φυσικό τρόπο ως την επιφάνεια της γης ή γεώτρηση στον φλοιό της γης σε περιοχές που η θερμότητα βρίσκεται αρκετά κοντά στην επιφάνεια. Αυτές οι πηγές είναι συνήθως από μερικές εκατοντάδες μέχρι 3000 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της γης. Η δεύτερη εφαρμογή της γεωθερμικής ενέργειας εκμεταλλεύεται τις θερμές μάζες εδάφους ή υπογείων υδάτων για να κινήσουν θερμικές αντλίες για εφαρμογές θέρμανση και ψύξης.

ΘερμικέΣ εφαρμογέΣ Η κυριότερη θερμική χρήση της γεωθερμικής ενέργειας σήμερα, τόσο στην Ελλάδα όσο και παγκόσμια, αφορά στη θέρμανση θερμοκηπίων. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί στις υδατοκαλλιέργειες, δεδομένου ότι πολλά είδη υδροβίων οργανισμών, όπως χέλια, γαρίδες ή φύκια αναπτύσσονται γρηγορότερα σε αυξημένες θερμοκρασίες(25 έως 30οC). Άλλη διαδεδομένη χρήση της γεωθερμίας είναι η θέρμανση οικισμών. Η θερμική ενέργεια που δεσμεύεται από τη γεωθερμική πηγή διοχετεύεται προς τους χρήστες με την βοήθεια ενός δικτύου αγωγών (τηλεθέρμανση). Στις άνυδρες νησιωτικές και παραθαλάσσιες περιοχές, μια άλλη εφαρμογή μπορεί να είναι θερμική αφαλάτωση θαλασσινού νερού, ενώ στις περιπτώσεις γεωθερμικών ρευστών υψηλής θερμοκρασίας (>150οC) μπορεί να γίνει παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος με την εκτόνωση ατμού.     Η Ελλάδα διαθέτει μεγάλο αριθμό επιβεβαιωμένων γεωθερμικών πεδίων που είναι διάσπαρτα σε ολόκληρη σχεδόν τη χώρα, όπως στη Ν.Κεσσάνη Ξάνθης, Νιγρίτα Σερρών, Λαγκαδά, Θεσσαλονίκη, Ελαιοχώρα Χαλκιδικής, Στύψη και Άργεννο Λέσβου, Μήλο, Σαντορίνη και Νίσυρο. Η συστηματική εκμετάλλευση τους μπορεί να επιφέρει στη χώρα μας σημαντικά οφέλη.

Παραγωγή ηλεκτρισμού Στα γεωθερμικά πεδία υψηλής ενθαλπίας (θερμοκρασία >150ο C) τα γεωθερμικά ρευστά χρησιμοπούνται για την παραγωγή ηλεκτρισμού με πολύ ευνοϊκές συνθήκες. Ο ατμός και το νερό μετά τη χρήση στη στροβηλογενήτρια Ο θερμός ατμός φτάνει στην επιφάνεια, με δυνατό θόρυβο και με ταχύτητα 1000 χλμ/ ώρα . Αν ο ατμός είναι ξερός, καθαρίζεται από τα άλλα αέρια και διοχετεύεται στους ηλεκτροπαραγωγούς στροβίλους, που μετατρέπουν τη γεωθερμική ενέργεια σε μηχανική και μετά σε ηλεκτρική ενέργεια. Για τη μεταφορά των ρευστών από τις γεωτρήσεις στους στροβίλους, χρησιμοποιούνται θερμομονωτικοί σωλήνες, για να αποφεύγεται η απώλεια θερμοκρασίας. Μία και μόνο γεώτρηση ξερού ατμού είναι ικανή να τροφοδοτήσει ένα στρόβιλο μετατροπής ενέργειας μέχρι 10 MW και να δώσει 80 εκατομμύρια κιλοβατώρες το χρόνο. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο βαθμός απόδοσης μπορεί να είναι χαμηλός (μέγιστος 12%), επειδή όμως το κόστος παραγωγής του ατμού είναι πάρα πολύ μικρό, το τελικό κόστος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας είναι μικρότερο από εκείνο των συμβατικών θερμικών μονάδων. Η ολική εγκατεστημένη ισχύς με εκμετάλλευση γεωθερμικής ενέργειας στον κόσμο για παραγωγή ηλεκτρισμού πλησιάζει σήμερα τα 8830 MW, ενώ το ποσό της Ευρώπης είναι περίπου το 10% της παγκόσμιας παραγωγής.

.

.

Χρήση θερμότητασ μέσω Γεωθερμίασ Οι θερμικές χρήσεις της γεωθερμικής ενέργειας στην Ε.Ε περιλαμβάνουν θέρμανση κτιρίων (~ 750 MWth), θερμά λουτρά (~400 ΜWth) και άλλες αγροτικές εφαρμογές (~ 100 MWth) με ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης στο 5-6%. Σε παγκόσμιο επίπεδο, οι εφαρμογές θερμότητας από γεωθερμία είναι περίπου (~10.000 MW th. Στην Ελλάδα γεωθερμία κατάλληλη για θέρμανση και αγροτικές εφαρμογές απαντάται σε μικρά βάθη σε πολλές περιοχές στις πεδιάδες της Μακεδονίας και της Θράκης, αλλά και στη γειτονιά κάθε μιας από τις 56 θερμές πηγές της χώρας μας. Εκεί απαντώνται γεωθερμικά πεδία χαμηλής ενθαλπίας με θερμοκρασίες 25-100ο C. Τέτοια είναι: Θερμά Σαμοθράκης, Πολύχνιτος –Άργενος Λέσβου, Νένητα Χίου, Αριστινό Αλεξανδρούπολης, Αιδηψός και Σουσάκι Κορινθίας (80-100ο C), Ηράκλεια Σερρών, Λαγκαδάς, Νέα Απολλώνια, Θέρμη Θεσσαλονίκης, Νέα Απολλωνία, Θέρμη Θεσσαλονίκης, Νέα Τρίγλια Χαλκιδικής (30-60ο C) και πολλά άλλα. Οι αντίστοιχες γεωθερμικές εφαρμογές έχουν συνολική θερμική ισχύ μόλις 70ΜW (th) και περιλαμβάνουν κυρίως θερμά και ιαματικά λουτρά (~45ο C), και θέρμανση θερμοκηπίων και εδαφών (~55%)

.

.

…… Η εκμετάλλευση της γεωθερμίας συμβάλει στην: Η εκμετάλλευση της γεωθερμίας συμβάλει στην: Εξοικονόμηση συναλλάγματος, με μείωση των εισαγωγών πετρελαίου. Εξοικονόμηση φυσικών πόρων, κυρίως με την ελάττωση κατανάλωσης των εγχώριων αποθεμάτων λιγνίτη. Καθαρότερη ατμόσφαιρα 

Γεωθερμικόσ κλιματισμόσ To νέο πεδίο εφαρμογών της γεωθερμίας είναι η ψύξη – θέρμανση χώρων και την παροχή ζεστού νερού χρήσης, μέσω των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας. Η αξιοποίηση του ενεργειακού δυναμικού του εδάφους σε μικρό βάθος (λιγότερο από 100 – 150 μέτρα) γίνεται με γεωθερμικές αντλίες θερμότητας οι οποίες ουσιαστικά είναι συνδυασμός υδρόψυκτων αντλιών θερμότητας μες γήινο εναλλάκτη θερμότητας όπου σε σωλήνες κυκλοφορεί νερό σε κλειστό κύκλωμα. Ο γήινος εναλλάκτης θερμότητας είτε είναι τοποθετημένος οριζόντια σε βάθος 1,2 - 2 μέτρων είτε είναι κατακόρυφος σε γεωτρήσεις μέχρι (100-120 μ). Κατά τη διάρκεια του χειμώνα, οι πιο πάνω αντλίες θερμότητας αφαιρούν θερμότητα από το έδαφος, την οποία προσθέτουν στο σύστημα θέρμανσης του κτιρίου. Η διαδικασία αυτή αναστρέφεται το καλοκαίρι, έτσι ώστε η αντλία θερμότητας να παρέχει κλιματισμό (ψύξη) στο κτίριο. Οι γεωθερμικές αντλίες θερμότητες συνδυάζονται με σύστημα θέρμανσης – κλιματισμού του κτιρίου χαμηλής θερμοκρασίας, δηλαδή είτε με ενδοδαπέδιο, είτε με αερόθερμα (fan coil), είτε με παροχή αέρα μέσω αεραγωγών, κ.λ.π. Παράλληλα δύναται να παρέχουν ζεστό νερό χρήσης ανά πάσα στιγμή (χειμώνα – καλοκαίρι, μέρα – νύχτα).Επειδή η θερμοκρασία του εδάφους σε μερικά μέτρα βάθος παραμένει σταθερή καθ όλη την διάρκεια του έτους (στην Κεντρική Ελλάδα 14-16ο C), ανεξάρτητα από εξωτερικές καιρικές συνθήκες, τα πιο πάνω γεωθερμικά σύστημα θέρμανσης – κλιματισμού καταναλώνουν 40-60% λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια από τα κλιματιστικά τελευταίας τεχνολογίας, με αποτέλεσμα να παρέχουν αποδοτική θέρμανση, κλιματισμό και ζεστό νερό χρήσης στα κτίρια, με τρόπο φιλικό προς το περιβάλλον. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση οι εφαρμογές γεωθερμικών αντλιών θερμότητας για ψύξη και θέρμανση, ανέρχονται σε 3.650 ΜW, που αντιστοιχεί στο 30% περίπου του παγκοσμίως εγκατεστημένου δυναμικού, ενώ ο ρυθμός ανάπτυξης αντίστοιχης αγοράς ανέρχεται σε 30 με 35 % ετησίως Το κόστος εγκατάστασης γεωθερμικών αντλιών θερμότητας ανέρχεται σε 600-1100 €/ΚW(th) για μονάδες που χρησιμοποιούν νερό από υδρογεώτριση και σε 1000-1600€(τιμές 2006) για μονάδες που χρησιμοποιούν γήινους εναλλάκτες θερμότητας Σήμερα εκτιμάμε ότι περισσότερα από 120 κτίρια(κατοικίες, γραφεία, ξενοδοχεία κ.λ.π.) θερμαίνονται ή κλιματίζονται με γεωθερμικές με γεωθερμικές αντλίες θερμότητας στη χώρα μας. Ενδεικτικά αναφέρουμε τις εφαρμογές γεωθερμικών αντλιών θερμότητας για θέρμανση και ψύξη του κτιρίου Μηχανικών Μεταλλείων στο ΕΜΠ στην Πολυτεχνειούπολη Ζωγράφου, στο Δημαρχείο Πυλαίας Θεσσαλονίκης, στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Δημοσίου Δικαίου στα Λεγραινά Αττικής, στα Νέα Γραφεία του ΚΑΠΕ στο Πικέρμι Αττικής, καθώς και σε πολλές ιδιωτικές μονοκατοικίες.

.

Γεωθερμία και περιβάλλον H γεωθερμία είναι εμφανώς μια ενέργεια λιγότερο ρυπαντική. Δεν καίει άνθρακα, δεν απελευθερώνει επομένως CO2 στην ατμόσφαιρα και δεν συμβάλλει στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Εν τούτοις, γεωθερμικά αέρια υπάρχουν συχνά μέσα στο νερό ή στον ατμό (μεθάνιο, υδρόθειο) Το υδρόθειο (Η2S), όπως είναι γνωστό, είναι ένα πολύ δύσοσμο αέριο (μυρωδιά χαλασμένου αβγού), του οποίου η μυρωδιά γίνεται αισθητή παντού. Αυτά τα αέρια μπορούν να μολύνουν την ατμόσφαιρα αν δεν τύχουν σωστής επεξεργασίας. Το ίδιο και όταν το γεωθερμικό νερό αποβάλλεται στη φύση αφού έχει εναποθέσει την θερμότητα του τα άλατα και βαρέα μέταλλα που περιέχει μπορούν να μολύνουν τα ποτάμια. Ωστόσο οι δύο αυτοί κίνδυνοι, της ατμοσφαιρικής ρύπανσης και της μόλυνσης των νερών, δεν υφίσταται πρακτικά στην περίπτωση επανέχυνσης του νερού στο υπέδαφος.

.

.

παράγοντεσ έργου γεωθερμικήσ αντλίασ θερμότητασ Βέλτιστη οικονομικότητα όταν: -Απαιτείται θέρμανση και ψύξη -Νέα κατασκευή ή αλλαγή-αντικατάσταση συστημάτων -Για θέρμανση μόνο:χαμηλή τιμή ηλεκτρισμού και υψυλή τιμή πετρελαίου,αερίου -Για ψύξη μόνο:υψηλή τιμή ηλεκτρησμού και χρέωση αιχμής

…… Διαθεσιμότητα σκαπτικού και διατρητικού εξοπλησμού Διαθεσιμότητα σκαπτικού και διατρητικού εξοπλησμού Αβεβαιότητα κόστους εγκατάστασης εναλλάκτη Κριτήρια οικονομικότητας ιδιοκτήτη

πλεονεκτήματα Κατάργηση του πετρελαίου(μηδενικές εκπομπές CO2 στο άμεσο περιβάλλον πραγματική συνολική μείωση 45-55%) Το70÷80% της ενέργειας παρέχεται από το περιβάλλον Μείωση του κόστους λειτουργίας -50% σε σχέση με συμβατικούς τρόπους θέρμανσης και ψύξης ∆εν απαιτείται δεξαμενή καυσίμων,καμινάδα και καπνοδόχος Αισθητική αναβάθμιση των κτηρίων

…..πλεονεκτήματα Ένα μηχάνημα για θέρμανση και ψύξη με μικρότερο κόστος συντήρησης Αθόρυβη λειτουργία Απουσία καύσεων και σπινθήρων(συνεπώς δεν απαιτείται πυροπροστασία) Απουσία οσμών καυσαερίων,οσμών από δεξαμενή πετρελαίου Απουσία ανάγκης χώρου για δεξαμενή καυσίμου ∆εν απαιτείται συντήρηση στους γεωεναλλάκτες, ενώ αντλία θερμότητας χρειάζεται μακρόχρονο περιοδικό έλεγχο

ΜΕΙΩΝΕΚΤΉΜΑΤΑ Αρχικό κόστος κατασκευής Απαίτηση ύπαρξης ηλεκτρικής ενέργειας για λειτουργία Ειδικός και ακριβής σχεδιασμός εγκαταστάσεων

ΣΥΜΠΈΡΑΣΜΑ Η αναπτυσσόμενη χρονική υστέρηση 10-120 ημερών συνεπάγεται σημαντική υποβοήθηση στα εποχικά φορτία -Απόδοση περί τα 15W/m Μήκους ή 25W/m βάθους

.

……. ΟΜΑΔΑ ‘Α ΤΜΗΜΑΤΟΣ Α’3 ΧΡΙΣΤΟΠΟΥΛΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ 2ο Λύκειο Λαμίας ΤΕΛΟΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΟΜΑΔΑ ‘Α ΤΜΗΜΑΤΟΣ Α’3 ΧΡΙΣΤΟΠΟΥΛΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΧΟΡΜΟΒΑΣ ΕΥΑΓΓΕΛΟΣ ΦΥΚΑΣ ΦΩΤΙΟΣ ΦΟΥΝΤΑ ΜΑΓΔΑΛΗΝΗ ΤΣΟΥΛΟΥ ΑΡΧΟΝΤΙΑ ΧΡΙΣΤΟΠΟΥΛΟΣ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΣ 2ο Λύκειο Λαμίας