Geotermia czyli energia geotermalna

Geotermia, inaczej energia geotermalna, to energia pochodząca z wnętrza ziemi.  Stygnąca ziemia wypromieniowuje ciepło i przenika ku powierzchni, ogrzewając skały oraz media wypełniające przestrzenie porowe, w tym wodę. Energia ta bywa zakumulowana w systemach hydrotermalnych lub tzw. gorących, suchych skałach.  

W zależności od warunków geologicznych, hydrologicznych i termicznych eksploatację złóż energii geotermalnej możemy podzielić na:

• geotermię płytką, niskotemperaturową, wykorzystującą energię wód gruntowych do kilkuset metrów głębokości. Jest to najczęściej wykorzystywany system do ogrzewania pojedynczych budynków, gdzie do odbioru energii stosuje się pompy ciepła;
• geotermię klasyczną, wysoko temperaturową, w której woda termalna (zwłaszcza ta o bardzo wysokiej temperaturze) poprzez zamknięty system rur oddaje ciepło chłodnej wodzie w tradycyjnych wymiennikach, bez wspomagania pompą ciepła. W tym przypadku otwory sięgają ponad 2500 m, a instalacja jest zdolna do ogrzania większej ilości budynków, a nawet miast. Przy bardzo wysokich temperaturach możliwe jest nawet wykorzystanie wód termalnych do produkcji energii elektrycznej;
• geotermię wzbudzaną, gdzie ciepło jest odbierane z gorącej struktury skalnej zlokalizowanej około 6000 m pod ziemią przez wtłoczone pod dużym ciśnieniem płyny.

W geotermii płytkiej, z którą najczęściej mamy do czynienia, energia geotermalna jest wykorzystywana w systemach otwartych  lub zamkniętych (pionowych oraz poziomych). Systemy otwarte, takie jak studnie wodne, wykorzystują energię termalną zawartą w wodzie gruntowej. Wydobywana przy użyciu studni zasilającej woda jest przesyłana do pompy ciepła, gdzie pobierane jest z niej ciepło. Następnie schłodzona woda jest wprowadzana poprzez studnię zrzutową z powrotem do gruntu. Rozwiązanie wymaga dobrego rozpoznania warunków hydrogeologicznych i hydrochemicznych, w tym kierunku przepływu wód gruntowych.


W systemach zamkniętych odpowiedni płyn (zwykle roztwór glikolu) krąży w rurach ułożonych poziomo lub pionowo, a pompa ciepła odbiera z przesyłanego medium zawarte w nim ciepło.
 

W przypadku tych systemów stosuje się następujące rozwiązania:

• poziome gruntowe wymienniki ciepła, jak kolektory geotermalne, które układa się w niezamarzającej warstwie ziemi (zwykle na głębokości 1,2 do 1,5 m). Ich wymagana powierzchnia, którą zajmują, zależy głównie od przepuszczalności gleby przy opadach deszczu. Choć stanowią korzystną kosztowo alternatywę, gdy nie ma zgody na montaż pionowych rozwiązań lub gdy ich wykonanie jest zbyt kosztowne, to ich wadą jest brak jakiejkolwiek możliwości zabudowywania zajętych przez nie powierzchni.
• pionowe gruntowe wymienniki ciepła, zwane sądami geotermalnymi, które pozyskują energię z głębi ziemi (ok 200-300 m pod powierzchnią). Głębokość odwiertów zależy od właściwości zalegających skał oraz od przepływu wód gruntowych.

Istnieją jeszcze inne typy gruntowych wymienników ciepła, jednak wykorzystuje się je tylko w specyficznych przypadkach. Są to m.in.: współosiowe, spiralne i koszowe gruntowe wymienniki ciepła oraz kolumny geotermalne, które jako pale wiercone mogą być dodatkowo używane do fundamentowania budynków, a po podłączeniu przewodów kolektorowych, służą jako pale energetyczne.
Okres eksploatacji instalacji geotermalnej, przy założeniu, że do budowy używane będą jedynie certyfikowane produkty, a montażu dokona fachowy serwis, szacuje się na 50 do100 lat.


Pogłębiaj swoją wiedzę, czytaj poradniki

Opracowanie, redakcja: A.K
Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji.