Geotermálne tepelné čerpadlá sú jednou zo zelených technológií schopných vyriešiť problém globálneho otepľovania znížením uhlíkových emisií. Ale ako väčšina ostatných obnoviteľných zdrojov, aj tento zdroj energie má svoje vlastné problémy. Ľudia, ktorí chcú používať túto technológiu, by o nej mali dobre vedieť, aby sa vyhli zbytočným nákladom a zabránili negatívnym dopadom na životné prostredie.
Geotermálne tepelné čerpadlá
Geotermálne tepelné čerpadlá (GHP), nazývané aj geo-výmena, pracujú výmenou tepla so zemou v hĺbkach pod pár stôp, kde sú teploty približne konštantné po celý rok.
koľko stojí to, že mačka je vyhlásenáSúvisiace články
- Fakty o solárnej energii
- Choďte zelenými obrázkami
- Ako môže moje podnikanie ekologizovať a ušetriť peniaze?
Energy.gov vysvetľuje typy GHP používaných v domácnostiach a podnikoch.
- Systém uzavretej slučky má v sebe tri typy. Sú vodorovné, zvislé a zemné. Na výmenu tepla so zemou alebo vodou používajú vodu zmiešanú s nemrznúcou kvapalinou cirkulujúcou v uzavretých potrubiach. Výmenník tepla nad zemou prenáša teplo medzi chladivami a nemrznúcim roztokom v uzavretých okruhoch.
- Systémy priamej výmeny tepla používajú na výmenu tepla chladivá priamo v podzemných uzavretých slučkách a nemajú sprostredkovaný výmenník tepla.
- Systémy s otvorenou slučkou nepretržite odoberajú vodu z vonkajších zdrojov, ako sú studne alebo jazerá, na výmenu tepla a vracajú ju späť na výstupe.
Správa Oregonskej univerzity (s. 6) na svetovej geotermálnej konferencii v roku 2015 sa odhaduje, že v USA je 1,4 milióna GHP, z toho 90% sú systémy s uzavretým okruhom a iba 10% sú systémy s otvoreným okruhom.
Všeobecné problémy
Aj keď existuje niekoľko výhod pre geotermálne tepelné čerpadlá, existuje aj veľa nevýhod. Niektoré sú všeobecné a iné sú špecifické pre daný systém.
Počiatočné náklady
Všetci súhlasia s tým, že počiatočné náklady na inštaláciu GHP sú vysoké a ťažko vypočítateľný , pretože to závisí od veľkosti domu / budovy, čerpadla, pôdy, podnebia a slučkového poľa. Skúsený dodávateľ je dôležitý pre úspešnú inštaláciu.
Odhady zo súkromného podnikania Energetické domy pre dom s rozlohou 2 500 štvorcových stôp vyplýva, že 6-tonový systém vertikálnej slučky stojí 34 000 dolárov, 5-tonová horizontálna slučka pre sálavé kúrenie a chladenie stojí 29 500 dolárov a 5-tonová horizontálna slučka v kombinácii so solárnym ohrevom stojí 47 500 dolárov.
Energetické domy rozoberá otázku nákladov „Je to zhruba dvojnásobok nákladov na konvenčný systém vykurovania, chladenia a prípravy teplej vody, ale geotermálne systémy vykurovania / chladenia môžu znížiť účty za energie o 40% až 60%.“
Nedostatok kvalifikovaných odborníkov
Technológia GHP je zložitá a vyžaduje znalosť rôznych aspektov. The Únia zainteresovaných vedcov poznamenáva, že mnoho inštalatérov kúrenia a chladenia „nie je oboznámených s touto technológiou“, čo zase bráni ich rozšíreniu a údržbe. Je tiež ťažké nájsť kvalifikovaných dodávateľov schopných inštalovať systémy GHP v určitých regiónoch krajiny, čo ešte zvyšuje náklady na geotermálny vykurovací systém.
Nie je to DIY projekt
Americké ministerstvo energetiky neodporúča zaobchádzať s GHP ako s kutilským projektom. Táto technológia vyžaduje špecializované know-how v mnohých oblastiach. Rozhodnúť systém, ktorý najlepšie vyhovuje pre domácnosť alebo podnik je potrebné dôkladné preskúmanie faktorov, ako sú geológia, hydrológia, dostupnosť pôdy, požiadavky na kúrenie a chladenie a ďalšie dôležité zariadenia na úsporu energie v dome. Nie je možné, aby každý vypočítal optimálnu veľkosť slučkového poľa alebo pumpy potrebnej na čo najlepšie využitie tohto systému.
ako dosiahnuť, aby si ťa panna obľúbila
Využívanie elektriny
Elektrická energia je nevyhnutná na chod tepelného kompresora v uzavretých systémoch a na celoročné čerpanie vody v otvorených systémoch, takže GHP je nie úplne uhlíkovo neutrálny.
Problémy so systémom s uzavretou slučkou
Systémy s uzavretým okruhom majú spoločné nevýhody, ako napríklad vplyv pôd na účinnosť a prítomnosť nemrznúcej zmesi. Problémy so slučkou sú tiež v horizontálnej alebo vertikálnej orientácii, rovnako ako v prípade systémov s priamou výmenou tepla a rybníkových systémov.
Typy pôdy
Zahrejte skladovanie a prenos je najlepšia v ťažkých pôdach, ako je hlina alebo hornina. Piesočnaté pôdy nemôžu akumulovať alebo prenášať veľa tepla, takže sú potrebné väčšie polia slučky. Pokles pôdnej vlhkosti pod 12,5% má zničujúci vplyv na výkonnosť stavov tepelných čerpadiel štúdia z roku 2014 publikovaná v časopise Energies (s. 3), zatiaľ čo zvýšenie pôdnej vlhkosti nad 25% zlepšuje prenos tepla. Takže suché pôdy nie sú vhodné najmä v systémoch priamej výmeny tepla.
Nemrznúca zmes
Systémy s uzavretým okruhom používajú na výmenu tepla vodu s nemrznúcou zmesou. Použité staršie modely metanol ktorý sa rýchlo odparuje a je toxický pre ľudí a zvieratá, takže v súčasnosti je v mnohých častiach USA zakázaný. Etanol nie je taký toxický ako metanol, ale je drahý. Znepokojuje to Etylénglykol ktoré by mohli unikať a kontaminovať zdroje podzemnej vody, viedlo k tomu, že tento typ nemrznúcej zmesi je tiež v mnohých štátoch zakázaný na použitie v geotermálnych systémoch. Soľanka (chlorid vápenatý) je dobrá voľba, je však korozívna, takže potrebuje kuproniklové rúry. Propylénglykol nemá nepriaznivé účinky na ľudí ani na životné prostredie.
Pokiaľ voda zmiešaná s nemrznúcou zmesou cirkuluje v uzavretých slučkách, nemá to žiadny vplyv na životné prostredie. Aj malé netesnosti však môžu byť nebezpečné, preto je najlepšie držať sa nemrznúcich zmesí so soľankou alebo propylénglykolom.
Horizontálny systém
The Bulletin technických noviniek zistí, že horizontálny systém vyžaduje 1 500 až 3 000 štvorcových stôp pôdy na každú tonu vykurovania alebo chladenia.
- Veľká plocha nevyhnutná - Tento pozemok je neskôr vhodný iba na záhradnícke účely, nie však na rozširovanie bytovej výstavby alebo inej stavebnej konštrukcie. Tieto systémy nie sú vhodné na dodatočnú montáž, pretože nemusí byť k dispozícii dostatok miesta.
- Teplotné rozdiely - V malých hĺbkach 3 až 6 stôp môžu byť rozdiely v teplote v závislosti od sezóny, hĺbky pochovania a dažďových zrážok, ktoré ovplyvňujú účinnosť, aj keď obmedzenie hĺbky znižuje náklady na hĺbenie pôdy, čo je najdrahšia časť inštalácie uzavretého okruhu systém.
- Problémy s pôdou - Skalnaté alebo plytké pôdy nie sú pre tieto systémy vhodné, v takom prípade sú potrebné vertikálne systémy.
Vertikálny systém
Toto je najefektívnejší systém, pretože slučky v tvare písmena U siahajú hlboko do pôdy 150 až 450 stôp, uvádza sa vo vestníku technických noviniek. Medzi ďalšie problémy patrí:
- Výdavky - Smyčky v tvare písmena U a ich hĺbka ich robí najdrahšími zo všetkých systémov GHS.
- Potrebná je kvalifikovaná inštalácia a vybavenie - Navyše vŕtanie do týchto hĺbok vyžaduje kvalifikované vŕtačky a špeciálne vybavenie, ktoré nie je všade k dispozícii.
Systém priamej výmeny tepla (DX)
DX používa medené rúrky naplnené chladivami zakopané 4 až 6 stôp pod zemou. Tento systém je najstarší zo všetkých modelov GHP a má najväčší dopad na životné prostredie.
o koľkej sa zatvára zoo v Bronxe
- Korózia medených rúr je častá v kyslých pôdach, takže DX nie je pre tieto pôdy vhodný, vysvetľuje člen na Fórum geo výmeny . Aby sa tomu zabránilo, musia sa vzorky pôdy zbierať v hĺbke, v ktorej sa budú inštalovať, aby sa skontrolovali vysoké koncentrácie kyselín, chloridov, sírovodíkov, síranov alebo amoniaku, čo predražuje plánovanie. Namiesto PVC sa používa meď, pretože je to lepší vodič tepla.
- Chladivá sú hlavným problémom životného prostredia s DX. Mohli by ich uvoľniť aj malé praskliny, ktoré by viedli ku globálnemu otepľovaniu. Predchádzajúce modely používali chlórfluórované uhľovodíky (CFC) a hydrochlórfluórované uhľovodíky (HCFC). The Montrealský protokol zakázal ich použitie, pretože poškodzovali ozónovú vrstvu. Ich náhrady fluórované uhľovodíky (FC) a fluórované uhľovodíky (HFC) môžu spôsobiť globálne otepľovanie a sú zakázané v Kjótskom protokole o zmene podnebia. V roku 2016 Agentúra na ochranu životného prostredia (EPA) vydala odporúčania zamerané na postupné ukončenie používania týchto chemikálií a uviedla ich ako neprijateľné. EPA tiež neodporúča R410A najnovšie populárne chladivo, pretože tiež spôsobuje emisie skleníkových plynov.
- Odborníci na ekologické budovy tvrdia, že je nezákonné rozlievať znečisťujúce chladivá úmyselne alebo náhodne.
V roku 2001 vedci z Oregonskej univerzity (s. 2) vyhlásil systémy DX za environmentálne riziko a neodporúča ich. Podľa agentúry Energy.gov je v niektorých častiach USA zákaz z dôvodu miestnych environmentálnych obmedzení.
Systémy uzavretej slučky rybníka
Systémy s uzavretým okruhom môžu tiež využívať vodné útvary na výmenu tepla. Aj tie však majú niekoľko problémov.
- Plytké vody vykazujú kolísanie teplôt a podľa bulletinu technických správ existuje pravdepodobnosť poškodenia potrubí vo verejných vodných zdrojoch.
- Podľa agentúry Energy.gov sú užitočné iba rybníky, ktoré majú požadovanú minimálnu hĺbku a množstvo vody. Aby ste mohli využiť túto možnosť, musíte nájsť miesto na stavbu so správnymi podmienkami.
Obavy týkajúce sa systému otvorenej slučky
Otvorené systémy čerpajú vodu zo studne alebo z plytkých vôd, ako sú jazerá a rybníky. Ako bolo uvedené, v USA sa nepoužívajú tak často, ale ľudia by si mali byť stále vedomí svojich potenciálnych nevýhod.
- Nedostatočný prietok vody môže nastať, ak jamka vyhĺbená pre slučku nie je dostatočne hlboká alebo podľa nadmerného odberu z vodonosnej vrstvy podľa Energetický program Washingtonskej štátnej univerzity štúdia (s. 5). Filtre sedimentácie upchávajú pri nedostatku vody. An Idaho geotermálna V správe sa uvádza, že sezónny dopyt po alternatívnych použitiach, ako sú napríklad sprinklery v lete, môže ovplyvniť množstvo vody dostupné pre tepelné čerpadlo.
- Kvalita vody nie je všade a po celý rok rovnaká. Trosky v jazerách sú problémom. Odstránenie vodného kameňa v dôsledku vodných usadenín z ťažkej vody vyžaduje odstránenie chemikáliami.
- Podľa Energetického programu Washingtonskej štátnej univerzity (s. 5) sa biologický rast, najmä baktérie, ťažko odstráni, ak sa stanoví bez použitia chemikálií.
- Správa o geotermálnej energii Idaho odporúča nájsť vhodné miesto na vypúšťanie pred inštaláciou systému podzemnej vody v otvorenom okruhu. Piesočnaté pôdy môžu ľahko absorbovať vypúšťanie, ale ak je pôda tvrdá, ďalší vrták na vypúšťanie môže zdvojnásobiť náklady na vŕtanie, čo je rovnako nákladné ako v uzavretom systéme. Keď je voda čerpaná z jazier, je do nej privádzaný spätný tok.
- Podľa Energy.gov musia byť splnené aj všetky miestne obmedzenia týkajúce sa vybitia.
- Podľa štúdie Washingtonského univerzitného energetického programu (s. 5) sú prevádzkové náklady vysoké, pretože čerpadlá musia bežať celý rok, aby dostali vodu do a zo systému. Ich údržba je tiež hlavným problémom.
- V prípade studní je potrebné vziať do úvahy miestne environmentálne a vodné obmedzenia, pretože dostupná voda môže byť obmedzená podľa Bulletinu technických noviniek.
- Stojaté stĺpové studne, ktoré čerpajú vodu z vodonosnej nádrže znížte hladinu vody.
Existuje svetlá stránka?
Aj keď sa môže zdať, že geotermálne tepelné čerpadlá sú ťažké a nákladné, má systém veľa výhod. Vlády a environmentálne neziskové organizácie ako napr Green Peace a Únia zainteresovaných vedcov propagujú geotermálnu energiu. Pretože výkon geotermálnych tepelných čerpadiel je prepojený s mnohými faktormi životného prostredia, nejde o technológiu plug and play. Pri zvažovaní geotermálneho systému sú potrebné kroky na to, aby ste si z tejto technológie mohli vychutnať to najlepšie, analyzovanie jednotlivých detailov budov a oblasti a výber správneho systému spolu so správnym plánovaním a inštaláciou.
