Geotermalne dizalice topline jedna su od zelenih tehnologija koja je sposobna riješiti problem globalnog zatopljenja smanjenjem emisije ugljika. No, kao i većina drugih obnovljivih izvora, ovaj izvor energije ima svoje probleme. Ljudi koji se žele koristiti ovom tehnologijom trebaju je dobro razumjeti kako bi se izbjegli nepotrebni troškovi i pomoglo u sprečavanju negativnih utjecaja na okoliš.
Geotermalne toplinske pumpe
Geotermalne dizalice topline (GHP), koje se nazivaju i geo-izmjenjivači, rade izmjenom topline sa zemljom na dubinama ispod nekoliko metara, gdje su temperature približno konstantne tijekom cijele godine.
igre za igranje na djevojačkoj večeripovezani članci
- Činjenice o sunčevoj energiji
- Idi zelene slike
- Kako moje poslovanje može postati zeleno da uštedi novac
Energy.gov objašnjava vrste GHP-a koji se koriste u kući i poduzećima.
- Sustav zatvorene petlje u sebi ima tri vrste. Vodoravni su, okomiti i podloženi. Za izmjenu topline sa zemljom ili vodom koriste vodu pomiješanu s antifrizom koji cirkulira zatvorenim cijevima. Izmjenjivač topline iznad zemlje prenosi toplinu između svojih rashladnih sredstava i otopine antifriza u zatvorenim petljama.
- Sustavi izravne izmjene topline koriste rashladna sredstva izravno u podzemnim zatvorenim petljama za izmjenu topline i nemaju posrednički izmjenjivač topline.
- Sustavi otvorenih petlji neprestano crpe vodu iz vanjskih izvora poput bunara ili jezera za izmjenu topline i vraćaju je u obliku ispuštanja.
Izvještaj Sveučilišta Oregon (str. 6) na Svjetskoj geotermalnoj konferenciji 2015. procjenjuje da u SAD-u ima 1,4 milijuna GHP-a, od tih 90% su sustavi zatvorene petlje, a samo 10% sustavi otvorene petlje.
Generički problemi
Iako postoji nekoliko prednosti geotermalnih dizalica topline, ima i mnogo nedostataka. Neki su generički, a drugi su specifični za sustav.
Početni trošak
Svi se slažu da su početni troškovi instalacije GHP visoki i teško izračunati , jer to ovisi o veličini kuće / zgrade, pumpi, tlu, klimi i polju petlje. Iskusni dobavljač važan je kako bi se osigurala uspješna instalacija.
Procjene privatnog poduzeća Energetske kuće za kuću od 2500 četvornih metara pokazuju da sustav vertikalne petlje od 6 tona košta 34.000 USD, vodoravna petlja od 5 tona za zračenje i hlađenje košta 29.500 USD, a Horizontalna petlja od 5 tona u kombinaciji sa solarnim grijanjem košta 47.500 USD.
Energetske kuće razbija pitanje troškova , rekavši, 'Ovo je otprilike dvostruko više od troškova uobičajenog sustava grijanja, hlađenja i tople vode, ali geotermalni sustavi grijanja / hlađenja mogu smanjiti račune za komunalne usluge za 40% do 60%.'
Nedostatak kvalificiranih stručnjaka
GHP tehnologija je složena i zahtijeva poznavanje različitih aspekata. The Sindikat zabrinutih znanstvenika primjećuje da mnogi instalateri grijanja i hlađenja 'nisu upoznati s tehnologijom', što zauzvrat ometa njezino širenje i održavanje. Također je teško pronaći kvalificirane dobavljače koji bi mogli instalirati GHP sustave u određenim regijama zemlje, što dodatno povećava cijenu geotermalnog sustava grijanja.
Nije projekt 'uradi sam'
Američko Ministarstvo energetike obeshrabruje rukovanje GHP-om kao samostalni projekt. Ova tehnologija zahtijeva specijaliziranu stručnost u mnogim područjima. Odlučiti sustav koji je najprikladniji za kuću ili tvrtku potrebno je temeljito ispitivanje čimbenika poput geologije, hidrologije, dostupnosti zemljišta, zahtjeva za grijanjem i hlađenjem i drugih važnih uređaja za uštedu energije u kući. Nije moguće izračunati optimalnu veličinu polja petlje ili pumpe potrebne za postizanje maksimuma iz ovog sustava.
što reći kad nečija mama umre
Korištenje električne energije
Električna energija potrebna je za pogon toplinskog kompresora u sustavima zatvorene petlje, a za pumpanje vode tijekom cijele godine u sustavima otvorene petlje, tako da je GHP ne potpuno ugljično neutralan.
Problemi sa sustavom zatvorene petlje
Sustavi zatvorene petlje dijele uobičajene nedostatke poput utjecaja tla na učinkovitost i prisutnost antifriza. Problemi s petljom prisutni su i vodoravna ili okomita orijentacija, kao i sustavi izravne izmjene topline i sustavi ribnjaka.
Vrste tla
Toplina skladištenje i prijenos najbolje je u teškim tlima kao što su glina ili stijena. Pješčana tla ne mogu pohraniti ili prenijeti puno topline pa su potrebna veća petljasta polja. Smanjenje vlage u tlu ispod '12,5% ima razoran utjecaj na performanse stanja dizalica topline studija iz 2014. objavljena u časopisu Energies (str. 3), dok porast vlage u tlu iznad 25% poboljšava prijenos topline. Dakle, suha tla nisu prikladna, posebno u sustavima izravne izmjene topline.
Antifriz
Sustavi zatvorene petlje koriste vodu s antifrizom za izmjenu topline. Korišteni stariji modeli metanola koja brzo isparava i otrovna je za ljude i životinje, pa je sada zabranjena u mnogim dijelovima SAD-a. Etanol nije toksičan kao metanol, ali je skup. Zabrinutost zbog toga Etilen glikol mogao procuriti i kontaminirati izvore podzemne vode dovelo je do toga da je ova vrsta antifriza također zabranjena za upotrebu u geotermalnim sustavima u mnogim državama. Rasol (kalcijev klorid) dobra je opcija, ali je nagrizajuća, pa su joj potrebne cijevi od bapronikla. Propilen glikol nema štetnih učinaka na ljude ili okoliš.
Sve dok voda pomiješana s antifrizom cirkulira u zatvorenim petljama, nema utjecaja na okoliš. Međutim, čak i mala curenja mogu biti opasna, pa je najbolje držati se vrsta antifriza sa slanom vodom ili propilen glikolom.
Horizontalni sustav
The Bilten tehničkih vijesti utvrđuje da vodoravni sustav zahtijeva 1500-3000 četvornih metara zemlje za svaku tonu grijanja ili hlađenja.
- Potrebno veliko područje - Ovo je zemljište kasnije pogodno samo za vrtlarenje, ali ne i za proširenje kuće ili druge zgrade. Ovi sustavi nisu prikladni za naknadnu ugradnju jer možda nema dovoljno prostora.
- Razlike u temperaturi - Na malim dubinama od 3 do 6 stopa mogu postojati razlike u temperaturi zbog sezone, dubine ukopa i padalina koje utječu na učinkovitost, iako ograničavanje dubine smanjuje troškove iskopa tla, što je najskuplji dio instalacije zatvorene petlje sustav.
- Pitanja tla - Stjenovita ili plitka tla nisu prikladna za ove sustave, u tom su slučaju potrebni vertikalni sustavi.
Okomiti sustav
Ovo je najučinkovitiji sustav jer petlje u obliku slova U zalaze 150-450 stopa duboko u tlo, napominje Tehnički bilten. Ostala pitanja uključuju:
- Trošak - Petlje u obliku slova U i njihova dubina čine ih najskupljima od svih GHS sustava.
- Potrebna vješta instalacija i oprema - Štoviše, bušenje do tih dubina zahtijeva vješte bušilice i posebnu opremu koja nije svugdje dostupna.
Sustav izravne izmjene topline (DX)
DX koristi bakrene cijevi ispunjene rashladnim sredstvima zakopane 4 do 6 stopa ispod zemlje. Ovaj je sustav najstariji od svih GHP modela i ima najveći utjecaj na okoliš.
koliko dugo trebate čekati na seks
- Korozija bakrenih cijevi česta je u kiselim tlima, pa DX nije prikladan za ta tla, objašnjava član na Geo Exchange Forum . Da bi se to spriječilo, uzorci tla moraju se sakupljati na onoj dubini koja će biti ugrađena kako bi se provjerile visoke koncentracije kiselina, klorida, sumporovodika, sulfata ili amonijaka, što fazu planiranja čini skupom. Umjesto PVC-a koristi se bakar, jer je bolji vodič topline.
- Rashladna sredstva su glavni problem zaštite okoliša kod DX-a. Čak i male pukotine mogle bi ih osloboditi što dovodi do globalnog zatopljenja. Raniji modeli koristili su klorofluoroogljikovodike (CFC) i hidroklorofluorone (HCFC). The Montrealski protokol je zabranio njihovu upotrebu jer su oštetili ozonski omotač. Njihove zamjene fluoroogljikovodici (FC) i hidrofluoroogljikovodici (HFC) mogu uzrokovati globalno zagrijavanje i zabranjene su Konvencijom iz Kjotskog protokola o klimatskim promjenama. U 2016. godini Agencija za zaštitu okoliša (EPA) izdao preporuke s ciljem postupnog ukidanja tih kemikalija i naveo ih kao neprihvatljive. EPA također ne preporučuje R410A najnovije popularno rashladno sredstvo jer i ono uzrokuje emisiju staklenika.
- Stručnjaci Zelene zgrade navode kako je nezakonito prolijevanje onečišćujućih tvari bilo namjerno ili slučajno.
2001. god. znanstvenici sa Sveučilišta Oregon (str. 2) proglasili su DX sustave rizikom za okoliš i ne preporučuju ih. Zabranjeno je u nekim dijelovima SAD-a zbog lokalnih okolišnih ograničenja, prema Energy.gov.
Sustavi zatvorenih petlji u ribnjaku
Sustavi zatvorene petlje također mogu koristiti vodena tijela za izmjenu topline. Međutim, i oni imaju nekoliko problema.
- Plitke vode pokazuju razlike u temperaturama, a postoje šanse da bi se cjevovodi mogli oštetiti u javnim izvorima vode, navodi se u Tehničkom biltenu vijesti.
- Samo su ribnjaci koji imaju potrebnu minimalnu dubinu i količinu vode korisni prema Energy.gov. Morat ćete pronaći mjesto na zgradi s pravim uvjetima da biste iskoristili ovu opciju.
Pitanja sustava Open Loop
Otvoreni sustavi crpe vodu iz bunara ili plitkih voda poput jezera i bara. Kao što je napomenuto, oni se u SAD-u ne koriste toliko često, ali ljudi bi i dalje trebali biti svjesni svojih potencijalnih nedostataka.
- Neodgovarajući protok vode može se dogoditi ako bunar iskopan za petlju nije dovoljno dubok ili zbog prekomjernog povlačenja iz vodonosnog sloja, prema Energetski program sveučilišta u Washingtonu studija (str. 5). Filteri za začepljivanje taloženja u nedostatku dovoljno vode. An Idaho Geothermal Izvještaj je napomenuo da sezonska potražnja za alternativnom uporabom poput prskalica ljeti može utjecati na količine vode dostupne za dizalicu topline.
- Kvaliteta vode nije svugdje isto i tijekom cijele godine. Krhotine u jezerima su problem. Kamenje zbog naslaga vapna iz teške vode za uklanjanje zahtijeva obradu kemikalijama.
- Biološki rast, posebno bakterije, teško je ukloniti jednom uspostavljenim bez upotrebe kemikalija, prema Energetskom programu Sveučilišta Washingtona (str. 5).
- Geografsko izvješće Idaha savjetuje pronalaženje pogodnog mjesta za ispuštanje prije instaliranja sustava podzemne vode otvorene petlje. Pješčana tla mogu lako apsorbirati pražnjenje, ali ako je tlo tvrdo, dodatna bušilica za ispuštanje može udvostručiti troškove bušenja, što ga čini skupim poput zatvorenog kruga. Kada se voda izvlači iz jezera, ispust se vraća u nju.
- Sva lokalna ograničenja u vezi s ispuštanjem moraju se također ispuniti u skladu s Energy.gov.
- Operativni su troškovi visoki, prema studiji Energetskog programa Sveučilišta Washingtona (str. 5), jer pumpe moraju raditi cijelu godinu kako bi ulazile i izlazile iz sustava. Njihovo održavanje je također glavno pitanje.
- U slučaju bušotina, moraju se uzeti u obzir lokalna ograničenja zaštite okoliša i vode, jer je dostupna voda možda ograničena u skladu s Biltenom tehničkih vijesti.
- Stojeći stupački bunari koji crpe vodu iz vodonosnika mogu spustiti podvodni sloj.
Postoji li svijetla strana?
Iako se čini da su geotermalne dizalice topline teške i skupe, sustav ima mnogo prednosti. Vlade i neprofitne organizacije za zaštitu okoliša kao što su zeleni mir i Unija zabrinutih znanstvenika promiču geotermalnu energiju. Budući da su performanse geotermalnih dizalica topline povezane s mnogim čimbenicima okoliša, to nije tehnologija plug and play. Pri razmatranju geotermalnog sustava, analiza pojedinačnih detalja zgrada i područja kako bi se odabrao pravi sustav, zajedno s pravilnim planiranjem i ugradnjom, nužni su koraci za uživanje u najboljem iz ove tehnologije.
