Toplota iz globin
Objavljeno v Energetik (december / januar 2006)
Je toplota, akumulirana v notranjosti zemlje, oziroma v masi kamnin in v tekočih fluidih Zemljine skorje, ki se iz Zemljinega jedra širi proti površju. Geotermične meritve kažejo, da se temperatura na prvih 10 - 15 m pod zemeljsko površino med letom zaradi atmosferskih vplivov spreminja, v večjih globinah pa je stalna in se praviloma povišuje za približno 3°C na vsakih 100 m globine. Geotermalne vire v glavnem ločujemo na plitve in na globoke. Plitvi so tisti, na katere še vplivajo atmosferski dejavniki, globoki pa so od atmosferskih vplivov neodvisni.
Poslovna stavba firme Telem v Mariboru je ogrevana z dvema geosondama.
Za horizontalni kolektor, v katerem so cevi položene vodoravno v globini 1,5 do 2 m in zasute z zemljo, potrebujemo večjo površino za vkop. Običajno je ta dvakrat večja kot površina ogrevane stavbe. Temperatura na tej globini ni konstantna ampak se z letnimi časi malo spreminja. Druga možnost je izdelava navpične vrtine, globoke od 80 do 140 m, v katero vstavimo geosondo. V tem sistemu je temperatura ves čas konstantna, za izdelavo vrtine pa rabimo le toliko prostora, kolikor ga vrtalna garnitura potrebuje za svoje delo.
Koliko časa traja vrtanje je odvisno od podlage, običajno pa ne traja več kot dva dni. Po končanem vrtanju je potrebno vgraditi geosondo. Geosonda je sestavljena iz štirih cevi PE 100, od katerih sta po dve in dve spodaj povezani v zanko. Zvita je v kolut, ki ga namestimo na vitel. Zraven dodamo še peto cev, ki bo sluzila za cementiranje vrtine. Za lažjo vgradnjo se sonda na spodnjem koncu obteži z utežjo, ki služi kot vodilo. Ko je sonda vgrajena in napolnjena z vodo, po cevi v vrtino, od spodaj navzgor, injektiramo cementno mleko in izvlečemo obložne cevi. Poleg cementne so danes na trgu še druge specialne mešanice, ki imajo boljšo toplotno prevodnost, lepše zapolnijo vrtino in so bolj odporne na nizke temperature. Za vgradnjo sonde in cementiranje vrtine ne porabimo veliko časa, tako da so dela vrtanja do vgradnje geosonde - v normalnih razmerah končana v treh dneh.
Cena vrtine se pri nas ne razlikuje bistveno od cen v tujini. Vrtina globine 100 m, z vgradnjo geosonde, prevozom in pripravo opreme nas stane okoli 1,5 milijona tolarjev.
V primerjavi z nafto ali plinom se stroški ogrevanja zmanjšajo za 60 do 70%, stroški za hlajenje se nam lahko znižajo tudi do 90%. Emisije C02 lahko zmanjšamo do 75%, saj so emisije pri kurilnem olju 2,7 kg/l, kar pri 80% izkoristku kurilne naprave pomeni 0,34 kg/kWh. Če vgradimo toplotno črpalko, bodo emisije le še 0,1 kg C02/kWh. Pa še to vrednost lahko zmanjšamo, če spremenimo strukturo pridobivanja električne energije.
Zaključimo lahko z ugotovitvijo, da je sicer res, da je začetna investicija v uporabo energije Zemlje nekoliko višja, kot investicija v klasični sistem ogrevanja in hlajenja, vendar se nam zagotovo povrne z zmanjšanjem stroškov za ogrevanje in hlajenje. Koliko je vreden zrak, ki ga dihamo, pa je bolje, da sploh ne ocenjujemo.
Meta Očkerl
Je toplota, akumulirana v notranjosti zemlje, oziroma v masi kamnin in v tekočih fluidih Zemljine skorje, ki se iz Zemljinega jedra širi proti površju. Geotermične meritve kažejo, da se temperatura na prvih 10 - 15 m pod zemeljsko površino med letom zaradi atmosferskih vplivov spreminja, v večjih globinah pa je stalna in se praviloma povišuje za približno 3°C na vsakih 100 m globine. Geotermalne vire v glavnem ločujemo na plitve in na globoke. Plitvi so tisti, na katere še vplivajo atmosferski dejavniki, globoki pa so od atmosferskih vplivov neodvisni.
Poslovna stavba firme Telem v Mariboru je ogrevana z dvema geosondama.
Zajem energije
V zemlji akumulirano energijo lahko uporabimo za gretje in hlajenje zgradb, v katerih bivamo. Za odvzem potrebujemo toplotni izmenjevalec, to so običajno v zemljo položene cevi, napolnjene z vodo. Med kroženjem po ceveh , se voda na poti skozi zemeljske sklade segreva ali hladi, odvisno od tega, ali je voda v ceveh toplejša ali hladnejša od temperature v vrtini.Za horizontalni kolektor, v katerem so cevi položene vodoravno v globini 1,5 do 2 m in zasute z zemljo, potrebujemo večjo površino za vkop. Običajno je ta dvakrat večja kot površina ogrevane stavbe. Temperatura na tej globini ni konstantna ampak se z letnimi časi malo spreminja. Druga možnost je izdelava navpične vrtine, globoke od 80 do 140 m, v katero vstavimo geosondo. V tem sistemu je temperatura ves čas konstantna, za izdelavo vrtine pa rabimo le toliko prostora, kolikor ga vrtalna garnitura potrebuje za svoje delo.
Vrtanje
Načinov, kako izvrtati vrtino, je več. Pri nas se uporablja sistem ODEX s premerom obložnih cevi 26 cm. Vrtamo s pnevmatskim kladivom in pri tem vlečemo s seboj obložne cevi, da se vrtina ne poseda. Ko pridemo do trdne podlage, krono odklopimo in vrtamo naprej s krono premera 11,5 cm do predvidene globine.Koliko časa traja vrtanje je odvisno od podlage, običajno pa ne traja več kot dva dni. Po končanem vrtanju je potrebno vgraditi geosondo. Geosonda je sestavljena iz štirih cevi PE 100, od katerih sta po dve in dve spodaj povezani v zanko. Zvita je v kolut, ki ga namestimo na vitel. Zraven dodamo še peto cev, ki bo sluzila za cementiranje vrtine. Za lažjo vgradnjo se sonda na spodnjem koncu obteži z utežjo, ki služi kot vodilo. Ko je sonda vgrajena in napolnjena z vodo, po cevi v vrtino, od spodaj navzgor, injektiramo cementno mleko in izvlečemo obložne cevi. Poleg cementne so danes na trgu še druge specialne mešanice, ki imajo boljšo toplotno prevodnost, lepše zapolnijo vrtino in so bolj odporne na nizke temperature. Za vgradnjo sonde in cementiranje vrtine ne porabimo veliko časa, tako da so dela vrtanja do vgradnje geosonde - v normalnih razmerah končana v treh dneh.
Cena vrtine se pri nas ne razlikuje bistveno od cen v tujini. Vrtina globine 100 m, z vgradnjo geosonde, prevozom in pripravo opreme nas stane okoli 1,5 milijona tolarjev.
Priključitev
Zemeljsko sondo sedaj povežemo s toplotno črpalko, za kar potrebujemo več elementov. V sistemu se nahaja vodna črpalka toplotnega vira, odzračevalni ventil, potrebni zaporni ventili, varnostni ventil, filter nečistoč in raztezna posoda. Vse skupaj je povezano s toplotno črpalko, ki običajno stoji v stavbi, ki jo bomo ogrevali. Na sekundarno stran črpalke priključimo grelni sistem, ki je običajno nizkotemperaturni, v kar spada talno, stensko ali stropno ogrevanje ali sistem z radiatorji, ki pa so zaradi nižje temperature ogrevalne vode večji kot običajno.Prednosti
Pri odločitvi za ogrevanje s toploto zemlje so najpomembnejši razlogi v glavnem trije. Zmanjšali bomo stroške ogrevanja in hlajenja, postali bomo neodvisni od nestabilnega trga fosilnih goriv in svojo emisijo toplogrednih plinov znižali skoraj do ničle.V primerjavi z nafto ali plinom se stroški ogrevanja zmanjšajo za 60 do 70%, stroški za hlajenje se nam lahko znižajo tudi do 90%. Emisije C02 lahko zmanjšamo do 75%, saj so emisije pri kurilnem olju 2,7 kg/l, kar pri 80% izkoristku kurilne naprave pomeni 0,34 kg/kWh. Če vgradimo toplotno črpalko, bodo emisije le še 0,1 kg C02/kWh. Pa še to vrednost lahko zmanjšamo, če spremenimo strukturo pridobivanja električne energije.
Zaključimo lahko z ugotovitvijo, da je sicer res, da je začetna investicija v uporabo energije Zemlje nekoliko višja, kot investicija v klasični sistem ogrevanja in hlajenja, vendar se nam zagotovo povrne z zmanjšanjem stroškov za ogrevanje in hlajenje. Koliko je vreden zrak, ki ga dihamo, pa je bolje, da sploh ne ocenjujemo.
Meta Očkerl