Skip to main content

Γεωθερμία

Γεωθερμία

Ως γεωθερμία ορίζεται η εκμετάλλευση της θερμότητας του υπεδάφους αλλά και του υπόγειου ή επιφανειακού υδροφόρου ορίζοντα.  Αναλόγως της θερμοκρασίας, η γεωθερμία χαρακτηρίζεται ως «αβαθής ή επιφανειακή» όταν είναι χαμηλότερη των 25°C και ως «χαμηλής, μέσης και υψηλής ενθαλπίας γεωθερμικό δυναμικό» όταν είναι υψηλότερη των 25°C. Στην πρώτη περίπτωση η ενέργεια αξιοποιείται για ιδία ενεργειακή χρήση (κυρίως για την ψύξη, θέρμανση και παραγωγή ζεστών νερών χρήσης σε κτιριακές εφαρμογές) ενώ στην δεύτερη για εφαρμογές τηλεθέρμανσης, ιαματικού τουρισμού και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.

Τα γεωθερμικά συστήματα της «αβαθούς» γεωθερμίας στην πραγματικότητα είναι βασισμένα στην ηλιακή ενέργεια, η οποία αποθηκεύεται στα επιφανειακά στρώματα της γης και προέρχεται κατά 50% από την συνεχόμενη ηλιακή ακτινοβολία. Αυτή η ενέργεια είναι διαθέσιμη πάντα και σε αφθονία προς εκμετάλλευση, καθώς το έδαφος παρουσιάζει την ιδιότητα μεγάλης θερμοχωρητικότητας και μεταφέρει την ενέργεια με πολύ αργούς ρυθμούς καθ’ όλη την διάρκεια του έτους. Έτσι το έδαφος παρουσιάζει χρονικά μια θερμοκρασιακή υστέρηση σε σχέση με τις μεταβολές των θερμοκρασιών του περιβάλλοντος, ιδιότητα την οποία μπορούμε να εκμεταλλευτούμε ενεργειακή για την ψύξη και θέρμανση των κτιρίων με σημαντικά ενεργειακά οφέλη.  Επιπρόσθετα, σε βαθύτερα στρώματα η θερμοκρασία του εδάφους τείνει να παραμένει αμετάβλητη καθ’ όλη την διάρκεια του έτους (γύρω στους 16°C), με αποτέλεσμα να είναι αρκετά υψηλότερη κατά την χειμερινή περίοδο και αρκετά χαμηλότερη κατά την καλοκαιρινή.

Οι αντλίες θερμότητας αποτελούν αδιαμφισβήτητα πλέον την πιο σύγχρονη και εξελιγμένη διαθέσιμη τεχνολογία για την θέρμανση αλλά και ψύξη ενός κτιρίου. Το κυριότερο χαρακτηριστικό τους είναι ο υψηλός βαθμός απόδοσης που μπορεί να επιτευχθεί, φτάνοντας ακόμα και το 5, αναλόγως τον τύπο της αντλία θερμότητας (αερόψυκτη ή γεωθερμική) αλλά και το είδος της εφαρμογής.

Οι αντλίες θερμότητας είναι συστήματα τα οποία έχουν την ικανότητα να «απορροφούν» την θερμότητα από το περιβάλλον, με την βοήθεια ενός ψυκτικού ρευστού που έχει την δυνατότητα να εξατμίζεται σε χαμηλές θερμοκρασίες, και μέσω του ψυκτικού κύκλου να την αποδίδουν στον εσωτερικό χώρο. Οι αντλίες θερμότητας διαχωρίζονται στις εξής δύο κύριες κατηγορίες: στις αερόψυκτες και στις υδρόψυκτες (γεωθερμικές). Οι μεν αερόψυκτες για να παράξουν έργο εναλλάσσουν ενέργεια με τον αέρα του περιβάλλοντος ενώ οι δε υδρόψυκτες με το γεωθερμικό πεδίου μέσω ενός δευτερεύοντος κυκλώματος όπου το μέσο είναι νερό.

Μια γεωθερμική αντλία θερμότητας (Γ.Α.Θ.) ουσιαστικά, κατά την διάρκεια της χειμερινής περιόδου μεταφέρει θερμότητα από το γεωθερμικό πεδίο (ως επί το πλείστον έδαφος ή νερό από υδροφόρο ορίζοντα) προς τον εσωτερικό χώρο. Αντίστροφα, κατά την καλοκαιρινή λειτουργία απορροφά την ενέργεια από το εσωτερικό της εγκατάστασης και την αποδίδει στο γεωθερμικό πεδίο, το οποίο βρίσκεται σε χαμηλότερη θερμοκρασία από το εξωτερικό περιβάλλον.

Το συγκριτικό πλεονέκτημα των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας είναι ότι αξιοποιούν τις σταθερές θερμοκρασιακές συνθήκες που επικρατούν στο γεωθερμικό πεδίο καθ’ όλη την διάρκεια του έτους, επιτυγχάνοντας έναν πιο σταθερό και υψηλό εποχιακό βαθμό απόδοσης έναντι των αερόψυκτων αντλιών θερμότητας και κατ΄ επέκταση πιο ουσιαστική εξοικονόμηση ενέργειας.

Τύποι Γεωθερμικών συστημάτων

Τα γεωθερμικά συστήματα χωρίζονται σε δύο βασικές κατηγορίες:

  • Τα συστήματα ανοιχτού κυκλώματος, στα οποία το εργαζόμενη μέσο είναι το νερό το οποίο αντλείται και επανεισάγεται μέσω δύο ή περισσότερων γεωτρήσεων
  • Τα συστήματα κλειστού κυκλώματος όπου το εργαζόμενο μέσο είναι το νερό ή διάλυμα νερού/αντιψυκτικού και ανακυκλοφορεί σε ένα κλειστό κύκλωμα.

Παρόλα τα υψηλά ενεργειακά οφέλη, το χαμηλότερο κατασκευαστικό κόστος και ευκολότερη εγκατάσταση, απαραίτητη προϋπόθεση για την σωστή εφαρμογή των συστημάτων ανοιχτού κυκλώματος είναι η διασφάλιση ύπαρξης διαθέσιμης ποσότητας και καλής ποιότητας νερού από τον υδροφόρο ορίζοντα. Επίσης, συγκριτικά με τα συστήματα κλειστού τύπου παρουσιάζουν υψηλότερο λειτουργικό και ενεργειακό κόστος λόγω των τύπων υποβρύχιων αντλιών για την συνεχή άντληση των νερών.

Όσον αφορά τα κυκλώματα κλειστού τύπου είναι περισσότερο διαδεδομένα και επιλέγονται κυρίως για εφαρμογές όπου η υπόγεια υδροφορία δεν είναι επαρκής και σταθερή καθ’ όλη την διάρκεια του έτους ή το κόστος εκμετάλλευσης είναι αρκετά υψηλό. Τα κλειστά κυκλώματα εκμεταλλεύονται την θερμοκρασία των γεωλογικών σχηματισμών και πετρωμάτων ή ενός επιφανειακού υδροφόρου ορίζοντα (π.χ. λίμνη). Η μεγαλύτερη δυσκολία στην κατασκευή των γεωθερμικών συστημάτων κλειστού τύπου είναι η τοποθέτηση του γεωεναλλάκτη στο έδαφος. Αναλόγως την διάταξη των γεωεναλλάκτη τα συστήματα αυτά διαχωρίζονται σε οριζόντια, κατακόρυφα και κωνικά.

Όλα τα συστήματα γεωθερμίας φέρουν θετικά και αρνητικά χαρακτηρίστηκα ενώ ο προσδιορισμός του κατάλληλου συστήματος για κάθε εφαρμογής από τον μελετητή του έργου αποτελεί μια πολύ-παραγοντική διαδικασία, λαμβάνοντας δεδομένα που σχετίζονται με την κατασκευή, τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, τις κείμενες εθνικές ή τοπικές νομοθεσίες τα ενεργειακά οφέλη, και φυσικά το κόστος αρχικής επένδυσής και χρόνου απόσβεσης.

Δείτε παρουσίαση για την Γεωθερμία εδώ

Δείτε παρουσίαση για εφαρμογή συστημάτων γεωθερμίας σε ξενοδοχεία εδώ