Geotermikus energia

Magyarország alatt 30.000 MW hőenergia található, és ezzel a világ második legnagyobb geoenergia mennyiségét tudhatjuk magunkénak a világon. A megújuló energiaforrások közül a nap- és szélenergia alap-energiahordozóvá a folytonosság hiánya miatt nem tud válni, a vízi erőművekhez természeti adottságok szükségesek, viszont kiválóak hazánk adottságai a geotermia (földhő) vonatkozásában.

A geotermikus energia a magmából ered és a földkéreg közvetíti a felszín felé, a napenergiához hasonlóan korlátlan, el nem fogyó, de azzal ellentétben nem szakaszosan érkező, hanem folytonos, viszonylag olcsón kitermelhető és a levegőt nem szennyezi. A felszínről sugárirányban a Föld középpontja felé haladva 1 km-enként átlag 30 fokkal emelkedik a hőmérséklet, de bizonyos területeken ennél nagyobb a hőmérsékletemelkedés, mint hazánkban, ahol a földkéreg az átlagosnál vékonyabb, ezért geotermikus adottságai igen kedvezőek. A Föld belsejéből kifelé irányuló hőáram átlagos értéke 90-100 mW/m2, ami mintegy kétszerese a kontinentális átlagnak. A fenti termikus adottságok miatt nálunk 1000 m mélységben a réteghőmérséklet eléri, sőt meg is haladja a 60 fokot.

A geotermikus energiák hasznosítását épület léptékben leginkább hőszivattyúk alkalmazásával lehet kiaknázni háztartási melegvíz céljára, épületfűtésre, medencék vízmelegítésére. Az elhelyezett szondák alacsony környezeti hőmérsékletét télen kompresszor segítségével magasabb hőfokra lehet transzformálni, amit alacsony hőmérsékletű fűtésben (pl. padló, fal, mennyezetfűtés) lehet hasznosítani. Gyakorlati eljárás, hogy a különböző alternatív energiákat együttesen alkalmazzák, mint a napkollektort és hőszivattyút. Ebben az esetben amíg a napkollektor elegendő hőt tud termelni, a hőszivattyú csökkentett üzemmóddal működik, majd a hőtároló tartályban letárolt melegvíz fogytával a hőszivattyú rásegít a napkollektor által termelt hőre, vagy kiváltja.

Hőforrás szerint a hőszivattyúk lehetnek:

1. Talajkollektoros rendszer
A talajkollektoros rendszer esetében többszáz méter hosszú speciális kemény PVC köpennyel ellátott rézcsöveket, vagy polietilén csöveket fektetnek le 1-2 méter mélyen. Két méternél mélyebbre nem érdemes lefektetni a csövet, ugyanis főleg nem a földhőt, hanem inkább a napsugárzásból adódó - felszínközeli - hőenergiát aknázza ki. Ez a hőmérséklet természetesen még nem elégséges épületfűtésre, ezért hőszivattyúval kell a hőmérsékletet megemelni. Hátránya, hogy nagy felületen (a fűtött alapterület 2-3-szorosán) kell a telket megbontani a csövek lefektetésekor, ezért leginkább új építésű házak esetén ajánlott. A rendszer alkalmazásával négyzetméterenként 20-30 W energiát nyerhetünk. Ennek nagysága függ a talaj hővezetésétől, nedvességtartalmától, és az esetleges talajvíztől.

2. Talajszondás rendszer
A talajszondás rendszer esetén kb. 15 cm átmérőjű, 50-200 méter hosszú lyukat fúrnak a földbe függőlegesen, majd ebbe helyezik az U alakú szondát, amelyben cirkulál a hűtőközeg.

Hőszivattyú fűtési alkalmassága

Mivel a hőszivattyú elektromos energiával működik, meg kell vizsgálni, hogy a hőszivattyú által leadott energia hányszorosa a felvett energiának. Annak eldöntésére, hogy alkalmas-e fűtésre a hőszivattyú vagy nem, egy-egy esetben a munkaszám ad támpontot. A munkaszám azt jelenti, hogy a hőszivattyú által leadott energiamennyiség hányszorosa a működtetéshez felhasznált elektromos energiának. Az elérhető munkaszám elsősorban a hőforrás és az előremenő hőmérséklet különbségétől függ. A hőfokkülönbség 1 fokos csökkentésével 2,5% elektromos energiamegtakarítás érhető el.

Levegős hőszivattyúk nagyon könnyen telepíthetők, azonban az alacsony forráshőmérséklet miatt a legnagyobb energiaigényű évszakban (télen) is nagyon alacsony a munkaszámuk. Alkalmazásuk olyan épületek esetében is meggondolandó, amelyek fűtésére elegendő a 35 fokos előremenő vízhőmérséklet. Ha ennél magasabb hőmérsékletű fűtővízre van szükség, alternatív fűtést célszerű alkalmazni.

Talajkollektorok alkalmazásával olyan fűtések szolgálhatók ki a hőszivattyúval, amelyeknek előremenő vize nem melegebb 45 foknál.

Hatásfok

A hőszivattyús rendszerek esetében a kompresszort meghajtó 1k W-os energia 3-4, kedvező esetben 7 kW hőenergiát termel. A hatékonysági tényező értéke alapvetően függ a környezeti energiaforrás hőmérsékletétől és az elérendő hőfok különbségétől. Minél kisebb ez a hő különbség, annál nagyobb a hatékonysági tényező.

A hőszivattyú teljesítményére azonban a talaj minősége, fajtája is jelentős hatással van. A nagy talajvíztartalmú, agyagos talaj az eddigi tapasztalatok szerint például kiválóan alkalmas hőforrás, ezzel szemben a homokos talaj nem. A hőszivattyúk maximális előremenő vízhőmérséklete általában 55 fokos, propántöltetű hőszivattyúk esetében 65 fokos. Ha meleg víz termelésére is szükség van, megfelelően mértezett puffertározót is be kell építeni, az előremenő hőmérsékletet ugyanis alacsonyabban kell tartani. A hőfokplafonból adódóan a hőszivattyúhoz padlófűtést és falfűtést érdemes társítani, a meglévő fűtés esetén a radiátorok számát kell megemelni, vagy rásegítő fűtést kell alkalmazni. A hőszivattyús hőtermelés ma már alacsonyabb költségű, mint a földgázzal működtetett rendszereké, viszont a magas beruházási költségek miatt hosszú megtérüléssel kell számolni, ugyanakkor működtetésük gazdaságos, és környezetbarát. Ezzel szemben a fűtőolajjal vagy elektromos árammal működő rendszerek kiváltása hőszivattyúval igen rövid megtérülést biztosít.

(forrás: www.muszakiak.com/energia/megujulo-energiaforrasok.html)