Αβαθής γεωθερμία

ΑΞΙΟΠΟΙΗΣΗ ΤΗΣ ΑΒΑΘΟΥΣ

 ΓΕΩΘΕΡΜΙΑΣ

Τι είναι η αβαθής γεωθερμία

Είναι γνωστό ότι τα πηγάδια έχουν ζεστό νερό το χειμώνα, ενώ το καλοκαίρι το ίδιο νερό είναι δροσερό. Βέβαια, το νερό δεν αλλάζει θερμοκρασία, όμως στο βάθος που ρέει, η θερμοκρασία της γης είναι περίπου σταθερή ανεξάρτητα αν είναι καλοκαίρι ή χειμώνας. Θα μπορούσαμε να πούμε ότι σε βάθος από 6 μ. έως 100 μ. η θερμοκρασία παραμένει σταθερή και είναι περίπου ίση με την μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα για τον συγκεκριμένο τόπο. Στην χώρα μας αυτό σημαίνει ότι σε τέτοιο βάθος η θερμοκρασία βρίσκεται ανάμεσα στους 18-20°C.

Η διατήρηση της θερμοκρασίας αυτής οφείλεται στο γεγονός ότι κατά την διάρκεια του καλοκαιριού ο ήλιος ζεσταίνει την επιφάνεια του εδάφους, το οποίο απορροφά στο βάθος την θερμότητα που του παρέχεται, ενώ στη διάρκεια του χειμώνα η ίδια επιφάνεια ψύχεται και αφαιρεί θερμότητα από εκείνη που είχε συσσωρευτεί στο υπέδαφος. Αυτό όμως γίνεται πολύ αργά και με μεγάλη διαφορά φάσης, έτσι ώστε ενώ στην επιφάνεια του εδάφους η θερμοκρασία παρουσιάζει σημαντική διακύμανση, όσο προχωρούμε σε βάθος η διακύμανση αυτή στη διάρκεια ενός έτους γίνεται μικρότερη και ουσιαστικά κάτω από τα 5 μ. σχεδόν εξαφανίζεται. Έτσι αποκαθίσταται μια κατάσταση ισορροπίας στο επίπεδο των 18-20°C. Σε βόρειες χώρες, όπως η Σουηδία ή ο Καναδάς αυτή η ισορροπία αποκαθίσταται σε χαμηλότερες τιμές θερμοκρασίας.

Λόγω της πολύ μεγάλης θερμοχωρητικότητας του υπεδάφους η αποθηκευμένη ηλιακή ενέργεια, όπως εξηγήθηκε παραπάνω, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθεί για την θέρμανση κατοικιών και γενικά χώρων, όπου ζούμε και εργαζόμαστε. Η δυνατότητα αυτή έχει εξαιρετικό ενδιαφέρον, γιατί εξοικονομείται έτσι σημαντική ποσότητα καυσίμου για την θέρμανση κατοικημένων χώρων προς όφελος της οικονομίας, αλλά και του περιβάλλοντος, αφού όπως ξέρουμε η χρήση του οποιουδήποτε καυσίμου οδηγεί αναπόφευκτα και σε ατμοσφαιρική ρύπανση. Πολλές χώρες ανάμεσά τους οι Σκανδιναβικές, ο Καναδάς και οι Ηνωμένες Πολιτείες αξιοποιούν τη δυνατότητα αυτή για θέρμανση τον χειμώνα. Βέβαια, στη διάρκεια του καλοκαιριού θα πρέπει να φροντίσει κανείς για την επαναφόρτιση του ταμιευτήρα αυτού θερμότητας, δηλαδή του υπεδάφους, ώστε κατά την επόμενη θερμαντική περίοδο να ξεκινήσει η θέρμανση από το ίδιο θερμοκρασιακό επίπεδο. Η επαναφόρτιση αυτή γίνεται σχετικά εύκολα. Στην εύκρατο ζώνη η αξιοποίηση της αβαθούς γεωθερμίας έχει ακόμη μεγαλύτερη σημασία, διότι παρέχει τη δυνατότητα θέρμανσης τον χειμώνα και ψύξης το καλοκαίρι. Εφαρμογές, λοιπόν, στην ελληνική επικράτεια παρουσιάζουν το πλεονέκτημα αξιοποίησής της σε όλη τη διάρκεια του έτους, και επειδή περίπου όση ενέργεια καταναλώνεται στην περίοδο της θέρμανσης αποδίδεται κατά την περίοδο της ψύξης, δεν υπάρχει ανάγκη αποκατάστασης ισορροπίας του αβαθούς γεωθερμικού πεδίου. Για έναν παραπάνω λόγο λοιπόν, προσφέρεται η αξιοποίηση της αβαθούς γεωθερμίας στην χώρα μας σε σχέση με τις βόρειες χώρες που έχουν σήμερα ήδη σχετική πρωτοπορία.

Η πηγή αυτή ενέργειας έχει τα παρακάτω πλεονεκτήματα:

• Είναι καθαρή και φιλική προς το περιβάλλον
• Είναι διαθέσιμη σε οποιοδήποτε σημείο
• Μπορεί να προσφέρει θέρμανση, ψύξη και ζεστό νερό χρήσης

Συστήματα αξιοποίησης της Αβαθούς Γεωθερμίας

Η εκμετάλλευση της αβαθούς γεωθερμικής ενέργειας γίνεται με την χρήση αντλιών θερμότητας (heat pumps). Συνήθως χρησιμοποιούνται αντλίες θερμότητας νερού/νερού (water-to-water), οι οποίες παράγουν θερμό η ψυχρό νερό και μπορούν να συνδυαστούν είτε με τερματικές μονάδες ανεμιστήρα/στοιχείου (fan-coil units) είτε με κεντρικές κλιματιστικές μονάδες (AHU). Χρησιμοποιούνται επίσης αντλίες θερμότητας νερού/αέρα (water-to-air), που παράγουν θερμό ή ψυχρό αέρα και συνδέονται απευθείας με δίκτυο αεραγωγών.

Τα συστήματα αβαθούς γεωθερμίας διακρίνονται σε δύο κατηγορίες:

• στα συστήματα ανοικτού κύκλου (open loop) και
• στα συστήματα κλειστού κύκλου (closed loop)

Τα συστήματα ανοικτού κύκλου χρησιμοποιούν το νερό υδρολογικών σχηματισμών της περιοχής εγκατάστασης για την τροφοδοσία του πρωτεύοντος κυκλώματος της αντλίας θερμότητας, το οποίο στη συνέχεια επαναπροωθείται στον υδροφόρο ορίζοντα της περιοχής. Ο υδρολογικός σχηματισμός μπορεί να είναι είτε επιφανειακός (λίμνη, ποτάμι), είτε υπόγειος.

Τα συστήματα κλειστού κύκλου αποτελούνται από ένα κλειστό δίκτυο σωληνώσεων, το οποίο βρίσκεται θαμμένο στο έδαφος σε κάθετη ή οριζόντια διάταξη ή είναι ποντισμένο σε κάποια λίμνη. Το δίκτυο σωληνώσεων στην περίπτωση αυτή ονομάζεται γεωεναλλάκτης, μέσα στον οποίο κυκλοφορεί νερό ή διάλυμα νερού/αντιπηκτικού ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας.

Τεχνικο-οικονομικά στοιχεία - σύγκριση

Η σύγκριση της οικονομικότητας ενός συστήματος αβαθούς γεωθερμίας σε σχέση με άλλες περισσότερο συμβατικές λύσεις (π.χ. θέρμανση με πετρέλαιο ή φυσικό αέριο, ψύξη με κοινά κλιματιστικά) γίνεται συνήθως αναφορικά με το κόστος εγκατάστασης, το κόστος λειτουργίας και το κόστος συντήρησης κάθε τεχνολογίας. Η παραπάνω σύγκριση θα μας οδηγήσει σε ακριβή συμπεράσματα για το πότε μπορεί να γίνει απόσβεση του υψηλότερου (από άλλες τεχνολογίες) κόστους εγκατάστασης ενός συστήματος αβαθούς γεωθερμίας. Για τη σύγκριση λαμβάνονται συνήθως υπόψη οι τρέχουσες τιμές του ηλεκτρικού ρεύματος, του πετρελαίου και του φυσικού αερίου, αν και μπορεί να υποτεθούν και συγκεκριμένα σενάρια για τη μελλοντική διακύμανση των τιμών τους.

Παρά το σχετικά μεγαλύτερο αρχικό κόστος τα συστήματα αβαθούς γεωθερμίας έχουν τρία χαρακτηριστικά που τα κάνουν να ξεχωρίζουν όταν συγκριθούν για ολόκληρη τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού: χαμηλό κόστος λειτουργίας, μικρότερο κόστος συντήρησης από τα αντίστοιχα συμβατικά συστήματα, μεγάλη διάρκεια ζωής.

ΠΙΝΑΚΑΣ ΣΥΓΚΡΙΣΗΣ ΤΡΙΩΝ ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΘΕΡΜΑΝΣΗΣ / ΨΥΞΗΣ ΣΧΟΛΕΙΟΥ ΣΥΝΟΛΙΚΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ 400τ.μ.

A/A	ΔΑΠΑΝΕΣ ΕΥΡΩ *	ΓΕΩΕΝΑΛΛΑΚΤΗΣ	ΛΕΒΗΤΑΣ	ΚΛΙΜΑΤΙΣΤΙΚΑ
		ΑΝΤΛΙΑ	ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ	ΔΙΑΙΡΟΥΜΕΝΟΥ
		ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ	ΚΛΙΜΑΤΙΣΤΙΚΑ	ΤΥΠΟΥ
1	ΑΝΤΛΙΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΟΣ ΝΕΡΟΥ/ΝΕΡΟΥ 30 KW & ΠΑΡΕΛΚΟΜΕΝΑ	5000	0	0
2	ΓΕΩΕΝΑΛΛΑΚΤΗΣ	5000	0	0
3	FAN COILS	1000	1000	0
4	ΓΡΑΜΜΕΣ FAN COILS	1000	1000	0
5	ΛΕΒΗΤΑΣ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ + ΚΑΠΝΟΔΟΧΟΣ	0	1000	0
6	ΔΕΞΑΜΕΝΗ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΥ + ΠΥΡΟΣΒΕΣΗ	0	1000	0
7	ΚΛΙΜΑΤΙΣΤΙΚΑ ΑΕΡΟΣ / ΑΕΡΟΣ 10*3 KW	0	4000	4000
8	ΣΥΝΟΛΟ ΔΑΠΑΝΗΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ	12000	8000	4000
	ΕΝΕΡΓΕΙΑ KWh
9	ΑΠΑΙΤΗΣΗ ΘΕΡΜΟΡΡΟΗΣ	60000	60000	60000
10	ΠΑΡΕΧΟΜΕΝΗ ΘΕΡΜΟΡΡΟΗ	24000	60000	69200
11	ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗΣ ΕΞΟΙΚΟΝΟΜΗΣΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ	60%	0%	ΣΠΑΤΑΛΗ
	ΕΤΗ ΑΠΟΣΒΕΣΗΣ
12	ΜΟΝΑΔΑ 1 ΕΝΑΝΤΙ ΜΟΝΑΔΟΣ 3	7,0
13	ΜΟΝΑΔΑ 1 ΕΝΑΝΤΙ ΜΟΝΑΔΟΣ 2	4,4
14	ΜΟΝΑΔΑ 2 ΕΝΑΝΤΙ ΜΟΝΑΔΟΣ 3		18
* Ηλ.ενέργεια Γ22 χαμηλης 0.09 ευρω/KWh πετρελαιο 0.5 ευρω/lt