Gregor Goetzl, 22.heinäkuuta 2020
termi geoterminen energia kattaa laajan käyttöalueen eri syvyys-ja lämpötilatasoilla tai eri teknologioihin perustuvalla geotermisen lämmön talteenotolla. Vaikka kaikenlainen geoterminen energia on peräisin maan sisäosista, teknologiat eroavat selvästi sovelluksiltaan ja käsitteiltään. Tässä blogissa tarkastelemme termejä ”matala” ja ”syvä geoterminen” ja yrittää selittää, miten nämä järjestelmät eroavat toisistaan ja mitä niillä on yhteistä.
mitä yhteistä on ”matalalla” ja ”syvällä” geotermisellä energialla?
on pidettävä mielessä, että pelkästään maanpäällinen lämpövirta, joka vaihtelee välillä <50 mW/m2 ja 200 mW/m2, ei ole tarpeeksi voimakas geotermisten sovellusten toimittamiseen. Siksi geotermisen energian käyttö kaikissa sen eri lajeissa tarkoittaa sitä, että maanalaisen pinnan huokoisiin, vedellä täytettyihin kiviin varastoituneen lämmön talteenottoa, jota on käytettävissä vuoden ympäri samalla kapasiteetilla. Sen kestävä käyttö edellyttää asianmukaista suunnittelua ja resurssien hallintaa!
molemmat järjestelmät, ”matala” ja ”syvä geoterminen”, mahdollistavat lämmityksen, jäähdytyksen ja maanalaisen lämmönvarauksen, ja petrotermistä energiaa (esim.kuumaa kuivaa kiveä) lukuun ottamatta niissä viitataan samoihin teknisiin periaatteisiin lämmön talteenotossa maanalaiselta pinnalta.
Ok, ja miten ”matala” ja ”syvä” maalämpö eroavat toisistaan?
Tarkastellaanpa ensin terminologiaa: termit” matala ”ja” syvä ” viittaavat lämmönsytyttimen syvyyteen, joka voi kerätä lämpöä joko pinnanalaisesta vedestä avoimen silmukan järjestelmällä tai kiinteästä maasta suljetun silmukan lämmönvaihtimella. ”Matalalle” ja ”syvälle”ei ole yhtenäistä määritelmää. Useimmissa maissa syvyyserotusta säätelee kaivoslaki, joka edellyttää porausluvan (useimmiten 100-400 metriä pinnan alla). Kaivoslaki vaikuttaa porausmarkkinoihin ja syvyysalueeseen. Noin 150 metrin syvyyksille on olemassa suuret markkinat, jotka tarjoavat alhaiset porauskustannukset, mikä tekee matalasta geotermisestä energiasta edullista myös kotitalouksille. Sen sijaan syvä geoterminen energia vaatii pitkäjänteistä suunnittelua ja suuria investointeja porauskustannuksiin nähden.
lisäksi lämpötila-ja kapasiteettialueet erottavat toisistaan ”matalan” ja ”syvän” maalämmön. Matalat geotermiset järjestelmät toimivat 0°C: n ja 30°C: n välillä, mitä pidetään ilmakehän lämpötilana – tästä syystä sitä voidaan kutsua myös geotermiseksi ympäristölämmöksi (KS.kuva 1). Toisin kuin syvägeotermisen energian suora käyttö, matala geoterminen energia vaatii lämpöpumpun, joka prosessoi lämmön tilalämmitykseen (epäsuora lämpöenergian käyttö). Toisin kuin syvä geoterminen se mahdollistaa kuitenkin suoran (vapaan) jäähdytyksen, mikä tekee siitä erittäin houkuttelevan kaupunkialueilla. Matala geoterminen energia tarjoaa kapasiteettia jopa 5 MWth, yksittäisten rakennusten tai de-keskitetty 5G matalan lämpötilan lämmitys-ja jäähdytysverkot. Korkeampien lämpötilojen 30°C: n ja jopa 200°C: n välillä syvää maalämpöä käytetään pääasiassa teollisissa prosesseissa ja tavanomaisissa, keskitetyissä 2G-4G-lämmitysverkoissa. Lisäksi syvä geoterminen energia mahdollistaa sähkön tuottamisen yli 90°C: n lämpötilassa, mikä tekee siitä houkuttelevan sähkön ja lämmön yhteistuotantosovelluksissa.
johtopäätöksemme-geoterminen energia on todellinen monitaituri!
”matalan” ja syvän” maalämmön välillä ei ole yhtenäistä ja tiukkaa rajaa. Molemmat käsitteet edistävät siirtymistä kohti tulevaisuuden hiiletöntä energiamaisemaa. Oikean lämmitys-tai jäähdytyslähteen valinnan, kun otetaan huomioon myös muut uusiutuvat energialähteet, olisi vastattava lämpösovelluksesi vaatimaa eksergiatasoa (KS.kuva 2). Siksi eksergeettinen priorisointi on avainasemassa siirryttäessä kohti vihreää energiahuoltoa. Miksi käyttää korkean entalpian energianlähdettä, kuten vihreää kaasua tai biomassaa, alhaiseen entalpian käyttöön, kuten tilalämmitykseen?
Yhteenveto
| ominaisuus | Matalageoterminen | Syvägeoterminen |
| syvyysalue | ei lupaa poraukseen, vakioporausalue jopa noin 150 metriä | Lupa poraukseen vaaditaan, poraussyvyydet >150 metriä 5.000 metriä |
| lämpötila | 0 °C – <30 °C | 30 °C-200 °C |
| Lämpökapasiteetit | <10 kW – <5 MW | 1 MW – >50 MW |
| sähköntuotanto | sähköntuotanto ei mahdollista | Binääriympyrä: 90 °C – 200 °C suora käyttö: >200 °C |
| jäähdytys | Vapaa jäähdytys | pakotettu jäähdytys (adsorptio, absorptio) |
| Lämmönjakelu | Yksittäiset rakennukset 5G lämmitys-ja jäähdytysverkot | Teollisuuslämpö 2G-4G lämmitysverkot |
lisätietoja MUSESTA ja geotermisestä energiasta yleensä saa projektikoordinaattoriltamme:
Gregor Goetzl, [email protected]
muut muusan viestit:
- matalien geotermisten energialähteiden käyttöä koskevat oikeudelliset puitteet, menettelyt ja politiikat EU: ssa ja MUSE – kumppanuusmaissa
- BBC: n artikkeli MUSE: n toimista Cardiffissa
- Pilottialueen toimet – #14 matalien geotermisten energialähteiden arviointi Varsovan taajamassa Puolassa
- Pilottialueen toimet – #13 geofysikaalinen tutkimus ja pohjaveden seuranta Brysselissä, Belgiassa
- Muse ”egu2020: Sharing Geoscience Online ” – Free online geoscience conference
- Pilot area activities – #12 Thermal pohjaveden käyttö Zagrebin Kaupungistuneella alueella, Kroatia