Geotermális energia

Jelentése Geo (Föld) Thermal (Hő) Föld hőjének energetikai célú hasznosítása.

A Föld rétegei Rétegek belülről kifelé: belső tömör mag (1600-2500 km; Fe; Ni), cseppfolyós külső mag (Föld mágneses mezeje), köpeny, kéreg (2-90 km).

Lemeztektonika A kéreglemezek állandó mozgásban vannak. (néhány cm/év) Az ütközések és morzsolódások következtében hegyek, vulkánok, gejzírek alakulhatnak ki.

Európai potenciál

Elegendő? Átlagos geotermális hőáramsűrűség a Föld felszínén: = 0,057 W/m2 Földfelszín: 4πR2 = 5,2·1014 m2 Teljes geotermális potenciál: 30 TW Csak ~30% szárazföld:0,3·30 = 9 TW A jelenlegi igény: 16 TW (világ, össz. en.). → elvileg sem elegendő

Geotermális kutak Meddő CH kutak Kutak potenciálját jellemző adatok: vízhozam, hőmérséklet. (A kutak mélysége főleg gazdasági szempontból fontos.)

LINDAL-féle diagram A Lindal diagram a műszakilag megvalósítható technológiákat tárgyalja, azoknak gazdaságosságát nem vizsgálja.

Technológiai megoldások Szárazgőzös eljárás Nedvesgőzös eljárás Kétközeges (bináris) rendszerek

Közvetlen gőzhasznosítás Terület: USA: Észak-Kalifronia EU: Olaszo.

ORC-körfolyamat kitermelő kút forróvíz elgőz. elgőmelegítő gőzhűtő visszasajtóló kút kondez.

ORC 1-2 irreverzibilis szivattyúzás 2-3 nyomásesés KP 3-4 nyomásesés p hőmérséklet p p 4-5 irreverzibilis expanzió u l 5-6 nyomásesés 6-1 nyomásesés T 3 4 e 5 2 T elméleti (ideális) c 1 valós 6 entrópia

Műszaki megoldások Kigőzölögtetéses technológiájú geoerőmű Víztermelő kút Gőz + forróvíz Kondenzátor Hűtővíz Generátor Gőz Turbina Szeparátor Forróvíz

Egyszeres kigőzölögtetés Single-flash

Kétszeres kigőzölögtetés Dual-flash

Műszaki megoldások HDR (hot dry rock) úgynevezett forrószikla technológia

Műszaki megoldások Kalina ciklus (NH3-H2O) NH3-H2O forrási hőmérséklete a primer folyadék hőmérsékletének függvényében nő, így nagyobb villamos teljesítményt tud produkálni

Kalina-körfolyamat Bináris (kétközeges) Aleksander Kalina, 1983 Legfőbb előnye: változó hőmérsékletű elgőzölgés, alacsony hőmérsékletű hőforrásokhoz is alkalmazható

Kalina-körfolyamat

Kalina-körf.: Husavik (Izland)

ORC -- Kalina

Geotermális erőmű Termálvizes erőmű főbb rendszerei geotermális forrás (tározó) kigőzölögtető és gőztisztító energetikai berendezések (trubina, gen. stb.) ásványi anyag hasznosítás

Geotermális erőmű Geotermális energiaforrás

Geotermális erőmű Termálvíz kigőzölögtetés és gőztisztítás

Geotermális erőmű Gépészeti berendezések

Geotermális erőmű Megújuló/megújítható mert…

Geotermális erőmű Ásványi anyagok hasznosítása

Hazai viszonyok Magyarország CH meddő kútjainak területi megoszlása (5 km2/ fúrás)

Metános termálvíz hasznosítás Víz (59°C) termálvíz+metán kazán víz (72°C) metán gázmotor generátor

Hazai viszonyok Hőmérséklet eloszlás 2000 méter mélységben

Hazai viszonyok Hőmérséklet eloszlás 3000 méter mélységben

Hazai viszonyok Villamosenergia termelés Előrejelzések alapján, a következő 10-15 évben építendő geoerőművek beépített kapacitása az egész országra nézve sem fogja meghaladni a 20-25 MW-ot.

Geotermális energia előnyei környezetbarát technológia, fogyasztóközeli energiaforrás, lokális fejlődés elősegítése, egyéb.

Geotermális energia hátrányai lokális szennyező (zaj, büdös gáz (H2S), stb), fogyasztóközeli energiaforrás, talajsüllyedés, csökkenhet a geotermális bázis, egyéb.

Hőszivattyús rendszerek

Hőszivattyús rendszerek A technológia révén a természetes hőforrások és bármilyen hulladék hője, bizonyos energiabefektetések árán, magasabb szintre emelhető,azaz a kis hőmérsékletű hőforrások energiája is hasznosítható, primerenergia-megtakarítást lehetővé téve.

Hőszivattyús rendszerek Természetes energiaforrások: levegő, talaj, napsugárzás, felszíni vizek, talajvíz, geotermikus energia, elfolyó termálvizek hőtartalma, egyéb.

Hőszivattyús rendszerek Hulladékhő : elfolyó víz, használt levegő, technológiai folyamatok hulladékhője, csatornák szennyvize, villamosenergia átvitel, transzformátorok, olajrendszere, egyéb.

Hőszivattyú

Hőszivattyú belsőégésű motorral

Abszorpciós hőszivattyú

Hőszivattyúk működési elve

Hőszivattyúk jellemzője Hatásosság: A hőszivattyú hasznosságát az jelzi, hogy egységnyi meghajtó energiával hány egység hőt tud a környezetből elvonni. Ezt az arányt a hatékonysági mutatóval (COP, ) jelzik, amely mindig nagyobb 1-nél.

Hőszivattyúk típusai A hőszivattyúk leggyakrabban a felhasznált közegek alapján kerülnek csoportosításra. gáz-gáz típusú hőszivattyú gáz-folyadék típusú szivattyú folyadék-folyadék típusú hőszivattyú folyadék-gáz típusú hőszivattyú A folyadék általában víz, a gázhalmazállapotú közeg pedig szinte minden esetben levegő.

Hőszivattyúk szezonális használata Klimatizálás Fűtés

Hőszivattyú kollektor opciók

Hőszivattyú kollektor-kör 7,5 m 1,2 m ~60 m ~6 m

Vízszintes kollektor-kör Területigény: 150..300 m2

Függőleges kollektor-kör HDPE u-csövek Területigény: 22..27 m2

Tó mint hőforrás Tó HDPE csövek UV védelemmel

Hidegebb klímán vagy csak hűtésre Tó mint hőforrás Hőcserélő Szivattyú Visszatáplálás Víz belépés Hidegebb klímán vagy csak hűtésre

Hőszivattyúk alkalmazásának előnyei környezetbarát technológia, alkalmazásukkal részben kiválthatók a fűtéshez és vízmelegítéshez használ fosszilis energiahordozók, nincs tűz, robbanás, gázmérgezés hosszú élettartam, kis karbantartási igény

Energiamegtakarítás

Hőszivattyúk alkalmazásának hátrányai hőszivattyúk alkalmazási területe korlátozott, azok alacsony hőmérsékleten való működésük miatt. villamos energiát nem lehet velük termelni.