Hlajenje stavb s pomočjo morja – energetsko učinkovito in brezplačno

 

Voda kot najstarejši obnovljivi vir energije

Voda je eden izmed najstarejših virov energije, ki se jih je človek naučil izkoriščati. Je najpomembnejši obnovljivi vir energije. Kar 21,6 % vse električne energije na svetu je proizvedeno z izkoriščanjem energije vode oz. hidroenergije. Zadnja leta se zaradi povišanja povprečnih temperatur zraka pojavlja tudi vedno večje zanimanje po izrabi 100% obnovljivih virov (npr.morska voda) za hlajenje stavb.

Hidroenergijo so začeli izkoriščati naši predniki že pred tisočletji. Več stoletij je hidroenergija namesto človeka opravljala fizično delo. Uporabljala se je v glavnem za direkten pogon mlinov, žag, črpalk in drugih podobnih naprav. Kasneje so ljudje ugotovili, da lahko hidro energijo pretvorijo v električno energijo.

 

 

Proizvodnja električne energije

Dandanes obstaja na tisoče hidrocentral, katerih moč sega od nekaj 100 do nekaj 1000 MW. Cena hidroenergije je relativno nizka in je stroškovno precej konkurenčna, če jo primerjamo z drugimi obnovljivimi viri elektrike.

V letu 2015 se je s pomočjo hidroenergije proizvedlo 16,6% celotne svetovne električne energije in 70% električne energije iz obnovljivih virov in odstotek bi se naj vsako leto povečal za 3,1% naslednjih 25 let.

Izkoriščanje hidroenergije je odvisno od mnogih geografskih in klimatskih pogojev. Nekatere države tako na ta način proizvedejo pretežni delež celotne električne energije. Hidroenergija se koristi predvsem za proizvodnjo električne energije, ampak ne smemo pa pozabiti, da lahko hidroenergijo prav tako koristimo za ogrevanje in hlajenje stavb v bližini morja.

Akumulacija energije v morju

Zgradbe ob morju imajo veliko prednost pri uporabi obnovljivih virov energije. To pomeni, da lahko stavbe uporabljajo morsko vodo in s pomočjo nje zgodaj spomladi črpajo hidro energijo, s katero bodo hladili poleti in zgodaj v jeseni črpajo energijo, s katero bodo ogrevali pozimi. Vse to je možno, ker ima energija v morski vodi dvomesečni temperaturni zamik.

Konec novembra ima morje v Piranskem zalivu na približno 13 metrih globine še vedno približno 15 °C, podobno je tudi konec maja. Kar dokazuje, da ima morska voda spomladi dovolj energije, katero se uporablja za hlajenje poleti in pozno v jeseni, katero se uporablja za ogrevanje pozimi.

Če primerjamo temperaturo vode in zraka, je zrak spomladi toplejši za 5-10°C, medtem ko je voda za 5-10°C toplejša jeseni. Morje je naravni energetski akumulator, obnovljiv vir energije, ki omogoča hranjenje energije z ničelnimi stroški in skoraj ničelnimi toplogrednimi izpustnimi plini.

Primer: Uporaba morske vode za hlajenje poleti – Kako deluje?

Če želimo dobiti vodo k hibridni napravi RewaTemp, ki povezuje toplotno črpalko in hladilni agregat, jo moramo s pomočjo cevi načrpati 100 m stran od obale, na globini 13 metrov. Na tej globini je temperatura vode precej stabilna. Temperature vode na tej globini ne morejo spremeniti niti ekstremni vremenski pogoji, kot npr.nevihta.

 

 

Rewatemp hibridna naprava tako uporablja hladilno energijo morske vode v začetku pomladi in grelno energijo v začetku jeseni. To je mogoče, ker ima akumulirana/shranjena energija 2-mesečni zamik v uporabi energije, kar preprosto pomeni, da je energija shranjena spomladi, poleti uporabljena za hlajenje in energija shranjena jeseni, pozimi uporabljena za ogrevanje.

Več kot tretjina prihrankov pri stroških

Ko je podjetje Menerga dizajniralo hibridno napravo RewaTemp, so veliko svoje pozornosti namenjali okolju in varovanju le tega, zato je naprava skrbno načrtovana in izdelana tako, da ima minimalni vpliv na okolje. Prav tako je zelo pomembno omeniti, da naprava za svoje delovanje ne potrebuje nobenih kemikalij in da voda, ki jo uporabljajo za prenos energije, ni spremenjena ali kakorkoli neoporečna. Vse kar naprava spremeni, je temperatura vode, saj je le-ta med vračanjem nazaj v morje, par stopinj toplejša/hladnejša.

Primorske občine vidijo morje, kot potencial

Tudi v piranski občini spodbujajo uporabo obnovljivih virov energije in učinkovite rabe energije tako v javnem, kot v zasebnem sektorju. V preteklosti je občina kandidirala za sredstva za izdelavo študije o možnosti za izkoriščanja energije morja za hlajenje in ogrevanje stavb v neposredni okolici Tržaškega zaliva. Skupaj s partnerji so pripravili vlogo, ki je bila sprejeta, vendar so razpisovalci zaradi premalo denarja, ki so ga imeli na voljo, opustili razpis. Kljub temu, da je šlo ne neuspešni poizkus, pa vsekakor ne moremo ignorirati njihove težnje, ki bo enkrat zagotovo uresničena.

Piranska občina tako nadaljuje s preučevanjem možnosti izrabe energije morja za ogrevanje in hlajenje Gledališča Tartini.

Tudi v Hotelih Bernardin so se odločili za ogrevanje in hlajenje dveh hotelov in pri tem izrabljajo energijo morja; tako bodo stroške energentov dolgoročno skušali znižati za več kot tretjino.

Fotografija: Jaka Ivančič (malabarka.eu)

Toplotne črpalke – jedro rešitve: hlajenje stavb s pomočjo morja

Hlajenje s pomočjo morske vode je mogoče doseči s pomočjo hibridnih toplotnih črpalk.

Geotermalne meritve kažejo, da se temperatura na prvih 10–20 m pod zemeljsko površino med letom zaradi atmosferskih vplivov spreminja, v večjih globinah pa je stalna in se povišuje za približno 3 °C na vsakih 100 m globine.

Kjer morske vode ni na voljo, lahko s pomočjo geosond pridobimo manjše količine toplotne energije, pridobivamo jo pa na več 10 metrih globine.  Geosondo predstavlja sistem štirih cevi, od katerih sta po dve povezani v zanko. V sistemu je še peta cev, ki služi za to, da vrtino zapolnimo s posebno cementno maso, ki ima dobro toplotno prevodnost. V ceveh kroži hladilno sredstvo (zaprt krožni sistem), ki zemlji odvzame toploto in jo prenese do toplotne črpalke.

Toplotna črpalka nato segreje vodo na želeno temperaturo (npr.do 55°C) oziroma po potrebi v poletnem času tudi ohladi.

S pomočjo črpalke je najbolj učinkovito ogrevanje pri nižji temperaturi preko talnega in stenskega ogrevanja. Za delovanje toplotne črpalke je potrebna električna energija. Grelno število hibridne naprave Rewatemp je med 3 in 4, kar pomeni, da z 1 kW porabljene električne energije pridobimo 3-4 kW toplotne energije.

Rewatemp – hibridna toplotna črpalka in hladilni agregat

RewaTemp – Toplotna črpalka in hladilni agregat v eni hibridni napravi, ki hkrati proizvaja toplotno in hladilno energijo ter pri svojem delovanju uporablja obnovljive vire energije (npr.bližina morja).

Prednost RewaTemp naprave je, da simultano proizvaja toplotno in hladilno energijo. Kar pomeni, da lahko v eni napravi istočasno proizvedemo toplotno in hladilno energijo.

 

Tukaj si lahko preberete več o sami hibridni napravi RewaTemp in tudi o načinu, kako jo lahko implementirate v svoj projekt.