Kaj je plitva geotermalna energija in zakaj se jo splača uporabiti?

Zanimanje za obnovljive vire energije, zeleno gradnjo in zmanjšanje toplogrednih plinov v zadnjih letih skokovito narašča. In prav je tako! En izmed tovrstnih virov energije je plitva geotermalna energija, ki bi si v Sloveniji zaslužila več pozornosti. Je praktično neomejen vir energetsko varčnega ogrevanja in hlajenja, ki ga lahko izrablja vsaka stavba, ne glede na njeno namembnost.

Ima tudi cel kup drugih prednosti, a začnimo na začetku.

Kaj je plitva geotermalna energija in kako deluje?

Plitva geotermalna energija je en izmed najbolj priročnih obnovljivih virov energije, ki je prisoten oz. primeren za uporabo skoraj povsod po Sloveniji.

Plitva geotermalna energija je toplota zemeljske skorje od 1,5 metra globine pa vse tja do 300 ali 400 metrov globine. Izvira iz zemeljskega jedra in je zato najčistejši ter praktično neusahljiv vir energije.

Izraba plitve geotermalne energije temelji na stalni temperaturi zemeljske skorje. Ne glede na to, ali je zunaj ledena zima ali vroče poletje, ima široka plast zemeljske skorje temperaturo okrog 13 °C. Ta fenomen ste verjetno že opazili, ko ste šli v klet ali obiskali Kraško jamo – poleti je prijetno hladno, pozimi pa topleje, kot bi pričakovali. Ta plast stalne temperature se začne nekje pri 3 metrih globine, globlje pa se zemlja segreje in tako ima na globini 400 metrov običajno med 20 in 25 °C.

Prav to razliko v temperaturi izkoriščajo sistemi za izrabo plitve geotermalne energije, ki, če zelo poenostavimo, pozimi iz zemlje “črpajo” toploto in vanjo vračajo hlad, poleti pa počnejo obratno. Brez skrbi, o tem bomo še govorili.

A najprej poglejmo, zakaj bi sploh razmišljali o izrabi plitve geotermalne energije.

Kaj so prednosti izrabe plitve geotermalne energije?

1. Čist in obnovljiv vir energije

Sistemi za izrabo plitve geotermalne energije ne ustvarjajo izpustov ogljikovega dioksida. To pomeni, da povprečna stanovanjska hiša z uporabo tovrstne energije zniža svoj ogljični odtis za približno dva avtomobila letno. Pri večjih je stavbah je razlika še očitnejša.

2. Zanesljiv in varen vir energije

Plitva geotermalna energija ni odvisna od sonca, vetra ali vremenskih pogojev in je na voljo vse leto. To je ogromna prednost, saj je zanesljivost pereča težava izrabe nekaterih drugih obnovljivih virov, kot sta sonce ali veter. Poleg tega sta plitva geotermalna energija in sistem za njeno izrabo varna, saj ni tveganja za uhajanje ogljikovega monoksida ali kakšno eksplozijo.

3. Energija, ki hladi in greje.

Čeprav plitvo geotermalno energijo običajno povezujemo s toploto, jo hibridne naprave s pridom izkoriščajo za  gretje IN hlajenje. To pomeni občuten prihranek tekom celega leta.

4. Učinkovitost in prihranek.

Toplotne črpalke in hibridni sistemi običajno porabijo od 25 % do 50 % manj elektrike kot večina konvencionalnih sistemov za gretje in hlajenje. Ne le to, pri večjih stavbah običajno pomenijo tudi prihranek prostora, saj je strojna oprema za izrabo manjša.

Čeprav so namestitveni stroški nekoliko višji, pa so mesečni računi ogrevanja in hlajenja povprečno od 40 % do 50 % nižji. Ko ta prihranek povežemo z naslednjo točko, je jasno, da gre za naložbo, ki se povrne in vodi do dolgoročnih prihrankov.

5. Nezahtevne naprave, malo vzdrževanja in dolga življenjska doba.

Črpalke in hibridne naprave nimajo veliko premičnih delov in se nahajajo znotraj stavbe, kar pomeni, da so težave in okvare zelo redke. Črpalke običajno zdržijo vsaj 20 let, cevi pa imajo pogosto garancijo med 25 in 50 let.

Hibridne naprave imajo pogosto avtomatiziran preklop med zimskim, poletnim in prehodnim režimom, tako da se naprava sama prilagodi pogojem in letnemu času.

Kako je s koriščenjem plitve geotermalne energije v Sloveniji?

Vir: Institut »Jožef Stefan« – Cetner za energetsko učinkovitost: Life Climate Path 2050

Če pogledamo toplotno karto potenciala plitve geotermalne energije v Sloveniji, vidimo, da je naša država razmeroma dobro pokrita in da ni veliko območij, kjer ni mogoče izkoristiti naprav voda-zrak ali naprav voda-voda.

Severovzhodni del države kaže še posebej velik potencial za učinkovito izrabo geotermalne energije. Lega in tla naše države tako niso ovira, ampak večinoma nudijo dobre pogoje, ki se jih splača izkoristiti.

Kako deluje sistem, ki izrablja plitvo geotermalno energijo?

Pri izrabi plitve geotermalne energije, uporabljamo sistem, ki je sposoben:

• ogrevati, tako da črpa toploto izpod površja zemlje in jo razdeli po stavbi, hkrati pa hlad prenese pod površje,
• hladiti, tako da hlad izpod površja zemlje prenese in razdeli po stavbi, hkrati pa toploto pošlje pod površje zemlje.
• doseči optimalno regeneracijo obnovljivega vira, ki je še posebej pomembna pri večjih odjemih toplote.

Vsak tak sistem je načeloma sestavljen iz treh glavnih delov:

• Zbiralnikov oz. kolektorjev, ki s pomočjo medija (npr. vode) pridobivajo energijo pod zemljino površino. Obstaja več različnih vrst zbiralnikov, ki si jih bomo kmalu ogledali.
• Toplotne črpalke oz. hibridnega sistema, kamor zbiralniki pošljejo medij in kjer njegova energija pretvori v uporabno energijo, ki segreje ali hladi stavbo.
• Distribucijski sistem, ki skrbi, da se stavba enakomerno greje ali hladi.

Glede na način zbiranja energije, delimo sisteme za izrabo plitve geotermalne energije na zaprte in odprte.

Kateri sistem je najprimernejši je odvisno od sestave tal, prisotnosti podzemne vode, snovi v podzemni vodi in še česa.

Odprt sistemi kot medij in vir toplote uporabljajo podtalnico in vodo po uporabi spustijo nazaj v zemljo v isti vodni sloj. To jim omogoča, da za nizke stroške izkoriščanjo močan vir energije. A uporaba podtalnice zahteva vir oz. sloj podtalnice, primerno kemično sestavo vode (nizka vsebnost železa) in vodnjak oz. vrtino, ki doseže vir vode. Le-ta zahteva več vzdrževanja kot zaprt sistem. Podtalnica, primerna za uporabo, ima med 3 in 14 °C, najprimernejša pa je zlata sredina.

Zaprti sistemi so tisti, kjer medij, ki prenaša toploto, kroži v sklenjenem krogu in nima stika z zunanjimi dejavniki. Medij se pod površino zemlje segreje ali ohladi in to energijo prenese v toplotno črpalko oz. hibridno napravo.

Zaprti sistemi so lahko horizontalni ali vertikalni.

Horizontalni sistemi so najenostavnejši za namestitev, saj so kolektorji nameščeni plitvo pod površjem – lahko že na globini 1,5 metra. Cevi so položene vzporedno, spiralno ali v slojih. Horizontalni sistemi zahtevajo precej veliko površino, zato so primerni zgolj za stavbe, ki imajo poleg zgradbe še dovolj zemlje. Ta zemlja ne sme biti pokrita, saj je sončna toplota, ki greje zemljo, pomemben vir energije za kolektorje.

Vertikalni sistemi izkoriščanjo konstantno temperaturo zemlje. Običajno so na globini od 15 pa do 180 metrov. Temperatura kamnin segreje ali ohladi medij v ceveh, ki to energijo prenese do toplotne črpalke ali hibridne naprave.Te sistemi so primerni tudi za gosteje poseljena področja, saj zahtevajo zelo malo prostora. Praviloma je pod zgradbo na ustrezni globini dovolj energije za ogrevanje in hlajenje stavbe.

To bo dovolj za uvod v serijo člankov o izrabi plitve geotermalne energije. Verjamemo, da zdaj veste, zakaj se splača razmisliti o potencialu tovrstne energije. Naslednji mesec si bomo podrobneje ogledali delovanje toplotnih črpalk oz. hibridnih naprav ter primerjali tipa črpalk voda-zrak in voda-voda.

Vam je bil članek všeč? Prijavite se na naše novice in poskrbeli bomo, da boste izvedeli marsikaj zanimivega ter koristnega o obnovljivi energiji in trajnostni gradnji!