Τι είναι η γεωθερμία
Ένα παλιό όνειρο του ανθρώπου είναι η εκμετάλλευση της μεγάλης θερμοκρασίας που επικρατεί στο εσωτερικό της γης. Η ιδέα προήλθε από την ανάβλυση μεγάλης ποσότητας θερμού νερού ή/και ατμών ή, απλώς, θερμού αέρα (τα ονομαζόμενα γεωθερμικά ρευστά) σε πολλές περιοχές της γης. Σε άλλες πάλι περιοχές, που δεν έχουν αυτό το προνόμιο, γίνονται γεωτρήσεις σε μεγάλα βάθη, για να βρεθούν τα γεωθερμικά αυτά ρευστά. Η ενέργεια των γεωθερμικών ρευστών λέγεται γεωθερμική ενέργεια.
Η γεωθερμία είναι μια ήπια και ανανεώσιμη ενεργειακή πηγή, που μπορεί, με τις σημερινές τεχνολογικές δυνατότητες, να καλύψει ενεργειακές ανάγκες θέρμανσης αλλά και παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, σε ορισμένες περιπτώσεις. Προσφέρει ενέργεια χαμηλού κόστους ενώ δεν επιβαρύνει το περιβάλλον με εκπομπές βλαβερών ρύπων.
Σύμφωνα με την ελληνική νομοθεσία, τα γεωθερμικά πεδία διακρίνονται σε δύο κατηγορίες:
- Στα πεδία χαμηλής θερμοκρασίας, στα οποία η θερμοκρασία του προϊόντος (νερού, ατμού) κυμαίνεται από 25°C έως και 90°C.
- Στα πεδία υψηλής θερμοκρασίας, στα οποία η θερμοκρασία του προϊόντος (νερού, ατμού) υπερβαίνει τους 90°C.
Ανάγκες που εξυπηρετεί
Η γεωθερμία αποτελεί μια καινοτομία εξέλιξης στον τομέα της θέρμανσης - ψύξης. Η χρήση της ενδείκνυται για όλους τους χώρους (οικιακούς χώρους, ξενοδοχειακές επιχειρήσεις, βιομηχανικές εγκαταστάσεις, κτηνοτροφικές μονάδες, θερμοκήπια, ιχθυοκαλλιέργειες) όπου απαιτείται η ύπαρξη θέρμανσης και ψύξης. Στις περιπτώσεις που τα γεωθερμικά ρευστά έχουν υψηλή θερμοκρασία (πάνω από 150°C), η γεωθερμική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Όταν, όμως, η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη, η γεωθερμική ενέργεια αξιοποιείται για τη θέρμανση κατοικιών και άλλων κτιρίων ή κτιριακών εγκαταστάσεων, θερμοκηπίων, κτηνοτροφικών μονάδων, ιχθυοκαλλιεργειών κ.λ.π.
Η εκμετάλλευση της ενέργειας από το εσωτερικό της γης γίνεται με τη χρήση μιας γεωθερμικής αντλίας θερμότητας. Με αυτό τον τρόπο, γίνεται μεταφορά θερμότητας από και προς το έδαφος για παραγωγή ψύξης, θέρμανσης και ζεστού νερού χρήσης για οικιακές αλλά και ευρύτερης κλίμακας εφαρμογές. Πρακτικά, η γεωθερμική αντλία θερμότητας δεν είναι τίποτε άλλο από μία μηχανή που μπορεί να μεταφέρει τη θερμότητα από τον ψυχρό χώρο στο θερμό, ή στη γλώσσα των μηχανικών, από τη «θερμή δεξαμενή» στην «ψυχρή δεξαμενή». Η αντλία αυτή, αντί να χρησιμοποιεί τον αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος για να αποβάλει ή να αντλήσει θερμότητα, χρησιμοποιεί τη θερμότητα που περικλείουν τα υπόγεια νερά, τα νερά των λιμνών και της θάλασσας ή ακόμα και τη θερμότητα που περικλείει το χώμα.
Έχει επαληθευτεί το γεγονός ότι, λίγα μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους, η θερμοκρασία είναι σχεδόν σταθερή σε όλη τη διάρκεια του έτους. Η γεωθερμική αντλία, χρησιμοποιώντας ένα δίκτυο σωληνώσεων, όπου κυκλοφορεί νερό, κατάλληλα τοποθετημένων, ανταλλάζει θερμότητα με το έδαφος ή με τη θάλασσα, αναλόγως την εγκατάσταση.
Τα oφέλη από τη χρήση της γεωθερμικής ενέργειας
Από την εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας, τόσο για ηλεκτροπαραγωγή όσο και για θερμικές εφαρμογές, προκύπτουν σημαντικά περιβαλλοντικά οφέλη που εντοπίζονται στην αποφυγή έκλυσης διοξειδίου του άνθρακα (CO2) και άλλων αέριων ρύπων που εκλύονται από την καύση συμβατικών καυσίμων.
Όσον αφορά τις γεωθερμικές αντλίες θερμότητας, αυτές καταναλώνουν 30% - 60% λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια από τα αποδοτικότερα αερόψυκτα συστήματα, με αντίστοιχη μείωση εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα (CO2) στους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής. Η αντίστοιχη μείωση εκπομπών CO2 σε σχέση με ένα σύστημα θέρμανσης συμβατικών καυσίμων (πετρέλαιο θέρμανσης ή φυσικό αέριο) ανέρχεται περίπου στο 40%.
Από τη χρήση γεωθερμικών συστημάτων, εκτός από τα παραπάνω, προκύπτουν και κοινωνικά οφέλη, κυρίως από το γεγονός ότι η γεωθερμία αποτελεί ανανεώσιμη και εγχώρια μορφή ενέργειας μέσω της δημιουργίας νέων θέσεων εργασίας και ανάπτυξης σε τοπικό επίπεδο για την εγκατάσταση των γεωθερμικών μονάδων. Σε εθνικό και ευρωπαϊκό επίπεδο, περιλαμβάνουν μείωση της εξάρτησης της κοινωνίας από εισαγόμενα καύσιμα με παράλληλη απελευθέρωση ιδιωτικών κεφαλαίων, που μπορούν να διατεθούν για επενδύσεις και βελτίωση της ανταγωνιστικότητας, παράγοντες που έμμεσα οδηγούν στη μείωση της ανεργίας και την οικονομική ανάπτυξη.
Σύγκριση με τα συμβατικά καύσιμα
Μπορεί κάποιος να συγκρίνει ένα συμβατικό σύστημα κλιματισμού με αερόψυκτες εξωτερικές μονάδες, όπως για παράδειγμα τα πολύ γνωστά σε όλους μας κλιματιστικά μηχανήματα διαιρούμενου τύπου, οι εξωτερικές μονάδες των οποίων είναι εμφανείς στα μπαλκόνια των διαμερισμάτων ή στα δώματα των κτιρίων. Όλοι όσοι τα έχουν χρησιμοποιήσει το καλοκαίρι, κατά τη διάρκεια μιας πολύ ζεστής μέρας (35 ή και 40°C), γνωρίζουν τη δραματική πτώση της απόδοσής τους και την αδυναμία τους να δροσίσουν ικανοποιητικά το χώρο. Αυτό συμβαίνει γιατί η συσκευή καλείται να αποβάλει θερμότητα σε ένα περιβάλλον ήδη κορεσμένο από θερμικό φορτίο και καταβάλει μια μάταιη προσπάθεια, καταναλώνοντας υπερβολικά ποσά ηλεκτρικής ενέργειας.
Αν όμως η κλιματιστική συσκευή απέβαλε τη θερμότητα σε ένα ψυχρότερο περιβάλλον, όπως αυτό του εσωτερικού του εδάφους, όπου ακόμη και στις θερμότερες μέρες του καλοκαιριού η θερμοκρασία δεν ξεπερνάει τους 20°C, τότε η απόδοσή της θα ήταν πάρα πολύ μεγάλη και η οικονομία σε ηλεκτρική ενέργεια τεράστια.
Σε αυτή την αρχή της θερμοδυναμικής, βασίζεται η χρήση των γεωθερμικών εναλλακτών, που κατά μια έννοια «μεταφέρουν», με τη βοήθεια της αντλίας θερμότητας, τους 20°C του εδάφους μέσα στο κτίριο, καταναλώνοντας έτσι την ελάχιστη δυνατή ηλεκτρική ενέργεια. Με ανάλογο τρόπο, το χειμώνα, το γεωθερμικό σύστημα καλείται να ανυψώσει τους 15 - 17°C του εδάφους μέχρι τους 20 - 22°C για να ζεστάνει το εσωτερικό του κτιρίου. Η οικονομία και εδώ είναι τεράστια σε σχέση με μία συμβατική αντλία θερμότητας αέρα. Να σημειωθεί ότι τα συμβατικά κλιματιστικά μηχανήματα αδυνατούν σχεδόν να ζεστάνουν το χώρο σε θερμοκρασίες κάτω των 0°C.
Η Γεωθερμία στη Φθιώτιδα
Η περιοχή της Ανατολικής Στερεάς (Θερμοπύλες - Καμένα Βούρλα - Λεκάνη Σπερχειού) χαρακτηρίζεται από ιδιαίτερες γεωλογικές συνθήκες και θεωρείται μια ευνοημένη γεωθερμικά περιοχή. Για παράδειγμα, τα νησιά των Λιχάδων είναι ένα ηφαιστειακό κέντρο πρόσφατης γεωλογικής ηλικίας. Από έρευνες διαφόρων φορέων στη χώρα μας, έχουν εντοπισθεί 30 κύρια γεωθερμικά πεδία, μεταξύ των οποίων και αυτό της περιοχής Σπερχειού, το οποίο χαρακτηρίζεται ως χαμηλής θερμοκρασίας.
Μια ολοκληρωμένη μελέτη αξιολόγησης και διαχείρισης του γεωθερμικού πεδίου στην περιοχή της ανατολικής Στερεάς Ελλάδας θα μπορούσε να αποφέρει σημαντικά οφέλη στην τοπική κοινωνία. Είναι σημαντικό να τονισθεί ότι τα γεωθερμικά ρευστά της Φθιώτιδας, όπως προκύπτει από εξέταση των θερμών πηγών, έχουν χαμηλό έως μέτριο σύνολο διαλυμένων αλάτων και δε συνοδεύονται από επιβλαβή αέρια, στοιχεία που είναι θετικά από τεχνική και περιβαλλοντική άποψη για μελλοντική αξιοποίηση των υδάτων για την παραγωγή ενέργειας. Επίσης, η γεωγραφική θέση της περιοχής επιτρέπει την μεταφορά ενέργειας προς το βορρά και το νότο, αποφεύγοντας της απώλειες μεταφοράς ρεύματος λόγω απόστασης.
Σήμερα, οι πηγές αυτές χρησιμοποιούνται σαν θερμά, ιαματικά λουτρά. Άλλες εφαρμογές που μπορούν να αναπτυχθούν, χρησιμοποιώντας τη γεωθερμία, είναι ιχθυοκαλλιέργειες, θερμοκήπια και θέρμανση του εδάφους.
Μετά από γεωθερμομετρία, η θερμοκρασία του νερού των θερμών πηγών κυμαίνεται από 100 έως 175°C. Σε βάθος μεγαλύτερο του 1km, το νερό αναμένεται να έχει θερμοκρασία 100οC ενώ βαθύτερα, κοντά στο ηφαιστειακό κέντρο, αναμένεται θερμοκρασία των 175οC. Με αυτές τις θερμοκρασίες, μπορεί να καταστεί δυνατή η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω της γεωθερμίας και, κατ' επέκταση, η τηλεθέρμανση των οικισμών της περιοχής αυτής.
Γεωθερμικά αυτόνομο κτίριο της Δ.Ε.Υ.Α. Λαμίας
Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα χρήσης γεωθερμίας στη Φθιώτιδα είναι το νέο κτίριο της Δημοτικής Επιχείρησης, που κατασκευάζεται στο πλαίσιο της πολιτικής του Δήμου Λαμιέων για πράσινη ανάπτυξη και εφαρμογή όλων εκείνων των προτάσεων της Ε.Ε. για μείωση των εκπομπών διοξειδίου του Άνθρακα. Eίναι το μεγαλύτερο, και ίσως μοναδικό στην Ελλάδα, εξολοκλήρου βιοκλιματικό δημόσιο κτίριο, που θα αξιοποιεί τις φυσικές πηγές ενέργειας (αβαθή Γεωθερμία και Ήλιος). Η έκτασή του καλύπτει τα 4.110 m2 και θα παρουσιάζει ενεργειακή αυτονομία.
Έχει προβλεφθεί να καλύπτει τις σημερινές αλλά και τις μελλοντικές ανάγκες της Δ.Ε.Υ.Α.Λ. αφού αναμένεται η επαύξηση του αντικειμένου της τόσο με την διεύρυνση των ορίων αρμοδιότητάς της, όσο και σε ενδεχόμενα νέα αντικείμενα όπως άρδευση, διαχείριση στερεών αποβλήτων, παραγωγή ενέργειας, εμφιάλωση κ.τ.λ.
Το γεωθερμικό σύστημα του νέου κτιρίου θα συμβάλλει στην κάλυψη του μεγαλύτερου τμήματος του φορτίου θέρμανσης, ψύξης και παραγωγής θερμού νερού. Για το λόγο αυτό, αξιοποιήθηκε επιφάνεια οικοπέδου 8.100 m2, για την κατασκευή οριζόντιου γεωθερμικού εναλλάκτη, σε βάθος περίπου 1,5 m από την τελική διαμόρφωση του περιβάλλοντος χώρου.
Το σύστημα αυτό στηρίζεται στην εκμετάλλευση του σταθερού θερμικού πεδίου του υπεδάφους και στην άντληση ενέργειας από το υπέδαφος. Η ενέργεια που θα συλλέγεται από το υπέδαφος θα οδηγείται σε κατάλληλη διάταξη δύο αντλιών θερμότητας μέσα στο μηχανοστάσιο.
Το συνολικό μήκος του γεωθερμικού εναλλάκτη ανέρχεται σε 16 km μήκους και αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα συστήματα οριζόντιας γεωθερμίας στην Ελλάδα. Το σύστημα θα έχει την δυνατότητα παραγωγής 145 MWh (μεγαβατώρες) ψύξης ετησίως και 195 MWh (μεγαβατώρες) θέρμανσης ετησίως.
Από την συγκεκριμένη εφαρμογή, αναμένεται να εξοικονομούνται περίπου 25 τόνοι πετρέλαιο, με αντίστοιχη μείωση του διοξειδίου του άνθρακα κατά 28 τόνους ανά έτος. Θα εξοικονομούνται επιπλέον και 22.000 περίπου ηλεκτρικές ΚWH (κιλοβατώρες), με αντίστοιχη μείωση του άνθρακα κατά 5 - 6 τόνους ανά έτος.
Το παρόν σύστημα θα συνδυασθεί και με κεντρικό ηλιακό σύστημα που θα τοποθετηθεί στην οροφή του κτιρίου. Ο συνδυασμός αυτών των δύο συστημάτων αναμένεται να μειώσει την ετήσια λειτουργική δαπάνη θέρμανσης - ψύξης, σε σύγκριση με τα συνήθη συμβατικά συστήματα, σε ποσοστό άνω των 50%.
Πρέπει να τονιστεί το γεγονός, για να γίνει κατανοητή και η καινοτομία του έργου, ότι σε οποιοδήποτε συμβατικό κτίριο με οποιαδήποτε άριστης ποιότητας συμβατικά συστήματα θέρμανσης και ψύξης, σε όλη τη διάρκεια ζωής του κτιρίου δεν παύει κανείς ποτέ να πληρώνει για θέρμανση τον χειμώνα και ψύξη το καλοκαίρι. Αντίθετα, σε αυτό το κτίριο, το κόστος αυτό σχεδόν μηδενίζεται. Το ετήσιο οικονομικό όφελος αναμένεται να ανέλθει σε 20.000 € από την οικονομία σε πετρέλαιο και ρεύμα.
Πηγές:
http://technologein.pathfinder.gr
http://greenenergyplus.blogspot.gr
