Hvordan fungerer geotermisk varme? Varmeenergi fra grundvand

hvordan fungerer geotermisk varme

Stenvarme er den form for varmeenergi, der produceres fra grundfjeldets grundvand.

Et stenvarmesystem beregnet til et enfamiliehus kræver, at der bores et eller flere huller med en dybde på 90 - 200 meter i klippen. Energien ekstraheres ved at sende afkølet væske gennem en sten i et rør, hvor væsken opvarmes af grundvandet i klippen, som samtidig køler grundvandet lidt. Denne væske kaldes kølevæske eller opsamlingsvæske. Efter at kølemidlet har cirkuleret gennem klippen, føres væsken til en fordamper, hvor den opvarmer kølemidlet, men varmen fra klippen. Når saltlage har afgivet varmen, bringes den tilbage ned i klippen for at blive opvarmet igen. Kølemidlet har et meget lavt kogepunkt, så det fordamper let. Gassen føres derefter ind i en kompressor, hvor den komprimeres. Denne proces gør gassen endnu varmere, og når den har nået den rigtige temperatur, sendes den til varmepumpens kondensator, der skal bruges til at opvarme det vand, som husets varmesystem bruger til at opvarme huset. Efter afgivelse af varmen køler kølemidlet af og bliver flydende igen ved kondens. Kølemidlet returneres til fordamperen for at blive opvarmet af kølemidlet.

Indhold

  • 1 Baggrund
  • 2 Udførelse
  • 3 Vejledningsværdi for mulig energi udvundet til et stenopvarmningshul
  • 4 Teknisk design
  • 5 Se også
  • 6 Referencer og fodnoter
  • 7 Eksterne links

Baggrund

Stenvarme bruger geoenergi, som er energi skabt af solenergi. Stenvarme udvindes fra den dybde, hvor grundfjeldet og grundvandet har samme temperatur.

Grundvattnet värms upp av solen när vattnet befinner sig nära markytan samt av vatten i närliggande större sjöar och hav som även de värmts upp at solen. I Sverige håller grundvattnet en relativt jämn temperatur på 6 – 8 grader under hela året. Den stora tillgången av grundvatten i berggrundens sprickzoner i kombination med grundvattnets relativt stadiga temperatur, gör att bergvärme kan användas året runt.

Ett missförstånd som finns angående traditionell bergvärme är att värmen kommer från jordens inre, så kallad geotermisk energi. Det skulle vara väldigt kostsamt då det i Sverige skulle krävas borrhål med minst 1000 – 2000 meters djup för att dra nytta av värmen från jordens inre.

Det finns några länder, exempelvis El Salvador, Island och Kenya, där jordskorpan är tillräckligt tunn för att geotermisk energi kan användas till elproduktionen.

 

Utförande

Bergvärme innebär att man tar värmeenergi ur grundvattnet genom att borra hål i berggrunden. Borrhålet är runt 90 – 200 meters djupt beroende på hur grundvattnet är fördelat i marken då man vill att vattnet ska omsluta en så lång stäcka av borrhålet som möjligt.

När bergvärmepumpen tar upp värmeenergin leder det till att grundvattnets temperatur sänks med i medeltal 3 – 4 grader. Om vattenomsättningen i borrhålet är god kan det utvinnas relativt stora energimängder ur ett enda borrhål.

For at stenvarmen skal være så effektiv som muligt, er det vigtigt, at så længe en del af borehullet er lukket, og at borehullets vandomsætning er meget god. Hvis disse forhold ikke eksisterer, er der risiko for hurtig isdannelse og såkaldt permafrost i borehullet. Permafrost betyder, at isen ikke tø i løbet af den varme del af året.

Dette kan føre til, at den isklump, der normalt dannes omkring borehullet om vinteren, øges i volumen for hvert år, der går. Over tid fører dette til en drastisk eller fuldstændig ophør af vandstrømmen omkring borehullet og den ekstraherede varmeenergi.

Det er normalt, at der er en vis isdannelse i den nederste del af borehullet om vinteren. Denne is tøer dog i den varme del af året og har ingen betydning for udvindingen af ​​energi, da denne styres af temperaturforskellen. Temperaturfaldet mellem -1 til - 4 grader giver den samme energi som temperaturfaldet mellem +8 til +5 grader, begge tilfælde har en temperaturforskel på 3 grader.

Der er også en vis positiv effekt med isdannelse, hvis den ikke er for omfattende, da den energiabsorberende overflade mod grundvandet stiger.

I nogle områder fordeles grundvandet på en sådan måde, at det er mere effektivt at bore hullet skråt nedad, et såkaldt gradhul i stedet for lige ned. Dette gøres således, at borehullet har kontakt med grundvandet over en længere afstand.

Hvis du tager højde for den elektricitet, der bruges til at drive varmepumpen og dens forskellige dele, kan du stole på at reducere energibehovet for anden energi til opvarmning og varmt vand med ca. 50%.

Vejledningsværdi af mulig energi udvundet til et stenvarmehul

For et stenopvarmningshul med en diameter på 140 mm (5,5 tommer) er retningslinjen, at det er muligt at tage maksimalt ca. 140 kWh pr. Meter vandbærende borehuller og pr. År. Hvis du beregner det i effekt (W), betyder det, at den maksimale effekt pr. Meter vandbærende borehul er 50 W, med andre ord ikke mere end en pære på 50 W.

Imidlertid betyder borehullets tid og vandførende længde, at der kan udvindes betydelige mængder varmeenergi i løbet af et år. I Sverige er grundvandet i gennemsnit 10 meter eller mere under jordoverfladen. Hvis du har en dybde på 10 meter, indtil du når grundvandet, kan du ved at bore et 200 meter dybt borehul få en aktiv borehulsdybde på 190 meter, hvor energi kan absorberes.

 

  • Borehuls diameter = 140 mm (5,5 ″)
  • Maksimalt forbrugt energi pr. Meter hul og år = 140 kWh
  • Borehuledybde 200 m. Effektiv vandbærende huldybde = 190 m
  • Mulig ekstraheret varmeenergi = 190 mx 140 kWh = 26 600 kWh.

Det betyder, at der med to borehuller på 200 m kan udvindes en potentiel 53.200 kWh varmeenergi. Hvis du har til hensigt at bore mere end et hul, skal du lade en afstand på 20 m ligge mellem borehullerne for ikke at forårsage for stor en gennemsnitlig sænkning af grundvandstemperaturen. Derudover skal det ifølge loven være mindst 10 m til den næste grund. På grund af dette kræves relativt store grundarealer, hvis der kræves mange borehuller til anlægget.

En geotermisk varmepumpe giver ca. 4 gange så meget energi, som den bruger. Med andre ord trækker varmepumpen 1 del energi til at udvinde 4 dele energi fra grundvandet.

Et mindre geotermisk varmeanlæg har nogle fordele i forhold til andre energikilder. Fordele som høj driftssikkerhed, ikke for store investeringsomkostninger, og at det giver en stabil energiforsyning uanset vejr og årstid.

Sammenlignet med omkostningerne til opvarmning med olie eller elektricitet kan investeringsomkostningerne for et mindre geotermisk varmesystem begynde at betale sig efter allerede 4-5 år. Hvis du sammenligner med omkostningerne til opvarmning med fjernvarme, kan det begynde at betale sig efter 8-10 år, beregnet med aktuelle energiomkostninger.

Stenvarme har også den fordel, at der hidtil ikke er nogen gebyrer for energiudvinding. I fremtiden kan det dog være relevant at opkræve gebyrer for store energiforbrug i tætbefolkede områder. Dette skyldes, at der kan være negative miljøeffekter, da den gennemsnitlige grundvandstemperatur falder i større områder.

Udvinding af varme fra havvand er et alternativ til stenvarme, da havvand næsten har uendelige mængder energi, og temperaturen har tendens til at være højere end i grundvandet. Der er i øjeblikket et antal større anlæg, der bruger dette i kombination med andre ekstraktionsmetoder. Da dette kræver store investeringsomkostninger og kan have negative miljøeffekter i det lokale vandområde i tilfælde af store energiforbrug, er brugen af ​​havvandsopvarmning ikke steget markant.

 

Teknisk design

Borehullet har et lukket system omgivet af grundvand, der består af fleksible slanger med god varmeledningsevne. I disse slanger cirkulerer en særlig væske (saltvandsvæske), som er væske selv ved minusgrader.

Den nødvendige dybde på borehullet varierer afhængigt af hvor grundvandet er placeret, men borehullet er i gennemsnit 90-100 meter. Boring er sjældent dybere end 200 meter på grund af boretekniske årsager. Det kan dog være mere økonomisk at bore et 200 meter borehul i stedet for at bore to 100 meter borehuller.

Der er også varmepumper med åbent system. I det ene pumpes vandet i borehullet lige ind i varmepumpens varmeveksler eller i en tilsluttet ekstern varmeveksler. Denne type system har den fordel, at fordi vandet har en højere temperatur, kan du få en bedre effektivitet. Hvis du også har en god vandforsyning, kan du have et højere energiforbrug. Ulempen er dog, at du skal bortskaffe det pumpede vand et passende sted, og at det skal have en god vandkvalitet for at undgå, at varmeveksleren bliver tilstoppet. Denne type system kaldes også grundvandsopvarmning.

I et lukket system er længden af ​​borehullets vandførende del direkte proportional med hvor meget energi det er muligt at udvinde fra borehullet, mens det i et åbent system styres, hvor meget energi der kan ekstraheres fra vandforsyningen.

I det lukkede system pumpes saltvandsvæsken via slangen ind i borehullet, der er lukket af grundvand. Når væsken passerer gennem borehullet, opvarmes den med 3-4 grader. Derefter skubbes den opvarmede væske op til varmepumpens varmeveksler, hvor dens varmeenergi via et andet lukket system overføres til det varme vand, der senere vil blive brugt til for eksempel at opvarme huset. For at vandet når den ønskede temperatur på ca. +50 grader, skal det bygges op trin for trin. Vandet opbevares i akkumulatortanke og recirkuleres til varmeveksleren for at få mere energi, indtil det når den ønskede temperatur.

Kilde: wikipedia

Registrering & ansøgning

Registrering - uden for vandbeskyttelsesområdet

Alle varmepumper (undtagen luftvarmepumper) skal rapporteres til driftsmiljøet af dig, der er ejendomsejeren inden installation. Dette skyldes, at varmepumper, der bruger varme fra jord, sten, overflade eller grundvand, muligvis kan påvirke grundvandet og dermed have en negativ indvirkning på miljøet.

Anvendelse - inden for vandbeskyttelsesområdet

Det er ekstra følsomt at installere geotermisk varme, hvis du bor i et vandbeskyttelsesområde. Derfor skal du ansøge om tilladelse, før du installerer en varmepumpe i et sådant område.

Sådan registreres / ansøges

Registrering / ansøgning skal ske i god tid på en særlig formular, og du må ikke starte installationen, før du har modtaget et svar på registreringen / ansøgningen. Installatøren af ​​varmepumpen kan normalt være behjælpelig med de nødvendige oplysninger.

Kort med markeret borehul

Når du foretager en ansøgning, skal du også sende et skaleret og tydeligt kort, hvor bygninger, borehuller og plotgrænser er markeret. Ansøgningen skal også angive, om der er individuelle vandkilder og kloaksystemer, der ligger inden for 100 meter fra borepladsen. Disse skal markeres på det vedhæftede kort. Husk, at der selv i områder med kommunalt vand og spildevand kan være individuelle vandkilder.

Oplade

Operationsmiljøet opkræver et gebyr på SEK 1.700 for behandling af underretningen, og behandlingen af ​​en ansøgning inden for vandbeskyttelsesområdet har et gebyr på SEK 2.550.

Ansvar

Det er vigtigt, at de installatører og boremaskiner, du ansætter, har ansvarsforsikring og tilstrækkelig kompetence, da du som ejendomsejer er ansvarlig for at sikre, at der ikke opstår negative miljømæssige virkninger i forbindelse med installationen. Oplysninger om certificerede boremaskiner er tilgængelige på SP Certification's websted.

Elektricitet, telekommunikation, vandforsyning og kloakledninger

Du er også ansvarlig for at kontrollere, om der er elektriske, telekommunikations- eller vandforsynings- og kloakledninger eller servietter og service i jorden, som installationen kan påvirke. På ledningskollen.se er der information og måling af el- og telefonlinjer.

Naboenes vandkilder

Når du installerer geotermisk varme, skal du beskytte naboernes vandkilder og kompensere for eventuelle skader på dem. Sørg for at informere naboerne om den planlagte boring. Der skal være mindst 20 meter mellem to energibrønde for ikke at risikere, at borehullerne "stjæler" varmen fra hinanden. Derfor skal afstanden mellem ejendomsgrænsen og borehullet være mindst 10 meter. Du skal sende et certifikat fra naboerne, når du tilmelder / ansøger, hvis det ikke er muligt at nå den afstand.

Støj fra varmepumper

Det er vigtigt at tænke over, hvor meget støj varmepumpen forårsager. Dette er især vigtigt, når du installerer en luftkildevarmepumpe. Det tekniske udtryk for, hvor meget støj der udsendes, er kildestøj, og du skal vælge en varmepumpe med en lav. Desværre angiver producenterne ikke støj på en ensartet måde, så den nemmeste måde at finde en pumpe med støj med lav kilde er at se på det svenske energibureauets websted. Der er de tests, de udførte af pumpernes effektivitet og støj.

Luftvarmepumpens støj er hovedsageligt forårsaget af støj fra cirkulationspumpen, men der kan også være støj, hvis luftvarmepumpen er dårligt opsat.

Som ejer er det dit ansvar at sikre, at varmepumpen ikke forårsager forstyrrelser. Før du installerer pumpen, er det derfor vigtigt, at du diskuterer det med naboerne, så pumpen placeres bedst muligt. Du kan også ansætte en professionel til at undersøge det bedst egnede sted, hvis der er risiko for forstyrrelse, for eksempel hvis grunden er lille, og naboerne er tæt på.

Hvis støj fra varmepumpen forstyrrer en nabo, kan han klage over forretningsmiljøet. Som ejer skal du derefter bevise, at støjniveauet ikke overstiger de gældende retningslinjer. Dette kan i nogle tilfælde kræve en kvalificeret lydniveaumåling.

    Wikipedia information om stenvarme

    Bergvärme Bergvärme är ett tekniskt system för uppvärmning av byggnader. Lågvärdig energi, i form av kall vätska, hämtas från grundvattnet i berggrunden. En bergvärmepump höjer temperaturen till en nivå lämplig för byggnadens vattenburna uppvärmningsystem. För detta utför bergvärmepumpen ett mekaniskt arbete vars energi även tillförs byggnaden. En vanlig anläggning för uppvärmning av enfamiljshus består av ett, eller flera, 90–200 meter djupa hål som borras ner i berget. Ur berggrunden utvinner man sedan energi genom att en nedkyld vätska som passerar berget genom en ledning värms av grundvattnet i berget. Detta medför också då en viss nedkylning av detta grundvatten. Kollektorvätskan, som kallas köldbärare, cirkulerar genom berget och leds sedan till en förångare där köldbärarens temperatur kan vara väldigt låg, till och med under nollgradigt. I förångaren värmer vätskan upp köldmediet som finns i det slutna systemet i värmepumpen, man använder ett medium som har väldigt låg kokpunkt. Köldmediet förångas och förs vidare till en kompressor där gasen komprimeras, vilket gör den ännu varmare. Den heta gasen går vidare till värmepumpens kondensor där den avger sin värme till vattnet som cirkulerar i husets värmesystem. När köldmediet har avgett sin värme svalnar den och blir genom kondensation flytande igen. Köldbäraren kyls ned av det avsvalnade köldmediet och förs därefter ner i berget för att återigen bli uppvärmt.

    Hvordan fungerer geotermisk varme?