Geotermális energia

1. Geotermális energia

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

3. 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).

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

5. Európai potenciál

6. 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

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

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

9. Technológiai megoldások • Szárazgőzös eljárás • Nedvesgőzös eljárás • Kétközeges (bináris) rendszerek

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

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

12. ORC 1-2 irreverzibilis szivattyúzás 2-3 nyomásesés KP 3-4 nyomásesés 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

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

14. Egyszeres kigőzölögtetés Single-flash

15. Kétszeres kigőzölögtetés Dual-flash

16. Műszaki megoldások HDR (hot dry rock) úgynevezett forrószikla technológia

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

18. Kalina-körfolyamat • Bináris (kétközeges) • AleksanderKalina, 1983 • Legfőbb előnye: • változó hőmérsékletű elgőzölgés, • alacsony hőmérsékletű hőforrásokhozis alkalmazható

19. Kalina-körfolyamat

20. Kalina-körf.: Husavik (Izland)

21. ORC -- Kalina

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

23. Geotermális erőmű Geotermális energiaforrás

24. Geotermális erőmű Termálvíz kigőzölögtetés és gőztisztítás

25. Geotermális erőmű Gépészeti berendezések

26. Geotermális erőmű Megújuló/megújítható mert…

27. Geotermális erőmű Ásványi anyagok hasznosítása

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

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

30. Hazai viszonyok Hőmérséklet eloszlás 2000 méter mélységben

31. Hazai viszonyok Hőmérséklet eloszlás 3000 méter mélységben

32. 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.

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

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

35. Hőszivattyús rendszerek

36. 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.

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

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

39. Hőszivattyú

40. Hőszivattyú belsőégésű motorral

41. Abszorpciós hőszivattyú

42. Hőszivattyúk működési elve

43. 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.

44. 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.

45. Hőszivattyúk szezonális használata Klimatizálás Fűtés

46. Hőszivattyú kollektor opciók

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

48. Vízszintes kollektor-kör Területigény: 150..300 m2

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

50. Tó mint hőforrás Tó HDPE csövek UV védelemmel