1
Γεωθερμική Ενέργεια
Καλογήρου ΕλευθερίαΜαρία
Χριστόπουλος Γεώργιος
Εισαγωγή
Καταρχήν, η γεωθερμική ενέργεια ανήκει στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας
(ΑΠΕ) ή ήπιες μορφές ενέργειας, ή νέες
πηγές οι οποίες είναι μορφές εκμεταλλεύσιμης
ενέργειας που προέρχονται από διάφορες
φυσικές διαδικασίες. Ο όρος «ήπιες»
αναφέρεται σε δυο βασικά χαρακτηριστικά
τους. Καταρχάς, για την εκμετάλλευσή τους
δεν απαιτείται κάποια ενεργητική παρέμβαση,
όπως εξόρυξη, άντληση, ή καύση, όπως με
τις μέχρι τώρα χρησιμοποιούμενες πηγές
ενέργειας, αλλά απλώς η εκμετάλλευση της ήδη υπάρχουσας ροής ενέργειας στη
φύση. Δεύτερον, πρόκειται για «καθαρές»
μορφές ενέργειας, πολύ «φιλικές» στο
περιβάλλον, που δεν αποδεσμεύουν
υδρογονάνθρακες, διοξείδιο του άνθρακα ή
τοξικά και ραδιενεργά απόβλητα, όπως οι
υπόλοιπες πηγές ενέργειας που
χρησιμοποιούνται σε μεγάλη κλίμακα. Έτσι οι
ΑΠΕ θεωρούνται από πολλούς μία αφετηρία
για την επίλυση των οικολογικών
προβλημάτων που αντιμετωπίζει η Γη.
Γενικά
Από την αρχαιότητα ο άνθρωπος χρησιμοποιούσε τις θερμές πηγές, που
αναβλύζουν από το εσωτερικό της γης, για θερμά λουτρά. Αυτές οι θερμές πηγές
μαρτυρούν πως το εσωτερικό της γης είναι ζεστό και περικλείει θερμότητα, η οποία
ονομάζεται γεωθερμία. Τα τελευταία χρόνια ο άνθρωπος κατάφερε να αντλήσει τη
θερμότητα που βρίσκεται στο έδαφος σε βάθος μερικών μέτρων για θέρμανση
χώρων μέσω ειδικών μηχανημάτων, που ονομάζονται γεωθερμικές αντλίες
θερμότητας. Τα μηχανήματα αυτά χρησιμοποιούνται και για κλιματισμό.
Γεωθερμική ενέργεια ονομάζεται η θερμική ενέργεια που προέρχεται από το
εσωτερικό της γης και εμφανίζεται με τη μορφή θερμού νερού ή ατμού. Η ενέργεια
αυτή σχετίζεται με την ηφαιστειότητα και τις ειδικότερες γεωλογικές και γεωτεκτονικές
συνθήκες της κάθε περιοχής. Είναι μια ήπια και σχετικά ανανεώσιμη ενεργειακή
πηγή, που με τα σημερινά τεχνολογικά δεδομένα μπορεί να καλύψει σημαντικές
ενεργειακές ανάγκες. Οι γεωθερμικές περιοχές συχνά εντοπίζονται από τον ατμό που
βγαίνει από σχισμές του φλοιού της γης ή από την παρουσία θερμών πηγών. Για να
υφίσταται διαθέσιμο θερμό νερό ή ατμό σε μια περιοχή πρέπει να υπάρχει κάποιος
υπόγειος ταμιευτήρας αποθήκευσης του κοντά σε ένα θερμικό κέντρο. Στην
περίπτωση αυτή, το νερό του ταμιευτήρια που συνήθως είναι βρόχινο νερό που έχει
διεισδύσει στους βαθύτερους ορίζοντες της γης, θερμαίνεται και ανεβαίνει προς την
επιφάνεια. Τα θερμικά αυτά ρευστά εμφανίζονται στην επιφάνεια είτε με τη μορφή
θερμού νερού ή ατμού όπως προαναφέρθηκε είτε αντλούνται με γεώτρηση και αφού
χρησιμοποιηθεί η θερμική τους ενέργεια, γίνεται επανέγχυση του ρευστού στο
2.
2
έδαφος με δεύτερηγεώτρηση. Έτσι ενισχύεται η μακροβιότητα του ταμιευτήρια και
αποφεύγεται η θερμική ρύπανση του περιβάλλοντος.
Τι είναι η γεωθερμική ενέργεια
Είναι μια ανανεώσιμη μορφή ενέργειας που πηγάζει από το εσωτερικό της γης.
Μεταφέρεται στην επιφάνεια με θερμική
επαγωγή και με την είσοδο στον φλοιό της
γης λειωμένου μάγματος από τα βαθύτερα
στρώματά της. Για την παραγωγή ηλεκτρικού
ρεύματος, ζεστό νερό σε θερμοκρασίες που
κυμαίνονται από 150ο
C μέχρι περισσότερο
από 370ο
C μεταφέρεται με γεωτρήσεις από
υπόγειες δεξαμενές σε ειδικές δεξαμενές και
με την απελευθέρωση της πίεσης
μετατρέπεται σε ατμό. Ο ατμός διαχωρίζεται
από τα ρευστά διοχετεύονται σε περιφερειακά
τμήματα της δεξαμενής για να βοηθήσουν να διατηρηθεί η πίεση. Αν η δεξαμενή
χρησιμοποιηθεί για άμεση χρήση της θερμότητας τα γεωθερμικά ρευστά
τροφοδοτούν έναν εναλλακτήρα θερμότητας και να επιστέψουν στη γη. Το ζεστό
νερό από την έξοδο του εναλλακτήρα χρησιμοποιείται για την θέρμανση κτηρίων,
θερμοκηπίων.
Ποιοι τύποι γεωθερμικής ενέργειας θεωρούνται ανανεώσιμοι και γιατί;
Όλοι οι τύποι θεωρούνται ανανεώσιμοι εφόσον ο ρυθμός άντλησης της
θερμότητας δεν υπερβαίνει το ρυθμό επαναφόρτισης της γεωθερμικής δεξαμενής
από τη γη. Για την παραγωγή ηλεκτρισμού μπορεί να χρειαστούν αρκετές
εκατοντάδες χρόνια για να επαναφορτιστεί μια γεωθερμική δεξαμενή η οποία έχει
αδειάσει τελείως. Τα περιφερειακά συστήματα θέρμανσης μπορεί να πάρουν 100 -
200 χρόνια για να επαναφορτιστούν ενώ οι γεωθερμικές αντλίες μόνο 30 χρόνια.
Θα μπορούσε να πει κάποιος ότι η γεωθερμική ενέργεια δεν είναι πραγματικά
ανανεώσιμη, γιατί με την πάροδο του χρόνου το εσωτερικό της γης θα κρυώσει και η
ραδιενεργή φθορά των στοιχείων που κρατούν το εσωτερικό της γης θερμό θα
μειωθεί. Όμως, επειδή οι δεξαμενές γεωθερμίας είναι τεράστιες σε μέγεθος
συγκριτικά με τις ανάγκες του ανθρώπου, η γεωθερμική ενέργεια είναι πρακτικά
ανανεώσιμη.
Η χρήση της γεωθερμικής ενέργειας είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος να
μειωθεί η ατμοσφαιρική ρύπανση. Τα σημερινά γεωθερμικά πεδία παράγουν μόνο το
1/6 CO2 σε σύγκριση με τις γεννήτριες ηλεκτρικού ρεύματος που λειτουργούν με
φυσικό αέριο, και καθόλου νιτρικά (NΟx) και θειϊκά (SOx) αέρια.
Για κάθε 1.000 MW ηλεκτρικού ρεύματος που προέρχεται από γεωθερμικές
πηγές εκπέμπονται 1 εκατομμύριο Kg λιγότερα τοξικά αέρια το χρόνο και 4
δισεκατομμύρια Kg λιγότερο CO2, ενώ οι ρύποι αυτοί θα ήταν πολύ περισσότεροι αν
σαν πρώτη ύλη χρησιμοποιούνταν άνθρακας.
Αβαθής Γεωθερμία
Ομαλή ή αβαθής γεωθερμική ενέργεια καλείται η ενέργεια που προέρχεται από
την εκμετάλλευση της θερμότητας των γεωλογικών σχηματισμών και των νερών,
επιφανειακών και υπόγειων, που δεν χαρακτηρίζονται γεωθερμικό δυναμικό και
βρίσκονται σε μικρό βάθος. Οι θερμοκρασίες των πετρωμάτων και υπόγειων νερών,
που αναπτύσσει η ομαλή γεωθερμική ενέργεια σε βάθη 0 – 200 m, είναι κατά το
πλείστον κατώτερες από 25°C. Στην περίπτωση αυτή μιλάμε για αβαθή υπεδαφική
3.
3
θερμότητα, η οποίαείναι μία περιβαλλοντική ενέργεια, όταν μάλιστα μέρος αυτής,
κυρίως στα βάθη των 0 – 30 m περίπου, είναι ηλιακής προέλευσης. Στα βάθη 0 –
15m το ποσοστό της θερμότητας ηλιακής προέλευσης γίνεται εμφανές, αυξανόμενο
καθώς μικραίνει η απόσταση από την εδαφική επιφάνεια και καθώς μεγαλώνει το
γεωγραφικό πλάτος του τόπου. Η περιβαλλοντική θερμική ενέργεια αξιοποιείται με τις
αντλίες θερμότητας, οι οποίες αποτελούν σήμερα σημαντικό μέσο εξοικονόμησης
ενέργειας και περιορισμού των ρυπογόνων καυσίμων.
Εκμετάλλευση της αβαθούς γεωθερμικής ενέργειας.
Η αβαθής γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιείται σήμερα εμπορικά με αντλίες
θερμότητας συνδεδεμένες στο έδαφος για θέρμανση και ψύξη κτιρίων και παραγωγή
ζεστού νερού. Η εκμετάλλευση αυτής της μορφής ενέργειας γίνεται με δύο τρόπους.
Χρησιμοποιώντας ως πηγή ενέργειας είτε τα αβαθή υπόγεια νερά, είτε τη
θερμοκρασία των πετρωμάτων μικρού βάθους. Πλεονέκτημα των αβαθών
γεωθερμικών πηγών είναι οι σταθερές θερμοκρασίες καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους,
αφού δεν επηρεάζονται από τις θερμοκρασιακές και μετεωρολογικές, εποχιακές και
ημερήσιες μεταβολές που συμβαίνουν στην επιφάνεια της Γης.
Πλεονεκτήματα Γεωθερμικής Ενέργειας.
H γεωθερμική ενέργεια είναι διαθέσιμη 24 ώρες τη μέρα, 365 μέρες το χρόνο.
Ένα από τα πλεονεκτήματα των
γεωθερμικών συστημάτων είναι ότι
καταργούν τη χρήση του συμβατού
τρόπου θέρμανσης ( κλιματιστικά,
πετρέλαιο – φυσικό αέριο) είναι φιλικά
προς το περιβάλλον και δεν
συμβάλουν στο φαινόμενο του
θερμοκηπίου που είναι υπεύθυνο για
την αύξηση της θερμοκρασίας του
πλανήτη.
Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά καύσιμα, η ψύξη και η θέρμανση ενός κτιρίου
που χρησιμοποιεί Γεωθερμικό Σύστημα είναι μέχρι και 75% οικονομικότερη, και με
τη χρήση μόνο μίας συσκευής για θέρμανση και ψύξη.
Τα γεωθερμικά συστήματα έχουν υψηλό βαθμό απόδοσης και είναι αξιόπιστα σε
ακραίες καιρικές συνθήκες. Τα γεωθερμικά συστήματα είναι φιλικά προς το
περιβάλλον επειδή δεν χρησιμοποιούν καύσιμα και διαθέτουν μεγαλύτερη
ασφάλεια δεν υπάρχουν καπνοί, καπναγωγοί και οσμές, δεν υπάρχει κίνδυνος
ανάφλεξης, φωτιάς ή ασφυξίας από το μονοξείδιο.
Δεν υπάρχει καύση και φλόγα, δεν υπάρχουν καπνοί και οσμές και οι μονάδες
που χρησιμοποιούνται είναι αθόρυβες, σχεδιάστηκαν και κατασκευάστηκαν και
λειτουργούν πιο αθόρυβα και από το ψυγείο.
Μια γεωθερμική αντλία θερμότητας καταναλώνει γύρο στο 25 - 30% της ενέργειας
που αποδίδει, συμβάλλοντας σημαντικά στην εξοικονόμηση ενέργειας.
Δεν απαιτείται χρήση λεβητοστασίου, δεξαμενής καυσίμων, καμινάδας.
Έχει σημαντική θετική επίδραση στο περιβάλλον με την αντικατάσταση της
καύσης των ορυκτών καυσίμων.
Οι γεωθερμικοί σταθμοί μπορούν να λειτουργούν συνεχώς, χωρίς εμπόδια που
επιβάλλονται από τις καιρικές συνθήκες, αντίθετα από τις άλλες ΑΠΕ.
Είναι μια αξιόπιστη και ασφαλής ενεργειακή πηγή που δεν απαιτεί αποθήκευση ή
μεταφορά καυσίμων.
Μπορεί να συμβάλλει στην αργοτουριστική και οικοτουριστική ανάπτυξη.
4.
4
Έχει μικρόλειτουργικό κόστος.
Συμβάλλει στη μείωση της ενεργειακής εξάρτησης μιας χώρας.
Μηδενικό ετήσιο κόστος συντήρησης.
Προστασία του περιβάλλοντος από εκπομπές ρύπων (διοξείδιο του άνθρακα,
αιθάλη, νιτρικά οξείδια κλπ.).
Απουσία θορύβου κατά την λειτουργία της εγκατάστασης.
Γρήγορη απόσβεση.
Ζεστό νερό.
Χρήσεις χειμώνα – καλοκαίρι.
Απόλυτη αξιοπιστία.
Μειονεκτήματα χρήσης Γεωθερμικής Ενέργειας.
Για τα ανοικτά γεωθερμικά κυκλώματα απαιτείται μεγάλη παροχή καθαρού νερού
(π.χ. από γεώτρηση ).
Σε κλειστά κυκλώματα υπάρχει δυσκολία διασκευής μιας διαρροής.
Το αρχικό κόστος ενός γεωθερμικού συστήματος είναι υψηλότερο από αυτό των
συμβατικών συστημάτων, η αγορά του όμως μπορεί να ενισχυθεί από κρατική
χορηγία.
Κατά την ανόρυξη των γεωτρήσεων δημιουργείται λάσπη, η οποία θα πρέπει να
ξηρανθεί και να απομακρυνθεί από το
χώρο ανέγερσης της κατοικίας.
Γενικά, η αξιοποίηση της γεωθερμικής
ενέργειας συναντά ορισμένα βασικά
προβλήματα, τα οποία θα πρέπει να
λυθούν ικανοποιητικά για την οικονομική
εκμετάλλευση της εναλλακτικής αυτής
μορφής ενέργειας. Οι τύποι αυτοί των
προβλημάτων είναι ο σχηματισμός
επικαθίσεων (ή όπως συχνά λέγεται οι
καθαλατώσεις ή αποθέσεις) σε κάθε σχεδόν επιφάνεια που έρχεται σε επαφή με
το γεωθερμικό ρευστό, η διάβρωση των μεταλλικών επιφανειών, καθώς και
ορισμένες περιβαλλοντικές επιβαρύνσεις (διάθεση των ρευστών μετά τη χρήση
τους, εκπομπές τοξικών αερίων, ιδίως του υδροθείου).
Όλα αυτά τα προβλήματα σχετίζονται άμεσα με την ιδιάζουσα χημική σύσταση
των περισσότερων γεωθερμικών ρευστών. Τα γεωθερμικά ρευστά λόγω της
υψηλής θερμοκρασίας και της παραμονής τους σε επαφή με διάφορα πετρώματα
περιέχουν κατά κανόνα σημαντικές ποσότητες διαλυμένων αλάτων και αερίων. Η
αλλαγή των θερμοδυναμικών χαρακτηριστικών των ρευστών στο στάδιο της
εκμετάλλευσης μπορεί να δημιουργήσει συνθήκες ευνοϊκές τόσο για τη χημική
προσβολή των μεταλλικών επιφανειών, όσο και για την απόθεση ορισμένων
διαλυμένων ή αιωρούμενων στερεών και την απελευθέρωση στο περιβάλλον
επιβλαβών ουσιών.
Προβλήματα από την απόρριψη των γεωθερμικών ρευστών στο περιβάλλον της
περιοχής ή δύσοσμα αέρια (π.χ. υδρόθειο).
Προβλήματα διάβρωσης και δημιουργίας αποθέσεων, κυρίως στις σωληνώσεις
μεταφοράς των ρευστών.
Εγκατάσταση δικτύου μεταφοράς: Η εγκατάσταση του δικτύου μεταφοράς των
γεωθερμικών ρευστών και η κατασκευή των εγκαταστάσεων εκμετάλλευσης,
5.
5
επηρεάζει επιπλέον τηνπανίδα, τη χλωρίδα και την επιφανειακή μορφολογία της
περιοχής. Το τοπίο της περιοχής μπορεί να αλλάξει ελαφρώς, παρόλο που σε
κάποιες περιπτώσεις, όπως στο Larderello στην Ιταλία, το δίκτυο των
σωληνώσεων που διαπερνά την περιοχή και οι πύργοι ψύξης των εργοστασίων
παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας έχουν γίνει αναπόσπαστα τμήματα του τοπίου.
Η πρώτη βιομηχανική εκμετάλλευση της γεωθερμικής ενέργειας έγινε στο
Λαρνταρέλλο (Lardarello) της Ιταλίας, όπου
από τα μέσα του 18ου
αιώνα χρησιμοποιήθηκε
ο φυσικός ατμός για να εξατμίσει τα νερά που
περιείχαν βορικό οξύ αλλά και να θερμάνει
διάφορα κτήρια. Το 1904 έγινε στο ίδιο μέρος
η πρώτη παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος
από τη γεωθερμία ( σήμερα παράγονται εκεί
2,5 δισ. kWh/έτος ). Σπουδαία είναι η
αξιοποίηση της γεωθερμικής ενέργειας από
την Ισλανδία, όπου καλύπτεται πολύ μεγάλο
μέρος των αναγκών της χώρας σε ηλεκτρική ενέργεια και θέρμανση. Κατά το 2005,
72 χώρες έχουν αναπτύξει γεωθερμικές εφαρμογές χαμηλής - μέσης θερμοκρασίας,
κάτι που δηλώνει σημαντική πρόοδο σε σχέση με το 1995, όταν είχαν αναφερθεί
εφαρμογές μόνο σε 28 χώρες. Η εγκατεστημένη θερμική ισχύς γεωθερμικών
μονάδων μέσης και χαμηλής θερμοκρασίας ανήλθε το 2007 στα 28.268 MW,
παρουσιάζοντας αύξηση 75% σε σχέση με το 2000, με μέση ετήσια αύξηση 12%.
Αντίστοιχα, η χρήση ενέργειας αυξήθηκε κατά 43% σε σχέση με το 2000 και ανήλθε
στα 273.372 TJ (75.940 GWh/έτος). Παραγωγή ηλεκτρικής ισχύος με γεωθερμική
ενέργεια το 2008 γινόταν σε 24 χώρες. Το 2007 η εγκατεστημένη ισχύς των μονάδων
παραγωγής ενέργειας στον κόσμο ανήλθε στα 9735 MWe, σημειώνοντας αύξηση
περισσότερων από 800 MWe σε σχέση με το 2005.
Εφαρμογές Γεωθερμίας.
Οι εφαρμογές της γεωθερμικής ενέργειας ποικίλουν ανάλογα με τη θερμοκρασία και
περιλαμβάνουν:
Ηλεκτροπαραγωγή ( θ > 90 °C).
Θέρμανση χώρων (με καλοριφέρ για θ > 60°C, με αερόθερμα για θ > 40°C, με
ενδοδαπέδιο σύστημα ( θ > 25°C).
Ψύξη και κλιματισμό ( με αντλίες θερμότητας απορρόφησης για θ > 60 °C, ή με
υδρόψυκτες αντλίες θερμότητας για θ < 30 °C).
Θέρμανση θερμοκηπίων και εδαφών
επειδή τα φυτά αναπτύσσονται
γρηγορότερα και γίνονται μεγαλύτερα με τη
θερμότητα (θ>25°C), ή και για αντιπαγετική
προστασία.
Ιχθυοκαλλιέργειες ( θ > 15 °C) επειδή τα
ψάρια χρειάζονται ορισμένη θερμοκρασία
για την ανάπτυξή τους.
Βιομηχανικές εφαρμογές όπως αφαλάτωση
θαλασσινού νερού ( θ > 60 °C), ξήρανση
αγροτικών προϊόντων, κλπ.
Θερμά λουτρά για θ = 25 - 40 °C.
6.
6
Υπάρχουν δυο κύριεςεφαρμογές της γεωθερμική ενέργειας.
Η πρώτη βασίζεται στη χρήση της θερμότητας της γης για την παραγωγή
ηλεκτρικού ρεύματος και άλλες χρήσεις (
θέρμανση κτηρίων, θερμοκηπίων ). Αυτή η
θερμότητα μπορεί να προέρχεται από
γεωθερμικά γκάιζερ που φθάνουν με
φυσικό τρόπο ως την επιφάνεια της γης ή
γεώτρηση στον φλοιό της γης σε περιοχές
που η θερμότητα βρίσκεται αρκετά κοντά
στην επιφάνεια. Αυτές οι πηγές είναι
συνήθως από μερικές εκατοντάδες μέχρι
3000 μέτρα κάτω από την επιφάνεια της
γης.
Η δεύτερη εφαρμογή της γεωθερμικής ενέργειας εκμεταλλεύεται τις θερμές μάζες
εδάφους ή υπογείων υδάτων για να κινήσουν θερμικές αντλίες για εφαρμογές
θέρμανσης και ψύξης. π.χ.ΙΣΛΑΝΔΙΑ - Η γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιείται για
τη θέρμανση των περισσοτέρων σπιτιών στην Ισλανδία. Υπάρχουν περίπου 30
δημοτικά συστήματα θέρμανσης και 200 ιδιωτικά σε αγροτικές περιοχές που
καλύπτουν το 86% της θέρμανσης στη χώρα.
Θερμικές εφαρμογές.
Η κυριότερη θερμική χρήση της γεωθερμικής ενέργειας σήμερα, τόσο στην
Ελλάδα όσο και παγκόσμια, αφορά στη θέρμανση θερμοκηπίων. Μπορεί επίσης να
χρησιμοποιηθεί στις υδατοκαλλιέργειες, δεδομένου ότι πολλά είδη υδροβίων
οργανισμών, όπως χέλια, γαρίδες ή φύκια αναπτύσσονται γρηγορότερα σε
αυξημένες θερμοκρασίες ( 25 έως 30 ο
C). Άλλη διαδεδομένη χρήση της γεωθερμίας
είναι η θέρμανση οικισμών. Η θερμική ενέργεια που δεσμεύεται από τη γεωθερμική
πηγή διοχετεύεται προς τους χρήστες με την βοήθεια ενός δικτύου αγωγών
(τηλεθέρμανση).
Στις άνυδρες νησιωτικές και παραθαλάσσιες περιοχές, μια άλλη εφαρμογή
μπορεί να είναι θερμική αφαλάτωση θαλασσινού νερού, ενώ στις περιπτώσεις
γεωθερμικών ρευστών υψηλής θερμοκρασίας ( > 150 ο
C) μπορεί να γίνει παραγωγή
ηλεκτρικού ρεύματος με την εκτόνωση ατμού.
Παραδείγματα εφαρμογών.
Το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Όρεγκον θερμαίνεται από το 1964
χρησιμοποιώντας άμεσα τη γεωθερμική
ενέργεια. Τρεις γεωτρήσεις παρέχουν όλη
τη θερμότητα που χρειάζονται 11 κτήρια
εμβαδού 60.400 m2
. Επίσης ένα μέρος του
πανεπιστημίου χρησιμοποιεί ψύξη από
γεωθερμικές πηγές. Ο μηχανισμός
λειτουργεί όπως και στα ψυγεία και έχει
δυνατότητα ψύξης 540MW. Το ετήσιο
κόστος λειτουργίας του συστήματος είναι
35.000 δολάρια συμπεριλαμβανομένων της
συντήρησης ( μισθοί και ανταλλακτικά ) και
το κόστος άντλησης. Αν χρησιμοποιούνταν
φυσικό αέριο το κόστος θα ήταν 250.000 -
300.000 δολάρια.
Ξήρανση ντομάτας στη Ξάνθη
7.
7
ΙΣΛΑΝΔΙΑ: Ηγεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιείται για τη θέρμανση των
περισσοτέρων σπιτιών στην Ισλανδία. Υπάρχουν περίπου 30 δημοτικά
συστήματα θέρμανσης και 200 ιδιωτικά σε αγροτικές περιοχές που καλύπτουν το
86% της θέρμανσης στη χώρα. Οι γεωθερμικές αντλίες είναι από τις πιο
αποδοτικές ενεργητικές (σε αντίθεση με τις παθητικές) τεχνολογίες στον κόσμο για
τη θέρμανση και ψύξη των σπιτιών, των σχολείων, των επιχειρήσεων και άλλων
κτηρίων. Χρησιμοποιούν τη φυσική θερμοκρασία της γης για τη θέρμανση το
χειμώνα κα την ψύξη το καλοκαίρι. Εκμεταλλεύονται το πλεονέκτημα ότι η
θερμοκρασία του εδάφους δεν ποικίλει από εποχή σε εποχή όπως ο αέρας.
Λειτουργεί όπως ένα ψυγείο. Το χειμώνα μεταφέρει τη φυσική θερμότητα της γης
στο κτήριο με νερό που κυκλοφορεί σε κλειστούς πλαστικούς σωλήνες που
εισάγονται στο έδαφος. Το καλοκαίρι μεταφέρει τη θερμότητα του κτηρίου στη γη
ψύχοντας έτσι το σπίτι. Το ίδιο πλαστικό σύστημα χρησιμοποιείται το καλοκαίρι
όπως και το χειμώνα. Απλά αλλάζει η κατεύθυνση κίνησης του νερού. Είναι πιο
αποτελεσματικά από τα κλιματιστικά επειδή βασικά «μετακινούν» τη θερμότητα
αντί να καταναλώνουν ενέργεια για να τη δημιουργήσουν.
Η γεωθερμία στην Ελλάδα.
Λόγω κατάλληλων γεωλογικών συνθηκών, ο Ελλαδικός χώρος διαθέτει
σημαντικές γεωθερμικές πηγές και των τριών
κατηγοριών ( υψηλής, μέσης και χαμηλής ενθαλπίας ) σε
οικονομικά βάθη ( 100-1500 μ ). Σε μερικές περιπτώσεις
τα βάθη των γεωθερμικών ταμιευτήρων είναι πολύ
μικρά, κάνοντας ιδιαίτερα ελκυστική, από οικονομική
άποψη, τη γεωθερμική εκμετάλλευση. Η έρευνα για την
αναζήτηση γεωθερμικής ενέργειας άρχισε ουσιαστικά το
1971 με βασικό φορέα το ΙΓΜΕ και μέχρι το 1979 ( πριν
από τη δεύτερη ενεργειακή κρίση ) αφορούσε μόνο τις
περιοχές υψηλής ενθαλπίας. Κατά την εξέλιξη των
εργασιών η ΔΕΗ, σαν άμεσα ενδιαφερόμενη για την
ηλεκτροπαραγωγή, ανέλαβε τις παραγωγικές
γεωτρήσεις υψηλής ενθαλπίας και την ανάπτυξη των
πεδίων, χρηματοδοτώντας επιπλέον τις έρευνες στις
πιθανές για τέτοια ρευστά γεωθερμικές περιοχές.
Συντάχθηκε ο προκαταρκτικός χάρτης γεωθερμικής ροής του ελληνικού χώρου, όπου
φάνηκε ότι η γεωθερμική ροή στην Ελλάδα είναι σε πολλές περιοχές εντονότερη από
τη μέση γήινη. Από το 1971 ερευνήθηκαν οι περιοχές: Μήλος,
Νίσυρος, Λέσβος, Μέθανα, Σουσάκι Κορινθίας, Καμένα
Βούρλα, Θερμοπύλες, Υπάτη, Αιδηψός, Κίμωλος, Πολύαιγος,
Σαντορίνη, Κως, Νότια Θεσσαλία, Αλμωπία, περιοχή
Στρυμόνα, περιοχή Ξάνθης, Σαμοθράκη και άλλες. Η
αυξημένη ροή θερμότητας, λόγω της έντονης τεκτονικής και
μαγματικής δραστηριότητας, δημιούργησε εκτεταμένες
θερμικές ανωμαλίες, με μέγιστες τιμές γεωθερμικής βαθμίδας
που πολλές φορές ξεπερνούν του 100° C / km. Σε κατάλληλες
γεωλογικές συνθήκες, η ενέργεια αυτή θερμαίνει «ρηχούς»
υπόγειους ταμιευτήρες ρευστών σε θερμοκρασίες μέχρι
100°C. Τα γεωθερμικά πεδία χαμηλής ενθαλπίας είναι
διάσπαρτα στη νησιωτική και ηπειρωτική Ελλάδα. Η συμβολή
τους στο ενεργειακό ισοζύγιο μπορεί να γίνει σημαντική,
καθόσον αποτελούν ενεργειακό πόρο φιλικό στο περιβάλλον,
8.
8
κοινωνικά αποδεκτό καιπαρουσιάζουν σημαντικό οικονομικό και αναπτυξιακό
ενδιαφέρον. Στην Μήλο και Νίσυρο έχουν ανακαλυφθεί σπουδαία γεωθερμικά πεδία
και έχουν γίνει γεωτρήσεις παραγωγής ( 5 και 2 αντίστοιχα ). Στην Μήλο μετρήθηκαν
θερμοκρασίες μέχρι 325 C σε βάθος 1000 m. και στην Νίσυρο 350° C σε βάθος
1500m. Οι γεωτρήσεις αυτές θα μπορούσαν να στηρίξουν μονάδες
ηλεκτροπαραγωγής 20 και 5 ΜW, ενώ το πιθανό συνολικό δυναμικό υπολογίζεται να
είναι την τάξης των 200 και 50 MW αντίστοιχα.
Στην Βόρεια Ελλάδα η γεωθερμία προσφέρεται για θέρμανση, θερμοκήπια,
ιχθυοκαλλιέργειες κλπ. Στην λεκάνη του Στρυμόνα έχουν εντοπισθεί τα πολύ
σημαντικά πεδία Θερμών - Νιγρίτας, Λιθότροπου - Ηράκλειας, Θερμοπηγής-
Σιδηρόκαστρου και Αγγίστρου. Πολλές γεωτρήσεις παράγουν νερά μέχρι 75 C,
συνήθως αρτεσιανά και πολύ καλής ποιότητας και παροχής. Μεγάλα και μικρότερα
γεωθερμικά θερμοκήπια λειτουργούν στην Νιγρίτα και το Σιδηρόκαστρο. Στην πεδινή
περιοχή του Δέλτα Νέστου έχουν εντοπισθεί δύο πολύ σημαντικά γεωθερμικά πεδία,
στο Ερατεινό Χρυσούπολης και στο Ν. Εράσμιο Μαγγάνων Ξάνθης. Νερά άριστης
ποιότητας μέχρι 70 C και σε πολύ οικονομικά βάθη παράγονται από γεωτρήσεις στις
εύφορες αυτές πεδινές περιοχές. Στην Ν. Κεσσάνη και στο Πόρτο Λάγος Ξάνθης, σε
μεγάλης έκτασης γεωθερμικά πεδία, παράγονται νερά θερμοκρασίας μέχρι 82°C.
Στην λεκάνη των λιμνών Βόλβης και Λαγκαδά έχουν εντοπισθεί τρία πολύ ρηχά
πεδία με θερμοκρασίες μέχρι 56°C. Στην Σαμοθράκη υπάρχουν ενθαρρυντικά
στοιχεία καθώς γεωτρήσεις βάθους μέχρι 100 μ. συνάντησαν νερά της τάξης των
100°C.
Οι γεωθερμικές περιοχές συχνά εντοπίζονται από τον ατμό που βγαίνει από
σχισμές του φλοιού της γης ή από την παρουσία θερμών πηγών. Για να υφίσταται
διαθέσιμο θερμό νερό ή ατμός σε μια περιοχή, ( αν η θερμοκρασία τους είναι πάνω
από 25ο
C, τότε σύμφωνα με την ελληνική νομοθεσία ονομάζονται γεωθερμικά
ρευστά) πρέπει να υπάρχει κάποιος υπόγειος ταμιευτήρας αποθήκευσής του κοντά
σε ένα θερμικό κέντρο. Στην περίπτωση αυτή, το νερό του ταμιευτήρα, που συνήθως
είναι βρόχινο νερό που έχει διεισδύσει στους βαθύτερους ορίζοντες της γης,
θερμαίνεται και ανεβαίνει προς την επιφάνεια ( γεωθερμικό κοίτασμα ). Τα
γεωθερμικά αυτά ρευστά εμφανίζονται στην επιφάνεια είτε με τη μορφή θερμού
νερού ή ατμού όπως προαναφέρθηκε είτε αντλούνται με γεώτρηση και αφού
χρησιμοποιηθεί η θερμική τους ενέργεια, γίνεται επανέγχυση του ρευστού στο
έδαφος με δεύτερη γεώτρηση. Έτσι ενισχύεται η μακροβιότητα του ταμιευτήρα και
αποφεύγεται η θερμική ρύπανση του περιβάλλοντος.
Τι είναι οι γεωθερμικές αντλίες;
Οι γεωθερμικές αντλίες είναι από τις πιο αποδοτικές ενεργητικές (σε αντίθεση με
τις παθητικές) τεχνολογίες στον κόσμο για τη θέρμανση και ψύξη των σπιτιών, των
σχολείων, των επιχειρήσεων και άλλων κτηρίων. Χρησιμοποιούν τη φυσική
θερμοκρασία της γης για τη θέρμανση το χειμώνα κα την ψύξη το καλοκαίρι.
Εκμεταλλεύονται το πλεονέκτημα ότι η θερμοκρασία του εδάφους δεν ποικίλει από
εποχή σε εποχή όπως ο αέρας. Λειτουργεί όπως ένα ψυγείο. Το χειμώνα μεταφέρει
τη φυσική θερμότητα της γης στο κτήριο με νερό που κυκλοφορεί σε κλειστούς
πλαστικούς σωλήνες που εισάγονται στο έδαφος. Το καλοκαίρι μεταφέρει τη
θερμότητα του κτηρίου στη γη ψύχοντας έτσι το σπίτι. Το ίδιο πλαστικό σύστημα
χρησιμοποιείται το καλοκαίρι όπως και το χειμώνα. Απλά αλλάζει η κατεύθυνση
κίνησης του νερού. Είναι πιο αποτελεσματικά από τα κλιματιστικά επειδή βασικά
«μετακινούν» τη θερμότητα αντί να καταναλώνουν ενέργεια για να τη δημιουργήσουν.
9.
9
Αβαθής γεωθερμία.
Ομαλή ήαβαθής γεωθερμική ενέργεια καλείται η ενέργεια που προέρχεται από
την εκμετάλλευση της θερμότητας των γεωλογικών σχηματισμών και των νερών,
επιφανειακών και υπόγειων, που δεν χαρακτηρίζονται γεωθερμικό δυναμικό και
βρίσκονται σε μικρό βάθος. Οι θερμοκρασίες
των πετρωμάτων και υπόγειων νερών, που
αναπτύσσει η ομαλή γεωθερμική ενέργεια σε
βάθη 0 - 200m, είναι κατά το πλείστον
κατώτερες από 25 °C. Στην περίπτωση αυτή
μιλάμε για αβαθή υπεδαφική θερμότητα, η
οποία είναι μία περιβαλλοντική ενέργεια, όταν
μάλιστα μέρος αυτής, κυρίως στα βάθη των 0
- 30m περίπου, είναι ηλιακής προέλευσης.
Στα βάθη 0 – 15 m το ποσοστό της
θερμότητας ηλιακής προέλευσης γίνεται
εμφανές, αυξανόμενο καθώς μικραίνει η απόσταση από την εδαφική επιφάνεια και
καθώς μεγαλώνει το γεωγραφικό πλάτος του τόπου. Η περιβαλλοντική θερμική
ενέργεια αξιοποιείται με τις αντλίες θερμότητας, οι οποίες αποτελούν σήμερα
σημαντικό μέσο εξοικονόμησης ενέργειας και περιορισμού των ρυπογόνων
καυσίμων.
Εκμετάλλευση της αβαθούς γεωθερμικής ενέργειας.
Η αβαθής γεωθερμική ενέργεια χρησιμοποιείται σήμερα εμπορικά με αντλίες
θερμότητας συνδεδεμένες στο έδαφος για θέρμανση και ψύξη κτιρίων και παραγωγή
ζεστού νερού. Η εκμετάλλευση αυτής της μορφής ενέργειας γίνεται με δύο τρόπους.
Χρησιμοποιώντας ως πηγή ενέργειας είτε τα αβαθή υπόγεια νερά, είτε τη
θερμοκρασία των πετρωμάτων μικρού βάθους. Πλεονέκτημα των αβαθών
γεωθερμικών πηγών είναι οι σταθερές θερμοκρασίες καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους,
αφού δεν επηρεάζονται από τις θερμοκρασιακές και μετεωρολογικές, εποχιακές και
ημερήσιες μεταβολές που συμβαίνουν στην επιφάνεια της Γης.
Συμπεράσματα.
Η γεωθερμία είναι μία από τις εναλλακτικές και ήπιες μορφές ενέργειας (ηλιακή
και αιολική ενέργεια, βιομάζα και βιοκαύσιμα, μικρά υδροηλεκτρικά), η οποία
σύμφωνα με τα δεδομένα της σημερινής τεχνολογίας, μπορεί να αναπτυχθεί σοβαρά
(εκατοντάδες μεγαβάτ για παραγωγή ηλεκτρισμού και χιλιάδες μεγαβάτ για απευθείας
χρήση σε οικιακή θέρμανση, στον αγροτικό τομέα και στην βιομηχανία) και με
ανταγωνιστικό κόστος. Μαζί με τις άλλες ΑΠΕ, η γεωθερμική ενέργεια μπορεί να
προσφέρει σημαντική ανακούφιση στο ενεργειακό ισοζύγιο των κρατών. Η
εκμετάλλευση της γεωθερμίας χαρακτηρίζεται
από υψηλό κόστος κεφαλαίου (για την αρχική
έρευνα και την ανάπτυξη των πεδίων), ενώ το
κόστος λειτουργίας και συντήρησης είναι
περιορισμένο. Επίσης, ο τεχνολογικός
εξοπλισμός που χρησιμοποιείται για την
αξιοποίηση της γεωθερμίας είναι, τις
περισσότερες φορές, δοκιμασμένος σε άλλες
τεχνολογικές εφαρμογές. Η αξιοποίηση της
γεωθερμικής ενέργειας είναι σε άμεση
συνάρτηση με το θερμικό περιεχόμενο
(θερμοκρασία) των γεωθερμικών ρευστών, τα οποία ταξινομούνται σε α) ρευστά
10.
10
υψηλής ενθαλπίας (> 90 ºC) και β) ρευστά χαμηλής ενθαλπίας ( 25 - 90 ºC). Ο
πλέον συνήθης και τεχνικοοικονομικά συμφέρον τρόπος αξιοποίησης των
γεωθερμικών ρευστών υψηλής ενθαλπίας είναι η χρήση τους για την παραγωγή
ηλεκτρικής ενέργειας. Υπάρχουν τρεις τεχνολογίες εγκαταστάσεων
ηλεκτροπαραγωγής, που χρησιμοποιούνται για να μετατρέψουν τα υδροθερμικά
ρευστά σε ηλεκτρική ενέργεια: α) ξηρού ατμού ( θερμοκρ. > 180 ºC) β) στρόβιλοι
υγρού ατμού ( θερμοκρ. > 150 ºC) και γ) δυαδικού κύκλου με πτητικό ρευστό ή
κύκλου Rankine με οργανικό ρευστό ( θερμοκρ. > 90 ºC).
Βιβλιογραφία.
1. Δρ. Μηχανολόγος Μηχανικός Γιώργος Τσιλιγκιρίδης, Ανανεώσιμες πηγές
Ενέργειας, Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης, 2007.
2. Γιώργος βουτσινός, Κωνσταντίνος Κοσμάς,Γεώργιος Καλκάνης, Κων/νος Σούτσας
Γεωλογία και Διαχείριση Φυσικών Πόρων. Ινστιτούτο Τεχνολογίας Υπολογιστών,
ενδόσεων «Διόφαντος», Αθήνα 2013.
3. Ιστοσελίδα http://library.tee.gr/digital/m2351/m2351_fitikas.pdf. Γεωθερμία και
Τυποποίηση, Φύτικας, 2008.
4. Ιστοσελίδα http://www.cres.gr/kape/energeia_politis/energeia_politis_geothermal.htm.
ΚΑΠΕ Δικτυακός τόπος του Κέντρου Ανανεώσιμων Πηγών και Εξοικονόμησης
Ενέργειας αρχική σελίδα.
5. Φυτίκας Μ., Ανδρίτσος Ν. Γεωθερμία. Εκδόσεις Τζιόλα. Θεσσαλονίκη 2004.
6. Ιστοσελίδα
http://el.wikipedia.org/wiki/%CE%93%CE%B5%CF%89%CE%B8%CE%B5%CF
%81%CE%BC%CE%B9%CE%BA%CE%AE_%CE%B1%CE%BD%CF%84%CE
%BB%CE%AF%CE%B1. Γεωθερμική Αντλία Θερμότητας.
7. Ιστοσελίδα www.ee.teihal.gr.Τ.Ε.Ι. Χαλκίδας.
8. Ιστοσελίδα www.tmltd.gr/geotherm/geotherm.htm. Τεχνομηχανική ΕΠΕ
Γεωθερμία - Γεωθερμικές Αντλίες θερμότητας.
9. Ιστοσελίδα www.greenbanking.gr. Green Banking ΓΕΩΘΕΡΜΙΑ
10. Ιστοσελίδα www.cres.gr/kape/kidsol/geotherm/main.htm. Ανανεώσιμες Πηγές
Ενέργειας Γεωθερμία
11. Ιστοσελίδα www.ypeka.gr. Υπουργείο Περιβάλλοντος Ενέργειας και Κλιματικής
Αλλαγής Γεωθερμική ενέργεια.