Η γεωθερμία ή αλλιώς γεωθερμικό δυναμικό, είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται στους υδρολογικούς και γεωλογικούς σχηματισμούς στο φλοιό της γης, ως θερμότητα σε μια θερμοκρασία σχηματισμού που υπερβαίνει τους 25 °C. Οι τιμές της θερμοκρασίας για ένα γεωθερμικό ρευστό, είτε πρόκειται για θερμό νερό ή/ και ατμό, είτε για θερμό ατμό, ποικίλουν ανάλογα με την περιοχή, και κυμαίνονται από 25 °C ως 350 °C.
Ανάλογα με τη θερμοκρασία του ρευστού που ανέρχεται στην επιφάνεια, η γεωθερμική ενέργεια χαρακτηρίζεται ως:
Υψηλής ενθαλπίας (για θερμοκρασίες πάνω από 150 °C),
Μέσης ενθαλπίας (για θερμοκρασίες 100 °C ως 150 °C) και
Χαμηλής ενθαλπίας (για θερμοκρασίες μικρότερες από 100°C)
Με τον όρο γεωθερμία γίνεται αναφορά κυρίως στην αβαθή γεωθερμία, όπου το βάθος εκμετάλλευσης δεν υπερβαίνει τα 150m από την επιφάνεια του εδάφους, και η οποία εφαρμόζεται σε περιοχές που δεν είναι χαρακτηρισμένες ως γεωθερμικό δυναμικό της χώρας. Ο λόγος είναι το γεγονός ότι στις χαρακτηρισμένες περιοχές, οι χρήσεις της γεωθερμίας γίνονται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας ή θερμικής ενέργειας, και κατόπιν πώληση προς τρίτους, προσελκύοντας κυρίως το ενδιαφέρον των επενδυτών.
Το μεγάλο πλεονέκτημα της αβαθούς γεωθερμίας έγκειται στο γεγονός ότι είναι διαθέσιμη και εκμεταλλεύσιμη παντού, αξιοποιείται αρκετά εύκολα, ενώ ταυτόχρονα συνδυάζεται με άλλες Α.Π.Ε.
Στην περίπτωση που το γεωθερμικό ρευστό έχει υψηλή θερμοκρασία (πάνω από 150 °C), η γεωθερμική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί κυρίως για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. ‘Όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη, η γεωθερμική ενέργεια αξιοποιείται για τη θέρμανση κατοικιών και άλλων κτιρίων ή κτιριακών εγκαταστάσεων, θερμοκηπίων, κτηνοτροφικών μονάδων, ιχθυοκαλλιεργειών κ.λπ.
Η γεωθερμία αποτελεί μια καινοτομία εξέλιξης στον τομέα της θέρμανσης-δροσιάς. Η χρήση της ενδείκνυται για όλους τους χώρους (οικιακούς χώρους, ξενοδοχειακές επιχειρήσεις, βιομηχανικές εγκαταστάσεις, κτηνοτροφικές μονάδες, θερμοκήπια, ιχθυοκαλλιέργειες), αλλά και όπου απαιτείται η ύπαρξη θέρμανσης και δροσιάς.
Τα γεωθερμικά συστήματα βασίζονται κυρίως στη μεταφορά ενέργειας από και προς το έδαφος, εκμεταλλευόμενα τη σταθερή θερμοκρασία που παρουσιάζει η γη (16-18 °C) χειμώνα και καλοκαίρι, ανεξάρτητα από τις κλιματολογικές συνθήκες που επικρατούν στην επιφάνεια, με απώτερο σκοπό τον κλιματισμό της εγκατάστασης. Κατά την περίοδο του χειμώνα το σύστημα καταναλώνει ενεργειακά φορτία που παίρνει από το έδαφος, και το καλοκαίρι κάνει απόρριψη των θερμικών φορτίων προς αυτό, διότι η θερμοκρασία του χώρου και του περιβάλλοντος είναι σε αρκετά υψηλότερα επίπεδα σε σύγκριση με τη θερμοκρασία του εσωτερικού της γης.
Για την επιτυχή μεταφορά των ενεργειακών φορτίων είναι απαραίτητη η χρήση γεωθερμικών αντλιών θερμότητας.
Ένα γεωθερμικό σύστημα αποτελείται από έναν γεωθερμικό εναλλάκτη θερμότητας νερού, μία γεωθερμική αντλία θερμότητας και ένα εσωτερικό σύστημα διανομής στο κτίριο. Τέλος και για να θεωρηθεί πλήρης η εγκατάσταση, σημαντικό ρόλο παίζει και ο αυτοματισμός του συστήματος.
Υπάρχουν δύο βασικές μέθοδοι εγκατάστασης του γεωθερμικού εναλλάκτη:
Α) Γεωθερμικό σύστημα κλειστού βρόχου
1. Με οριζόντιο γεωθερμικό εναλλάκτη
Ο γεωθερμικός εναλλάκτης τοποθετείται σε μικρό βάθος (περίπου 2m) σε μια ή περισσότερες στρώσεις σωληνώσεων, αφού έχει πραγματοποιηθεί ολοκληρωτική εκσκαφή του χώρου, ή έχουν ανοιχτεί χαντάκια.
Παράδειγμα:
Μονοκατοικία με θερμαινόμενη επιφάνεια 150 m2
Απαιτούμενη επιφάνεια εκσκαφής: 220 m2 με 230 m2
Βάθος εκσκαφής: 1,2m με 1,4m
Απόδοση: 20 W/m2 με 30 W/m2.
2. Με κατακόρυφο γεωθερμικό εναλλάκτη
Πραγματοποιείται γεώτρηση σε μικρά σχετικά βάθη (μέχρι τα 150m) και γίνεται εισαγωγή σωλήνων, που λειτουργούν ως γεωθερμικός εναλλάκτης.
Παράδειγμα:
Μονοκατοικία με θερμαινόμενη επιφάνεια 150 m2
Βάθος γεωτρήσεων: 120m με 130m
Απόδοση: 60 W/m2 με 80 W/m2.
Β) Γεωθερμικό σύστημα ανοιχτού βρόχου
Χρησιμοποιείται νερό από το υπέδαφος, το οποίο διέρχεται από την αντλία θερμότητας όπου απορροφά ή αποδίδει θερμότητα, και κατόπιν επανεισάγεται στη γη. Ενδείκνυται σε περιοχές με ρηχό βάθος υδροφόρου ορίζοντα, καλής ποιότητας νερού και αρκετής διαθέσιμης ποσότητας.
Το βασικότερο στοιχείο ενός γεωθερμικού συστήματος αποτελεί η γεωθερμική αντλία θερμότητας, που εκμεταλλεύεται τη θερμότητα που περικλείεται στα υπόγεια νερά, τα νερά των λιμνών και της θάλασσας, ή ακόμα και στο χώμα. Η λειτουργία της στηρίζεται στην μεταφορά θερμότητας από έναν ψυχρό, σε ένα θερμό χώρο. Έτσι το χειμώνα, θεωρώντας το εσωτερικό του κτιρίου ως θερμό χώρο, και το εξωτερικό ως ψυχρό, η θερμότητα εισάγεται στο κτίριο. Αντίθετα το καλοκαίρι, με αναστροφή της παραπάνω λειτουργίας και χρησιμοποιώντας το σύστημα για το δροσισμό του κτιρίου, η θερμότητα αποβάλλεται στο εξωτερικό του. Το εσωτερικό σύστημα διανομής (ή αλλιώς σύστημα θέρμανσης-ψύξης) είναι είτε με τη μορφή αεραγωγών, είτε με τη μορφή αερόθερμων, είτε τέλος ενδοδαπέδια. Τέλος για την παροχή ζεστού νερού υπάρχει το boiler.
ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ
Εξοικονόμηση
Τα γεωθερμικά συστήματα μπορούν να μειώσουν το κόστος θέρμανσης ως και 70%, και το κόστος ψύξης έως και 50%, και να παρέχουν ζεστό νερό χρήσης για τις ανάγκες της κατοικίας.
Περιβάλλον
Τα γεωθερμικά συστήματα μπορούν να εκμεταλλευτούν στο έπακρο και να πολλαπλασιάσουν την αποτελεσματικότητα άλλων Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας, αλλά και από μόνα τους είναι φιλικότερα προς το περιβάλλον σε σχέση με τα συμβατικά, καθώς μειώνουν τις εκπομπές αέριων ρύπων και τα συνεπακόλουθα προβλήματά τους (όξινη βροχή, φαινόμενο του θερμοκηπίου, τρύπα του όζοντος κλπ.).
Αξιοπιστία
Τα γεωθερμικά συστήματα διαρκούν περισσότερο από τα συμβατικά, καθώς αποτελούν «κλειστά» συστήματα, όπως το ηλεκτρικό ψυγείο, που εγκαθίστανται μέσα στα κτίρια ή στον υπόγειο χώρο τους.
Συντήρηση
Τα γεωθερμικά συστήματα δεν παρουσιάζουν βλάβες μετά από παρατεταμένη χρήση όπως ορισμένα συμβατικά συστήματα. Έχοντας ένα παρόμοιο τρόπο κατασκευής με αυτό των ηλεκτρικών ψυγείων, οι Γ.Α.Θ. έχουν πολύ λίγα κινούμενα εξαρτήματα που θα μπορούσαν να χαλάσουν. Ο Γεωθερμικοί Εναλλάκτες είναι κατασκευασμένοι από πιστοποιημένους πλαστικούς σωλήνες και μπορούν να λειτουργούν αποδοτικά, πενήντα χρόνια μετά την εγκατάστασή τους.
Θόρυβος
Εκτός από μια απαλή δροσιά το καλοκαίρι και μια γλυκιά ζέστη το χειμώνα, τα γεωθερμικά συστήματα δεν αφήνουν κανένα άλλο ίχνος της παρουσίας τους. Οι Γ.Α.Θ. δεν χρειάζονται εκτεθειμένα θορυβώδη μηχανήματα να ενοχλούν τους ένοικους ή τους γείτονες. Χωρίς ηχητική υπενθύμιση ίσως ξεχάσετε ότι έχετε ένα γεωθερμικό σύστημα.
Σε μεγάλες εγκαταστάσεις
Μπορούν να εξοικονομηθούν χρήματα, καθώς είναι εφικτή η μεταφορά θερμότητας από ζώνες του κτιρίου που είναι πιο ζεστές, προς άλλες ψυχρότερες, για τις ανάγκες θέρμανσης το χειμώνα και ψύξης το καλοκαίρι.
ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ
- Το αρχικό κόστος κατασκευής είναι υψηλότερο του συμβατικού
- Υπάρχει δυσκολία στην επιδιόρθωση μιας διαρροής στα κλειστά κυκλώματα
- Για τα ανοικτού κυκλώματος συστήματα απαιτείται μεγάλη παροχή καθαρού νερού
ΚΟΣΤΟΣ – ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ
Σε οικοδομή τριών ορόφων με υπόγειο και σοφίτα, μονωμένη σύμφωνα με τον ευρωπαϊκό κανονισμό θερμομόνωσης, συνολικής επιφάνειας εξυπηρέτησης 501τ.μ., υπολογίστηκε ότι το κόστος ενός συμβατικού συστήματος Θέρμανσης – Ψύξης (καλοριφέρ & κλιματιστικά) ανέρχεται σε 46.080 ευρώ, ενώ το κόστος ενός συστήματος με Γεωθερμική Αντλία Θερμότητας με κάθετο Γεωθερμικό Εναλλάκτη Ανοιχτού Κυκλώματος, και σύστημα Θέρμανσης Δαπέδου – Ψύξης Οροφής σε 60.520 ευρώ.
Το κέρδος στο κόστος λειτουργίας με τη Γεωθερμική Αντλία Θερμότητας υπολογίστηκε στα 3.783 ευρώ/χρόνο, με τιμή πετρελαίου 0,60 ευρώ/λίτρο. Έτσι το επιπλέον κόστος της επένδυσης αποσβένεται σε 3,8 έτη.
Μετά το πέρας της τετραετίας που γίνεται πλέον η απόσβεση, το Γεωθερμικό Σύστημα Κλιματισμού τον πέμπτο χρόνο λειτουργίας του, σας αποδίδει οικονομικά επιτόκιο της τάξης του 10%, ενώ κατά το δέκατο χρόνο επιτόκιο της τάξης του 23%!
ΠΡΟΫΠΟΘΕΣΕΙΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ
Για να εγκατασταθεί ένα σύστημα κλιματισμού με Γεωθερμική Αντλία Θερμότητας θα πρέπει να τηρούνται κάποιες προϋποθέσεις, ανάλογα φυσικά με τον τύπο του συστήματος προς εγκατάσταση.
Γεωθερμικοί Εναλλάκτες:
Για την εγκατάσταση συστήματος Γεωθερμικής Αντλίας με Εναλλάκτη Κλειστού Κυκλώματος απαιτείται ελεύθερη έκταση ανάλογη του μεγέθους του εναλλάκτη, που φυσικά εξαρτάται από τις απαιτήσεις θέρμανσης και ψύξης.
Για την εγκατάσταση συστήματος Γεωθερμικής Αντλίας με Εναλλάκτη Ανοικτού Κυκλώματος απαιτείται κάποια πηγή θερμότητας, όπως πηγάδι ή λίμνη ή γεώτρηση, και χώρος επιστροφής του νερού μετά την ολοκλήρωση του κύκλου. Αν δεν υπάρχει πηγάδι ή λίμνη ή γεώτρηση, τότε θα πρέπει να ανοιχθεί πηγάδι και κατά συνέπεια πρέπει να υπάρχει νερό στο υπέδαφος της περιοχής.
Αντλία Θερμότητας:
Όσον αφορά τις προϋποθέσεις για τους χώρους εγκατάστασης της Αντλίας Θερμότητας, οι απαιτήσεις είναι πολύ λίγες, καθώς το μέγεθος της αντλίας και των βοηθητικών της εξαρτημάτων είναι πραγματικά μικρό σε σχέση με τα συμβατικά συστήματα. Έτσι το μόνο που χρειάζεται είναι ένας εσωτερικός, μεσαίου μεγέθους, χώρος.
Σύστημα Απόδοσης-Απόληψης Θερμικής Ενέργειας στο κτίριο:
Το σύστημα Θέρμανσης Δαπέδου – Ψύξης Οροφής (Ενδοδαπέδια Θέρμανση – Ψύξη), πρέπει να εγκατασταθεί κατά το κτίσιμο του κτιρίου καθώς τοποθετείται στο μπετό της πλάκας.
Το σύστημα Θέρμανσης – Δροσισμού Δαπέδου, μπορεί να εγκατασταθεί ακόμη και σε υπάρχον κτίριο χωρίς κανένα πρόβλημα.
Το Σύστημα Εξαναγκασμένης Κυκλοφορίας (Fan Coil) δεν απαιτεί κάποιες προϋποθέσεις και μπορεί να εγκατασταθεί παντού.
