Geotermisk energi genererar elektricitet och värmer upp byggnader genom att använda värme som lagras under jordens yta. Det har vunnit popularitet nyligen på grund av dess tillförlitlighet, miljövänlighet och långsiktighet kostnadseffektivitet. Denna typ av energi kan användas för att driva hem och företag på en mängd olika sätt.
Så vad är geotermisk energi och hur kan du använda den hemma? Oavsett om du bor i en hus i Salem, OReller ett litet hem i Duluth, MN, läs vidare för att lära dig mer om geotermisk energi, inklusive vad det är, hur det påverkar miljön och hur du kan använda det för att värma ditt hem.
Vad är geotermisk energi?
Geotermisk energi är en förnybar energikälla produceras av det naturliga sönderfallet av radioaktiva grundämnen nära jordens kärna. Värmen stiger sedan upp till ytan genom en process av naturlig konvektion. Geotermisk energi fungerar genom att utnyttja denna värmekälla, antingen genom att borra brunnar eller genom att använda ett värmeväxlarsystem nedgrävt i marken. Värmen används sedan för att generera el eller för att värma och kyla byggnader.
En annan form av geotermisk energi är den stabila naturliga temperaturen i den grunda underjorden.
Hur använder vi geotermisk energi?
Det finns tre primära användningsområden för geotermisk energi: elproduktion, direktanvändning och GeoExchange-system (jordvärmepumpar, eller GHP). Elproduktion och direktanvändning är vanliga i kommersiella och industriella miljöer och kan hjälpa till att möta världens behov av förnybar energi. Jordvärmepumpar är dock lämpliga för de flesta hem runt om i världen och kan hjälpa till att minska ditt miljöavtryck.
Jordvärmepumpar
Beroende på latitud håller den grunda marken under jorden en temperatur mellan 45 och 75°F året runt, vilket innebär att det ofta är svalare än luften på sommaren och varmare på vintern. Jordvärmepumpar dra fördel av den stabila underjordiska temperaturen genom att utbyta värme med jorden för att värma och kyla byggnader.
Jordvärmesystem är otroligt effektiva och kan arbeta i stor skala för att effektivt reglera temperaturen i många byggnader. Det här kallas fjärrvärme och kyla (eller fjärrvärme). Reykjavik, Island, är en bra fallstudie för detta; idag använder nästan hela staden geotermisk energi för att värma och kyla byggnader.
Hur man använder geotermisk energi hemma
Du kan installera en bergvärmepump för att värma och kyla ditt hem året runt. En värmepump utnyttjar den stabila värmen under jord genom att använda en serie nedgrävda rör. Dessa rör överför värmen till en värmeväxlare, som värmer eller kyler luften i ditt hem. På vintern tar värmepumpen bort värme från växlaren och på sommaren flyttar pumpen värmen in i växlaren och trycker ner värmen under jorden.
Värmepumpssystem är mer effektiva än traditionella värme- och kylsystem eftersom de kräver mindre energi för att överföra värme och är nästan immuna mot miljöfaktorer. De har också längre livslängd och är tystare än andra traditionella system.
Ditt hem kan också ha tillgång till geotermiskt varmvatten, som du kan använda för hushållsändamål.
Typer av jordvärmepumpsystem
Det finns fyra vanliga typer av geotermiska jordslingsystem, vart och ett med sina egna fördelar och nackdelar. Låt oss bryta ner dem.
- Sluten slinga horisontell: Detta är mest kostnadseffektivt för bostadsinstallationer där en stor mängd mark är tillgänglig. De vanligaste layouterna använder antingen två rör nedgrävda fyra och sex fot under jord, eller två rör sida vid sida, fem fot under jord. Rör är ofta loopade som en vertikal slinky för att möjliggöra mer rör i en kortare dike.
- Sluten slinga vertikal: Vertikala system är vanligare i kommersiella miljöer, till exempel företag eller skolor, där utrymmet ofta är en premie. Den vanligaste layouten använder flera hål 20 fot från varandra och upp till 400 fot djupa. Slingade rör förs in i hålen och ansluts till värmepumpen i huvudbyggnaden.
- Sluten damm eller sjö: Detta kan vara det mest prisvärda alternativet om du har en tillräcklig vattenkälla som uppfyller minimikraven för volym, djup och kvalitet. I ett vattenbaserat system läggs en underjordisk matningsledning från byggnaden till vattnet. För att undvika frysning måste spolarna vara minst åtta fot under vattenytan.
- Öppen slinga: Installationsprocessen innebär att man kör ett underjordiskt tillförselledningsrör från byggnaden till vattenkällan och lindar det i cirklar minst åtta fot under ytan för att förhindra frysning. Spolarna kan endast placeras i en vattenkälla som uppfyller minimikraven för volym, djup och kvalitet.
De flesta slutna system cirkulerar en frostskyddslösning genom en sluten slinga av rör nedgrävda i marken eller nedsänkta i vatten. Värmeväxlare överför sedan värme mellan köldmediet i värmepumpen och frostskyddsmedlet i slingan.
Tänk på dina individuella förutsättningar och behov och rådfråga en fackman innan du installerar en bergvärmepump.
Kostnad för en bergvärmepump
Jordvärmepumpar kan vara dyrt. A typiska GHP-system för bostäder kan kosta mellan $10 000 och $25,000 beroende på webbplats, storlek och typ av system. Kostnaden kan också variera beroende på faktorer som jordslingornas djup och installationens komplexitet. Denna investering kan dock löna sig i form av lägre energiräkningar över tid, eftersom de är mycket effektiva och kan ge betydande kostnadsbesparingar jämfört med traditionella värme- och kylsystem.
Dessutom, USA erbjuder skattelättnader att uppmuntra användningen av bergvärmepumpar i både bostäder och kommersiella byggnader.
För- och nackdelar med att installera en bergvärmepump
Jordvärmepumpar ger en hållbar metod för att värma och kyla ditt hem. Men de kommer med vissa nackdelar. Låt oss titta på några för- och nackdelar.
Fördelar
- Förnyelsebart och hållbart: Geotermisk energi är en förnybar energikälla som kommer att finnas så länge som jorden existerar. Det är också producerar inte växthusgaser eller skadliga utsläpp naturligt. Utvinningsprocessen kan dock orsaka utsläpp och kraftverk kräver fossila bränslen för att bygga och underhålla.
- Hög effektivitet: Geotermiska kraftverk är otroligt effektiva. De kan producera el 90 % av tiden, jämfört med 59 % för vind och 23 % för sol. Det betyder att de kan omvandla en stor andel av värmen från underjorden till användbar energi utan mycket slöseri med värme.
- Pålitlig och konsekvent: Geotermiska kraftverk kan fungera dygnet runt och oavsett väderförhållanden, vilket gör dem till en pålitlig och konsekvent energikälla.
- Litet fotavtryck: Geotermiska kraftverk har minsta markavtryck av någon storskalig energikälla i världen på bara 404 m2 per gigawattimme. Det är mindre än en tredjedel av en genomsnittlig vindkraftspark.
Nackdelar
- Hög initial kostnad: Kostnaden för att installera en bergvärmepump är högre än traditionella värmesystem på grund av behovet av att borra och installera underjordiska rör. Olika system kostar olika mycket, men den vanligaste typen är ett horisontellt system med sluten slinga.
- Platsens lämplighet: Jordvärmepumpar kräver lämplig geologi och landyta för att installera det underjordiska slingsystemet, vilket kanske inte är tillgängligt i alla områden.
- Installationsutmaningar: Att installera ett underjordiskt slingsystem kräver specialiserad utrustning och expertis, vilket kan innebära utmaningar under installation och underhåll och leda till högre kostnader. Olika system kräver
Hur länge har människor använt geotermisk energi?
Människor har använt geotermisk energi i tusentals år. Här är två exempel:
- Heta källor: Eftersom minst 10 000 år sedan, har infödda folk i Nordamerika använt dem för matlagning, bad, avkoppling och medicinsk terapi, bland annat.
- Värmeproduktion: Människor har använt geotermisk energi för att värma upp inre utrymmen i tusentals år, som går tillbaka till åtminstone 1:a århundradet e.Kr. Det var dock inte förrän i slutet av 1800-talet som det första geotermiska fjärrvärmesystemet byggdes i Italien för att värma och kyla en hel stad.
Sista tankar om geotermisk energi
Eftersom klimatförändringarna fortsätter är det viktigt att investera ytterligare i förnybar energi, som geotermisk energi. Geotermisk energi är tillförlitlig, släpper ut lite eller inga växthusgaser och har en mängd olika användningsområden och enorm tillväxtpotential. Processen med borrning och prospektering kan dock vara dyr och miljöskadlig.
Husägare kan använda bergvärmepumpar för att värma och kyla sina hem effektivt. Dessa system använder den stabila temperaturen under jord för att ge värme under vintern och kyla under sommaren.
Även om geotermisk energi är mindre vanlig än andra typer av förnybar energi, kan den spela en viktig roll för att minska koldioxidutsläppen och möta globala energibehov.
