Ενέργεια μέσα από τη Γη

(άρθρο από την εφημερίδα Το Βήμα)

Είναι σχεδόν άγνωστη στον μέσο πολίτη, αποτελεί όμως αξιόπιστη πηγή ανανεώσιμης ενέργειας. Με τα γεωλογικά δεδομένα της χώρας μας και τη βελτιστοποίηση της σχετικής τεχνολογίας η γεωθερμία μπορεί να καλύψει σε μεγάλο βαθμό τις ενεργειακές ανάγκες ενός σπιτιού

Μια παιδική απορία πιο παλιά ήταν το πώς γίνεται το νερό του πηγαδιού να είναι δροσερό αλλά σε κάποιες πηγές να μας έρχονται τα νερά ζεστά στην επιφάνεια. Ξεκινώντας λοιπόν από το κέντρο της Γης, έχουμε ως δεδομένο ότι εκεί η θερμοκρασία φθάνει τους 4.000 βαθμούς Κελσίου. Από το κέντρο της Γης ως την επιφάνεια όμως μεσολαβούν πετρώματα που δεν είναι και πολύ καλοί αγωγοί της θερμότητας, γι΄ αυτό δεν έρχεται προς τα επάνω όλη αυτή η θερμική ενέργεια και μάλιστα ομοιόμορφα κατανεμημένη. Υπάρχει όμως και άλλη πηγή ενέργειας στο εσωτερικό του πλανήτη. Προκύπτει από τη διάσπαση ραδιενεργών πυρήνων ουρανίου, θορίου και άλλων στοιχείων. Και βρίσκεται συσσωρευμένη στο υπέδαφος. Γεωθερμικές πηγές χαμηλής ενέργειας είναι αυτές που έχουν θερμοκρασία από 30 ως και 100 βαθμούς Κελσίου, σε ένα βάθος 1.000 ως 2.500 μέτρων. Η ενέργεια που προέρχεται από τέτοια βάθη χαρακτηρίζεται και «γεωθερμικό δυναμικό». Η ενέργεια από μικρότερα βάθη ονομάζεται «αβαθής γεωθερμία». Στην περίπτωση αυτή γίνεται εκμετάλλευση της θερμότητας των νερών και των πετρωμάτων που ανήκουν στην επικράτεια του γεωθερμικού δυναμικού. Στα κοντινά, δηλαδή, προς την επιφάνεια στρώματα, ανεξάρτητα από το τι καιρός και θερμοκρασία επικρατεί στην επιφάνεια, έχουμε μια σχεδόν σταθερή θερμοκρασία που δεν ξεφεύγει πολύ από τους 18 βαθμούς Κελσίου όλον τον χρόνο.

Πώς λειτουργεί

Η βασική ιδέα λοιπόν της αβαθούς γεωθερμίας είναι να μεταφέρονται ποσότητες θερμότητας από τη γη στον κλιματιζόμενο χώρο και αντίστροφα. Απαραίτητος μεσάζων σε αυτή τη δοσοληψία είναι μια αντλία θερμότητας. Σε βάθος δύο ως τριών μέτρων κάτω από την επιφάνεια του εδάφους οι θερμοκρασίες παραμένουν σχετικά σταθερές καθ΄ όλη τη διάρκεια του χρόνου. Ενα γεωθερμικό σύστημα αποτελείται από μια μονάδα διανομής εντός του κτιρίου, έναν γεωεναλλάκτη, δηλαδή κάποιο σύστημα σωλήνων θαμμένων στη γη, που αξιοποιεί αυτές τις σταθερές θερμοκρασίες για να δεσμεύσει την «ελεύθερη» ενέργεια, και στη μέση έχουμε την αντλία θερμότητας. Τον χειμώνα το ρευστό που κυκλοφορεί μέσα στο κύκλωμα του γεωεναλλάκτη απορροφά την αποθηκευμένη θερμότητα του εδάφους και τη φέρνει στη μονάδα εσωτερικά του κτιρίου. Η μονάδα αντλεί τη θερμότητα, καταναλώνει κάποια ενέργεια για να φέρει την προς διανομή ποσότητα σε μια υψηλότερη θερμοκρασία και τη διανέμει στο κτίριο. Το καλοκαίρι το σύστημα, αντίστροφα, απάγει τη θερμότητα από το κτίριο, τη μεταφέρει στο κύκλωμα του γεωεναλλάκτη και λόγω της επαφής του με τη γη την αποθέτει στο έδαφος που είναι πιο δροσερό. Τότε, δηλαδή, η γεωθερμική αντλία θερμότητας λειτουργεί όπως το ψυγείο, με τη διαφορά ότι η θερμότητά της στέλνεται στον γεωεναλλάκτη, δηλαδή στη γη, και όχι στον ατμοσφαιρικό αέρα. Η διαδικασία της ανύψωσης της θερμότητας χαμηλής θερμοκρασίας σε άνω των 30 C και της μεταφοράς στον εσωτερικό χώρο περιλαμβάνει έναν κύκλο εξάτμισης, συμπίεσης, συμπύκνωσης και εκτόνωσης με τη χρήση ψυκτικού υγρού όπως στο ψυγείο και αυτό χρησιμοποιείται ως μέσο μεταφοράς της θερμότητας που κυκλοφορεί μέσα στην αντλία θερμότητας.

Τύποι και κόστος

Η πιο φθηνή μορφή επιφανειακής γεωθερμίας όταν υπάρχει χώρος στο οικόπεδο (επιφάνεια περίπου διπλάσια από τη χτισμένη) είναι ένας σωλήνας με μήκος άνω των 100 μέτρων από πολυαιθυλένιο υψηλής πυκνότητας (ΗDΡΕ), τυλιγμένος σε σχήμα έλικας, θαμμένος σε βάθος ενός μέτρου ή και περισσότερο. Αν δεν υπάρχει αρκετή επιφάνεια, ή τοποθετούνται όλα αυτά τα μέτρα του σωλήνα κάθετα τυλιγμένα σε μορφή κώνου ή γίνεται γεώτρηση και χρησιμοποιούνται μεταλλικοί σωλήνες που πηγαίνουν κάθετα. Γεωτρήσεις των 100 μ. κατασκευάζονται για να καλύψουν το θερμικό φορτίο της αντλίας θερμότητας. Σωλήνωση σχήματος U τοποθετείται εντός των γεωτρήσεων. Στη συνέχεια οι γεωτρήσεις σφραγίζονται με ειδικό ένεμα για περιβαλλοντικούς λόγους προστασίας του εδάφους και των υπόγειων υδάτων. Μέσα στους σωλήνες κυκλοφορεί και πάλι νερό ή κάποιες φορές και ψυκτικό. Το κόστος εγκατάστασης αρχίζει από τις 20.000 ευρώ αλλά πρόκειται για μια πολύ αξιόπιστη και ανανεώσιμη πηγή ενέργειας.

Από Παναγιώτης Α.