Univerza v Ljubljani Pedagoška fakulteta

Možnosti izrabe suhe geotermalne energije

Nastja Kepic

Seminarska naloga pri predmetu Didaktika tehnike s seminarjem I

Mentor: dr. Janez Jamšek, doc.

Ljubljana, 2010

Povzetek Namen seminarske naloge je predstaviti suho geotermalno energijo in njene možnosti izrabe v svetu s poudarkom v Sloveniji. V uvodnih poglavjih je suha geotermalna energija najprej predstavljena v širšem kontekstu obnovljivih virov energije, zatem pa natančno opredeljena znotraj različnih primerov izrabe geotermalne energije. Predstavljeni so različni načini izkoriščanja suhe geotermalne energije. Po svetu se uporabljajo različni načini izkoriščanja. Izbira načina je odvisna predvsem od tipa geotermalne energije, ki jo imamo na razpolago (vroča voda pod tlakom, para, topla voda, toplota od kamnin, ...) Od teh načinov je v Sloveniji najbolj pogosta izraba geotermalne energije za posredno (v kombinaciji s toplotno črpalko) ogrevanje stavb. Običajno gre tukaj za zaprte sisteme ogrevanja, ki za izkoriščanje geotermalne energije uporabljajo horizontalne ali vertikale (sistem z geosondo) kolektorje. V nalogi so poleg številnih prednostih suho geotermalne energije zapisane tudi negativne lastnosti. Zavedati se moramo tudi negativnih posledic, ki jih prekomerno ali napačno izkoriščanje lahko prinese. Geotermalna energija za ogrevanje je v Sloveniji zelo aktualna in vsekakor dobrodošla in pozitivna možnost izkoriščanja obnovljivih virov energije.

Kazalo 1 Uvod........................................................................................................................................ 4 2 Navezava na učni načrt......................................................................................................... 4 3 Pregled obstoječega gradiva................................................................................................. 4 4 Obnovljivi viri energije........................................................................................................ 4 5 Geotermalna energija ........................................................................................................... 5

5.1 Lastnosti geotermalne energije......................................................................................... 6 5.2 Uporaba geotermalne energije ......................................................................................... 6 5.3 Načini izkoriščanja geotermalne energije ........................................................................ 6 5.4 Suha geotermalna energija ............................................................................................... 7 5.5 Izkoriščanje suhe geotermalne energije ........................................................................... 8 5.6 Suha geotermalna energija v svetu in pri nas ................................................................. 13 5.8 Prednosti in slabosti suhe geotermalne energije ............................................................ 16

6 Sklep ..................................................................................................................................... 16 7 Literatura............................................................................................................................. 17 8 Priloge................................................................................................................................... 17

8.1 Učni list .......................................................................................................................... 17 8.2 Rešen učni list ................................................................................................................ 18

1 Uvod V vsakdanjem življenju se neprenehoma srečujemo z energijo. Nas obkroža, jo porabljamo in tudi proizvajamo. Večino energije, ki jo porabi svetovno prebivalstvo pridobimo iz fosilnih (beri neobnovljivih) virov. Znanstveniki nas vsak dan svarijo pred globalnim segrevanjem in prekomernim izkoriščanjem zalog fosilnih goriv (nafta, plin, premog, ....) Potrebno je spoznati, da je treba iskati druge možnosti izrabe energije, saj bodo neobnovljivi viri v prihodnosti kmalu pošli, zato je treba iskati ustrezne možnosti, kjer do teh težav ne bo prišlo. Premik na bolje bomo dosegli samo pod pogojem, da se nekaj premakne v glavah ljudi in zato je potrebno ljudi osveščati o drugih možnostih izrabe energije. To je predvsem izraba obnovljivih virov energije (voda, sonce, toplota zemlje, ...). Geotermalna energija (toplotna energija iz zemlje), ki spada pod obnovljive vire, saj je voda obnovljivi vir. Skozi seminarsko nalogo pobližje spoznamo geotermalno energijo, kaj so njene značilnosti, njena izraba, predvsem se predstavi izraba suhe geotermalne energije, kjer gre za zaprt sistem. Voda ni v stiku z zemljo, saj so cevi speljane nazaj proti porabniku, kjer imamo zbiralnik ali pa toplotno črpalko, ki nam pomaga pri ogrevanju. Opisani sta dve vrsti kolektorjev, ki jih poznamo pri izkoriščanju suhe geotermalne energije in pa predstavljene so značilnosti kolektorjev. Na koncu pa so predstavljene prednosti in slabosti suhe geotermalne energije. Pomembno je da pri razlagi obnovljivih virov učitelj primerno predstavi tudi geotermalno energijo, saj je Sloveniji ta energija široko uporabna. Vsi učenci pa so lahko bodoči uporabniki te energije.

2 Navezava na učni načrt Seminarska naloga je vezana na učni načrt v osnovni šoli pri predmetu Tehnika in tehnologija [1]. Učitelji bodo tematiko največ uporabljali v sedmem in osmem razredu. V sedmem razredu učenci spoznajo osnovne pojme o energiji in virih energije. Osredotočijo se na alternativne vire, se pravi obnovljive vire energije. Pri tem bodo učenci poiskali tudi razloge kaj obremenjuje naše okolje. Ko naštejemo alternativne vire energije, lahko bolj podrobno pojasnimo geotermalno energijo in lastnosti le te. V osmem razredu se učenci pri obravnavi snovi iz Energetike naučijo ločevati obnovljive vire od neobnovljivih virov. Učenci morajo prepoznati vire energije in tudi poznati njihove značilnosti ter prednosti in slabosti. Geotermalna energija izčrpava vodo in ta je obnovljivi vir energije.

3 Pregled obstoječega gradiva Geotermalna energija je prvič omenjena v [2] in [3]. Lastnosti, splošna uporaba in načini izkoriščanja geotermalne energije je zapisano v [3-8]. O suhi geotermalni energiji najdemo največ v [9] in [10]. Nov sistem vrtanja za geosondo je zapisan [11] in [12]. Izraba geotermalne energije doma in po svetu je najbolj nazorno napisano v [13-16]. V [17] in pa so predstavljene prednosti in slabosti suhe geotermalne energije.

4 Obnovljivi viri energije Obnovljivi viri energije vključujejo vse vire energije, ki jih zajamemo iz stalnih naravnih procesov, kot so sončno sevanje, veter, slika 4.1, vodni tok v rekah ali potokih (hidroenergija), fotosinteza s katero rastline gradijo biomaso, bibavico in zemeljski toplotni tokovi (geotermalna energija) [2]. Prednosti obnovljivih virov energije so:

• v pozitivnem smislu deluje na podnebje, • stabilnosti pri dobavi energije (energijska varnost), • nova delovna mesta, • dolgoročna gospodarska rast.

Slabosti obnovljivih virov energije: • sorazmerno nizek izkoristek: Nekateri obnovljivi viri energije imajo izkoristek znatno nižji od klasičnih

virov energije (npr. sončne celice), • nezanesljivost: Delovanje obnovljivih virov energije, ki so odvisni od naravnih sil (sonce, voda, veter),

je odvisno od naravnih pogojev, ki niso konstantni, • visoka cena: Večina obnovljivih virov energije je zaenkrat precej draga, kar zmanjšuje njihovo

dostopnost, predvsem državam v razvoju. Marsikje se ta problem začasno rešuje s subvencijami, • integracija v obstoječe vire energije: Obnovljivi viri energije lahko zahtevajo spremembo obstoječe ali

celo gradnjo nove infrastrukture.

Slika 4.1: Primer obnovljivih virov energije [2].

5 Geotermalna energija Nastanek Zemlje seže okoli 5 milijard let nazaj, kjer so se sproščale ogromne količine energije. Zemeljska notranjost je jedro, ki je trdno ter je obkroženo z zunanjim jedrom. Okolica zunanjega jedra Zemlje je plašč., ki je v tekočem stanju. Ko se je geološko površje Zemlje začelo spreminjati je nad plaščem nastala skorja. Skorja zajema zemeljske površine in predstavlja Zemljino površje in oceane. Včasih pride med plaščem in skorjo do manjših trenj, kjer skuša plašč prebiti skozi skorjo, zaradi intenzivne toplote (v plašču temperatura močno naraste). Če pride do takih območij, jih lahko poimenujemo kot žarišča Zemlje ali pa vroče točke, kjer pride do uhajanja lave. Če izbruhne vulkan, to pomeni, da je skorja dopustila uiti plašču ven iz svoje kože. Geotermalna energija je toplota, ki je shranjena v notranjosti Zemlje. Geotermalne izvore predstavlja akumulirana toplotna energija v notranjosti zemlje oziroma v masi kamnin ter v fluidih zemljine skorje. V Zemljini notranjosti nastajajo ogromne količine toplote, katera potuje iz globin direktno na Zemljino površje. Toplotna energija se prenaša s konvekcijo. Geometrične meritve kažejo, da se temperatura pod zemljino površino (približno 10-15 m pod površjem) spreminja zaradi atmosferskih vplivov in posledično stalno spreminja. V globini nad 15 m je temperatura zemlje konstantna. Z globino pa narašča približno za 3 °C na vsakih 100 m [3]. Geotermalno energijo delimo na:

- energijo vroče vode v podzemnih rezervoarjih, - energijo pare v podzemnih rezervoarjih, - energijo vročih kamenin (suha geotermalna energija).

5

6

5.1 Lastnosti geotermalne energije Geotermalna energija ima dve naravni lastnosti, in sicer stalnost in zanesljivost[3]. Lastnosti stalnost in zanesljivost se nanašata na razdelitev pri uporabnosti energije, in sicer jo ločimo glede na:

• hidrogeotermalno energijo (energijo tekočih in plinastih snovi), • petrogeotermalno energijo (energija mase kamnine) [4].

Geotermalna energija sestoji iz treh komponent:

• s konvekcijo energijskega toka skoti zemljino skorjo v obliki prenosa snovi (magma, voda, para in plin),

• tok toplote zaradi prevodnosti, • energije, ki je uskladiščena v kamninah in fluidih zemljine skorje [4].

˝Ta naravna energija je ekonomsko pomembna pod pogojem, da je koncentrirana na omejenem področju, kot so rudna nahajališča in naftna ležišča, torej v vulkanskih in geotermalnih področjih Zemlje.˝ [3, str. 2]. ˝Značilni izviri geotermalne energije nastajajo tudi pri razpadu radioaktivnih elementov v Zemljini skorji in drugimi kemičnimi procesi, ki se v njej dogajajo. Temperatura Zemlje se poveča za 1°C na vsakih 33 m njene globine.˝ [3, str. 2].

5.2 Uporaba geotermalne energije Primere uporabe geotermalne energije lahko srečamo na različnih področjih, saj nam nudi izjemne možnosti razvoja. Konvencionalno izrabo geotermalne energije ponavadi delimo na:

• Visokotemperaturne vire: temperatura vode je nad 150 °C. Tako vodo uporabljamo za proizvodnjo elektrike.

• Srednjetemperaturne vire: temperatura vode je 150-90 ° C. Tako vodo uporabljamo za ogrevanje stanovanjskih in industrijskih prostorov.

• Nizkotemperaturne vire: temperatura vode je pod 90 °C. Tako vodo pa uporabljamo neposredno za ogrevanje [4].

V preteklem času so ljudje geotermalno energijo izkoriščali predvsem v obliki termalne vode, ki je na površje prihajala v obliki termalnih vrelcev. V Sloveniji uporabljajo energijo predvsem za balneološke namene, za sproščanje in zdravljenje. Drugod po svetu, kot so Amerika, Nova Zelandija in druge države je bilo raziskano, da so v času Rimljanov ljudje uporabljali geotermalno vodo za kuhanje, zdravljenje očesnih, kožnih in drugih boleznih in pa za ogrevanje hiše. Geotermalno energijo uporabljamo predvsem za komercialne namene. Danes se energija uporablja predvsem za balneološke namene, zdravstvene namene, ogrevanje hiš in za proizvodnjo električne energije. Za proizvodnjo električne energije je potrebna toplota ali para, ki zagotavljata energijo za pogon električnih generatorjev in parnih turbin. V primeru, da geotermalna voda ni dovolj vroča za proizvodnjo elektrike, se vir uporablja za neposredno ogrevanje, ali pa za ogrevanje s pomočjo toplotnih črpalk [3].

5.3 Načini izkoriščanja geotermalne energije Geotermalno energijo lahko izkoriščamo na sledeče načine:

• Geotermalno izkoriščanje (vroči vrelci vode, vrelci pare, dvofazni vrelci pare) • Geotlačno izkoriščanje (proizvodnja električne energije, ogrevanje, balneologija) • Hlajenje vročih kamenin [2].

Geotermalno izkoriščanje. Pri temperaturah, ki se gibljejo okoli 30stopinj Celzija, se lahko za ogrevanje uporablja geotermalna voda, ki jo črpamo neposredno iz Zemlje. Pridobljeno vodo uporabljamo v zdravstvene in

terapevtske namene, za ogrevanje rastlinjakov, proizvodnji vrtnin in cvetlic, ribogojnic, v prehrambeni industriji in podobno [3]. Geotlačno izkoriščanje. Na podobnem načinu temelji tlačno izkoriščanje. Pomembno je da voda dovaja energijo na površje, kjer jo izkoriščamo. S proizvodnjo električne energije začno padati tlaki, kar pa povzroča dodaten dotok vode in energije v sistemu, ki ga izkoriščamo. Pri geotlačnem izkoriščanju gre predvsem za izkoriščanje visokiotemperaturnih virov. Na splošno se uporabljajo trije tipi geotermalnih elektrarn [2-8]:

• Elektrarne z direktno uporabo pare (suha para, ki je možna za pogon parne turbine), • Elektrarne z uparjanjem vode (voda je skladiščena pod visokim tlakom pri temperature 130-150°C), • Elektrarne z uparjanjem sekundarne kapljevine (Vroča voda pri temperaturi 120-200°C).

Hlajenje vročih kamnin ali po angleško ˝Hot-Dry-Rock˝. To je sistem, ki temelji na zamisli, ustvariti umeten geotermalni sistem, preko katerega bomo skozi prvo vrtino vbrizgavali vodo ter iz druge vrtine izkoriščali uskladiščeno vodo. Energija tople vode se prenese na daljnovod ali pa se usmeri v termoelektrarno. Ta metoda je v preizkusni dobi [2]. Kje lahko vidimo kakšen primer hlajenja vročih kamnin? Poseben primer lahko vidimo pri izkoriščanju z geosondo [3].

5.4 Suha geotermalna energija Suha geotermalna energija je energija, ki deluje na principu konvekcijske toplote, katera jo sprošča pod površjem [2]. Pri suhi geotermalni energiji gre za izrabo toplote zemlje s horizontalnimi in vertikalnimi zemeljskimi kolektorji (geosondami) v kombinaciji s toplotnimi črpalkami, ki imajo pogon na elektromotor. Geotermalno energijo odvzemajo horizontalni ali vertikalni kolektorji iz suhih zemeljskih vrtin. Možen je tudi odvzem toplote iz podtalnice, ki jo prav tako s toplotnimi črpalkami izrabljamo za ogrevanje [10]. Sistem za izkoriščanje suhe geotermalne energije je sestavljen iz zemeljskega kolektorja in toplotne črpalke. Na sliki 5.1 je prikazan vertikalni kolektor, slika 5.1 (a), horizontalni kolektor, slika 5.1 (b) in delovanje toplotne črpalke, slika 5.1 (c).

(a) (b) (c)

Slika 5.1: (a) Vertikalni kolektor, (b) horizontalni kolektor in (c) delovni cikel toplotne črpalke [9]. Delovni cikel toplotne črpalke. Toplotna črpalka pretvori energijo iz nižjega temperaturnega nivoja (toplota okolice) v energijo višjega toplotnega nivoja (ogrevalni sistem). Prenos toplote je možen zaradi krožnega hladilnega procesa, kjer se spreminja agregatno stanje hladiva [9].

1. Uparjanje: Hladilna tekočina se uparja pri nizki temperaturi, zato lahko uporabljamo nizkotemperaturne vire energije kot na primer voda ali zemlja.

2. Kompresija: Kompresor komprimira uparjeno hladivo in ga s tem dvigne na višji temperaturni nivo. 3. Kondenzacija: Vroči plin se nato utekočini in se pretvori v tekoče stanje, pri čemer odda toploto

ogrevalnemu sistemu.

7

8

4. Ekspanzija: Hladivu se pri prehodu skozi ekspanzijski ventil zniža tlak na prvotno vrednost, tako da se krožni proces lahko ponovi.

Dvig temperature določi grelno število COP-coefficient of performance. V vseh primerih je grelno število odvisno od temperaturne razlike med virom in porabniki toplote. Nižji kot je zahtevani temperaturni dvig, bolj ekonomično bo toplotna črpalka delovala [9]. Kot hladiva so primerne tekočine, ki imajo visoko specifično gostoto in nizko temperaturno uparjanja. V novem tisočletju so dovoljene le tiste tekočine, ki ne vsebujejo klora [9].

5.5 Izkoriščanje suhe geotermalne energije Suho geotermalno energijo se lahko izkorišča z vertikalnimi ali horizontalnimi kolektorji [10]. Vertikalni zemeljski kolektor- geosonda. V kolikor nimamo dovolj razpoložljive zemeljske površine za vgradnjo horizontalnega kolektorja lahko vrtamo v globino in izkoriščamo toploto kamnin. Vertikalno izkoriščanje geotermalne energije izvajamo s sistemom geosonde. Vertikalni zemeljski kolektor je toplotni prenosnik sestavljen iz cevi in je vstavljen v vrtino vertikalno [10]. Vertikalna zemeljska sonda je zaprt krožni sistem v katerega napolnimo mešanico vode in protizmrzovalnega sredstva za delovanje. Temperaturna mešanica mora biti okrog -15°C. Vertikalna zemeljska sonda do 100 m globine nam daje precej različne rezultate; od 4,0 do 8,0 kW toplotne moči, odvisno od sestave in kvalitete kamnin. Sonda je lahko enojna ali dvojna. Za izračun koliko globoka bo vrtina imamo posebno enačbo, katera zadošča za vrtino: potrebna dolžina sonde (v m) = cca. grelna moč toplotne črpalke (v kW) x 14. To gre le za približen izračun. Točna vrednost globine vrtine se določi pri samem vrtanju, ko vidijo za kakšno kamnino gre. Pri izvedbi vertikalne zemeljske sonde je pomembno, da globino sonde pravilno dimenzioniramo glede na hladilno moč toplotne črpalke in da v primeru večih sond upoštevamo minimalne razmike med dvema sondama. Odvzem toplote se vrši v slojih do globine 100 m in več. Površina, kjer se nahaja sonda je lahko asfaltirana ali pozidana (za razliko od horizontalnega kolektorja). Vertikalna sonda namreč črpa toploto iz zemlje in kamnin na globinah > 1,5 m, Na teh globinah so namreč temperature konstantne in neodvisne od pogojev na površju zemlje. Načrtovanje sistema Pri ugotavljanju ogrevalne moči toplotne črpalke, razpredelnica 5.1, na osnovi ogrevane površine moramo upoštevati naslednje vrednosti za specifične toplotne izgube: • obstoječa hiša s primerno toplotno izolacijo 70 W/m2, • novogradnja z dobro toplotno izolacijo 50 W/m2, • nizkoenergijska hiša 40 W/m2, • pasivna hiša 10 W/m2. Poleg tega pa je potrebno upoštevati še pripravo za sanitarno vodo. Potrebujemo 0,2 kW po osebi, to pomeni vgradnjo toplotne črpalke z 11 kW toplotne moči. Električna moč črpalke znaša okrog 2,75 kW. Ko gre za reverzibilen proces pa je potrebno upoštevati hladilno moč črpalke, ki je razlika med ogrevalno močjo in vloženo električno močjo ter znaša 8,25 kW. Preglednica 5.1: Potrebna moč črpalke za izbrano hišo za vgradnjo vertikalnega zemeljskega kolektorja. Primer izračuna potrebne toplotne moči črpalke in ustrezne globine vrtine za dvostanovanjsko hišo.

Toplotne izgube hiše 70 W/m2 Ogrevalna površina 150 m2 Število oseb v hiši 5 oseb Priprava sanitarne vode/osebo 200 W Pričakovana pridobljena toplota iz vrtine 30 W/m

Comment [X1]: Ce je ime objektu preglednica 5.1 potem se ne morete sklicevati na kakrsnokoli drugo ime

Comment [X2]: Ce vam recem, da dodajte naslovno vrtico, potem jo prosim dodajte- ker sem vam to ze preveckrat poivedal vam bom tokrat ocenil kot ste pac oddali

Za izračun potrebne toplotne moči črpalke (5.1) potrebujemo izračunati moč toplotne črpalke. To naredimo tako, da upoštevamo toplotne izgube, pripravo sanitarne vode/osebo in dobljeno delimo s 1000.

W115001000

=WmmWPTČ

5*200150*/70 22 +=

mmWW 3,383)/30/(11500

(5.1)

== GLOBINA(5.2)

Globina (5.2) je izračunana za enojno sondo. V primeru, da vgradimo dve dvojni sondi bi potrebovali dve vrtini z globino 95,83 m. Navodila za pravilno montažo. Sistem izrabe geotermalne energije z geosondo tvorita vrtina z vstavljeno geosondo in toplotna črpalka. Uporaba toplotne črpalke za ogrevanje omogoča tudi hlajenje prostorov in ogrevanje sanitarne vode. Odvzem toplote kamninam, za toplotne moči do nekaj 100 kW, lahko uporabimo vertikalne zemeljske kolektorje - geosonde. Globina in premer vrtine sta odvisna od toplotnih potreb objekta in moči vgrajene toplotne črpalke. Za delovanje potrebuje le minimalno količino električne energije za pogon toplotne črpalke, ki črpa energijo iz notranjosti Zemlje, zato so stroški ogrevanja v primerjavi z ostalimi načini precej nižji [10]. Število in globina vrtin je odvisna od toplotne potrebe objekta in sestave tal. Zunanji premer vrtine je 126 mm. V vrtino se vgradijo štiri cevi PE 32 od katerih sta dve povezani z zanko. Ko so cevi vgrajene, se vrtina od spodaj navzgor, preko injekcijske cevi, napolni s bentonitom slika 5.2 (a). Polnilna masa mora imeti čim boljšo toplotno prevodnost, da dosežemo dober prehod toplote iz kamnin do cevi [10].

(a) (b) (c)

Slika 5.2: (a) Vgradnja geosonde v globino, (b) minimalni razmak med sondami in (c) dvojna U cevna sonda [10].

Povezavo do toplotne črpalke izvedemo na globini 0,8 m s PE (polietilen) cevmi. Če je potrebno izvesti več vrtin, cevi združimo v posebnem jašku in jih priključimo na zbiralni kolektor. Pri vgradnji zemeljske sonde je potrebno upoštevati:

• najmanjša razdalja med izvrtinama: od 5 do 6 m slika 5.2 (b), • najmanjša oddaljenost od temeljev zgradbe: 2 m, to se upošteva za vertikalne • kakovost oziroma vrsto zemlje, • izbrati ustrezno mešanico delovnega medija glikol/voda [10].

Razdalja med posameznimi sondami mora znašati vsaj 5 m, da preprečimo medsebojni vpliv in zagotovimo regeneracijo zemljišča v poletnem času. V primeru vgradnje več sond, jih postavimo prečno na smer podzemnih tokov. Prečno na smer podzemnih tokov jih postavimo zato, da dosežemo maksimalen prehod toplote iz podtalnice na posamezen kolektor.

9

Vrtanje vrtin za sisteme z geosondo. Geosondo predstavlja sistem štirih cevi, od katerih sta po dve povezani v zanko. Geosonde polagamo v zemljo v globino od 30 do 100 m (največ 150 m), pri čemer se za material uporablja PE (polietilen), ki zagotavlja dobro izmenjavo toplote in je odporen na tlak, vlago, glodavce in mikroorganizme. Vse votle prostore med cevmi in zemljo je potrebno zapolniti z dobro prevodnim materialom - suspenzijo vode in cementa (bentonitom), da dosežemo čim večjo toplotno prevodnost [10]. V sistemu je še peta cev, ki služi, da vrtino zapolnimo s posebno cementno maso, ki ima dobro toplotno prevodnost [3]. V vrtino se najpogosteje vstavlja sonde dveh izvedb:

• dvojna U cevna sonda (skozi en krak vstopa ohlajena voda, skozi drugi krak se v toplotno črpalko vrača segreta voda) slika 5.2 (c),

• koaksialna cev, (notranja cev je iz PE, skozi njo teče hladna voda, medtem ko je zunanja cev iz jekla in skozi njo teče segreta vodo do toplotne črpalke), slika 5.3 [10].

Vrtalni stroj postavijo na mesto, kjer bo nastala vrtina. Po končanem vrtanju izvlečejo na površje vrtalno konico in preostale cevi. Potem v vrtino položijo nove cevi in jih pri tem zalijejo z ustreznim izolatorjem. Pri odstranjevanju cevi obstaja nevarnost, da se stene vrtine porušijo in delno zasujejo vrtino. V tem primeru je potrebno ponovno vrtanje, kar pa pomeni dodaten strošek. Vrtanje je možno samo v navpični smeri, saj konica ni prilagojena za vrtanje pod kotom. Če prva vrtina ni primerna za vgradnjo geosonde, moramo celoten sistem prestaviti na drugo želeno mesto in postopek ponoviti, kar pri novem sistemu ni treba. Se pravi, če želimo imeti več vrtin je zelo zamudno s starim sistemom , ker porabimo več časa [9].

Slika 5.3: Različne izvedbe sond [10].

Pozorni moramo biti na kakovost zemeljskih tal. Za 1kW toplotne moči črpalke potrebujemo približno 15-20 m globoko izvrtino [9]. Po izkušnjah znaša toplotni odvzem za:

• suha peščena tla 20 W/m, • vlažna peščena tla 40 W/m, • vlažna kamnita tla 60W/m, • tla s podtalnico 80 – 100 W/m [9].

Toplotna črpalka vodo v ogrevalnem sistemu segreva do želene temperature (na primer do 65°C) oziroma jo poleti ohladi. Najboljši izkoristek ima sistem v kombinaciji z nizkotemperaturnim ogrevanjem (talnim ali stenskim). Za obratovanje toplotne črpalke potrebujemo električno energijo. Grelno število toplotne črpalke znaša 3 do 4 (z 1 kW porabljene električne energije pridobimo 3 do 4 kW toplotne energije) [3]. Nov način vrtanja (Geo Jetting). Na tržišču se je pojavil nov način izdelave vrtin za zemeljske sonde, ki se imenuje Geo Jetting. Samo vrtanje, slika 5.4, kombinirajo s curkom vode pod visokim pritiskom. Pri tem se poveča hitrost vrtanja, zmanjša se poraba vrtalne energije in je okolju prijazen postopek. V sami vrtalni glavi se nahaja do šest šob, iz katerih brizga voda pod tlakom 1000 bar. Prav zaradi hitrosti prodiranja v globino dosežejo hitrejšo izdelavo samega sistema. Voda, ki brizga iz šob, zemljo v vrtini natopi in z blatno mešanico pod tlakom prodira v pore okoliške zemljine. Stene vrtine postanejo bolj kompaktne. Glavna razlika med navadnim in Geo Jetting vrtanjem je, da pri Geo Jettingu vrtalno konico izvlečejo na površje, ostale cevi pa pustijo v zemlji. To naredijo zaradi tega, ker dosežejo najboljši prehod toplote med zemljo, kovinsko cevjo in vstavljenimi cevmi toplotne sonde. Kot pri navadnem vrtanju vrtine tudi tu zalijejo z maso za čim boljši prestop toplote. Novi način omogoča vrtanje pod želenim kotom in vrtalnega stroja ni potrebno prestavljati, če z eno vrtino ne pridobimo dovolj toplote. To je koristno tudi, če nimamo na razpolago dovolj zemljišča. Preko Geo Jettinga potem izvrtajo vrtine v obliki zvezde in lahko tako ogrevajo več stanovanjih hiš naenkrat, saj ostalo okolico pustimo

10

nedotaknjeno. Poleg tega, pa se lahko vstopni jašek nahaja na enem mestu in posledično ni potrebno dodatnih povezovalnih cevovodov [9].

Slika 5.4: Levo novi način vrtanja, desno stari način vrtanja [9]. Horizontalni kolektorji. Vodoravni zemeljski kolektor je zaprt krožni sistem katerega napolnimo z mešanico vode in protizmrzovalnega sredstva v koncentraciji za delovanje do temperaturno mešanico -15°C. Horizontalni kolektorji za izkoriščanje geotermalne energije. Poznamo različne vrste zemeljskih kolektorjev:

• klasični horizontalni zemeljski kolektor • kompaktni horizontalni kolektorji • spiralni kolektorji • kolektorji v širokem kanalu [10].

V kolikor imamo okoli hiše na voljo dovolj površine, potem se je najbolje odločiti za zemeljski kolektor. Na globini 120 cm se položijo običajne PE cevi, in sicer na razdalji minimalno 70 cm. Koliko dolžine cevi potrebujemo je odvisno od kvalitete zemlje. Bolj je zemlja vlažna več toplote ji lahko odvzamemo in zato je posledično potrebna manjša dolžina cevi. V kolektorju kroži voda, katera hladi kamnino. V notranjosti kamnin se voda segreje ter se vrača na površje po vzporedni cevi. Zemeljski kolektor deluje glede na hladilno moč toplotne črpalke. Kot vir toplote je zemlja, v kateri je shranjena sončna energija. Izkoriščamo samo gornji sloj zemlje, katera dobiva energijo preko sončnega sevanja in s padavinami. Toplotna prevodnost zemlje narašča z vsebnostjo vode v zemlji (suha tla so manj prevodna, razpredelnica 5.2, - čim večja je vsebnost vode, tem večja je zmožnost akumulacije toplote) [10]. Pri približnem ugotavljanju ogrevalne moči toplotne črpalke na osnovi ogrevane površine upoštevamo naslednje vrednosti za specifične toplotne izgube, razpredelnica 5.3: • obstoječa hiša s primerno toplotno izolacijo 70 W/m2, • novogradnja z dobro toplotno izolacijo 50 W/m2, • nizkoenergijska hiša 40 W/m2, • pasivna hiša 10 W/m2.

Preglednica 5.2: Za odvzem toplote iz tal je potrebno upoštevati vrsto zemljine [9].

11

Preglednica 5.3: Upoštevati moramo specifično uporabo toplote W/m2 glede na velikost naše hiše ali stanovanja [9].

Običajno računamo s povprečjem - to je 20 W/m cevi (za 10 kW TČ potrebujemo torej približno 500 m cevi). Če je zemlja peščena, pa je faktor 10 W/m cevi. Potrebna površina horizontalnega kolektorja (merimo v m2) = cca. grelna moč toplotne črpalke, razpredelnica 5.4, (v kW) x 35 ali tudi približno 2 x ogrevalna površina objekta. Natančen izračun se določi na izkopu samemu. Preglednica 5.4: Potrebna moč črpalke za izbrano hišo za vgradnjo horizontalnega kolektorja. Primer izračuna potrebne toplotne moči črpalke in površine zemeljskih kolektorjev za dvostanovanjsko hišo.

Toplotne izgube hiše 70 W/m2 Ogrevalna površina 150 m2 Število oseb v hiši 5 oseb Priprava sanitarne vode/osebo 200 W Pričakovana pridobljena toplota iz vrtine 25 W/m2

Za izračun potrebne toplotne moči črpalke in površine zemeljskih kolektojev hiše ali stanovanja, potrebujemo podatke iz tabele, ki pa smo jih uporabili pri vertikalnih zemeljskih kolektorjih (5.1), saj pride toplotna moč enaka.

12

WWmmWPTČ 115001000

5*200150*/70 22

=+

=

22 460)/25/(11500 mmWW ==

(5.3)

POVRŠINA

(5.4) Dobljeni rezultat (5.4) prikazuje kolikšno površino zemeljskih kolektorjev potrebujemo za vgradnjo. Pravila za montažo zemeljskega kolektorja Pri dimenzioniranju zemeljskega kolektorja moramo upoštevati naslednje podatke:

• sestava zemlje (toplotna oddaja); • temperaturno območje zemlje; • delovno območje toplotne črpalke; • razpoložljivost vira: vse leto ali omejitev vira (zaradi premajhne površine prostega zemljišča, preveč

razgibanega terena ali nedostopnega terena); • način polaganja kolektorja; • razmik med cevmi; • način ogrevanja s toplotno črpalko: monovalentno/ bivalelnetno;

• kolektorja, zaradi zmrzali ne vgradimo v bližini nosilnih zidov, kanalizacije in vodovodnih cevi; • koliko plasti bomo dali, to je odvisno od moči toplotne črpalke [9].

Vemo, da ima zemlja do neke globine dobro toplotno prevodnost. Pri zemeljskih kolektorjih moramo paziti, da ne presežemo te meje, saj bo lahko prihajalo do zaledenitve. Da do tega ne bo prihajalo morajo biti minimalni odmiki med cevmi vsaj 1 m, saj če do tega pride pomeni, da je razdalja premajhna med cevmi in pride do zmrzali, kar pomeni da se med dvema cevema naredi leden kolobar ter iz kolobarja lahko preide na ledeno ploščo, kar pomeni da se zmrznjena plast zemlje ne bi odtalila tudi v poletnem času [10]. Zemljišče kjer bo položen zemeljski kolektor ne sme biti pozidano ali asfaltirano, ker morajo padavine doseči kolektor (zaradi dovajanja toplote zemlje do cevi). Pri upoštevanju minimalnih razdalj med posameznimi cevmi je potrebno upoštevati tudi na rast rastlinja na zemljišču. Pri polaganju zemeljskega kolektorja ni potrebno odkopati celotne površine, ampak se običajno izkoplje 50 m dolg rov z žlico širine približno 80 cm. Vanj položimo 100 m dolgo cev na vsako stran in tako dobimo 1x100 m veliko zanko z enim rovom. Glede na izračun dolžine cevi moramo prilagoditi tudi število rovov.

(a) (b)

Slika 5.5: Primer vgradnje: (a) klasični zemeljski kolektor, (b) način vgradnje zemeljskega kolektorja [10]. Klasični horizontalni kolektorji, slika 5.5 (a), se vgrajujejo na globini 1,5 do 2 m, slika 5.5 (b), kjer znaša toplotna moč od 15 do 40 W/m2. Posledice ob srečanju z vodovodnimi in kanalizacijskimi cevmi: V primeru, da pride do križanja cevi, je potrebno cev (kolektor) izolirati v dolžini enega metra na vsaki strani, kjer se križa. Položitev kolektorja se izvede pravokotno na pot, pri čemer se sam kolektor zasuje z debelo plastjo drobnega peska. Po plasti peska, nanj položimo še dodatno izolacijsko ploščo, ki ščiti pred vlago [9-10].

5.6 Suha geotermalna energija v svetu in pri nas Geotermalna energija je v svetu relativno dobro poznana in izkoriščena. Trenutno geotermalno energijo izrabljajo v 46 državah sveta. Proizvodnja električne energije znaša 44 TWh/leto, neposredna izraba toplote pa 35 TWh/leto. Raziskave o porabi geotermalne energije v svetu glede na namen uporabe so pokazale, da se največ energije uporabi za ogrevanje, od tega polovico energije za temperaturne režime pod 100 °C, slika 5.6 [13].

13

Slika 5.6: Razdelitev uporabe geotermalne energije v svetu [3]. Velike možnosti izkoriščanja geotermalnega položaja imajo tista področja, kjer vulkani še ne mirujejo. Tak primer je Japonska, ki zavzema 0,25 % površine Zemlje in v svetovnem merilu poseduje 10 % aktivnih vulkanov [3]. Na svetu je veliko držav, ki izrabljajo geotermalno energijo. Do zdaj izraba znaša približno 18.000 MWh [3]. V Aziji imajo velike geotermalne potenciale predvsem v Turčiji, Afganistanu, na severu Indije, v Sibiriji in na Japonskem, vendar so ti viri le delno izkoriščeni. Na področju Avstralije, Nove Zelandije in pacifiškega otočja se izkorišča geotermalna energija za pridobivanje električne energije moči približno 2500 MWh. Zelo znana področja izkoriščanja geotermalne energije so že v Severni Ameriki, nekatera področja v Kanadi in Mehiki. V Kaliforniji je največja elektrarna za izkoriščanje geotermalne energije na svetu. Ima električno moč 907 MWh. Tam so vrtanja globoka tudi po 3300 m [13]. Afrika je še vedno dokaj ne raziskano območje, ko gre za geotermalno energijo. Poznano je neko polje v Etiopiji in pa na območju Kenije in Tanzanije so odkrili geotermalno vodo. V raziskovanja geotermalne energije v Afriki danes največ vlagata Kenija in pa Gvatemala [14-15]. V nekaterih evropskih regijah prispevajo poleg geotermalne elektrarne še druge okolju prijazne in obnovljive energije. Na Islandiji je geotermalna energija eden največjih energijskih virov, s katerim je v celoti pokrita energijska preskrba države [3]. V Evropi je delež geosond še vedno zelo skromen, a počasi narašča. V Švici je trenutno delujočih geosond približno 25.000. Glavni razlog za prodor geosond v hribovitih državah se nahaja v dejstvu, da tam nimajo drugih naravnih virov, razen kar ponuja Zemljino površje [11]. Geosonde predstavljajo trenutno eno najhitrejše rastočih tehnologij obnovljivih virov v svetu [11]. V prihodnosti bo mogoče geotermalno energijo pridobivati direktno iz magme (to pomeni, da bomo dobili toploto neposredno od magme). To bo možno narediti tako, da bodo zvrtali vrtino globoko skozi skalo oziroma kamnino, da bodo prišli do magme. Od tu dalje se bo voda oziroma zrak ogreval s pomočjo magme. Seveda bodo morali paziti, da ne bo prišlo do izbruha lave. Potrebno bo paziti, da bomo poleg tega vgradili še hlajenje [13]. Geotermalna energija v Sloveniji. Tudi v Sloveniji je geotermalna energija dobro poznana in izkoriščena. Naredili smo pregled njene uporabe in zbrali podatke o novih možnostih izkoriščanja energije. V Sloveniji je 16 % ozemlja, ki je primernega za izrabo geotermalne energije. Najbolj razširjeni viri geotermalne energije so nizkotemperaturni. Slovenija ima veliko apnenca in dolomitov, ki še dodatno povzročajo in zadržujejo vročo vodo. Kamnine so zaradi konvekcijsko krožeče termalne vode bolj segrete, kot pri normalnem gradientu. Slovenci geotermalno energijo največ uporabljamo za sistem ogrevanja in za lokalno ogrevanje. Pri nas električne energije ne proizvajamo. Trenutno se izrablja geotermalna energija za balneološke namene in ogrevanje [14].

14

Slika 5.7: Zaloge geotermalne energije po Sloveniji [14]. Kot smo že omenili, se v Sloveniji največ uporabljajo nizkotemperaturni viri geotermalne energije. Največ raziskav je bilo narejenih v severovzhodnem delu Slovenije. Območja v Sloveniji, slika 5.7, z viri geotermalne energije:

• Panonski bazen s površno 1300 km2 • rogaško-celjsko-šoštanjska regija s površino 450 km2 • planinsko-laško-zagorska regija s površino 380 km2 • krško-brežiška regija s površino 500 km2 • Ljubljanska kotlina s površino 600 km2.

Slika 5.8: Karta izrabe geotermalne energije v Sloveniji [14]. Prvo zajetje termalne vode z globoko vrtino je bilo v Sloveniji izvedeno leta 1973. Slovenija razpolaga z 28 naravnimi izviri in 48 lokacijami, slika 5.8, kjer je termalna voda zajeta z vrtinami s skupno instalirano toplotno močjo 129 MWh. Od tega izkoriščamo 103 MWh ali 80,5%. Na ta način zagotovijo 400 MWh toplote letno.

15

16

Ocenjujejo da ima Slovenija na razpolago okoli 500.00 PJ teoretičnih in dejansko 12.000 PJ izkoristljivih zalog toplote, katere se nahajajo v geotermalnih vodonosnikih [3]. V Sloveniji so se geosonde pričele vgrajevati v letu 2003. Slovenski izvajalci so vgradili geosondo največ do globine 350 m. Pred leti so hoteli vrtati vrtin večjih globin, a so naleteli na težave s pritiskom. Kasneje so te težave odpravili in zdaj so pripravljeni izvrtati vrtino, ki bo presegla 1000 m. V letu 2010 naj bi začeli z vrtanjem te vrtine, a še vedno niso dobili zelene luči [16]. V letu 2009 je znaša izraba geotermalne energije okoli 64 MW z letno izrabo okrog 760 TJ. Poleg tega lahko zraven štejemo tudi toplotne črpalke s skupno močjo 19 MW in letno izrabo 341 TJ. Skupaj znaša letna izraba 1.100 TJ. V Sloveniji je več kot 50% enot z odprtim sistemom (voda-voda), preostale so z zaprtim sistemom, večinoma s horizontalnimi kolektorji toplote in redkeje z vertikalnimi [14]. Razvoj uporabe geotermalne energije je široko odprt. V prihodnosti bo izraba geotermalne energije v Sloveniji namenjena predvsem za proizvod električne energije. Ta projekt naj bi stekel v letu 2010 oziroma v letu 2011. Geotermalna energija je v nasprotju z vetrno in sončno energijo dostopna vse dni v letu [14].

5.8 Prednosti in slabosti suhe geotermalne energije Pri vsaki energiji se srečamo s pozitivnimi in negativnimi vplivi na okolje in ljudi. Tudi geotermalna energija ima določene prednosti in slabosti. Prednosti:

• Zmanjša se vpliv toplogrednih plinov. • Strošek ogrevanja je nižji. • Dostopno skoraj po celem svetu. • Neodvisno od vremenskih razmer. • Če se odločimo za geosondo, lahko dobimo ugoden ekološki kredit in subvencijo od države [17].

Slabosti:

• Usedanje tal, ki nastane pri praznjenju vodonosnikov. To lahko preprečimo z reinjektiranjem. • Onesnaževanje voda (toplotno onesnažujemo površinsko vodo, kamor spuščamo zavrženo vodo) • Z izlivom izkoriščene termalne vode v reke ali jezera se povečajo škodljive snovi. • V ceveh sistema nastanejo usedline, zaradi plinov in trdne snovi. Nekatere snovi povzročajo korozijo

snovi. • Pri proizvodnji električne energije lahko pride do onesnaževanja zraka, kjer je prisotna para. Povzroča

tudi hrup. • Začetna investicija pri geosondi je dražja (za izgradnjo celotnega sistema). Celotna investicija pride

približno 10.000 do 13.000 evrov za velikost prostora od 150 do 180m2 . • Če hočemo zavrtati vrtino, moramo prositi državo za dovoljenje, kot veleva zakonodaja (potrebujemo

rudarsko dovoljenje). • Pri zemeljskih kolektorjih lahko nastane problem zaledenitve, saj nam lahko popokajo cevi. Poleg tega

pa moramo biti pozorni že pri sami gradnji kolektorjev oziroma položitvi cevi (ne smejo se križati) [17].

6 Sklep Energija je osnova za gospodarski razvoj in visoko kvaliteto življenja. V Sloveniji nimamo bogatih zalog neobnovljivih virov energije, zato je še toliko bolj potrebno izkoriščati obnovljive vire energije. Ena izmed njih je geotermalna energija. Slovenija nima enakih možnosti za izrabo geotermalne energije, zato je trenutno najboljša kombinacija izraba geotermalne in kakšne druge energije skupaj. V Prekmurju in nekaterih drugih delih Slovenije se geotermalna energija izkorišča v zdraviliške namene (izkorišča se vroča voda iz zemlje). V splošnem se pri nas najbolj pogosto uporablja geotermalna energija za posredno segrevanje stavb. To pomeni vgradnja horizontalnih ali vertikalnih kolektorjev v kombinaciji s toplotno črpalko. V Sloveniji imamo že več kot 350 vrtin za izrabo geotermalne energije. Izraba te vrste energije je še vedno premajhna, a počasi in vztrajno narašča (približno 10% letno). K temu naraščanju nedvomno prispevajo tudi razne državne subvencije in predvsem cenovna sprejemljivost te vrste energije. Kot vsaka stvar tudi geotermalna energija nima samo

17

pozitivnih lastnosti, ampak tudi nekatere negativne, ki pa jih ob zmerni in racionalni uporabi lahko zmanjšamo na minimum. Vsekakor veljajo obnovljivi viri energije za energetske vire prihodnosti. Izkoriščanje obnovljivih virov energije in s tem povezano zmanjševanje onesnaževanja pa je naša obljuba in zaveza, da bomo zanamcem zapustili čim manj onesnažen planet.

7 Literatura [1] A. Praprotnik in ostali, Učni načrt – Tehnika in tehnologija (Ljubljana, Ministrstvo za šolstvo znanost in

šport, Zavod RS za šolstvo, 2002). [2] OVE [http://www.ove.si/index.php?P=12]. [3] B. Bajt, Analiza geosonde za izkoriščanje geotermalne energije v stanovanjskem objektu (Nova Gorica,

Poslovno - tehniška šola v Novi gorici, 2006). [4] B. Salobir, Consumption of dry geothermal energy, Journal of Energy Technology 2 (1), str. 59 (2009). [5] Geosonda d.o.o. [http://www.geosonda.hr/]. [6] Portal fundacije Lifestynatural [http://www.lifestylenatural.com/objave.php?id=317]. [7] Portal Digtheat [http://www.digtheheat.com/geothermal/geothermalheatpumps.html]. [8] Union of Concerned Scientists, Clean Energy

[http://www.ucsusa.org/clean_energy/technology_and_impacts/energy_technologies/how-geothermal-energy-works.html#The_Geothermal_Resource].

[9] B. Grobovšek, Uporaba geotermalne energije za ogrevanje in pripravo tople vode , Energetika. NET, str. 13 (2010).

[10] Portal podjetja Robotina d.o.o. [http://www.evip.si/index.php?option=com_content&task=view&id=135&Itemid=167].

[11] Podjetja DIATE d.o.o. [http://www.diate.si/vrtanje_vrtin_geosonde.php]. [12] B. Grobovšek, Določitev specifične toplotne moči geosonde pri ogrevanju s toplotno črpalko (2009)

[http://gcs.gi-zrmk.si/Svetovanje/Clanki/Grobovsek/PT372.htm]. [13] Javni oddelek za geotermalno energijo, ZDA

[http://www1.eere.energy.gov/geothermal/geothermal_basics.html]. [14] N.Raman, D. Rajver, A. Lapanje, Kako pomemben vir je geotermalna energija v Sloveniji?, Finance (108),

str. 8 (2009). [15] Science Daily, Geothermal Energy: Intelligent use of earth´s heat (2009)

[http://www.sciencedaily.com/releases/2009/02/090227072650.htm]. [16] U.R Izjemne možnosti geotermalne energije, Varčujemo z energijo (2), str. 18-19 (2010). [17] Portal Digtheat [http://www.digtheheat.com/geothermal/geothermalheatpumps.html].

8 Priloge

8.1 Učni list

1. Kaj je geotermalna energija? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 2. Iz katerih treh komponent sestoji geotermalna energija? __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ 3. Zakaj vse danes uporabljamo geotermalno energijo? _______________________________________________________________________________________ 4. Obkroži pravilen odgovor, glede na trditev: Na kakšne načine lahko izkoriščamo geotermalno energijo?

• Geotermalno izkoriščanje in geotlačno izkoriščanje. • Geotermalno izkoriščanje in hlajenje vročih kamnin. • Geotermalno izkoriščanje, geotlačno izkoriščanje in hlajenje vročih kamnin. • Hlajenje vročih kamnin in geotlačno izkoriščanje.

18

5. S čim izvajamo vertikalno izkoriščanje geotermalne energije? _____________________________________________________________________ 6. Kaj je potrebno upoštevati pri vgradnji zemeljske sonde? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 7. Katere vrste zemeljskih kolektorjev poznate? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 8. Kako deluje zemeljski kolektor? _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 9. Katera država ima največjo izrabo geotermalne energije? __________________________________. 10. Katera območja v Sloveniji izkoriščajo geotermalno energijo? ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ 11. Prednosti in slabosti suho geotermalne energije? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8.2 Rešen učni list

1. Geotermalna energija je toplota, ki je shranjena v notranjosti Zemlje. 2. Geotermalna energija sestoji iz treh komponent:

• s konvekcijo energijskega toka skoti zemljino skorjo v obliki prenosa snovi (magma, voda, para in plin),

• tok toplote zaradi prevodnosti, • energije, ki je uskladiščena v kamninah in fluidih zemljine skorje.

3. Danes se energija uporablja predvsem za balneološke namene, zdravstvene namene, ogrevanje hiš in za proizvodnjo električne energije.

4. Obkroži pravilni odgovor, glede na trditev: odgovor je c. 5. Vertikalno izkoriščanje geotermalne energije izvajamo s sistemom geosonde. 6. Pri vgradnji zemeljske sonde je potrebno upoštevati:

• najmanjša razdalja med izvrtinama: od 5 do 6m, • najmanjša oddaljenost od temeljev zgradbe: 2m, to se upošteva za vertikalne • kakovost oziroma vrsto zemlje, • izbrati ustrezno mešanico delovnega medija glikol/voda.

7. Poznamo različne vrste zemeljskih kolektorjev: • klasični horizontalni zemeljski kolektor • kompaktni horizontalni kolektorji • spiralni kolektorji • kolektorji v širokem kanalu.

19

8. V kolektorju kroži voda, katera hladi kamnino. V notranjosti kamnin se voda segreje ter se vrača na

površje po vzporedni cevi. Zemeljski kolektor deluje glede na hladilno moč toplotne črpalke. Kot vir toplote je zemlja, v kateri je shranjena sončna energija. Izkoriščamo samo gornji sloj zemlje, katera dobiva energijo preko sončnega sevanja in s padavinami.

9. Odgovor je ZDA. 10. Območja v Sloveniji z viri geotermalne energije:

• Panonski bazen s površno 1300 km2 • rogaško-celjsko-šoštanjska regija s površino 450km2 • planinsko-laško-zagorska regija s površino 380km2 • krško-brežiška regija s površino 500km2 • Ljubljanska kotlina s površino 600km2

11. Prednosti: Zmanjša se vpliv toplogrednih plinov, strošek ogrevanja je nižji, dostopno skoraj po celem svetu, neodvisno od vremenskih razmer. Slabosti so: usedanje tal, onesnaževanje voda, z izlivom izkoriščene termalne vode v reke ali jezera se povečajo škodljive snovi, v ceveh nastanejo usedline in pri proizvodnji električne energije lahko pride do onesnaževanja zraka, kjer je prisotna para, pri zemeljskih kolektorjih lahko pride do problema zaledenitve in začetna investicija pri sistemu geosonda je draga.