Δεδομένης της οικονομικής κρίσης και της ραγδαίας αύξησης της τιμής των καυσίμων και ειδικότερα της τιμής του πετρελαίου η γεωθερμία είναι πλέον η πιο συμφέρουσα πηγή ενέργειας. Η γεωθερμική ενέργεια είναι μια σύγχρονη, οικονομική και πράσινη λύση για τον κλιματισμό των κτιριακών εγκαταστάσεων, καθώς δεν επιβαρύνει το περιβάλλον και την βιοποικιλότητα της περιοχής.
Με τον όρο γεωθερμική ενέργεια αναφερόμαστε στην εκμετάλλευση της ενέργειας των επιφανειακών ή βαθύτερων στρωμάτων των γεωλογικών σχηματισμών και πετρωμάτων καθώς και του υπόγειου ή και επιφανειακού υδροφόρου ορίζοντα της γης. Για θερμοκρασίες πετρωμάτων ή ρευστών χαμηλότερες των 25 oC , αναφερόμαστε στην αβαθή ή επιφανειακή γεωθερμία , χρησιμοποιείται για θέρμανση και ψύξη κτιρίων και απαγορεύεται η πώληση σε τρίτους του παραγόμενου θερμικού – ψυκτικού φορτίου. Επομένως αναφέρεται για ιδία ενεργειακή χρήση. Σε αντίθεση με την περίπτωση όπου η θερμοκρασία των πετρωμάτων βρίσκεται σε υψηλότερη θερμοκρασία από τους 25 οC, που η γεωθερμία χαρακτηρίζεται ως γεωθερμικό δυναμικό και χρονομισθώνεται από το ελληνικό δημόσιο.
Η αρχή λειτουργίας ενός γεωθερμικού συστήματος κλιματισμού βασίζεται εξολοκλήρου στην ενέργεια που μπορεί να προσφέρει ή να απορροφήσει από το έδαφος κατά την χειμερινή και κατά θερινή περίοδο αντίστοιχα. Κατά τη χειμερινή περίοδο η θέρμανση των εσωτερικών χώρων του κτιρίου πραγματοποιείται με απορρόφηση της θερμότητας από το έδαφος και τους καλοκαιρινούς μήνες η ψύξη του εκάστοτε χώρου πραγματοποιείται μέσω της απαγωγής της θερμότητας στο έδαφος.
Βασικές κατηγορίες συστημάτων
Τα γεωθερμικά συστήματα κλιματισμού χωρίζονται σε δυο βασικές κατηγορίες, τα ανοιχτά γεωθερμικά συστήματα και τα κλειστά γεωθερμικά συστήματα. Η επιλογή του εκάστοτε συστήματος εξαρτάται από την ύπαρξη ή όχι υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα. Υπάρχει και η λύση του υβριδικού γεωθερμικού συστήματος το οποίο εφαρμόζεται σε αστικές περιοχές όπου δεν υπάρχει ευχέρεια εγκατάστασης αμιγώς γεωθερμικού συστήματος. Τα υβριδικά συστήματα χρησιμοποιούν ένα τεχνητά διαμορφωμένο γεωθερμικό περιβάλλον επιτυγχάνοντας εξοικονόμηση ενέργειας της τάξεως του 30%.
Ανοιχτό γεωθερμικό σύστημα
Το ανοιχτό γεωθερμικό σύστημα εφαρμόζεται σε περιοχές με πλούσια υδροφορία και συνήθως χρειάζεται δύο υδρογεωτρήσεις για τη λειτουργία του. Από τη μια υδρογεώτρηση αντλείτε το υπόγειο νερό μέσω μιας υποβρύχιας αντλίας , κατόπιν προσφέρει την ενέργεια του στην εγκατάσταση, και έπειτα οδηγείται στη δεύτερη υδρογεώτρηση εμπλουτισμού σε διαφορετική θερμοκρασία αλλά στην ίδια ποσότητα και ποιότητα. Επιπλέον, κατά περίπτωση, υπάρχει η δυνατότητα εφαρμογής μιας και μόνο υδρογεώτρησης (τηλεσκοπικής), όπου το νερό αντλείται και επιστρέφει στην ίδια. Σε περίπτωση όπου η ποιότητα του νερού δεν είναι καλή (υφαλμηρότητα, οξέα κλπ) τότε χρησιμοποιείται ενδιάμεση προστατευτική διάταξη απομόνωσης του μηχανοστασίου (εναλλάκτης θερμότητας) ώστε να προστατευτεί από ενδεχόμενες διαβρώσεις.
Κλειστό γεωθερμικό σύστημα
Το κλειστό γεωθερμικό σύστημα επιλέγεται σε περιπτώσεις περιοχών με ανεπαρκή ή ανύπαρκτη υπόγεια υδροφορία. Στο κλειστό σύστημα δεν γίνονται υδρογεωτρήσεις αλλά ενταφιάζεται ένα σύστημα σωληνώσεων (γεωσυλλέκτης) σε διάταξη οριζόντια, κατακόρυφη είτε κωνική ανάλογα με τον διαθέσιμο περιβάλλοντα χώρο. Η μεταφορά της ενέργειας επιτυγχάνεται μέσω υδάτινου διαλύματος το οποίο κυκλοφορεί τεχνητά και φτάνει τελικά στην επιθυμητή θερμοκρασία. Αν υπάρχει διαθέσιμος χώρος η βέλτιστη επιλογή είναι το οριζόντιο σύστημα. Ο απαιτούμενος χώρος για την διάστρωση του οριζόντιου γεωσυλλέκτη είναι περίπου όσο και ο κλιματιζόμενος χώρος του κτιρίου όταν η σωλήνωση διαμορφώνεται σε σπειροειδή μορφή (slinky coil). Αν ο διαθέσιμος χώρος είναι περιορισμένος τότε εγκαθίσταται κατακόρυφο σύστημα στο οποίο ο γεωσυλλέκτης τοποθετείται σε οπές περιμετρικά του κτιρίου.
Η ενδιάμεση λύση μεταξύ των παραπάνω είναι το κωνικό σύστημα το οποίο αποτελείται από γεωσυλλέκτη διαμορφωμένο σε κώνους μέσω ειδικής κατασκευής και απαιτεί το μισό χώρο περίπου εν συγκρίσει με το οριζόντιο σύστημα.
Υβριδικό σύστημα κλιματισμού
Σε περιπτώσεις ανεπαρκούς διαθέσιμου εξωτερικού περιβάλλοντος χώρου ή συνεχόμενης και πλούσιας υδροφορίας ώστε να εγκατασταθεί κάποιο αμιγώς γεωθερμικό σύστημα κλιματισμού δύναται να εφαρμοστεί κάποιο συνδυαστικό (υβριδικό) σύστημα. Το τεχνητά διαμορφωμένο γεωθερμικό σύστημα θα αποτελείται από ένα σύστημα λέβητα – καυστήρα μικρής ισχύος και έναν πύργο ψύξης. Στο εσωτερικό της εγκατάστασης τοποθετούνται console units. Το σύστημα αυτό ουσιαστικά αντικαθιστά τον γεωσυλλέκτη ή τις υδρογεωτρήσεις. Σκοπός του υβριδικού συστήματος είναι η τροφοδότηση της γεωθερμικής αντλίας με νερό χαμηλής και σταθερής θερμοκρασίας κάτι που υπό κανονικές συνθήκες εξασφαλίζεται από ένα εξωτερικό γεωθερμικό κύκλωμα (ανοικτό ή κλειστό). Κατά την περίοδο του χειμώνα τα θερμικά φορτία αντλούνται από το σύστημα του καυστήρα – λέβητα ενώ κατά τη θερινή περίοδο πραγματοποιείται απαγωγή των θερμικών φορτίων από το εσωτερικό του δικτύου στον πύργο ψύξης ο οποίος είναι τοποθετημένος στο δώμα της κτιριακής εγκατάστασης. Λόγω του μικρού μεγέθους του λέβητα και του καυστήρα η καταναλισκόμενη ενέργεια είναι μικρότερη από αυτή που θα απαιτούνταν σε ένα συμβατικό σύστημα κλιματισμού. Η εξοικονόμηση ενέργειας αλλά και χρημάτων που επιτυγχάνεται σε αυτή την περίπτωση μπορεί εν μέρει να είναι μικρότερη από ένα αμιγώς γεωθερμικό σύστημα αλλά δεν παύει να είναι εξίσου σημαντική και μπορεί να φτάσει το 30 με 35% έναντι ενός συμβατικού συστήματος θέρμανσης – ψύξης.
Εξοικονόμηση ενέργειας και χρημάτων
Τα γεωθερμικά συστήματα κλιματισμού παρουσιάζουν πολύ υψηλό βαθμό απόδοσης συγκριτικά με τα συμβατικά συστήματα θέρμανσης – ψύξης. Η ενεργειακή και χρηματική εξοικονόμηση που μπορεί να επιτευχθεί από τα γεωθερμικά συστήματα κλιματισμού είναι μεγάλη και αυτή αγγίζει το ποσοστό του 65% κατά τη λειτουργία θέρμανσης και του 45% κατά τη λειτουργία ψύξης του συστήματος. Αυτό οφείλεται στο ότι η κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας από ένα γεωθερμικό σύστημα κλιματισμού είναι πολύ μικρή σε σχέση βέβαια με το παραγόμενο φορτίο. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι η θερμοκρασία του υπεδάφους είναι κοντά στη θερμοκρασία που θέλουμε να επιτύχουμε στο εσωτερικό του κτιρίου. Με μία αναζήτηση στο διαδίκτυο για γεωθερμία κόστος θα δούμε ότι μπορούμε να ξοδέψουμε τα ίδια χρήματα με άλλες μεθόδους για την εγκατάσταση, αλλά να έχουμε ένα πολύ καλύτερο αποτέλεσμα.
