Geotermisk Energi og Varmepumper

Side 1

[navn fjernet] Lærer: AK

Naturgeografi: Vedvarende energi

1

STX 3.g

Vitam impendere Vero

Vedvarende energi

Geotermi og varmepumper

Vedvarende energi er blevet en større og større faktor både i den danske energiforsyning, men i høj grad også i den politiske debat i Danmark. Vi har i klassen kigget på, hvad vedvarende energi er og hvilke former for vedvarende energi, der er længst fremme med hensyn til udvikling og udnyttelse. Jeg vil i min rapport fokusere på geotermi og varmepumper og forskellige problemstil-linger i forbindelse med disse:

▪ Hvad er geotermi og varmepumper rent teknisk?

▪ Kan de virkelig betegnes som vedvarende energikilder, og kan de som sådan udnyttes i Danmark og globalt?

▪ Hvilke forskellige fordele og ulemper er der ved at udnytte disse teknik-ker?

▪ Hvor langt kan udviklingen tage disse teknikker med hensyn til udnyttel-se og værdi for den danske energiforsyning?

Geotermi:

Geotermi er, som navnet på latin tydeligt viser, varme(termi) fra jorden(geo).

Jordens indre er så ekstremt varm, at metallerne derinde smelter. Det er den-ne varme, som man med teknikken bag geotermi forsøger at udnytte. Selvføl-gelig vil man ikke bore helt ind til kernen, da det pt. er komplet umuligt både i praksis og nærmest også i teorien. Man vil i stedet udnytte, at temperaturen stiger med 3 °C pr. 100 meter, man borer ned i jorden. Når man kommer langt nok ned(i gennemsnit 2,5 km), vil jordlagene være omkring 70-80 °C, og der vil, afhængigt om det geologiske struktur er rigtig eller ej, være vandreservoi-rer, der kan udnyttes til energi- og varmeforsyning.

Som før nævnt, afhænger det hele af den geologiske struktur, i den dybde hvor vandet er. Det er faktisk det samme, som vi før har snakket om mht. olie.

Side 2

[navn fjernet] Lærer: AK

Naturgeografi: Vedvarende energi

2

Vitam impendere Vero

Den bjergart, hvor vandet findes, skal være en forholdsvis porøs bjergart. Den perfekte bjergart er sandsten. Hvis disse betingelser er til stede, kan man i princippet bare begynde at udnytte varmen. For at der kan komme noget brugbart ud af dette vand, skal reservoiret dog være af en hvis størrelse. Det er nødvendigt, da man ved i geotermiske anlæg udnytter vandet i et kredsløb, der ender i det samme reservoir, som man i starten tager vandet fra. Hvis re-servoiret så ikke er stort nok, vil det vand man sender tilbage ikke nå at blive varmt nok til, at man kan udnytte det igen.

Man kan udnytte det varme vand til to ting: varme og strøm. Der er derfor og-så to forskellige metoder til at udnytte geotermi.

Varme:

Måden hvorpå man udnytter geotermi ved produktionen af varme er meget simpel. Man pumper det varme vand op til overfladen. Der bliver det så brugt i nogle varmvekslere, og dermed bliver varmen overført til noget andet vand, som så bliver sendt i kredsløb rundt til forbrugerne. Grunden til at det ikke ba-re er det ”oprindelige” vand, der bliver brugt i kredsløbet, er at der kommer en masse eroderende salte og mineraler med op fra undergrunden. Dette vender vi tilbage til senere.

Strøm/energi:

For at få elektrisk energi ud af geotermi udnytter man kendt teknik fra kraft-varmeværker: Man bruger det overophedede vand til at drive en turbine, der igen driver en generator, der genererer strøm. Forskellen på kraftvarmeværker og geotermi er bare at man ved brug af geotermi ikke skal bruge energi på at varme vandet op. Det er jo allerede varmt!

Som sagt skal vandet være meget varmt, for at det kan udnyttes til strøm. Det skal minimum være 200 °C for at drive føromtalte turbine. Dette bevirker, at man i Danmark aldrig kommer til at udnytte geotermi til produktion af energi.

Vandet kan simpelthen ikke blive varmt nok. Det er kun muligt ved steder med høj vulkansk aktivitet. Typisk ved de tektoniske pladers grænseområder.

Varmpumper:

Side 3

[navn fjernet] Lærer: AK

Naturgeografi: Vedvarende energi

3

Vitam impendere Vero

Varmepumper er egentlig lidt det samme som geotermi. Man udnytter den varme, der stammer fra kernen af jordkloden. Den eneste forskel i den hen-seende er, at man ikke skal så langt ned, og at man ikke henter noget op fra jorden. Man udnytter bare den naturlige temperaturforskel. Varmepumper kal-des også ”omvendte” køleanlæg. Det gør de fordi princippet i et køleanlæg og en varmepumpe, er det samme. Den eneste forskel er, at varmepumper ud-nytter den varme, som kondensatoren afgiver. Dette kræver en forklaring.

Som man kan se på illustrationen til højre, består en varmepumpe af tre es-sentielle dele: en fordamper, en kompressor og en kondensator.

Det hele virker ved hjælp af vand. Der er vand i alle rørene. De rør, der ses yderst til venstre, er de rør, der optager varmen. De er gravet ca. 1-2m ned i jorden for at optage varme. I midten ses de føromtalte tre ting. Vandet føres fra rørene i jorden til en fordamper, der omdanner vandet til damp. Derpå fø-res denne damp videre til kompressoren, der øger trykket i rørene, og når trykket stiger, stiger temperaturen også. Derfor vil der altid være en forholds-vis stor varmeafgivelse fra kondensatoren, da denne omdanner dampen til

vand igen(damp højere temperatur end vand = varmeafgivelse). Denne var-

meafgivelse kan udnyttes i en varmeveksler.

Der er en væsentlig forskel på at udnytte jordvarme til varmepumper i forhold til geotermi. Varmepumper kræver nemlig energitilførsel(kompressoren kræver strøm). Det er dog ikke et problem da udbyttet af energitilførslen er 400 %!

Geotermi og varmepumper som vedvarende energi:

Både geotermi og varmepumper er vedvarende energier. Som nævnt udnyttes vandet i teknikken vedr. geotermi i et lukket kredsløb. Man tømmer dermed ikke kontinuerligt en naturresurse, som tilfældet er med fossile brændstoffer.

På denne måde er geotermi en vedvarende energi.

Med varmepumper er det det samme. Man skal godt nok tilføre vandet fra starten, og som nævnt fortløbende tilføre energi, men dette kan afhjælpes ved at bruge andre vedvarende energier til produktionen af strøm.

Side 4

[navn fjernet] Lærer: AK

Naturgeografi: Vedvarende energi

4

Vitam impendere Vero

I Danmark kan både geotermi og varmepumper med store miljømæssige for-dele anvendes i varmeproduktionen. Der er også store økonomiske fordele specielt ved anvendelse af varmepumper, da de som nævnt producerer fire gange så meget varmeenergi, som der tilføres i form af elektricitet. Der er dog også flere problemer ved både udnyttelsen af geotermi og varmepumper. Det-te vender vi dog tilbage til senere. Den eneste af disse teknikker, der kunne anvendes til produktion af strøm er geotermi. Det kommer dog aldrig til at ske i Danmark, da vandet i undergrunden ikke er varmt nok. Der skal, som før nævnt, være vulkansk aktivitet til stede. Derfor er geotermi til produktion af strøm en stor faktor i bl.a. Island, hvor man nærmest kan tappe den 200 gra-der varme damp fra overfladen.

Situationen globalt er for så vidt den samme som i Danmark. Varmeproduktio-nen ved hjælp af geotermi og varmepumper kan vokse betragteligt, hvis viljen er der. Flere steder i udlandet har de så også den fordel, at de kan udnytte geotermi til produktion af strøm. Dette kan ikke kun ske i Island, men også lande som Italien, New Zealand og USA(Californien) har denne mulighed.

Fordele/ulemper ved brug af geotermi/varmepumper:

Geotermi:

Geotermi har den store miljømæssige fordel, at der ikke er nogen direkte CO

2

udledning. Det vil sige, at når selve produktionen af varme/el er i gang, udle-

der denne ingen CO. Samtidig er det også en stor fordel, at energiforsyning

2 ved geotermi er utroligt stabil, da det jo, som før skrevet, fungerer i et lukket kredsløb.

Der er også ulemper ved geotermi. I Danmark er det en stor ulempe, at geo-termi ikke kan bruges til produktion af strøm. Dette gør nemlig, at geotermi, såvel som varmepumper, kræver energitilførsel(pumperne). En større ulempe er at det vand, der udnyttes, kommer fra undergrunden. Derfor indeholder vandet flere forskellige salter og mineraler, der eroderer de rør, der anvendes.

Dette gør, at vedligeholdelsen af disse rør bliver meget dyr. Det er også grun-den til, at man benytter varmevekslere i stedet for at føre vandet direkte ud til

Side 5

[navn fjernet] Lærer: AK

Naturgeografi: Vedvarende energi

5

Vitam impendere Vero kunderne. Det er nemlig ikke udelukkende en fordel at anvende varmeveksle-re, da et vist energispild ikke kan undgås ved disse. En sidste ulempe er, at de boringer, som geotermi kræver, er meget dyre. Samtidig er det, som før nævnt, ekstremt vigtigt at kende undergrundens struktur. Analyser af under-grunden er også meget dyre, og dermed bliver anlæggelsen af geotermiske anlæg ekstremt dyre.

Varmepumper:

Fordelen ved varmepumper er, at udbyttet er så stort, i forhold til hvad man tilfører. Samtidig er teknikken forholdsvis godt udviklet og udbredt. Derfor er varmepumper også forholdsvis billige.

Den største ulempe ved varmepumper er, at det kræver en ret stor grund at have en varmepumpe. De rør, der skal lægges ned i jorden, kræver et areal på

600m^{2}. Derfor er det mest på landet, at de kan anlægges. Det er selvfølgelig

også en ulempe, at varmepumper kun er en vedvarende energi så længe at den elektriske energi, der tilføres, produceres fra vedvarende energikilder.

Udvikling i Danmark:

Produktionen af varme ved hjælp af geotermi kan sagtens forhøjes betragte-ligt. I dag er der to eksisterende anlæg i Danmark(Thisted, Amager), men det menes, at i alt 12 større danske byer ligger over reservoirer, der er store nok til at kunne udnyttes. Eneste problem er den politiske vilje til at lave de nød-vendige økonomiske investeringer i anlæggene, da de som sagt er meget dyre at opføre. Geotermi kommer aldrig til at blive brugt til produktion at el i Dan-mark.

Varmepumper vil være en stor fordel for dem, der har pladsen til dem, og dermed kan varmpumperne godt udbredes langt mere end i dag. De kommer dog aldrig til at være en vigtig del af den danske varmeproduktion, med min-dre de udvikles til at fylde langt mindre, end de gør i dag.

Konklusion:

Side 6

[navn fjernet] Lærer: AK

Naturgeografi: Vedvarende energi

6

Vitam impendere Vero

Danskerne vil helt komme til at høre mere til geotermi i fremtiden. Det vil dog ikke være fordi, geotermi er et fantastisk alternativ til den varmeproduktion, der allerede eksisterer. Det vil derimod nærmere være fordi, der vil være brug for alle alternativer, når de fossile brændstoffer i en nærmere og nærmere fremtid forsvinder. Hvis geotermi af sig selv skal blive en faktor i den danske varmeproduktion, skal teknikken udvikles betragteligt. Der skal simpelthen fin-des billigere måder at opføre anlæggene på.

Teknikken bag varmepumper er forholdsvis meget godt udviklet og dermed også tilsvarende billigere. Dette gør at varmepumper i fremtiden vil blive mere og mere udbredt ved dem, der har plads til det, da det er et billigt og miljø-venligt alternativ til den traditionelle varmeproduktion.

Litteraturliste:

Tekst:

Mikkel og Svends power point fremlæggelse.

Naturgeografi: Jorden og mennesket. A.L.L-Andersen mfl.(s. 252-253)

Geografihåndbogen. Arne I.P. Sestoft, Ole Schou Pedersen mfl.(s. 274) Gyldendals etbindsleksikon(2003). Dorit Löb, Lene Vilstrup mfl.(

Billeder:

http://www.veks.dk/upload/geotermi_dong_petit.gif

http://www.dellenova.se/bilder/geoterm.jpg

http://www.teknologisk.dk/_root/media/12643_VP-princip.jpg

http://www.emu.dk/gym/fag/fy/inspiration/studierejser/images/island_gejser7

5.jpg

http://www.thisted-varmeforsyning.dk/teknik/geotermi/