Krajowe i zagraniczne perspektywy rozwoju wodnych i gruntowych/geotermalnych pomp ciepła
Gruntowa/geotermalna pompa ciepła wyposażona w pionowy otworowy wymiennik ciepła
Źródło: dandelionenergy.com
Dekarbonizacja gospodarki wymusza rozbudowę i modernizację sieci elektroenergetycznych w celu efektywnej obsługi odnawialnych źródeł energii. Konieczna i nieunikniona jest integracja systemów energetycznych ze źródłami ciepła. Pompy ciepła woda/woda pobierające ciepło z wód podziemnych oraz pompy solanka/woda czerpiące ciepło z gruntu (górotworu) nazywane są w Polsce geotermalnymi pompami ciepła, jednak ich potencjał jest znacznie większy niż tylko pozyskiwanie energii Ziemi. Wykorzystanie wody oraz jej niezamarzających roztworów jako medium dla górnego i dolnego źródła umożliwia przenoszenie ciepła z budynków o dodatnim bilansie energetycznym do obiektów o bilansie ujemnym. W najbliższych latach kluczowe będzie wsparcie rozwoju geoenergetyki oraz budowy sieci ciepłowniczych 5. generacji. Pompy ciepła woda/woda i solanka/woda będą wraz z górotworem pełnić kluczową funkcję. Warstwy geologiczne staną się buforem umożliwiającym równoważenie podaży i popytu ciepła (chłodu) poprzez magazynowanie energii w skałach i/lub warstwach wodonośnych.
Zobacz także
Gaspol S.A. Układ hybrydowy: pompa ciepła i gaz płynny
Przy wyborze rozwiązań grzewczych wiele osób coraz częściej zwraca uwagę nie tylko na ich efektywność, ale i potencjalny wpływ na środowisko. Najbardziej poszukiwane są technologie zapewniające optymalne...
Przy wyborze rozwiązań grzewczych wiele osób coraz częściej zwraca uwagę nie tylko na ich efektywność, ale i potencjalny wpływ na środowisko. Najbardziej poszukiwane są technologie zapewniające optymalne ciepło, a jednocześnie gwarantujące minimalną lub zerową emisję CO2 czy szkodliwych substancji. Jednym z takich innowacyjnych rozwiązań jest połączenie pompy ciepła z instalacją gazową, które łączy w sobie zalety obu technologii, tworząc elastyczny, efektywny i zrównoważony system ogrzewania.
Barbara Jurek (Specjalista ds. techniczno-handlowych Caleffi Poland), Calefii Poland Sp. z o.o. Co warto wiedzieć o zaworze antyzamarzaniowym z serii 108 marki Caleffi
Wraz ze wzrastającą popularnością pomp ciepła, w tym pomp ciepła typu monoblok, dużym zainteresowaniem cieszy się również zawór antyzamarzaniowy Caleffi z serii 108. Jego zadaniem jest ochrona pompy ciepła...
Wraz ze wzrastającą popularnością pomp ciepła, w tym pomp ciepła typu monoblok, dużym zainteresowaniem cieszy się również zawór antyzamarzaniowy Caleffi z serii 108. Jego zadaniem jest ochrona pompy ciepła typu monoblok przed zamarznięciem w sytuacji wystąpienia awarii zasilania elektrycznego.
FRAPOL Sp. z o.o. Jak zaprojektować wydajny system grzewczy z pompą ciepła Frapol PRIME?
PRIME – monoblokowa pompa ciepła na R290 – powstała w odpowiedzi na potrzeby projektantów, instalatorów i inwestorów, zmieniające się wraz z dynamiką rozwoju europejskiego rynku HVACR. To rozwiązanie perspektywiczne,...
PRIME – monoblokowa pompa ciepła na R290 – powstała w odpowiedzi na potrzeby projektantów, instalatorów i inwestorów, zmieniające się wraz z dynamiką rozwoju europejskiego rynku HVACR. To rozwiązanie perspektywiczne, zgodne z coraz bardziej restrykcyjnym prawem europejskim i energooszczędne. Temperatura zasilania na poziomie ponad 60°C umożliwia stabilną produkcję ciepła technologicznego oraz ciepłej wody użytkowej w różnych warunkach otoczenia, a także współpracę z różnymi instalacjami grzewczymi....
Na rynku instalacyjnym stosuje się obecnie różne nazwy w odniesieniu do pomp ciepła typu woda/woda, glikol/woda czy solanka/woda. Różnicują one te urządzenia ze względu na rodzaj medium w dolnym oraz górnym źródle ciepła. Wodne/solankowe/glikolowe pompy ciepła to urządzenia pobierające ciepło z dolnego źródła i transportujące je do odbiorników w budynku przy wykorzystaniu wody lub nośników niezamarzających. W przypadku gdy dolne źródło składa się z pionowego lub poziomego wymiennika ciepła, obieg zamknięty dolnego źródła wypełnia się najczęściej roztworem glikolu, alkoholu lub solanki. Jeśli dolnym źródłem ciepła są wody gruntowe lub powierzchniowe płynące w systemie otwartym, mówimy o pompach ciepła woda/woda. Istnieje możliwość napełniania wodą dolnych źródeł w układach zamkniętych, jest to jednak ryzykowne i wymaga znaczącego przewymiarowania wymienników ciepła. Wszystkie te urządzenia mogą pobierać ciepło z różnych rezerwuarów, jednak w zależności od jego pochodzenia stosuje się następujący podział:
1. Geotermalne pompy ciepła – to urządzenia pobierające ciepło geotermalne. Zgodnie z polskimi przepisami wodę można określić jako geotermalną, gdy jej temperatura zmierzona na głowicy otworu osiąga co najmniej 20˚C. Jednocześnie większość stosowanych w Polsce pomp ciepła wykorzystuje otworowe wymienniki ciepła (pionowe, ukośne i horyzontalne) i nie korzysta bezpośrednio z wód geotermalnych. Geotermalnymi pompami ciepła można nazywać te instalacje, które pozyskują wyłącznie ciepło geotermalne. Ten rodzaj ciepła można spotkać na średniej głębokości poniżej ok. 20 m p.p.t. w skali kraju. Jest to ciepło geotermalne, które pochodzi z procesu rozpadu pierwiastków promieniotwórczych oraz ciepła rezydualnego z czasów tworzenia się planety. Takimi pompami ciepła są te, które nie pracują w trybie rewersyjnym, tzn. nie wprowadzają ciepła innego pochodzenia do górotworu w celu jego magazynowania. Inaczej pisząc: nie zrzucają ciepła odpadowego do górotworu.
2. Gruntowe pompy ciepła – to pojęcie szersze od poprzedniego. Odnosi się do instalacji pobierających ciepło z dolnego źródła w postaci gruntu (skał). Zalicza się do nich w szczególności pompy ciepła z pionowymi (rys. 1), ukośnymi i poziomymi otworowymi wymiennikami ciepła lub wymiennikami gruntowymi (rys. 2). W szczególności definicja ta obejmuje pompy rewersyjne (sezonowo pracujące na potrzeby pokrycia zapotrzebowania na ciepło i chłód). Procesy ogrzewania i klimatyzacji wnętrz są rewersyjnie procesami magazynowania odpowiednio chłodu i ciepła. Wówczas ciepło w górotworze nie jest ciepłem geotermalnym.
3. Powietrzne pompy ciepła – to pompy ciepła wykorzystujące w dolnym źródle ciecz niezamarzającą, podłączone najczęściej do suchej chłodnicy powietrza. Ich efektywność jest niższa niż urządzeń typu monoblok czy split, co wynika ze sprawności temperaturowej dodatkowego wymiennika ciepła. Stosuje się je w układach kombinowanych grunt + powietrze zewnętrzne.
W dalszej części artykułu: • Wpływ gruntowych pomp ciepła na obniżenie kosztów i emisji w USA • Wpływ GPC na moc zainstalowaną i dystrybucję energii • Społeczności zasilane gruntowymi pompami ciepła • Recykling istniejących otworów wiertniczych jako technologia rozwoju zielonego ciepłownictwa • Rozwój wiertnictwa jako nieodzowna składowa sukcesu dekarbonizacji gospodarki |
Literatura
1. Oak Ridge National Laboratory, Grid Cost and Total Emissions Reductions Through Mass Deployment of Geothermal Heat Pumps for Building Heating and Cooling Electrification in the United States, ORNL/TM-2023/2966, November 2023, https://info.ornl.gov/sites/publications/Files/Pub196793.pdf (dostęp: 22.02.2024)
2. Assadi Mohsen, Bugajny Adrian, Buliński Piotr, Ciepielowska Martyna, Drosik Jakub, Dziadzio Piotr, Gonet Andrzej, Jarosz Kinga, Jaszczur Marek, Kalantar Adib, Koczorowski Jakub, Kotyła Stanisław, Kowalski Tomasz, Kucper Marek, Mazur Chrystian, Rerutko Karolina, Seńczuk Krzysztof, Skrzypiec Konrad, Sapińska-Śliwa Aneta, Szczytowski Michał, Śliwa Tomasz, Wolan Marian, Wójcik Michał, Górnictwo otworowe w (r)ewolucji energetycznej, Laboratory of Geoenergetics Book Series No. 5, Śliwa Tomasz (red.), Wydawnictwo Laboratorium Geoenergetyki AGH, Kraków 2023
3. Sapińska-Śliwa Aneta, Wiglusz Tomasz, Kruszewski Michał, Śliwa Tomasz, Kowalski Tomasz, Wiercenia Geotermalne. Doświadczenia techniczne i technologiczne, Laboratory of Geoenergetics Book Series No. 3, Sapińska-Śliwa Aneta (red.), Wydawnictwo Laboratorium Geoenergetyki AGH, Kraków 2017
4. Najgłębszy odwiert geotermalny ma już 2,6 km głębokości. To dopiero jedna trzecia drogi, https://www.money.pl/gospodarka/najglebszy-odwiert-geotermalny-ma-juz-2-6-km-glebokosci-to-dopiero-jedna-trzecia-drogi-6913055988398816a.html (dostęp: 22.02.2024)
5. Konin: Ciepło z konińskiej geotermii coraz bliżej, https://samorzad.pap.pl/klub-samorzadowy/konin/kategoria/aktualnosci/konin-cieplo-z-koninskiej-geotermii-coraz-blizej (dostęp: 22.02.2024)
6. Otwór Sękowa GT-1 jako głęboki wymiennik ciepła – projekt pilotażowy, https://energia-geotermalna.org.pl/otwor-sekowa-gt-1-jako-gleboki-wymiennik-ciepla (dostęp: 22.02.2024)
7. Hybrydowe źródło energii w Sękowej, https://www.gov.pl/web/klimat/hybrydowe-zrodlo-energii-w-sekowej (dostęp: 22.02.2024)
8. W poszukiwaniu alternatyw energetycznych – nowe projekty KN Geowiert, https://www.agh.edu.pl/aktualnosci/info/w-poszukiwaniu-alternatyw-energetycznych-nowe-projekty-kn-geowiert (dostęp: 22.02.2024)
9. Buonocore Jonathan, Salimifard Parichehr, Magavi Zeyneb, Allen Joseph, The Falcon Curve: Implications of Seasonal Building Energy Use and Seasonal Energy Storage for Healthy Decarbonization, 2021, https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-1054606/v1 (dostęp: 22.02.2024)
10. Śliwa Tomasz, Sapińska-Śliwa Aneta, Jezuit Zbigniew, Koniszewski Adam, Szczytowski Michał, Bandura Kamil, Rejman Radosław, Wstępna koncepcja udostępnienia ciepła Ziemi na potrzeby miasta Czechowice-Dziedzice, wykonana na zlecenie Przedsiębiorstwa Inżynierii Miejskiej Sp. z o.o. w Czechowicach-Dziedzicach pod kierunkiem Tomasza Śliwy, Laboratorium Geoenergetyki AGH, Kraków 2022(praca niepublikowana)
11. Works to cut bills and boost energy efficiency of tower blocks, https://www.thurrock.gov.uk/news/council-tenants-and-leaseholders/works-to-cut-bills-and-boost-energy-efficiency-of-tower-blocks (dostęp: 22.02.2024)
12. Geotermia – stabilny grunt w ciepłownictwie. Rola geotermii w transformacji sektora ciepła, https://www.forum-energii.eu/geotermia (dostęp: 11.03.2024)
13. Fabiś P., Techniczne zagadnienia przekształcania miejskich sieci ciepłowniczych na zasilanie energią geotermalną oraz magazynowanie ciepła w górotworze, praca mgr. pod kier. T. Śliwy, WWNiG AGH, Kraków 2023