Download - Energie Geotermala.ppt
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
1/20
Cuprins
Energia geotermal
Utilizarea pompelor de cldur avnd ca scop energia geotermal
Pompa de cldur ageni de lucru
Consideraii tehnico economice
Schimbtoare de cldur
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
2/20
37%
32%
6%
25%
nclzirea ncperilor i prepararea apei calde menajere
utilizri agricole
utilizri n alte scopuri
utilizri industriale
Energia geotermal
UTILIZAREA RESURSELOR GEOTERMALE
(a) (b) (c) (d) (e)
Resurse dejoas entalpie 200 > 150 > 190
Sursele geotermale adnci includ: surse
hidrotermale (ap fierbinte i/sau abur
prins n roci poroase sau fisurate), sursegeopresurizate (straturi acvifere de ap
fierbinte la presiune ridicat) i sisteme
geotermale avansate (formaiuni geologice
uscate, dar foarte fierbini).
Criteriul cel mai comun de clasificare al resurselor geotermale este entalpia
fluidului geotermal care acioneaz n calitate de agent de transport al cldurii
de la rocile fierbini din adncime la suprafa.
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
3/20
Energia geotermal
Proprieti hidraulice ale rocilor
Una dintre caracteristicile cele mai importante ale rocilor n ceea ce priveteproprietile lor acvifere este porozitatea.
V
V p
Vp volumul porilor
V volumul total ocupat de roca poroas
Tip roc
Roci puin fisurate 20 m/zi
Roci intens fisurate 60 m/zi
Nisipuri argiloase
Pietriuri 125100
m/zi105.0
Conductibilitatea hidraulicConductibilitatea hidrauliccaracterizeaz curgerea apei hidrodinamic active prin
roci, innd cont att de proprietile apei, ct i de cele ale rocii.
m/zi
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
4/20
Energia geotermal
Proprieti termodinamice ale rocilor
Capacitatea caloric
Determin cantitatea de energie coninut n roc i variaz n domeniul 850-
1.050 J/kg-K.
Cele mai importante proprieti termodinamice ale rocii sunt conductivitateatermicicapacitatea caloric.
Conductivitatea termic
Conductivitatea termic este o caracteristic de material care caracterizeaz
transferul cldurii prin conduciei are valori tipice ntre 1,5 i 4 W/m-K.
Conductivitatea termic i capacitatea caloric depind, n primul rnd, de
temperatur.
Cunoaterea valorilor conductivitii termice a rocilor permite determinarea
schimbului de cldur din subsol i elaborarea strategiilor optime de exploatare a
zcmntului.
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
5/20
Preocuprile pentru un consumraionali economic al surselor deenergie convenionale au generatcutareai dezvoltarea, sistemelede producere a energiei termicedin surse geotermale.
Utilizarea pompelor de cldur avnd ca scop energia geotermal
AVANTAJELE POMPELOR DE CLDUR
Raport optim costuri/ eficien
Protecia mediului nconjurtor
Siguran energetic pentruviitor
Pompele de cldur suntinstalaii frigorifice care au rolde a prelua cldura dintr-un
mediu, prin intermediul unuiagent frigorific, ca pe urm so cedeze altui mediu, cutemperaturdiferit de primul.
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
6/20
Schema de principiu Modul de funcionare
1.VaporizatorEnergia este transmis agentului frigorific.
In timpul procesului agentul frigorific se
evapori devine gaz.
2. CompresorAre loc comprimarea gazului. Creterea
presiunii determini cresterea temperaturii.
3 CondensatorAgentul frigorific cedeaz energie la o
temperatura ridicat unui circuit nchis i
condenseaz, devenind lichid.
4. Ventil de expansiuneElimin din nou presiunea n circuitul nchis
al agentului frigorific i se aduce din nou
agentul frigorific n evaporator.
Utilizarea pompelor de cldur avnd ca scop energia geotermal
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
7/20
Surse de cldur
Temperatura surselor naturale de cldur variaz n concordan cu evoluia
anual a temperaturii exterioare, cu o atenuare i defazare n timp mai maresau mai mic.
Condiii de utilizare
temperaturi nalte
abundent disponibile
proprieti termofizice favorabile
costuri operaionale reduse
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
8/20
Surse de cldur
Performana tehnic i economic a pompelor de cldur este n strns
legtur cu caracteristicile sursei de cldur.
pnza freatic
pmntul (sonde de adncime)
pmntul (colectori de suprafa)
aerul
Surse de cldur
Utilizare surse de cldur
aerul, solul i apa freatic sunt
surse de cldur pentru pompele
de cldura de puteri mici
apa de mare, apa geotermal
sunt utilizate pentru pompe de
cldur de puteri mari.
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
9/20
Ciclul Carnot inversat este ciclul dup care funcioneaz o pomp de cldura.
Teoria pompelor de cldur
1-2 destindere izoterm la temperatura
rezervorului rece Tr n care se absoarbe
o cantitate de cldur Qabs
2-3 comprimare adiabatic n care
agentul i ridic temperatura lavaloarea Tc a rezervorului cald
3-4 comprimare izoterm la temperatura Tc
n care se cedeaz rezervorului cald o
cantitate de cldur Qced
4-1 destindere adiabatic care nchide ciclul
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
10/20
Pentru aprecierea eficacitii pompelor de cldur se recurge la coeficient de
performan.
Indicele COP: = cldura cedat incintei calde
lucrul mecanic
Eficiena pompelor de cldur crete pe msur ce temperaturile dintre celedoua surse sunt mai apropiate.
Eficiena pompelor de cldur
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
11/20
monovalent monoenergetic
bivalent paralelbivalent alternativ
Regimuri energetice de funcionare
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
12/20
S-a considerat ca pompa de cldurutilizeaz un agent ecologic R407C
Necesarul de ap pentru pompa de cldur
23,13EQ
5t
l/s0,63/sm103,652,41000
23,13 34
tc
QV E
Pentru realizarea unei sarcini
termice la condensator de 16
kW fluxul de cldur maxim
care trebuie s fie extras din
apa freatic trebuie s fie:
Considernd o rcire a apei n
vaporizator cu
Debitul necesar de ap freatic va fi:
kW
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
13/20
Pompa de cldurageni de lucru
Agenii frigorifici substanele ce sufer reversibil schimbri de fazde la gaz la lichid transportnd astfel cldura de la
un mediu la altul.
Transferul de cldur se face prin nclzire, vaporizare i apoi prin rcire icondensare la temperaturisczute sau ale mediului ambiant.
Vaporizarea preluare cldur de ctre agentul de lucru aflat iniial n starelichidi la sfrit n stare de vapori.
Condensarea evacuare de cldur de ctre agentul de lucru aflat iniial nstare de vapori i la sfrit n stare lichid.
http://ro.wikipedia.org/wiki/Stare_de_agregarehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Stare_de_agregarehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Stare_de_agregarehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Gazhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Lichidhttp://ro.wikipedia.org/wiki/C%C4%83ldur%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Vaporizarehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Condensarehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Temperatur%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Temperatur%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Condensarehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Vaporizarehttp://ro.wikipedia.org/wiki/C%C4%83ldur%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Lichidhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Gazhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Stare_de_agregarehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Stare_de_agregarehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Stare_de_agregarehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Stare_de_agregarehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Stare_de_agregare -
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
14/20
Pompa de cldurageni de lucru
presiunea de vaporizare apropiat de presiunea atmosferic pentru a nu apare
vidul n instalaie
presiunea de condensare ct mai redus, pentru a nu apare pierderi de agent
frigorific i pentru a se realiza consumuri energetice mici n procesele de
comprimare
cldura preluat prin vaporizare ct mai mare, pentru a se asigura debite
masice reduse
clduraspecific n stare lichid ct mai mic, pentru a nu apare pierderi mariprin ireversibiliti interne, n procesele de laminare adiabatic
volumul specific al vaporilor ct mai redus, pentru a se obine dimensiuni de
gabarit reduse
Proprietiageni de lucru pompa de cldur
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
15/20
Pompa de cldurageni de lucur
Agentul utilizat n pompele de cldur este freonul ecologic R407C.
Presiunea absolut 1 bar 1,5bar 3bar 4bar 10bar 15bar 23bar
Temperatura de fierbere
condensare - 40C -18C -7C 0C 25C 39C 55C
Surs de energie
(vaporizator)
Distribuie de energie
(condensator)
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
16/20
Calculul pompei de cldur sol ap
C0 kgkJ/
t p h s v
1 -3 4.06 411.3 1.8 0.05
1 12 4.06 424.6 1.84 0.06
2 76.5 18.77 465.3 1.84 0.01
3 43 18.77 270.2 1.23 0.001
3 36 18.77 257 1.19 -
4 -7.7 4.06 257 1.2 0.01
sarcina termic vaporizator
kWQ 42.40
putere compresor
kWPc
38.1
debit masic agent frigorific
s
kgm 025.0.
eficienatermic
22.3COP
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
17/20
Tipul pompei de cldur Aer - ap Ap - apSolAp
colectori
SolAp
SondeTipul subrcirii Norm Avan Norm Avan Norm Avan Norm Avan
Eficienatermic 2,6 2.73 4.15 4.43 3.83 4.07 4.03 4.31
Consumul anual de energie 7621 7258 4774 4472 5173 4868 4916 4597
Cheltuielile anuale pentru energie 2324 2213 1456 1363 1577 1484 1499 1402
Consideraii tehnico economice
coeficient de performan cheltuieli de investiie
numr ore de funcionare costul combustibilului
Rentabilitatea unei pompe de cldur depinde de:
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
18/20
Schimbtoarele de cldur aparate termice n care energia termic se
transmite ntre dou fluide, cu temperaturidiferite.
eficien economic ridicat, necesitnd cheltuieli de investiii i exploatare
minim
Condiii de utilizare
acces uor la suprafeele de transfer termic care se pot murdri n vederea
curirii lor
durat mare de exploatare
s nu polueze mediul ambiant
atingerea parametrilor de exploatare impui (pentru care s-a proiectat) n
deplin securitate pe toat durata de funcionare
Schimbtoare de cldur
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
19/20
Echicurent
ageni termici circulparalel i n acelai sens,
pe lng suprafaa de
transfer de cldur
Contracurent Curent ncruciat
ageni termici circul pelng suprafaa de
schimb de cldur paralel
i n sensuri contrarii
curgerea perpendiculara celor doi ageni termici
pe lng suprafaa de
schimb de cldur
Schema de curgere a agenilortermici
Schimbtoare de cldur
-
7/29/2019 Energie Geotermala.ppt
20/20
V mulumesc !!!