Geotermalna toplotna črpalka – ogrevalni sistem, ki v Sloveniji vztrajno raste tudi na račun skandinavskega razvoja sodobne ogrevalne tehnike

Kako je razširjeno koriščenje geotermalnih virov energije v Sloveniji in zakaj je ogrevalni sistem geotermalna toplotna črpalka v porastu, smo se pogovarjali z Jodeh Yasinom iz podjetja Atlas trading.

Pred časom so zainteresirani javnosti, v Ljubljani in Mariboru, predstavili najnovejše trende za ekstrakcijo toplote iz tal, v primerjavi s klasičnimi rešitvami. Hkrati so bile predstavljene prednosti inverterskih geotermalnih toplotnih črpalk s funkcijo sočasnega ogrevanja, hlajenja in priprave vroče sanitarne vode do 95°C.

Geotermalne toplotne črpalke lahko učinkovito koristimo za ogrevanje in hlajenje objektov. Švedi vidno izstopajo po tehničnih inovacijah za koriščenje obnovljivih virih energije. Primer dobre prakse z geotermalnimi toplotnimi črpalkami je švedski Stockholm, ki razpolaga s 13.000 geotermalnih vrtin. Ni naključje da švedski proizvajalec geotermalnih toplotnih črpalk Thermia ter švedski proizvajalec polimernih tehnologij geotermalne opreme, Mouvitech, uspešno poslujeta tudi v Sloveniji.

Zaradi učinkovitosti geotermalne toplotne črpalke, ki izkoriščajo toploto zemljine, vodonosnikov in kamenin vztrajno rastejo, saj Slovenija glede na pogostost zaznanih plitvih geotermalnih virov leži na sorazmerno ugodnem območju alpskega prostora, v praksi pa prevladujejo trije načini pridobivanja toplote iz zemlje – da toploto pridobivamo neposredno iz podtalne vode, sistem pa je ob tem odprt. Na eni strani črpamo podtalnico v toplotni prenosnik in jo ohlajeno vračamo nazaj v globino.

Preostala dva načina delujeta po principu zaprtega krogotoka – v prvem primeru je zbiralnik toplote (kolektor) položen vodoravno pod površjem zemlje na globini 1 do 2 m. Druga izvedba je navpični kolektor, vstavljen v vrtino, globine 100 m, ta pa črpa toploto, ki je razmeroma stalna.

V sistemih z zaprtim krogotokom je poraba energije za obtok medija praviloma bistveno nižja, kot v odprtem sistemu, temperatura tekočine pa primerljiva, zato lahko s tovrstnimi sistemi dosegamo najvišja letna grelna števila in s tem največje prihranke energije.

Toplotna črpalka na geosondo deluje v dveh zaprtih krogih in v izjemno stabilnih delovnih pogojih, kar je ključ za dolgotrajno visoko energijsko učinkovitost in dolgo življenjsko dobo naprave.

Kaj je geosonda?

Geosonda je zbiralnik zemeljske energije, vgrajen v vertikalno vrtino globine od 60 do 150 m, v Skandinaviji tudi vse do 300 m. Sonda je sestavljena iz enega ali dveh parov cevi, povezanih v zanko v obliki črke U. Prostor med steno vrtine in cevmi je zapolnjen z maso, ki zagotavlja dobro toplotno prevodnost in stabilnost vgrajene sonde. Skozi sondo kroži tekočina, ki pridobiva toploto iz globine, toplotna črpalka pa preko hladilnega procesa toploto prenese na drugo tekočino, ki ogreva objekt. Na strani vira se temperature gibljejo od +10 pa do 0°C, na strani ogrevanja pa do 65°C, oz. v primeru koriščenja vroče pare hladiva tudi do 100°C.

Sistem z geotermalno toplotno črpalko Thermia Mega, SCOP 5,55 (letno grelno število) in do 95°C vroča sanitarna voda

Razvoj narekujejo Skandinavci

Predstavnik Atlas trading pojasni zakaj prisegajo na izbor opreme iz Muovitech-a,:“Muovitech odpira nove smernice na področju geotermalne opreme. Razvijajo sistemske rešitve, od podpore pri načrtovanju, izbire idealne kombinacije globine ter števila sond. Nedavno so predstavili najnovejši dosežek lastnega razvoja – novo zemeljsko sondo TurboCollector 2 x 45 mm ali TC45, s katero povečamo izplen in iz celotne globine sonde, v katero smo investirali, dobimo največ. Ob tem gre za povsem nov standard ter povsem novo dimenzijo, ki se uveljavlja tudi pri drugih proizvajalcih. Nova sonda je, v primerjavi s klasično sondo 4 x 32 mm, v bistveni prednosti, saj za optimalen učinek zahteva skoraj polovico manjši pretok tekočine in deluje s polovico nižjim padcem tlaka. Kar pa v praksi pomeni skoraj štiri-krat nižjo porabo obtočne črpalke. Tako lažje zagotovimo minimalno upornost sonde, s tem je upornost nižja, prihranki energije pa večji.”

Adib Kalantar (Muovitech, ŠVE) poglobljeno o ekstrakciji plitve geotermalne energije.

Tommy Andersson (Thermia, ŠVE) o pomembnih prednostih inverter tehnologije v geotermiji.

Thermia odjemalcu energije zagotovi več

Thermia je na osnovi 50-letnih izkušenj v geotermiji razvila povsem svoj inverter sistem za geotermalne toplotne črpalke. Za razliko od konkurentov Thermia razpolaga z lastno tehnologijo – od sestavnih delov v sodelovanju s proizvajalci komponent (Emerson in Danfoss), do – 100 % lastnega, patentiranega nadzornega sistema. S slednjim naprave delujejo v okviru varnih delovnih pogojev, dosegajo optimalne učinke in maksimalne prihranke energije vedno in v vseh pogojih. V Thermi-i so ubrali obratno pot od običajne – najprej so razvili največji model, moči približno 100 kW, potem pa jso napredno tehnologijo uporabili tudi na manjših. Najnovejša je toplotna črpalka Thermia Inverter Mini, moči od 1,5 do 7 kW.

Bistven je izkoristek toplote na samem objektu

“Thermia poleg inverter tehnologije pri geotermalnih toplotnih črpalkah pred konkurenco zagotavlja nekaj pomembnih prednosti. Napredna regulacija omogoča sočasno ogrevanje in hlajenje. Namesto da toplotna črpalka deluje za hlajenje z izkoristkom 1:3 in za gretje z izkoristkom 1:4, sočasno opravlja oboje z izkoristkom 1:7.

Druga prednost za toplotne črpalke Thermia je patentirana tehnologija HGW za  izkoriščanje vroče pare hladiva za ogrevanje sanitarne vode na temperaturo tudi do 95°C. Vroča para je približno 30-40°C bolj topla od temperature vtoka v ogrevanje – ko Thermia ogreva objekt s temperaturo vtoka 40-50°C, vroča sanitarna voda z lahkoto doseže 75-80°C, tudi do 95°C. Takšne temperature so konkurenci nedosegljive,” še poudari sogovornik.

Kljub visokim temperaturam Thermia deluje z izjemno visokim koeficientom učinkovitosti. Tovrstne prednosti pridejo do izraza v sodobnih hišah, hotelih, športnih centrih, bolnicah, domovih za ostarele. Aplikacij, kjer ima Thermia ključne prednosti in je edina z rešitvami, je mnogo. In naloga nas, kot distributerja je, da pomagamo investitorju prepoznati in izkoristiti vire toplote objektu – notranji toplotni viški so daleč najcenejši vir za ogrevanje na drugi strani.

Kako se obrestuje investicija – kaj kaže praksa

Sogovornik pojasni, da je sistem geotermalne toplotne črpalke sicer dražji od drugih sistemov ogrevanja, vendar so stroški obratovanja geotermalne toplotne črpalke izredno nizki in jih ni možno primerjati z drugimi ogrevalnimi sistemi, tudi s toplotnimi črpalkami zrak – voda ne. Praksa kaže, da letni stroški ogrevanja povprečne energetsko bolj učinkovite hiše znašajo le približno 250 evrov. Od tega je za ogrevanje sanitarne vode porabljeno zgolj 40 – 50 evrov elektrike čez celo leto. Pomembno je razumeti da je življenjski cikel pri sistemu z geosondo najdaljši – sonda ima življenjsko dobo 100 ali več let, sama toplotna črpalka pa med 25 in 30. Nekatere naprave Thermia, vgrajene pred skoraj 40 leti delujejo še danes.  V primerjavi s toplotno črpalko na zrak z življenjsko dobo do 15 let, je kljub višji investiciji v geosondo strošek življenjskega cikla bistveno nižji. Neprimerno nižji so stroški obratovanja, vzdrževanja, kot je tudi praktično nična verjetnost okvare. Kar pri zračni toplotni črpalki, postavljeni na prostem, izpostavljani hudim vremenskim vplivom, ne moremo pričakovati.

Geotermalne toplotne črpalke v številkah

Preverili smo podatke koliko je geoteermalna energija koriščena v Sloveniji. V letu 2015 je znašala inštalirana kapaciteta za neposredno rabo okrog 202,2 MWt, letna izkoriščena geotermalna energija pa 1218,1 TJ ali 338,4 GWh, vključno z geotermalnimi toplotnimi črpalkami. Geotermalne toplotne črpalke plitvega podzemlja so prispevale 136,64 MWt letno, oziroma 732,1 TJ/leto. V letu 2015 smo tako imeli skupno v rabi 9.350 delujočih enot geotermalne toplotne črpalke različnih nazivnih grelnih moči. Od teh je okrog 312 večjih sistemov z nazivno močjo nad 20 kW, ki prispevajo 24,0 MWt in 132,7 TJ izkoriščene toplote. Aktivnosti v zvezi s spodbujanjem uporabe geotermalne energije se sicer izvajajo prek različnih deležnikov, med pomembnejšimi je Geološki zavod Slovenije, ki skrbi za pripravo kart in zemljevidov s potenciali geotermalne energije. Ena do aktivnosti je tudi priprava karte plitve geotermije, ki bi naj bila v kratkem dostopna tudi širši javnosti.