02 PLITVA GEOTERMALNA ENERGIJA – INOVATIVNI PRISTOPI ZA TRAJNOSTNO RABO ZEMLJINE TOPLOTE NA URBANIH OBMOČJIH

Pod vsakim mestom, pod vsakim parkom in vsakim parkiriščem se skriva vir energije ‒ Zemljina toplota, ki se nahaja v kamninah in tekočinah pod našimi nogami. Povprečna temperatura tal in podzemne vode v Sloveniji je med 8 in 15 °C. Ne potrebujemo termalne vode ali posebnih geoloških struktur. Že na globini, večji od 10 metrov, je temperatura tal stabilna in nato počasi narašča, zato je zadostna za ogrevanje pozimi ali hlajenje poleti. To je plitva geotermalna energija, dostopna skoraj povsod.

KAKO JO ZAJAMEMO?

Zaprti sistemi ‒ vodoravni kolektorji in navpične geosonde

Zaprti sistemi z vodoravnimi kolektorji ali navpičnimi geosondami ne potrebujejo podzemne vode, a njena prisotnost opazno poveča zmogljivost sistema rabe.

Odprti sistemi ‒ vrtine in vodnjaki

Iz podzemne vode odvzemamo (ogrevanje) ali ji dodajamo (hlajenje) toploto. Potrebujemo zadostno količino vode v vodonosniku, ki jo po rabi vrnemo nazaj skozi drugo vrtino.

KAJ RAZISKUJEMO?

Možnost rabe in zmogljivost sistemov plitve geotermalne energije sta pogojeni predvsem z geološko zgradbo in prisotnostjo podzemne vode. Zato z geotermičnimi in hidrogeološkimi raziskavami ugotavljamo:

  • možnosti za rabo plitve geotermalne energije za ogrevanje in hlajenje stavb,
  • kako toplotna prevodnost, upornost in difuzivnost tal vplivajo na njihovo sposobnost za podzemno prevajanje ali skladiščenje toplote,
  • vpliv podzemne vode na zmogljivost in učinkovitost sistemov rabe in
  • vpliv rabe na spreminjanje temperature v podpovršju, na ekosisteme in mobilizacijo onesnaževal v tleh in podzemni vodi.

KATERE RAZISKOVALNE METODE IN NAPRAVE UPORABLJAMO?

Test toplotnega odziva (angl. Thermal Response Test ali TRT)

Določanje učinkovite toplotne prevodnosti podpovršja vzdolž geosonde ali horizontalnih kolektorjev.

Napredni test toplotnega odziva z optičnimi vlakni (angl. Fiber Optic Distributed Temperature Sensing ali FO DTS)

Določanje toplotne prevodnosti podpovršja vzdolž geosonde zvezno in v veliki ločljivosti ter prepoznavanje con z izrazitim vplivom toka podzemne vode, ki povečajo zmogljivost sistema.

VPLIV URBANIH OBMOČIJ NA RABO PLITVE GEOTERMALNE ENERGIJE

Temperatura tal pod urbaniziranimi območji je nekaj stopinj višja kot v okoliških območjih in vodi do pojava mestnega toplotnega otoka. Večja gostota stavb in tlakovane površine močno omejujejo ponikanje padavin. Poleg tega podzemna infrastruktura, kot so podzemne garaže, kleti in kanalizacija, oddajajo odpadno toploto. S plitvo geotermalno energijo se lahko ogrevamo in hladimo ter njeno rabo načrtujemo tako, da učinke mestnega toplotnega otoka omilimo.

ZAKAJ SO NAŠE RAZISKAVE POMEMBNE?

  • Podatki o učinkoviti toplotni prevodnosti tal omogočajo pravilno dimenzioniranje sistema rabe plitve geotermalne energije,
  • ob razpoložljivih sredstvih za investicijo lahko optimalno izkoristimo naravne danosti, preprečimo neželen vpliv na sosednje sisteme rabe in zmanjšamo dolgoročen vpliv na podpovršje in okolje,
  • simulacija vplivov rabe obstoječih in načrtovanih uporabnikov geotermalne energije je osnova za racionalno in trajnostno rabo, še posebej pri rabi podzemne vode v odprtih sistemih,
  • javni geotermični podatki vsem naslednjim investitorjem omogočijo hitrejšo in cenejšo izvedbo novih sistemov.

Prikaz možnosti postavitve geosond na območju Mestne občine Ljubljana (rezultat projekta GeoPLASMA-CE)

Avtorji: doc. dr. Nina Rman, dr. Mitja Janža, dr. Simona Adrinek, Karlo Borko