Princípio da energia geotérmica
A energia geotérmica refere-se à energia térmica da Terra e, por extensão, ao uso dessa energia para produzir eletricidade ou aquecer edifícios ou água sanitária. O princípio é simples: pegar e usar o calor contido no solo, seja em rochas secas ou na forma de água quente subterrânea. Na verdade, quanto mais fundo você desce no subsolo da terra, mais alto é o calor (existência de um gradiente de temperatura). Esse o calor é devido à pressão e / ou proximidade do magma.
Na superfície, em profundidades da ordem de alguns metros, o o calor do solo é devido à radiação solar : o solo armazena energia solar. Assim, entre 4,5 e 10 metros de profundidade, o calor do solo é constante ao longo do ano, em torno de 12 ° C.
A energia geotérmica é considerada um energia renovável por causa de sua grande abundância, o que a torna praticamente inesgotável na escala da humanidade.
Diferentes tipos de energia geotérmica, dependendo da profundidade
Dependendo da temperatura atingida no subsolo, que depende da profundidade da perfuração, mas também das características geológicas da região (algumas áreas têm um subsolo mais quente que outras), falamos de:
- Energia geotérmica de alta energia : furos com mais de 1500 m de profundidade, onde a temperatura ultrapassa 150 ° C. Esta forma de energia geotérmica é usada para geração de energia em grande escala; mais de 20 países no mundo usam essa técnica, incluindo a França.
- Energia geotérmica de baixa energia : furos a uma profundidade de 1500-2500m para temperaturas entre 30 e 100 ° C, destinados à produção de calor para aquecimento urbano. A energia geotérmica de baixa energia é utilizada, em particular na bacia de Paris, para aquecimento coletivo por rede de aquecimento.
- Energia geotérmica de muito baixa energia : furos de sondagem rasos (menos de 200m, temperaturas entre 10 e 35 ° C), usados principalmente no âmbito de produção de água quente sanitária e aquecimento para habitações individuais, graças a uma bomba de calor geotérmica.
Energia geotérmica explorada desde a Antiguidade
A energia geotérmica não é uma descoberta recente: desde a Antiguidade, as fontes termais eram usadas para fornecer banhos termais na Roma antiga e em outras partes da bacia do Mediterrâneo, bem como na China. A primeira central geotérmica destinada à produção de eletricidade é italiana e data do início do século XX. Alguns países são hoje particularmente eficientes na produção de energia elétrica por energia geotérmica: 100% da eletricidade produzida na Islândia é de origem geotérmica ou hidrelétrica.
A bomba de calor geotérmica para aquecimento individual: funcionamento
A obtenção de calor se deve a dois fatores: extraindo calor do solo, acompanhado deenergia difundida durante certas mudanças de estado do fluido de transferência de calor.
Existem várias variantes de operação, dependendo se o sistema é de expansão direta ou indireta e se o refrigerante usado é água, água com glicol ou outro refrigerante (esses fluidos são designados pela letra R seguida por vários dígitos). Veja o exemplo de um sistema de expansão direta, usando um refrigerante.
Esquematicamente, um fluido (no estado líquido) é enviado para o solo e aquece em contato com a terra mais quente do que o próprio líquido. Este fluido é escolhido por sua capacidade de mudar de líquido para gás em baixa temperatura : no solo, uma vez aquecido, o líquido se transforma em gás. Conduzido por tubulações a um compressor localizado na casa, o gás é comprimido, o que provoca um aumento em sua temperatura. Um condensador então muda do estado gasoso para o estado líquido: esta mudança de estado aumenta ainda mais sua temperatura. o o calor do meio é então transmitido para a água de aquecimento. O fluido, relaxado e resfriado, continua seu ciclo e retorna ao solo.
Para aquecer, o o fluido pode fluir verticalmente (sensores verticais relativamente profundos, usado principalmente em áreas urbanas onde o espaço é limitado) ou horizontalmente em profundidade rasa (coletores horizontais que requerem grande área - da ordem de 2 a 2,5 vezes a área da casa a ser aquecida - são utilizados principalmente em áreas rurais).
A escolha do refrigerante depende, entre outros critérios, da profundidade da perfuração e da temperatura encontrada pelo fluido em profundidade. Existem também critérios ambientais a serem levados em consideração: certos refrigerantes são poluentes, ou mesmo proibidos nas últimas décadas.
Produza calor, produza frio: o mesmo princípio!
Falamos em refrigerante ou fluido de transferência de calor, dependendo do caso. O princípio é no entanto o mesmo, quer estejamos no contexto de um aquecimento ou de um frigorífico ou de um ar condicionado, mas com objectivos opostos: retirar o calor de uma casa ou de um frigorífico para '' evacuar para o exterior, ou pelo contrário enterrá-lo para colocá-lo em um alojamento.
Um investimento a ser amortizado ao longo do tempo
Aquecer-se com uma bomba de calor geotérmica é um investimento significativo para o indivíduo : perfuração, instalação do circuito fechado incluindo sensores subterrâneos, tubos, compressor, condensador, etc. No entanto, o assistência fiscal (crédito fiscal para o desenvolvimento sustentável) e subsídios do fundo de aquecimento ADEME reduzir o custo geral e acelerar o retorno do investimento: cerca de 8 anos em relação ao aquecimento com gás natural e 4 anos em relação ao propano.
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