האדם מכיר את סגולותיה של האנרגיה הגיאו-תרמית לאורך אלפי שנים. בפומפיי נעשה שימוש בהובלת מי מעיינות חמים לצורך חימום הבתים כבר לפני 10,000 שנה. המפעל הראשון לייצור חשמל מתהליכים גיאו-תרמיים, הוקם באיטליה בשנת 1904 והפיק 132 מגהוואט חשמל עוד בשנת 1940.
משאבות חום – אנרגיה נקייה מאמא אדמה
משאבת חום ביתית באירופה בה נעשה שימוש בהטמנת צינורות מים באדמה
האדם מכיר את סגולותיה של האנרגיה הגיאו-תרמית לאורך אלפי שנים. בפומפיי נעשה שימוש בהובלת מי מעיינות חמים לצורך חימום הבתים כבר לפני 10,000 שנה. המפעל הראשון לייצור חשמל מתהליכים גיאו-תרמיים, הוקם באיטליה בשנת 1904 והפיק 132 מגהוואט חשמל עוד בשנת 1940.
בארה"ב קיימות תחנות כוח גיאו-תרמיות רבות. באיסלנד 17% מאספקת החשמל מגיעה מתחנות כוח גיאו-תרמיות. אך כיום השיטה השתכללה וניתן לעשות שימוש באנרגיה לא רק לצורך יצירת חשמל, אלא גם לצורך חיסכון בחשמל ושליטה בטמפרטורה. בשיטות הנהוגות כיום קודחים באזורים בעלי מאפיינים גיאו-תרמיים למעמקי האדמה. מניחים בקידוחים צינורות מיוחדים בהם מתבצעת הולכת הטמפרטורה, המים השרויים בתוך הצינור הופכים לקיטור בהשפעת המפגש עם סלעי המאגמה ומניעים טורבינות מיוחדות.
בשנת 2010 הופקו כ-11 גיגהוואט של חשמל מאנרגיה גיאו-תרמית ברחבי העולם. שיטה זו לקצירת אנרגיה נחשבת לידידותית במיוחד בסביבה, אין שריפת חומרים מזהמים והמערכת מאפשרת שימוש במקור אנרגיה הזמין במשך כל שעות היום והלילה. את ישראל מייצגת בתחום חברת אורמת מערכות המקימה תחנות כוח גיאותרמיות ברחבי העולם.
בניגוד לקידוחים העמוקים בתחנות הכוח הגיאותרמיות המספקים חשמל בהספקים גבוהים. משאבות חום (Heat pumps) מתבססות על לקיחת חום מהסביבה, מהאוויר או משכבת הקרקע הרדודה, והשקעתו במנגנון לדחיסת גז במערכת סגורה. את החום עצמו מעבירה המערכת אל תוך הבית. דוגמה לפעולה זו ניתן לראות בפעולת המזגן והמקרר. אופי פעולת המערכת מאפשר השקעה של 25% מהאנרגיה באמצעות חשמל ושאר האנרגיה מקורו בסביבה.
מערכת אקולוגית עצמאית סגורה
באמצעות משאבות חום ניתן לשלוט על האקלים באזור מוגדר. היות ותהליך הפעולה מתבסס על הפרשי טמפרטורות, ועל העובדה שחום נוטה לנוע מאזורים חמים אל אזורים קרים, ניתן באותו דרך לחמם או לקרר, באמצעות היפוך התהליך. יתרונותיה של השיטה רבים, ניתן להסב כל מערכת חימום המבוססת על מים לעבודה עם משאבת חום ולהתקינה בכל מקום. המערכות אמינות לאורך זמן ויכולות לספק בנוסף מים חמים לצורכי רחצה וסניטריה. את המערכת ניתן לשלב עם מקור אנרגיה מתחדש ובכך ליצור מערכת סגורה שאינה מזהמת את הסביבה.
משאבות חום משמשות בקיבוצים, מוסדות קהילתיים, בריכות ציבוריות ומלונות. בכל המקרים המשאבות מוזילות את ההוצאה על אנרגיית חימום ובנוסף חוסכת את פליטת המזהמים לאוויר. לאחרונה התקין קיבוץ עין השופט מערכת משאבות חום של חברת "סולארי" בהיקף של קרוב למיליון ש"ח. הקיבוץ שצרך חשמל בהיקפים מהגבוהים בארץ, צפוי לחסוך כ-70% מעלויות האנרגיה בעקבות המעבר לחימום המים באמצעות חשמל במקום גז. בנוסף צפוי הקיבוץ לצמצם את פליטת דו-תחמוצת הפחמן ב-280 טון. ואילו חברת "פבוס אנרגיה" זכתה לאחרונה במכרז של רשת מלונות פתאל, להטמעת מערכת "הידרה", פרי פיתוחה. החיסכון הכספי הצפוי לאחר התקנת המערכת בשלושה מבתי המלון של הרשת צפוי לעמוד על 2 מיליון ש"ח, והפחתת זיהום האוויר בשיעור של כ-90%.
גם בתחום הביתי קיימים היום פתרונות חסכוניים לצרכן הירוק. חברת "גדיר מערכות" מציעה משאבת חום דירתית המיועדת לחימום מי צריכה לבית משפחתי. המשאבה כוללת דוד מים חמים בנפח 150 או 190 ליטר. המערכת צורכת רבע מצריכת החשמל של דוד שמש, אינה תלויה בעונות השנה וגורמים סביבתיים, ומאפשרת שליטה על טמפרטורת המים ומצב ההפעלה. עיקר יתרונות השימוש במשאבות חום בבתים הינם החימום האחיד והמראה האסתטי, העלות הכספית והמגמה הירוקה.
אהבתי את תיאור של מקדם הביצוע כצורך אחוז מסויים של חשמל ושאר החום מגיע מהסביבה.
A nice take on Carnot.
(הערה טכנית: החום לא משמש לדחיסת הגז, אלא משתחרר כתוצאה מדחיסתו, ממש כמו במשאבה של אופניים או כדורגל – המחט מתחממת. החום מהסביבה נספג ממנה כאשר נותנים לגז שהספיק להתקרר אחרי הדחיסה, להתפשט בסביבה.)
יש להבהיר גם כמה דברים הנוגעים לגוף הכתבה:
1. המערכות המותקנות שתוארו בכתבה אינן משאבות חום שמחליפות חום עם האדמה, אלא משאבות חום אוויר-אוויר, כלומר כמו מזגן ביתי רגיל. המטרה של החלפת חום עם האדמה היא העלעת מקדם הביצוע. כלומר נניח במקום לצרוך 25% חשמל, לצרוך 15%.
2. מבקש להפריד בין דוד לקולט שמש. הדוד מכיל גוף חשמלי, הקולט שמש לא צורך אנרגיה, אלא ממיר אותה מאור לחום. אני עדיין לא שוכנעתי שכאשר יש שמש, יש שיטה יותר זולה וידידותית לסביבה לחימום מים.
שילוב גיבוי במשאבת חום בהחלט יותר זול מגיבוי חשמלי נטו.
ד"א שילוב משאבת חום מים-מים עם קולט שמש יכול להניב את התפוקת חום הזולה ביותר.
3. משאבת חום תמיד תהיה מושפעת מעונות השנה. ההשפעה באמת ממוזערת כאשר מחליפים חום עם האדמה במקום האוויר. שימור מקדם הביצוע של משאבת החום לרמה גבוהה הינו הסיבה העיקרית לקיום משאבת חום גיאותרמית.
It is kind of equipment that obtains low grade heat from natrual air. Through power work, it generates usable high grade heat. It is kind of clean energy and heating integrated equipment. The work principal of air source heat pump is reversal from air conditioner actually. it's widely used in Europe and north America, etc the cold areas.
It also can be a auxiliary equipment for the solar heating collectors.Especially for the large scale solar heating system.
The features as follow,
1.Efficient and ennergy conseration. Simply say, 1 KWH electricity has the performance of 4 KWH. The energy consumption is reduced greatly
2.Enviornmental protection, without any emmission.
3.Safe and reliable. Electricity and water are isolated when heating. No leakage of electricity, no blast and poisoning risks.
4. Maintenance free.
5.Cool air from heating process can be used for cooling. It can also be used to generate hot water heating. Fully make use of energy.
6.Appropriate application: hotels, enterprises, institutions, schools, sauna fitness center, swimming pool, factory bath etc