Nowe materiały na potrzeby wydajnych i tanich systemów energii geotermalnej w budynkach
Panele fotowoltaiczne są zapewne pierwszymi źródłami energii, które przychodzą na myśl, gdy pada hasło „energia odnawialna”. Istnieje jednak pewne niedoceniane źródło energii, które zyskuje obecnie coraz większą popularność: energia geotermalna. Dzięki unijnemu wsparciu finansowemu w wysokości blisko 4 milionów euro, twórcy projektu GEOCOND zamierzają zrealizować jej pełen potencjał. Od maja 2017 roku konsorcjum projektu pracuje nad systemami płytkiej energii geotermalnej dla budynków, co łatwo zrozumieć z uwagi na ich obiecujący potencjał. „Systemy te mają bardzo interesujące cechy. Są zasilane elektrycznie (pompa ciepła), zapewniają najwyższą możliwą wydajność, stanowiąc dzięki temu najdogodniejsze źródło ciepła oraz mogą pełnić jednocześnie rolę źródła ciepła, chłodzenia i gorącej wody. Ponadto można je bez problemu zintegrować z budynkami, łączyć z innymi odnawialnymi źródłami energii termalnej lub elektrycznej , a do tego są oparte na sprawdzonej technologii, zapewniającej najniższe koszty utrzymania”, opowiada Javier Urchueguia, profesor na Politechnice w Walencji i koordynator projektu GEOCOND. Jest tylko jeden problem. Dotychczas trudno było znaleźć użytkowników końcowych systemów płytkiej energii geotermalnej. Jednym z powodów takiej sytuacji był wysoki koszt inwestycji. GEOCOND jest jednym z kilku projektów mających na celu pokonanie tej przeszkody poprzez opracowanie nowych materiałów dla przyszłych instalacji tych systemów. „W systemach płytkiej energii geotermalnej tradycyjnie stosowano materiały takie jak PE-100, które opracowano z myślą o innych zastosowaniach, przez co ich wykorzystanie w tych systemach daje wyniki dalekie od optymalnych. Duże firmy zajmujące się wytwarzaniem tworzyw sztucznych nie były zainteresowane produkcją nowych związków, prawdopodobnie dlatego że skala tego rynku jest nadal zbyt mała. Właśnie dlatego konieczna była inicjatywa taka jak GEOCOND”, wyjaśnia Urchueguia. Badania prowadzone w ramach projektu dotyczyły czterech kluczowych elementów tych systemów: rur z tworzyw sztucznych o lepszej przewodności, spoin o ulepszonych funkcjach w różnych rozmiarach, nowych materiałów do magazynowania ciepła, a także nowych materiałów zwiększających wydajność otaczających gruntów w zakresie transferu ciepła. Obecnie trwa ostatni rok realizacji projektu, zaś lista jego osiągnięć już teraz jest obiecująca. Konsorcjum zaproponowało między innymi nową geometrię, która pozwoli na zwiększenie wydajności termalnej, a także nowy algorytm optymalizacji materiałów uwzględniający zmienne termalne, energetyczne i ekonomiczne.
Wyższa przewodność w niższej cenie
Nowe tworzywa sztuczne opracowane w ramach projektu oferują trzykrotnie wyższą przewodność niż PE-100, zachowując przy tym właściwości mechaniczne i inne ważne cechy powiązane z możliwością spawania oraz elastycznością. „Opracowano także nowe tworzywa sztuczne dla innych geometrii, w tym koncentrycznych”, opowiada Urchueguia. „Co więcej, zdołaliśmy wyprodukować nową grupę związków spoinowych o lepszych właściwościach, które przetestowano w rzeczywistych warunkach. Testy udowodniły ich doskonałe właściwości. Opracowaliśmy także ulepszony system mieszanin spoin i materiałów zmiennofazowych, które umożliwiają magazynowanie ciepła pod ziemią przy zapewnieniu zróżnicowanych temperatur”. Zespół projektu koncentruje się obecnie na trzech placówkach pilotażowych, które zostaną wkrótce otwarte. Aby można było mówić o sukcesie, placówki te muszą dostarczyć danych potwierdzających korzyści oferowane przez projekt GEOCOND w zakresie usprawniania systemów płytkiej energii geotermalnej w odniesieniu do niższych kosztów i wyższej wydajności. „Firmy należące do konsorcjum są zainteresowane eksploatacją technologii GEOCOND będących na dość wysokim poziomie gotowości technologicznej, zwłaszcza spoin i tworzyw sztucznych. Roczny lub półtoraroczny projekt kontynuacyjny obejmujący zwiększenie skali produkcji może wystarczyć, by produkty te osiągnęły wymaganą gotowość do wprowadzenia na rynek”, podsumowuje Urchueguia. Projekt GEOCOND, wraz z innymi projektami, których celem jest rozwiązanie problemów związanych z systemami płytkiej energii geotermalnej – takich jak brak przeszkolenia i odpowiednich przepisów czy inne ograniczenia technologiczne – może odegrać kluczową rolę w popularyzacji energii geotermalnej w budowanych w przyszłości budynkach na terenie Europy.
Słowa kluczowe
GEOCOND, systemy płytkiej energii geotermalnej, energia geotermalna, budynki, nowe materiały, PE-100, przewodność, placówki pilotażowe
