Gdy ciepło czerpane jest z wnętrza ziemi, a następnie trafia do instalacji ogrzewczych w budynku, mamy do czynienia z ogrzewaniem geotermalnym. To pojęcie jest bardzo szerokie i obejmuje zarówno centralne ciepłownie geotermalne, zaopatrujące w ciepło i ciepłą wodę użytkową całe miasta, ale także domowe instalacje pomp ciepła.
Zobacz:
W obydwu przypadkach ciepło czerpane jest z gruntu, a następnie dostarczane do budynków. Pompy ciepła oczywiście są bardziej powszechne, bo skala inwestycji jest znacznie mniejsza. Wystarczy zainstalować w domu urządzenie wielkością przypominającą lodówkę, zakopać pod trawnikiem kilkaset metrów rurki z glikolem (tzw. dolne źródło ciepła), i rozprowadzić ciepło za pomocą ogrzewania podłogowego.
Ogrzewanie geotermalne w domowym wykorzystaniu
Pompy ciepła tego typu czerpią ciepło z gruntu, choć nie można powiedzieć, by było to ciepło geotermalne. Płytko położone warstwy gruntu są ogrzewane głównie przez energię słoneczną, a także przez wsiąkającą (ciepłą) wodę. Dopiero pompy ciepła z pionowym wymiennikiem umieszczonym w głębokich odwiertach, czerpią większe ilości ciepła pochodzącego rzeczywiście z wnętrza ziemi.
Temperatura gruntu na głębokościach, na których umieszcza się dolne źródła pomp ciepła, jest zazwyczaj niższa, niż temperatura w domu, który chcemy ogrzać. Dlatego pompa ciepła z pomocą sprężarki podnosi temperaturę tego ciepła i oddaje je do instalacji ogrzewczej. Dzieje się to podobnie, jak w przypadku lodówki, tylko że tu efektem działania jest wytworzenie ciepła. Trzeba przy tym powiedzieć, że pompa ciepła zużywa energię elektryczną – ok. 0,25-0,4 kWh energii elektrycznej na każdą 1 kWh ciepła.
Ciepło geotermalne w dużej skali
W większej skali do ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej wykorzystuje się ciepło tam, gdzie płytko pod powierzchnią ziemi znajdują się duże ilości gorącej wody. Taka woda jest pobierana z odwiertu, oddaje ciepło do wody w obiegu ciepłowni, a następnie (schłodzona) trafia z powrotem w głąb ziemi, przez drugi odwiert.
W tym przypadku nie ma potrzeby podnosić temperaturę tego ciepła. W zasadzie sama gorąca woda pobrana z gruntu często mogłaby od razu trafić do grzejników. Nie stosuje się tego rozwiązania głównie ze względu na to, że jest ona mocno zmineralizowana (w szczególności problemem jest jej zasolenie).
Zazwyczaj ogrzewanie geotermalne ma sens tam, gdzie można łatwo zagospodarować duże ilości ciepła. A więc tam, gdzie istnieje (lub można zbudować) sieć ciepłowniczą, a latem możliwe jest sprzedawanie ciepła do przygotowania ciepłej wody użytkowej. Ilość ciepła oddawanego przez ciepłownię geotermalną jest zazwyczaj niezmienne w ciągu roku, a więc warto je zagospodarować także latem.
Co oczywiste, taki system ciepłowniczy musi być wspomagany przez konwencjonalne źródła ciepła, zazwyczaj duże kotły gazowe lub węglowe. Uruchamiane są do zaspokojenia szczytowego zapotrzebowania na ciepło, ale też mają zapewnić dostawy ciepła w razie awarii źródła geotermalnego. Wbrew pozorom, takie przypadki nie są rzadkością.
Ciepło z geotermii jest niemalże bezpłatne, bo jedyny koszt jego pozyskania w zasadzie sprowadza się do amortyzacji inwestycji (trzeba przyznać, że niemałej) i przepompowania wody przez wymiennik ciepła. Takie ciepło nie jest również obciążone dużymi kosztami środowiskowymi, nie wiąże się ze spalaniem paliw kopalnych (choć naturalnie do pracy ciepłowni geotermalnej potrzeba energii elektrycznej). Możliwe jest również wykorzystanie tego ciepła do produkcji energii elektrycznej, choć ze względu na niski (w Polsce) poziom temperatur wód geotermalnych, odbywa się to z bardzo słabą sprawnością. Znacznie lepiej wykorzystać to ciepło bezpośrednio.
Na terenie Polski funkcjonuje tylko kilka dużych ciepłowni geotermalnych, o mocy nie przekraczającej kilkunastu megawatów. Teoretycznie, zasoby ciepła geotermicznego pozwoliłyby na zaspokojenie 30% krajowego zapotrzebowania na ciepło, a relatywnie łatwe jest jego pozyskiwanie na 40% powierzchni kraju.
Niestety, nie można powiedzieć, by eksploatacja geotermalnego ciepła była całkiem neutralna dla środowiska. Wydobywanie na powierzchnię wód z dużych głębokości wiąże się z emisją dwutlenku węgla i siarkowodoru. Oczywiście są to ilości znacznie mniejsze, niż w przypadku spalania węgla kamiennego.
Wykorzystanie ciepła geotermalnego w dużej skali w ciepłownictwie czy przemyśle jest bardzo mocno uzależnione od lokalnych warunków. Szczęśliwie, domowe pompy ciepła prawie nie mają takich ograniczeń.
