الطاقة الحرارية الارضية: كيف تعمل المضخات الحرارية الأرضية؟

أصبحت الطاقة الحرارية الأرضية واحدة من أقل أشكال الطاقة المتجددة التي يتم الحديث عنها على الرغم من أننا نستخدمها في العمليات اليومية منذ عام 1940.

الطاقة الحرارية الارضي

تستخدم المضخات الحرارية الأرضية درجات حرارة عالية من قلب الأرض لمكملات الحرارة خلال فصل الشتاء ، بينما في الصيف يمكنها استخدام الأرض كمشتت حراري لتصريف الحرارة من السطح.

لديها تكنولوجيا مجربة ومختبرة وتعتبر أكثر كفاءة مقارنة بالطرق والأشكال الأخرى للطاقة المتجددة.

يمكنهم توفير التبريد دون ضوضاء والتدفئة دون تلوث ، مع تقليل فواتير الطاقة الخاصة بك بنسبة 70٪ تقريبا!

هل تعلم؟ مضخة الحرارة الأرضية فعالة بنسبة 400٪!

تستخدم الطاقة الحرارية الأرضية في جميع ولايات الولايات المتحدة ال 50. لدى الولايات المتحدة حوالي 80000 وحدة حرارية أرضية يتم تركيبها كل عام.

يتم تركيب 27000 وحدة في السويد سنويا. ونظرا للطلب المرتفع عليها، بلغت قيمة حصة السوق العالمية من الطاقة الحرارية الأرضية 4.6 مليار دولار في عام 2018 مع ارتفاع متوقع إلى 6.8 مليار دولار بحلول عام 2026.

كيف تعمل مضخات الطاقة الحرارية الأرضية؟

تسمى المضخات الحرارية الأرضية أيضا المضخات الحرارية الأرضية ، والتي تستخدم الحرارة الجوفية عن طريق ضخ المياه عبر الأرض. تتراوح درجات الحرارة الأرضية من 7 إلى 21 درجة اعتمادا على موقعك الجغرافي.

تستخدم المضخة الحرارية درجة الحرارة هذه لتسخين منزلك أو الماء. إنه يستخدم كمية معينة من الكهرباء ولكن الكمية أقل بكثير عند مقارنتها بالكمية اللازمة لإنتاج كميات مماثلة من الحرارة بخلاف ذلك. إنه يعمل مثل المرجل ولكن المضخة الحرارية تستخدم الهواء من الأرض بدلا من حرق الوقود لها.

المياه الجوفية أكثر دفئا في الشتاء وأكثر برودة في الصيف ، تماما مثل الكهف.

مكونات نظام الطاقة الحرارية الأرضية

تحتوي المضخة الحرارية الأرضية على العديد من المكونات الصغيرة بما في ذلك حلقة أرضية وهي مجموعة أساسية جدا من الأنابيب المترابطة الموجودة تحت الأرض. ومع ذلك ، يتم تثبيت المضخة الحرارية على مستوى الأرض. يحدد حجم منزلك حجم الحلقة الأرضية وكذلك مقدار الحرارة المطلوبة. تتطلب المضخة الحرارية مساحة أكبر إذا كنت بحاجة إلى أن يكون حجم الحلقة كبيرا.

تتكون المضخة الحرارية من المكونات التالية:

ضاغط

مكثف

مبخر

لذا فإن المضخة الحرارية وأنابيب الحلقة تشكل نظام المضخة الحرارية الأرضية بأكمله.

ميكانيكا المضخات الحرارية الأرضية

تضخ أنابيب المياه مزيجا من الماء ومضاد للتجمد تحت الأرض. ثم يتم استخدام المضخة الحرارية لضخ هذا الخليط مرة أخرى ومن ثم استخراج الحرارة منه بحيث يمكن نقلها إلى منزلك. يتم نقل الحرارة المستخرجة إلى نظام التدفئة مما يزيد من درجات الحرارة الداخلية.

تمضي مضخات الطاقة الحرارية الأرضية قدما وتزيد درجة الحرارة بشكل كبير من 1.5 إلى 4 مرات. وهذا يعني أنه إذا كانت المياه المستخرجة من 11 درجة مئوية ، فيمكن أن تصل إلى ما بين 18 إلى 48 درجة بحلول الوقت الذي تصل فيه إلى منزلك.

يمكن بعد ذلك استخدام هذه المياه للاستحمام والاستحمام الساخن طوال الوقت الذي يتم فيه إرسال الحرارة المخزنة إلى المشعات لتدفئة منازلك.

يمكن تخزين الحرارة المتبقية في شكل اسطوانات ماء ساخن واستخدامها لاحقا.

لتوضيح المفاهيم الخاصة بك يمكنك مشاهدة هذا الفيديو لمدة 2 دقيقة حول كيفية عمل مضخات الحرارة الأرضية للحفاظ على درجات الحرارة الداخلية.

الآن بعد أن عرفت ميكانيكا المضخات الحرارية الأرضية. أريدك أن تعرف مزايا وعيوب المضخات الحرارية الأرضية أيضا!

مزايا نظام مضخة التدفئة الحرارية الأرضية

محطة ضخ التدفئة الحرارية الأرضية مثالية جدا للحفاظ على منزلك دافئا خلال أشهر الشتاء وكذلك الحفاظ على منزلك باردا في الصيف. يستخدم مصدرا طبيعيا للحرارة وهذا هو السبب في أن له تأثير منخفض على البصمة الكربونية ويمكن أن يساعد في تقليل فواتير الطاقة الخاصة بك. اقرأ عن المزايا الأخرى أدناه.

المضخات الحرارية الأرضية توفر المال

يمكنك توفير أموالك التي كسبتها بشق الأنفس (عن طريق خفض 40-60٪ من فواتيرك) عند تثبيت مضخات التدفئة الحرارية الأرضية. سيكلفك في البداية حوالي 3000-8000 دولار بما في ذلك تكاليف التركيب والمضخة الحرارية والحلقات تحت الأرض وعناصر التحكم.

إذا قمت بتضمين الزيادة السنوية بنسبة 4٪ في تكاليف الصيانة وفواتير الخدمات ، فإن مدخراتك تبلغ حوالي 50000 دولار على مدى عمر 20 عاما لنظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الحراري الأرضي.

حوافز حكومية

تكلفة المضخة هي استثمار كبير. لذلك ، تقدم العديد من البلدان حوافز لتسهيل قيام الناس بتركيب مضخات التدفئة الحرارية الأرضية. في بعض البلدان ، يمكنك حتى الحصول على إعفاءات ضريبية.

إذا كنت في الولايات المتحدة وليس لديك مضخة حرارية أرضية. يجب أن تفكر بجدية في شراء واحدة لأن الإعفاءات الضريبية على الطاقة الحرارية الأرضية تنخفض عاما بعد عام.

اعتبارا من عام 2020 ، تحصل على رصيد 26٪ عند التثبيت وفقا ل "The Energy Credit". وسينخفض هذا في عام 2021 إلى 22٪ فقط.

كيفية الحصول على "رصيد الطاقة" هذا للمضخات الحرارية الخاصة بك؟

يمكنك استخدام نموذج مصلحة الضرائب 5695 للمطالبة برصيد العقارات السكنية الموفرة للطاقة. إذا تم بناء منزلك بعد عام 2009 ؛ أخبار سارة ، لا يوجد حد لهذا الائتمان!

ومع ذلك ، يجب عليك قراءة الشروط والأحكام في النموذج بشكل صحيح! على الأقل للتأكد من أنك مؤهل.

العائد على الاستثمار

حتى لو لم تحصل على حوافز حكومية ، يمكنك رؤية عائد على استثمارك. يستغرق الأمر ما بين 2-8 سنوات للحصول على عائد على الاستثمار . وفقا لتقديرات معهد القوات الجوية للتكنولوجيا.

يمكن أن يساعدك على توفير حوالي 480 دولارا إلى 2400 دولار كل عام. ولكن كل هذا يتوقف على نوع نظام التدفئة الذي تقوم بتثبيته.

كفاءة عالية

تعتبر التدفئة الحرارية الأرضية واحدة من أكثر الطرق فعالية لتدفئة منزلك. على الرغم من أنه يستخدم الحد الأدنى من الكهرباء لتشغيل المضخة الحرارية ؛ يمكنك الحصول على المزيد من الطاقة لكل وحدة من الكهرباء التي تدفع ثمنها.

أنظمة التدفئة الحرارية الأرضية لديها كفاءة 400٪! توفر العملية برمتها ما يصل إلى 70٪ من فواتير التدفئة والتبريد.

تبريد فعال لمنزلك

عندما يتعلق الأمر بتبريد منزلك ، فإن المضخات الحرارية الأرضية هي أيضا خيار فعال. تأخذ المضخة الحرارية الحرارة من منزلك وتنقلها في الهواء الطلق أو إلى الأرض اعتمادا على نوع نظام الطاقة الحرارية الأرضية المثبت.

المزايا البيئية لمضخات التدفئة الحرارية الأرضية

مصادر الطاقة المتجددة والمستدامة

الطاقة الحرارية الأرضية ثابتة ومستدامة تماما. تتغير الطاقة الشمسية وطاقة الرياح مع الاختلافات الموسمية. الطاقة الحرارية الأرضية متسقة في وظيفتها المتمثلة في الحفاظ على درجات الحرارة الداخلية ، بغض النظر عن الطقس.

يمكن الوصول إليها بسهولة وموثوق بها

تتطلب العديد من مصادر الطاقة مثل الرياح والطاقة الشمسية مساحة جيدة للتركيب. كثير من الناس غير قادرين على إنشاء محطات الطاقة الحرارية الأرضية في منازلهم بسبب المساحة المحدودة ولكن لا يزال بإمكانك الحصول على واحدة في منطقتك أو يمكنك مشاركة واحدة مع جيرانك.

تسهل أسرة البخار الأقرب إلى السطح على الأفراد والشركات الوصول إليها واستخدامها للتدفئة الحرارية الأرضية.

انخفاض انبعاثات غازات الدفيئة

تنبعث المضخة الحرارية من CO2 أقل بكثير بالمقارنة مع أنظمة التدفئة التقليدية الأخرى. يحدث هذا لأن المضخات الحرارية تعتمد على درجات حرارة الأرض ، وتحتاج إلى الحد الأدنى من الكهرباء وفعالة للغاية.

عيوب مضخات التدفئة الحرارية الأرضية

يتطلب الحفر

واحدة من المشاكل مع الطاقة الحرارية الأرضية هي أنها تتطلب بعض ما قبل العمل قبل التثبيت مثل الحفر تحت الأرض لوضع أنابيب حلقية. على عكس معدات طاقة الرياح والطاقة الشمسية.

حفر الأرض هو ضرورة مطلقة لأنك تربط منزلك به. هذا يجعل من الصعب بعض الشيء تثبيته للأشخاص العاديين ويجعله أكثر تكلفة من أشكال الطاقة الأخرى.

كثير من الناس قادرون على القيام بذلك لأن منازلهم مبنية على أسس صلبة ولكن لا يزال المشروع ليس من السهل القيام به وهو مكلف.

يستخدم الموارد المائية المحلية

في محطات الطاقة الحرارية الأرضية واسعة النطاق ، يتم استخدام الطاقة الحرارية الأرضية لتشغيل المياه تحت الأرض وتسخينها ، ثم سيتم استخدام الماء الساخن لتوليد الطاقة. وتشير التقديرات إلى أن المحطة الواحدة تستخدم حوالي 1700 إلى 4000 غالون من المياه لإنتاج ميغاواط ساعة واحدة من الكهرباء. وتمثل محدودية إمدادات المياه مشكلة.

المنطقة المحظورة

لا يمكن الوصول إلى الطاقة الحرارية الأرضية في جميع المناطق. في العديد من المناطق ، يكون منسوب المياه الجوفية أعمق في الأرض مما يجعل من الصعب جدا على المحطة العمل لأنها تتطلب المزيد من الحفر الذي قد لا يسمح به في العديد من الأحياء.

العيوب البيئية للمضخات الحرارية الأرضية

الحفر (الحفر):

الحفر له سلبياته البيئية. أولا وقبل كل شيء؛ إذا قمت بتثبيته في حديقتك ، فسيتعين عليك تطوير الحديقة والمناظر الطبيعية بأكملها مرة أخرى بعد تثبيت الأنابيب. على الرغم من أنه لا يوجد شيء يعجبني أكثر من تطوير حديقة وزراعة الأشجار وإعادة بناء المناظر الطبيعية ، فقد يعتقد الآخرون أنه جهد إضافي.

التأثير الآخر للحفر هو تلف التربة. وتشمل الأضرار التي لحقت بالتربة الجريان السطحي لمياه الأمطار الشبيهة بالطمي وتلوث التربة. ومع ذلك ، يمكنك إخطار شركتك لضمان الحد الأدنى من الضرر أثناء الحفر.

استنتاج

الحرارة الحرارية الأرضية هي خيار رائع إذا كان ذلك ممكنا في موقعك الجغرافي ، خاصة إذا كنت في الولايات المتحدة. عندما تعود وتقرأ مزايا مثل هذا النظام ، ستدرك مدى فائدة المضخة الحرارية الأرضية في الواقع ؛ اقتصاديا وبيئيا. إذا كنت تفكر في التحول إلى الطاقة المتجددة ، فهذا خيار رائع لك ولعائلتك!