A geotermikus és geotermális energia felhasználásának módja, területei, ipari termálhő, villamos energia, szárítás. Két elkülönült irány a geotermális energia hasznosítása, mely a föld nagyobb mélységeiből előtörő forró termálvízet hasznosítja és a geotermikus energia, mely kisebb mélységek hőállapotát használja ki a mehfelelő eljárással és berendezésekkel.
Geotermális energia felhasználási területei
A termálvizek energetikai hasznosítása a célt tekintve két nagy terültre terjed ki:
- Villamosenergia –termelés, melynek során a geotermális fluidum (termálvíz, gáz ill. keverékük) hőjét villamos energiává alakítják át.
- A közvetlen hőhasznosítás, melynek során a termálvíz hője közvetlenül, átalakítás nélkül kerül hasznosításra (pl. légtérfűtés).
A termálenergia-kitermelés lényege a tároló belső energiájának felszínre hozása. Ez a módszereket és eszközöket tekintve a szénhidrogén –kitermeléssel rokon tevékenység. A termálenergia-kitermelés kezdeti időszakában a többé-kevésbé tervszerűen telepített kutakkal megcsapolt tárolóból a víztest rugalmas tágulása vagy a gőz túlnyomása hozta felszínre a fluidumot. A lehűlt, rendszerint nagy sótartalmú hévizet legtöbbször valamelyik vízfolyásba vezették, jelentős környezetkárosítást okozva. Eközben a rétegnyomás is egyre csökkent, a kút vízhozamával és a kútfejhőmérséklettel együtt.
Nyilvánvalóvá vált, hogy a tároló rétegenergiájának fenntartása, és a környezetszennyezés elkerülése csak a lehűlt hévíznek a tároló rétegbe való visszasajtolásával lehetséges.
A geotermikus, másnéven hőszivattyús termálenergia-hasznosítás
A hőszivattyú alacsony, közvetlenül nem hasznosítható hőfokszintű energiát képes magasabb, hasznosítható hőfokszintű hőenergiává alakítani egyéb, általában mechanikai energia befektetésével. A hőszivattyúk nagyrészt megújuló energiaforrásokat hasznosítanak.
A hőszivattyú működésének elve azonos a hűtőgépével. A két egység között különbség csak a termodinamikai körfolyamat hőfokhatáraiban és a fordított hasznosításban van. A munkaközeg sűrítésének módja szerint kompressziós és egyéb, pl. abszorpciós megoldások léteznek. A gyakorlatban a villamos motorral hajtott kompresszoros változat terjedt e, de ritkán belsőégésű motoros (pl.gázmotoros) hajtás is előfordul.
A világ közvetlen termálenergia-hasznosításban a hőszivattyúk részaránya jelentős (13%)
A hőszivattyú-telepítésre a kis hőmérsékletű elfolyó vizek (fürdés, baneológia stb.) légfűtésre való hasznosítása jöhet szóba hőtartalmuk megnövelése útján.
A hőszivattyús hőhasznosítás a többlépcsős, energiakaszkád rendszerű, légtérfűtési célú termálenergia-hasznosítás fontos láncszem lehet.
Ipari termálhő-hasznosítás
Fő területei:
- ipari folyamatok (fa-és papíripar stb.)
- mezőgazdasági és ipari szárítás, ill. hűtés
- haltenyésztés
- hóolvasztás (úttest, közterület fűtése)
- kogenerációs és hibrid hőhasznosítás pl. termálhő+bimassza kapcsolt erőmű
A különböző iparágakban kialakult technológiák között számos, jelentős hőigényű technológiai részfolyamat található. Miután a fosszilis energiahordozók elégetésével járó CO2-kibocstás csökkentése ma már általánosan felismert szükségszerűség, ahol erre mód nyílik fokozott mértékben kell alkalmazni az olcsó és gyakorlatilag légszennyezéssel nem járó termálenergiát ezek energiaszükségleteinek kielégítésére.
A közvetlen hőhasznosítás új lehetőségei a nemzetközi gyakorlat szerint (abszorpciós hűtés, szárítás stb.)
Abszorpciós hűtés:
A hőenergia hűtési célú felhasználását a különböző abszorpciós elven működő berendezések teszik lehetővé. Ezek közül talán a legelterjedtebb, és ipari méretekben is használható az abszorpciós hűtőgép. Az abszorpciós hűtésnél a munkaközeg két különböző anyag oldata, melyek közül az egyik hűtőközeg (pl. ammónia), a másik oldószer (pl. víz).
Az abszorpciós hűtési körfolyamat 100 ºC –os, de inkább nagyobb hőmérsékletű fűtőközeget igényel. Amennyiben a fűtőközeg ennek megfelelő hőmérsékletű termálvíz, úgy azt gyakorlati megfontolások alapján legfeljebb 85-90 ºC hőmérsékletig lehet hűteni. A termálvíz abszorpciós felhasználása tehát nagy elfolyó vízhőmérsékletet eredményez.
Szárítás:
A fűtési idényen kívül a közvetlen geotermális hőhasznosítás talán legkedvezőbb megoldása – a használati melegvíz készítés mellett – a szárítás. Itt ugyanis a termálvíz hőenergiája közvetlenül hasznosul, míg a villamosenergia-termeléskor energiaátalakítás van, az abszorpciós hűtéshez pedig hajtóenergiaként használják a geotermális hőt, bár meglehetősen kis hatásfokkal, és magas elfolyó vízhőmérsékletek mellett. Az iparban és a mezőgazdaságban elterjedt technológia a mesterséges szárítás, amivel különböző alapanyagok, termények vagy élelmiszerek nedvességtartamát lehet csökkenteni. Magyarországon több helyen is használták, használják a termálvizet a befúvott levegő előmelegítésére.