Η χρήση Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (Α.Π.Ε.) για την κάλυψη των αναγκών θέρμανσης και ψύξης αποτελεί πλέον επιτακτική ανάγκη, εξαιτίας της αύξησης των τιμών αγοράς ενέργειας και της σταδιακής μείωσης των ορυκτών πόρων. Μία μορφή Α.Π.Ε. αποτελεί και η αβαθής γεωθερμία, την αξιοποίηση της οποίας πραγματεύεται η παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή, στην οποία προσομοιώνεται η λειτουργία ενός συστήματος αβαθούς γεωθερμίας ανοικτού κυκλώματος, σε υφιστάμενο οικόπεδο της Αλεξανδρούπολης, με σκοπό τη θερμορύθμιση των κτιρίων που ανήκουν σε αυτό. Στο πρώτο μέρος της μεταπτυχιακής εργασίας, παρουσιάζονται βασικές έννοιες για τις Α.Π.Ε. και ειδικότερα για τη γεωθερμία και τις χρήσεις αυτής, ανάλογα με τη θερμοκρασία του προς εκμετάλλευση γεωθερμικού ρευστού. Στη συνέχεια η εργασία επικεντρώνεται στην αβαθή γεωθερμία, τον τρόπο αξιοποίησης αυτής με τη βοήθεια των αντλιών θερμότητας και τα συστήματα αβαθούς γεωθερμίας που μπορούν να εφαρμοστούν, αναλόγως της περίπτωσης που μελετάται και του λόγου εφαρμογής αυτής, ενώ πραγματοποιείται και μία σύντομη αναφορά σε ότι αφορά το νομοθετικό πλαίσιο γύρω από την αβαθή γεωθερμία. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας περιγράφεται η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε, ενώ παρατίθενται στοιχεία δημογραφικά, γεωλογικά και κλιματολογικά για την περιοχή εφαρμογής στην Αλεξανδρούπολη, όπου βρίσκεται το υπό μελέτη οικόπεδο με τα δύο σχολικά κτίρια, με βάση τις ανάγκες των οποίων θα προσομοιωθεί το ανωτέρω γεωθερμικό σύστημα ανοικτού κυκλώματος. Η προσομοίωση πραγματοποιείται με χρήση της πλατφόρμας FREEWAT η οποία περιλαμβάνει ένα υδρολογικό μοντέλο ενσωματωμένο στη διασύνδεση QGIS GIS, όπου τα δεδομένα διαχειρίζονται μέσω ενός Συστήματος Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων SpatiaLite (DBMS), επιτρέποντας την αξιολόγηση των ισοζυγίων νερού και της διαθεσιμότητας υδατικών πόρων στο χώρο και το χρόνο. Για την προσομοίωση του συστήματος χρησιμοποιήθηκαν οι κώδικες MODFLOW 2005 (Harbaugh, 2005) για την αρχική προσομοίωση της ροής του υπόγειου νερού και MT3DMS (Zheng and Wang, 1999) για την προσομοίωση της μεταφοράς θερμότητας. Το μοντέλο το οποίο δημιουργήθηκε, λειτουργεί καθημερινά τέσσερις ώρες ημερησίως σε συνθήκες μόνιμης ροής. Το σύστημα που προσομοιώθηκε, τους χειμερινούς μήνες απορροφά θερμότητα από το νερό του υπεδάφους, το οποίο με τη βοήθεια της αντλίας θερμότητας χρησιμοποιείται για τη θέρμανση των κτιρίων, ενώ τους θερινούς μήνες απάγεται θερμότητα στο νερό χρησιμεύοντας αντίστοιχα στην ψύξη των κτιρίων. Ακολούθως, βάσει των επιλύσεων του μοντέλου της υπόγειας ροής και της μεταφοράς θερμότητας, προκύπτουν χάρτες οι οποίοι αναπαριστούν τις πιεζομετρικές και θερμικές μεταβολές του υπόγειου νερού αντίστοιχα, εξαιτίας της άντλησης και της επανεισαγωγής του νερού στους γεωεναλλάκτες. Οι χάρτες αυτοί χρησιμεύουν στη δημιουργία κατάλληλων διαγραμμάτων και συμπερασμάτων από την ερμηνεία των διαγραμμάτων αυτών. Σκοπός της παραπάνω διαδικασίας και συνεπώς της παρούσης εργασίας είναι η διαπίστωση εάν το σύστημα που επιλέχθηκε είναι αποδοτικό, εάν δημιουργούνται ή όχι προβλήματα άμεσα ή έμμεσα είτε στο σύστημα είτε στο υπέδαφος και φυσικά εάν είναι οικονομικά συμφέρουσα μία τέτοια επένδυση-εφαρμογή σε σύγκριση με ένα αντίστοιχο συμβατικό σύστημα θέρμανσης/ψύξης.
Βιβλιογραφία: σ. 98-102
Κατεύθυνση: Διαχείριση Υδατικών Πόρων και Φυσικών Καταστροφών
133 σ.
The use of Renewable Energy Sources (R.E.S.) for heating and cooling is an imperative, because of the high cost of energy and the gradually reduce of resource depletion. Swallow geothermal is one of the R.E.S. This Master Thesis has to do with an Open Loop Swallow Geothermal System which is applied in a plot in Alexandroupolis for the thermoregulation of its buildings. In the first part of Master Thesis are presented basic senses for R.E.S and especially for geothermy and its uses, considering the temperature of geothermal fluid. Thereinafter, this study is focusing in shallow geothermal, it’s mode of operation with the help of heat pumps and the shallow geothermal systems that can be applied, depending on the case being studied and the reason of its application. Also a brief mention is made in legislative framework around shallow geothermal energy. The second part of Master Thesis describes the followed methology. Also demographics, geological and climatical data for the case study of Alexandoupolis are listed. The study area in Alexandroupolis, will be simulated with the above geothermal open loop system based on the school building’s needs that placed on that plot. The simulation is taking place via FREEWAT platform, which includes a hydrological model embedded in interface QGIS GIS, where the data are managed through a Data Base Management System SpatiaLite (DBMS), allowing the evaluation of water balance and the availability of water resources in space and time. For the system simulation were used MODFLOW 2005 code (Harbaugh, 2005) for the initial simulation of groundwater flow and MT3DMS code (Zheng and Wang, 1999) for the simulation of heat transfer. The model that created, is operating four hours per day in steady flow conditions. That system, in winter absorbs heat from groundwater, which with a heat pump is used for heating buildings, while in summer months heat is absorbed into the water for cooling buildings. Subsequently, running the underground flow model and the transport model, maps are produced which represent the elevational and thermal changes of the underground water respectively, due to the pumping and re-introduction of the water in the geo-exchangers. From those maps can be exported useful diagrams and conclusions from their interpretation.
The purpose of the above process and therefore of this work, is determining whether the chosen system is efficient, if there are (or not) problems directly or indirectly either in the system or in the subsoil and whether such an investment is economically viable compared to a counterpart conventional heating/cooling system.
Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης
