Studi mengukur potensi kapasitas pemanasan panas bumi Swiss
Spotlight

Studi mengukur potensi kapasitas pemanasan panas bumi Swiss


Pengoperasian pompa kalor sumber arde vertikal. Kredit: ADEME

Ph.D. siswa telah menghitung jumlah maksimum energi panas bumi yang secara teoritis dapat diekstraksi menggunakan pompa panas sumber tanah di Kanton Vaud dan Jenewa. Dalam sebuah studi yang menggabungkan data pada area yang tersedia untuk sistem tersebut dengan teknik pemodelan komputer, dia menemukan perbedaan mencolok antara potensi energi panas bumi di daerah perkotaan versus pedesaan.

Swiss merupakan salah satu negara di Eropa yang paling mengandalkan energi panas bumi untuk penghangat perumahan. Sebuah studi yang dilakukan oleh Kantor Energi Federal Swiss pada tahun 2019 menemukan bahwa negara tersebut memiliki 101.600 pompa panas sumber tanah (GSHP) – “konsentrasi tertinggi per kilometer persegi di dunia.” Banyak dari pompa ini dipasang di pekarangan tempat tinggal dengan kedalaman hingga 400 meter dan menggunakan sistem loop tertutup vertikal untuk mengalirkan panas ke permukaan.

Keuntungan GSHP adalah dampaknya yang kecil terhadap lingkungan. Mereka dapat menghangatkan rumah dan bangunan sepanjang tahun karena energi panas bumi merupakan sumber panas yang stabil. Dan mereka menawarkan alternatif yang menjanjikan untuk dekarbonisasi sektor pemanas. Di Swiss, sistem pemanas dan pendingin gedung menyumbang sepertiga dari total permintaan energi, dan 75% energi negara itu berasal dari bahan bakar fosil seperti minyak dan gas alam.

Sumber energi yang terbatas

Pada tahun 2017, Doris Leuthard, presiden Konfederasi Swiss saat itu, menyebut energi panas bumi sebagai “sumber energi yang luar biasa” tetapi memperingatkan bahwa itu tidak terbatas; itu perlu diekstraksi sesuai dengan aturan khusus. Misalnya, penukar panas lubang bor yang digunakan di GSHP harus dipasang dengan jarak tertentu untuk mencegah interferensi termal — penukar panas yang setara dengan korsleting — dan mencegah tanah dari pendinginan. “Fluida transfer panas menyerap panas yang ada di dalam tanah,” kata Alina Walch, Ph.D. mahasiswa di Laboratorium Energi Matahari dan Fisika Bangunan EPFL. “Jika terlalu banyak penukar ini dikemas ke dalam ruang kecil, tanah akan mendingin, yang merupakan sesuatu yang harus kita hindari.”

Gangguan termal adalah salah satu faktor yang dipertimbangkan oleh tim ilmuwan, termasuk Walch, dalam sebuah penelitian yang diterbitkan Energi terbarukan pada 18 November. Mereka menghitung potensi teknis GSHP di Cantons of Vaud dan Jenewa. “Potensi teknis adalah jumlah maksimum energi panas bumi yang dapat diekstraksi oleh pompa panas menggunakan semua area yang tersedia di dua kanton, dengan asumsi mereka beroperasi setidaknya 80% dari daya pengenalnya,” katanya.

Tim peneliti memperkirakan area yang tersedia menggunakan data topografi yang ada di Swiss, tidak termasuk lingkungan terbangun dan habitat alami seperti hutan dari studi mereka. Mereka kemudian mensimulasikan GSHP yang dipasang di seluruh area tersebut berdasarkan faktor-faktor seperti suhu tanah, konduktivitas termal, dan difusivitas termal. “Kami menggabungkan berbagai kendala teknis dan memperkirakan jarak lubang bor optimal yang akan memenuhi standar pemasangan dan memaksimalkan panas yang dapat diekstraksi,” kata Walch.

Studi mengukur potensi kapasitas pemanasan panas bumi Swiss

Variasi regional dari data lapangan di wilayah studi kasus. a) Zona pembatasan untuk instalasi panas bumi, b) Suhu permukaan tanah pada kedalaman 1m, c) Konduktivitas termal, d) Difusivitas termal yang berasal dari kadaster panas bumi. Zona abu-abu berada di luar wilayah studi. Kredit: LESO-PB

Kapasitas tidak mencukupi di pusat kota

Mereka adalah studi pertama dari skalanya di Swiss yang mempertimbangkan tidak hanya kapasitas geotermal tanah tetapi juga keterbatasan teknis GSHP. Para ilmuwan memperkirakan bahwa potensi teknis tahunan dari wilayah yang mereka pelajari adalah 4,6 TWh, yang setara dengan sekitar sepertiga dari total permintaan pemanas. Mereka juga menghitung kepadatan energi maksimum 15,5 kWh / m2. “Energi panas bumi hanya memiliki potensi terbatas untuk berfungsi sebagai satu-satunya sumber di kawasan itu. Ini dapat memenuhi permintaan di banyak daerah pinggiran kota dan pedesaan, tetapi akan sangat berkurang di pusat-pusat perkotaan,” kata Walch. Perencana kota dapat menggunakan informasi ini dalam studi kelayakan teknis dan ekonomi penerapan sistem GSHP.

Tim peneliti juga menemukan bahwa kedalaman lubang bor yang dipasang kumulatif tidak boleh melebihi 2 km per hektar untuk menghindari eksploitasi berlebihan dari kapasitas panas tanah.

Walch menekankan bahwa temuan mereka hanya bersifat teoritis untuk saat ini; studi ini tidak memperhitungkan fenomena lokal seperti zona freatik dan aliran air tanah, yang dapat mempengaruhi waktu yang dibutuhkan tanah untuk menjadi dingin. Penting untuk mengebor lubang uji sebelum memasang penukar panas lubang bor.

Tim berharap bahwa dengan mengukur kapasitas pembangkitan panas dari energi panas bumi dangkal, dan dengan menunjukkan area di mana sumber energi tambahan akan dibutuhkan, pekerjaan mereka akan menginformasikan strategi dekarbonisasi untuk sektor pemanas Swiss. “Tujuan utama kami adalah melakukan studi nasional dan menggabungkan temuan ini dengan temuan serupa untuk jenis energi terbarukan lainnya,” kata Walch, yang juga mengerjakan studi untuk mengevaluasi potensi kapasitas tenaga surya Swiss. “Penting untuk memperkirakan potensi teknis yang tidak bergantung pada permintaan panas. Kami ingin mengevaluasi kapasitas sistem hibrida yang menggabungkan tenaga panas bumi dan surya, menggunakan data pada kedua energi terbarukan ini.”


Talc meningkatkan kinerja pipa dalam sistem pompa panas bumi


Informasi lebih lanjut:
Alina Walch dkk. Menghitung potensi teknis panas bumi dari penukar panas lubang bor dangkal pada skala regional, Energi terbarukan (2020). DOI: 10.1016 / j.renene.2020.11.019

Disediakan oleh Ecole Polytechnique Federale de Lausanne

Kutipan: Studi mengukur potensi kapasitas pemanasan panas bumi Swiss (2020, 24 November) diambil 27 November 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-11-switzerland-potential-geothermal-capacity.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Pengeluaran SGP Hari Ini