Maasoojusenergia

Miks on maasoojusenergia kasulik?

• Maasoojusenergia on tõhus ja keskkonnasõbralik.
  Maasoojusenergia süsteemid on üle kahe korra tõhusamad kui tavapärased õhksoojuspumbad. Maapõue soojuspump säästab 30–60% kütte ja 20–50% jahutuse kuludest võrreldes tavapäraste kütte- ja jahutussüsteemidega. Mida äärmuslikumate temperatuuridega on kliima, seda kiiremini ja väiksemate energiakuludega saab investeeringud tagasi. Aastaringne kasutegur (SCOP) tavalisel horisontaalse maakontuuriga soojuspumbal on 2–3, aga umbes 600–700 meetri sügavuse energiapuuraugu puhul 3–4.
  Väiksem energiakasutus tähendab väiksemaid kommunaalkulusid. Seadmete elueaks on korrektse hoolduse korral 20–25 aastat, energiakaevude eluiga on keskmiselt 40–60 aastat või rohkemgi.
• Taastuv, vastupidav ja vaikne.
  Maapinna soojusenergia on taastuv. Maasoojust kasutavad maasoojuspumbad on vastupidavad ja vaiksed. Enamik maasoojuspumpasid töötab müratasemel 40–48 detsibelli, näiteks kui õhksoojuspumpade müratase ulatub tavaliselt 54–70 detsibellini.

Tehnoloogiad

Eristatakse madala- (üldjuhul < 90 kuni 150° C) ja kõrgetemperatuurilisi energiasüsteeme. Samuti võib sügavuse järgi maasoojusenergia süsteeme jagada nn. madala sügavusega, keskmise sügavusega ja sügavateks. Soome Geoloogiateenistus on välja pakkunud lihtsa klassifikatsiooni erinevatele maasoojusenergia kasutamise viisidele, arvestades erinevaid sügavusi.

Eestis on välistemperatuuri (päikese) mõjuvööndisse jäävat 1–2 m sügavust pinnakihti kasutatud juba aastakümneid horisontaalsete kontuuride (aga ka toruspiraalid ja koonused) paigaldamiseks. Madalate, aga tihti ka kesk-sügavate geotermaalsete energiasüsteemide oluline osa on soojuspump.

Soojuspuuraugud (inglise keeles borehole heat exchanger e. BHE) – maasoojusenergia saamiseks puuritud puuraugud, milledesse on paigaldatud vastav torustik (U-kujuline torustik või koaksiaaltorustik) maa seest soojuse saamiseks või soojusest vabanemiseks (näiteks hoonete jms jahutamise eesmärgil).

Soojuspuuraugud hooajalise energia salvestina (inglise keeles borehole thermal energy storage e. BTES) – maasoojusenergia puuraugud soojusest vabanemiseks läbi soojuse salvestamise maapinda, tavaliselt madala sügavusega soojuspuuraugud.

Soojuskaevud (inglise keeles aquifer systems või jahutusega seonduvalt aquifer thermal energy storage e. ATES) – maasoojusenergia saamiseks puuritud põhjavett kasutavad puuraugud, kus avatud süsteemina saadakse soojus ülespumbatavast põhjaveest ning jahtunud vesi pumbatakse tagasi põhjaveekihti. Töötab nii kütte kui jahutusena.

Soojusvaiad (inglise keeles thermal pile) – hoonete jm konstruktsioonide alused, tihti vundamendi osana olevad betoonvaiad, millede sisse on paigaldatud soojuskontuur. Sobivad nii kütte- kui jahutuse eesmärgil.

Maasoojusenergia kasutamise süsteeme saab jaotada kinnisteks ja avatud süsteemideks, olenevalt sellest kas soojusülekanne toimub avatult või kinnistes torudes. Avatud maasoojusenergia süsteemid koosnevad paarist või enamast puuraugust, millest pumbatakse energiakandajana põhjavett soojusvahetisse või torustikust, milles voolab kasutatava veekogu (näiteks kaevandusvesi, järv, meri jm) vesi.

Maasoojusenergial põhinevad soojussüsteemid ja kasutatava soojuse sügavus

1. Madalal pinnasekihis – 0–15 m sügavusel paiknevad horisontaalsed või vertikaalsed kontuurid ja spiraal- või koonuskollektoritel põhinevad soojuskandelahendused.
2. Maapinnalähedased avatud maasoojusenergia süsteemid, kus kasutatakse otse põhja- või pinnasevee energiat.
3. Kinnised maasoojusenergia süsteemid, kus kasutatakse kivimite soojusenergiat otse läbi suletud torustiku abil.
4. Kesksügavusel või sügavamal paikneva kuuma põhjavee kasutamine avatud süsteemina.
5. Kuuma lõhutud kivimi (inglise keeles tuntud kui Hot Dry Rock või enhanced (engineered) geothermal systems ehk EGS) süsteemid, kus kasutatakse kivimitesse talletatud sügavalasuvat soojusenergiat kahe või enama puuraugu vahel kivimit lõhustades ja seeläbi vee/fluidi liikumist kindlustades. On oma olemuselt avatud süsteem.

Hiljuti on katsekasutusse võetud ka EAVOR tehnoloogia, kus üks või mitu vertikaalset puurauku hargnevad süvakihtides (tavaliselt > 2000 m) mitmeks subhorisontaalseks või muu nurga all paiknevaks puurauguks, milledesse paigutatud torustikes voolab soojust kandev vedelik. Oma olemuselt on see süsteem kinnine.

Sügaval asuva (> 3000 m) maasoojusenergia kasutusrakendused on erinevad ning sõltuvad tihti konkreetsest geoloogilisest situatsioonist.

Sügaval asuvat maasoojusenergiat on võimalik kasutada keskküttes ja muudes 2G kuni 4G traditsionaalsetes küttelahendustes. Samuti saab sügaval asuvat maasoojusenergiat tihti kasutada elektri tootmiseks.

Allolev tabel võtab kokku madala- ja sügava maasoojusenergia erinevused ja kasutusvõimalused.