Rubriky

Stránky jsou archivovány Národní knihovnou ČR

Geotermální energie

Geotermální energie je produktem pochodů v zemské kůře. Jde o nejstarší energii na naší planetě, kterou země získala při svém vzniku a je projevem tepelné energie zemského jádra. Dále je tato energie částečně generována radioaktivním rozpadem některých prvků v zemském tělese a působením slapových sil. Je vázána na teplo suchých hornin nebo na geotermální vody, a to na teplotní úrovni, která je využitelná k přímé spotřebě.

Geotermální energie se obvykle řadí mezi obnovitelné zdroje energie, nemusí to však platit vždy — některé zdroje geotermální energie jsou vyčerpatelné v horizontu desítek let.

Geotermální vody jsou přírodní podzemní vody, které se nacházejí v zemských dutinách a zemských zvodnělých vrstvách. Jsou zahřáté zemským teplem natolik, že jejich teplota po výstupu na zemský povrch je vyšší než průměrná roční teplota vzduchu v dané lokalitě. Pro přímé energetické využití jsou vhodné vody podle klasifikace z kategorie nízkoteplotních třídy a) 30-70°C a třídy b) 70-100°C.

Voda se ve většině případů získává hlubinnými vrty. Část geotermálních vod je klasifikována jako vody lázeňské. Jsou podrobeny zvláštnímu režimu využití, jejich čerpání pouze pro energetické využití není přípustné.

Teplo suchých hornin (každých 100 m do hloubky stoupá teplota průměrně o 3°C) se využívá buď pomocí trubkových kolektorů osazených do suchých vrtů nebo pomocí injektáže povrchové vody a jejího zpětného čerpání systémem dvou a více vrtů. Využívá se systém HDR (Hot Dry Rock = horká suchá skála).

Geotermální energii lze v příznivých podmínkách využívat k vytápění nebo výrobě elektřiny v geotermálních elektrárnách. Takové využití je ale většinou technologicky náročné, protože horká voda z vrtů je obvykle silně mineralizovaná a zanáší technologická zařízení, což má za následek nutnost časté výměny potrubí a čištění systému. Navíc je dostatečný tepelný spád obvykle zároveň spojen s geologickou nestabilitou oblasti.

První geotermální elektrárna byly uvedena do provozu v Itálii už v roce 1904. Dnes nejznámější je využití geotermální energie na Islandu (vytápění domů, skleníků, bazénů atd.). Dále se využívá v řadě dalších států (USA, Velká Británie, Francie, Švýcarsko, Německo, Nový Zéland). Uvažuje se stavbou geotermálních elektráren v Austrálii.

Geotermální energie se v ČR využívá v menších aplikacích v lázeňství, ve větších systémech přímým použitím geotermální vody jako TUV a dále v systémech CZT k hrazení části tepelné bilance (v závislosti na teplotní úrovni zdroje).

Město Ústí nad Labem využívá geotermální energii k vytápění plaveckých bazénů a také k vytápění zoologické zahrady.

Dále v Litoměřicích se hloubí zkušební vrt pro geotermální elektrárnu, který by měl skončit v hloubce 2500 m. Pokud budou výsledky měření příznivé, začnou se hloubit další dva vrty - tentokrát již produkční. Tyto vrty mají dosáhnout hloubky až 5000 m. V cílové hloubce má být teplota horniny 150 až 200°C a předpokládaný výkon elektrárny má být 50 MW. Náklady na vybudování vrtů a geotermální elektrárny mají být kolem 1,11 miliardy Kč, na jejich krytí se má podílet i EU.

Konkrétní lokalitu je vždy nutno posoudit především z hlediska geologických a hydrologických podkladů a reálného ocenění potenciálu výroby energie.

Geologické a hydrologické podklady

Hodnotí se vhodnost použití navrhovaného zdroje geotermálního energie jak ve vztahu k výrobnímu zařízení (spotřebiči), tak k širšímu okolí - a zvláště k životnímu prostředí.

Potenciál ploch pro využití geotermální energie v ČR znázorňuje následující mapka:

Na základě geologického posudku se zhodnotí vydatnost zdroje a náklady na jeho využití (hloubka uložení, max. čerpané množství, teplotu a využitelný teplotní spád). Dále hodnotí rizika využití. U geotermálních vod jde zejména o mineralizaci na základě chemických rozborů čerpaných vod. Posoudí možnost vypadávání rozpuštěných minerálů při ochlazení vod. S tím posoudí navrhovaná technická opatření (pevné zařízení pro chemické čistění výměníků, plastové výměníky, demineralizační stanice). V neposlední řadě porovná podle geologických podkladů dobu vyčerpání zdroje a životnost systému.

Zvláštní částí posouzení projektu na využití geotermálních vod je problematika odvodu využitých vod. Je nutná konzultace se správcem povodí, nebo majitelem kanalizace a ČOV o zpoplatnění vypouštění vod. Vypouštění vod se značným obsahem minerálních látek může ohrozit realizaci projektu. Pokud nelze použité vody vypouštět do vodoteče, je nutno provádět reinjektáže vod do blízkosti původních horizontů.

Ocenění potenciálu výroby energie

Zdroj geotermální energie je stabilním zdrojem, obvykle pracuje řadu let bez fluktuací. Problémy spíše nastávají se spotřebitelskou částí u mineralizovaných vod.

Výpočet potenciálu se provádí na základě geologického a hydrologického posudku. Při větších projektech se investor neobejde bez provedení zkušebních vrtů.

Následují výpočty roční výroby na geotermálním zdroji a roční spotřeby energie na využití zdroje (převážně čerpací práce).

Roční spotřeba elektrické energie je pouze částí provozních nákladů. Ty bývají silně ovlivněny náklady na údržbu zařízení, zvláště u mineralizovaných vod. Pokud se počítá s vypouštěním znečistěných vod do vodoteče, pak sankční poplatky mohou ekonomii projektu naprosto zvrátit.

Ze řady výzkumných studií je možné odvodit, že na našem území je podle prvních výpočtů možné identifikovat minimálně 60 lokalit vhodných pro výrobu elektřiny s celkovým výkonem cca 250 MW a tepla na vytápění s výkonem cca 2 000 MW, což představuje roční výrobu cca 2 TWh elektřiny a 4 TWh využitého tepla.

Geotermální energii využívají rovněž tepelná čerpadla s půdním vrtem nebo kolektorem. Jsou uvedena v samostatné kapitole.