Geotermální elektrárny

Mělká geotermální energie je tepelná energie Země uložená v horninovém prostředí. Je k dispozici kdekoliv a kdykoliv, bez ohledu na denní dobu či roční období. Ve střední Evropě dosahuje teplota v hloubce 20 metrů pod povrchem konstantní hodnoty přibližně 8 °C. Každých 100 metrů hlouběji se teplota zvyšuje přibližně o 3 °C. Využívá se pro vytápění/chlazení budov pomocí technologie tepelných čerpadel. Nejčastěji je mělká geotermální energie využívána ve Švédsku, Německu a Rakousku. Popularizaci a přínos relevantních informací poskytuje webový portál projektu GeoPlasma-CE ►.

Pro výrobu elektrické energie se dnes využívají tři druhy elektráren – na suchou páru, na mokrou páru a horkovodní (binární). Systém suché páry používá přímo páru získanou ze země na pohon turbíny. Systém mokré páry nechá nejprve horkou vodu přeměnit v páru a ta pak slouží k pohonu turbíny. Horkovodní (binární) systém použije vodu s vysokou teplotou, která předá ve výměníku teplo organické kapalině (např. propan, isobutan a freon) s nižším bodem varu, a teprve její pára pak pohání turbínu.

První geotermální elektrárna byla otevřena v Larderello, Itálie už v roce 1904. V roce 2014 byla celosvětová instalovaná kapacita geotermálních elektráren 12 013 MWe, z toho absolutně nejvíce v USA – 3 442 MWe. V roce 2012 geotermální elektrárny vyrobily 72 143 milionů kWh elektrické energie. Absolutně nejvíce elektrické energie bylo opět vyrobeno v USA, relativně nejvíce pak na Islandu a v Salvadoru, kde geotermální elektrárny vyrobily čtvrtinu elektrické energie.

Vzhledem k omezenému výskytu podmínek vhodných k výrobě elektrické energie s využitím hydrotermálních systémů se v sedmdesátých letech 20. století objevil koncept výroby elektřiny z tepla suchých hornin (Hot Dry Rock System, HDR). HDR elektrárny jsou založeny na využití tepla extrahovaného z horkých hornin bez dostatečných zásob podzemní vody, které se nacházejí v hloubce ještě dostupné pro vrtnou techniku. Za tu bývá v současnosti považována hloubka okolo 5 km. Nejčastěji uvažovaná konfigurace pro získávání geotermálního tepla pro HDR elektrárnu je jeden vtlačovací a dva čerpací vrty.

Situace v ČR

V Česku využívá geotermální energii např. město Ústí nad Labem, kde slouží k vytápění plaveckých bazénů a od května 2006 také k vytápění zoologické zahrady v Ústí nad Labem.

Ojedinělý projekt využití geotermální energie pro výrobu tepla je v Děčíně. Od roku 2002 je zde v provozu výtopna na Benešovské ulici, která jako jediná v České republice využívá geotermální energii pro zásobování poloviny města teplem.

Mapa teploty v hloubce 100 m pod povrchem České republiky (zdroj P. Dědeček a kol., 2007).

V Litoměřicích vzniká nové výzkumné centrum zaměřené na geotermální energii a možnosti jejího využívání. Stavba výzkumné infrastruktury RINGEN byla zahájena na počátku roku 2018 a bude trvat přibližně 14 měsíců. Hlavní součást tvoří výzkumné laboratoře a pracoviště, přednáškový sál a administrativní zázemí. Výzkumné centrum vznikne přestavbou bývalé skladovací haly, která sloužila armádě ČR, a byla bezplatně darována městem Litoměřice.

Byl vyhlouben průzkumný vrt PGV-LTV01 o hloubce 2,1 km a koncové teplotě 63 °C. Pokud budou výsledky měření příznivé, začnou se hloubit další dva vrty – tentokrát již produkční. Tyto vrty mají dosáhnout hloubky až 4 500 metrů.

Geotermální kogenerační teplárna bude založena na metodě HDR, která ještě nebyla ve střední ani východní Evropě použita. Tato metoda spočívá v tom, že se do jednoho vrtu vhání voda, a ze druhého se čerpá, přičemž se voda v hloubce ohřívá. Jedná se o uzavřený oběh média – vody. Tepelná energie se může přeměnit na energii elektrickou. V zimě se bude energie využívat především pro vytápění, v létě naopak pro výrobu elektrické energie.

Náklady na vybudování vrtů a geotermální elektrárny mají být kolem 1,11 miliardy Kč, na jejich krytí se bude podílet i EU. Elektrárna má mít tepelný výkon 50 MW a elektrický pak 5 MWe.

V Liberci hloubí zkušební vrt společnost ze Skupiny ČEZ, případný elektrický výkon elektrárny má být v řádu jednotek či desítky MWe.

Prognóza hloubek (v metrech) teploty 130 ^oC na území České republiky (zdroj V. Čermák aj.1982)

Tato prognóza ukazuje, že v ČR v hloubkách 3 500 až 5 000 m je řada lokalit pro budoucí možnost využití geotermální energie i k výrobě elektřiny. V případě, že se v ČR podaří realizovat nějaké geotermální elektrárny, pak vzhledem k jejich nízké účinnosti konverze tepelné energie na elektrickou, 10 – 15 %, bude u každé elektrárny, zřejmě o typickém výkonu několik MWe, k dispozici tepelný výkon desítek MWt, který by se dal využít k vytápění. Podobně jako u nevyužitého odpadního tepla již existujících uhelných a jaderných elektráren.