Geotermální energie a věci okolo ní

Geotermální energie je jeden z mála obnovitelných zdrojů, který nemá původ ve sluneční energii. Jde o teplo z hlubin Země, které proniká na povrch. Nejznámějším příkladem jsou geotermální prameny, hojně využívané na Islandu.

Z hlediska využití se rozlišují čtyři kategorie:

• energie z hydrotermálních zdrojů vysoké teploty (>130 °C) pro výrobu elektrické energie,
• energie tepla hornin ("suché zemské teplo") vysoké teploty (>130 °C) pro výrobu elektrické energie,
• energie z hydrotermálních zdrojů vyšší teploty (<130 °C) pro výrobu tepla,
• geotermální energie pro nízkoteplotní systémy (tepelná čerpadla).

Průměrný tepelný tok (množství tepla, které projde jednotkovou plochou na zemském povrchu) na Zemi je 60 +/- 10 mW/m2. Lokality s nejvyšší hustotou zemského tepla v ČR mají až 90 mW/m2 (např. Ostravsko, okolí obce Boží Dar v Krušných horách).

Plošná klasifikace České republiky z hlediska využití zemského tepla - mapa (JPG, 33 kB )

Geotermální elektrárny a teplárny

V současnosti existuje po celém světě několik geotermálních elektráren s celkovým výkonem 2 300 MW. Tyto elektrárny se staví zejména ve vulkanicky aktivních oblastech, kde využívají k pohonu turbín horkou páru stoupající pod tlakem z gejzírů a horkých pramenů. Lze je ale stavět i jinde - vrty pak dosahují hloubky až 5 km, kde je teplota 150 až 180 °C. Hydrotermální zdroje, kde se využívá přímo podzemní voda, vyžadují specifické geologické podmínky. Nevyskytuje-li se v hloubi vrtu voda, musí být vháněna pod tlakem do sousedního vrtu (metoda Hot-dry-rock nebo Fractured-dry-rock). Vrt přebírá úlohu kotle používaného v běžné elektrárně. Voda se ohřívá o horkou horninu a vzniklá pára pohání turbíny, které vyrábí elektřinu. V ČR se připravuje stavba geotermální teplárny v Litoměřicích, kde se pracuje na provedení tří vrtů s hloubkou 4 až 5 km. Instalovaný elektrický výkon bude asi 5 MW, tepelný výkon použitý pro městskou teplárenskou síť bude 47 MW. Kromě Litoměřic uvažují o výstavbě geotermálních tepláren i další města. Výhodou geotermální teplárny jsou nízké provozní náklady - teplárna nepotřebuje žádné palivo a energie z podzemí by měla vydržet nejméně 30 let. Nevýhodou jsou vysoké investiční náklady a zejména vysoké náklady na zkušební vrty, které nakonec nemusí potvrdit vhodnost výstavby v daném místě.

Geotermální zdroje teplé vody

Jako geotermální zdroje se obvykle využívají 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. Část geotermálních vod je klasifikována jako vody lázeňské a je podrobena zvláštnímu režimu využití jejich čerpání pouze pro energetické využití není přípustné.

Jedním z příkladů v ČR je využití podzemní teplé vody v Děčíně. Voda vytéká samovolně z hloubky 550 m a má teplotu 30 °C. To je pro přímé využití nízká teplota. Pomocí tepelných čerpadel se podzemní voda ochlazuje na 10 °C a poté se používá jako pitná voda pro město. Získané teplo se využívá v městské teplárně, kde jako další zdroje tepla jsou ještě kogenerační jednotky a kotle na zemní plyn.

Dalším příkladem je ZOO v Ústí nad Labem, kde je využívána podzemní voda s teplotou 32 °C z vrtu hlubokého 515 m. I zde se voda ochlazuje pomocí tepelných čerpadel. Díky relativně vysoké teplotě vstupní vody je celoroční topný faktor velmi dobrý, dosahuje hodnoty více než 6. To znamená, že pro vytápění je využito asi 84 % tepla ze země a jen 16 % elektřiny potřebné pro provoz zařízení.

Tepelná čerpadla s vrty či půdním kolektorem

Geotermální energii lze využívat i pomocí relativně mělkých vrtů, s hloubkou 60 až 150 m. Takovéto vrty jsou pochopitelně mnohem méně nákladné než vrty do hloubky několika km. Využívají se pro vytápění rodinných domků i větších objektů. V hloubce okolo 100 m je celoročně teplota 8 až 12 °C. Vrty tedy slouží jako zdroj nízkopotenciálního tepla pro tepelná čerpadla (TČ). Pokud je kvůli větší potřebě tepla nutno provést více vrtů, měly by mít od sebe odstup minimálně 10 m (resp. 10 % délky vrtu), aby se vzájemně neovlivňovaly. Na 1 kW výkonu tepelného čerpadla je potřeba 12 až 18 m hloubky vrtu, podle místních geologických podmínek. Tepelné čerpadlo o výkonu 10 kW vyžaduje tedy přibližně 140 m hluboký vrt. Obecně je lépe zvolit jeden hlubší než dva kratší vrty. Dále čtěte na : http://www.mzp.cz/cz/geotermalni_energie

Jak (ne)bezpečné je získávání energie z geotermálních zdrojů?