Project geothermal energy in krupka

Co je geotermální energie?

Jde o energii pocházející z horkého nitra Země. V menší míře je jejím původcem také teplo z rozpadu radioaktivních prvků obsažených v zemské kůře (jedná se o izotopy draslíku, thoria a uranu). Celkový geotermální výkon Země uvolňovaný v každém okamžiku do jejího bezprostředního okolí je 40 TW. Z lidského měřítka ji můžeme označit za prakticky nevyčerpatelný zdroj energie.

Můžeme tuto energii využít v našich podmínkách?

V České republice se pro výrobu elektřiny a tepla z geotermální energie předpokládá především využití principu HDR (hot dry rock – horké suché horniny). Jedná se o vytvoření podzemního výměníku v hloubce s teplotou kolem 200 °C, což v našich podmínkách odpovídá přibližně 5 km. Výměník se skládá ze třech vrtů ukončených ve vzdálenosti několik set metrů od sebe. Horniny mezi konci vrtů se uměle rozruší (tj. zvýší jejich puklinová propustnost). Do centrálního vsakovacího (injekčního) vrtu je pak zaváděna chladná voda, která po dosažení konce vrtu prostupuje vytvořeným podzemním propustným rezervoárem a ohřívá se. K povrchu se ohřátá pára s vodou vrací dvěma krajními čerpacími (produkčními) vrty. Na povrchu předává voda svou energii do sekundárního okruhu (v něm dochází k výrobě elektřiny a tepla). Ochlazená voda se pak opět vrací injekčním vrtem zpět do tepelného výměníku.

Existuje též možnost tzv. hydrotermálního systému výroby elektřiny a tepla, kdy se vyhloubí vrt do podzemního rezervoáru dostatečně horké vody s dostatečnou kapacitou. Horká voda se exploatačním vrtem čerpá na povrch, zde předá energii do sekundárního okruhu a injekčním vrtem se vrací zpět do podzemního rezervoáru. V podmínkách ČR se však nepředpokládá, že tento systém bude díky geologickým podmínkám k dispozici.

Proč je výroba elektřiny metodou HDR výhodná?

• Je bezproblémová z hlediska ochrany přírody a životního prostředí vůbec.
• Není závislá na klimatických a meteorologických podmínkách (jako solární, větrná a vodní energie či energie z biomasy)
• Může fungovat 8760 hodin v roce, a přitom je plně regulovatelná podle okamžitých potřeb
• Neemituje do ovzduší žádné skleníkové plyny ani jiné škodliviny
• Jde o elektřinu z decentralizovaného zdroje, využitelného i pro krizové zásobování

Zkušenosti ze zahraničí

Geotermální energie se pro výrobu elektřiny případně i tepla využívá již více než 100 let. Průkopníkem byla především Itálie (nejstarší elektrárna z roku 1904 zde byla v Lardellu, dále např. Tuscany). Desítky let se také vyrábí elektřina z geotermální energie v Rusku (elektrárny Mutnovská, Paužetka na Kamčatce) a na Islandu (např. Krafla), delší historii má i Turecko (teplárna Denizli), Azorské ostrovy a Guadeloup. V současné době je instalovaný výkon geotermálních elektráren či tepláren největší v Itálii (791 MWe), na Islandu (202 MWe) a v Rusku (79 MWe). Jde však především o využití horkých pramenů uložených blízko zemského povrchu či dokonce vyvěrajících na povrch.

Pro výrobu elektřiny z páry a vody o teplotě kolem 200 °C nelze využít klasický parní cyklus, v současné době se proto používá Organický Rankinův cyklus nebo jeho modifikace Kalinův cyklus. Optimální velikost teplárny pro tři hluboké vrty je 5 MWe a až 50 MWt, což přibližně znamená čistou roční produkci elektřiny 35 GWh a produkci tepla až 1 PJ.

Ačkoli hlubinná geotermální energie, podstatným způsobem rozšiřuje možnosti praktického využití tohoto obnovitelného zdroje , začala se průmyslově využívat až v posledních letech. Jeho využití vyžaduje dosažení hloubky několik kilometrů, pomocí náročného technického vybavení. Rozhodující jsou vhodné geologické podmínky a tyto je nutné ověřit což sebou nese vynaložení určitých finančních prostředků. Přesto v současné době dochází v Austrálii, na Islandu, ale i v SRN k něčemu, co lze nazvat „geotermální horečkou“.

Vedou k tomu tyto důvody:

• Blíží se doba kdy budou klasické zdroje vyčerpány
• Většina výroby energie z klasických zdrojů má negativní dopady na životní prostředí (včetně klimatických změn)
• Předpokládá se výrazný pokles relativně vysokých nákladů (nyní se pohybují v rozmezí 200 – 250 mil Kč/MWe)

Situace v současné době

Zatím je v provozu pouze několik elektráren či tepláren využívajících hlubinnou geotermální energii, řada dalších je však připravuje.

Austrálie: v provozu elektrárny Habanero 1 – 3 se systémem HDR v oblasti Copper Basin na jihu Austrálie, každá 5 MWe; v této oblasti ve výstavbě desítky dalších HDR elektráren, např. Paralana 1, 2, Yerila, Frome 1 – 4, Heatflow 1 – 3, Blanche)

Island: v provozu např. teplárna Húsavik na SV pobřeží Islandu, 2 MWe; ve výstavbě nejméně 10 tepláren v JZ oblasti ostrova, jde většinou o využití povrchových horkých pramenů, ale také hlubinná energie;

SRN: v provozu teplárny Unterhaching, Offenbach, Landau, Neustadt Glave, Bad Schonebeck - hydrotermální, Bad Urach - HDR; ve výstavbě řada dalších tepláren, například Riedstadt, Bruchsal, Isar u Mnichova, Brémy, Karlsruhe atd

Rakousko: Altheim – hydrotermální

Francie: Soulz – výzkumný projekt HDR, připravuje se instalace teplárny

Švýcarsko: ve výstavbě Basilej, HDR

USA: ve výstavbě několik HDR elektráren v západních státech

Projekty dalších geotermálních tepláren se připravují například Maďarsko, Itálie a Španělsko

Převzato z CVEVL - Centrum pro Výzkum Energetického Využití Litosféry        https://cvevl.cz/

Využití v České republice

České obce připravují projekty na stavbu nejméně šesti geotermálních elektráren. Dalších osm měst o využití geotermální energie z pětikilometrové hloubky vážně uvažuje. Realizaci průzkumných vrtů však zatím brání nedostatek financí.

Nejdále jsou zatím Litoměřice. Město má hotový průzkumný vrt, který prokázal vhodnost lokality. Práce na třech vrtech do hloubky pěti kilometrů by v ideálním případě měly být zahájeny do konce tohoto roku. Město momentálně připravuje podklady pro žádost o dotace z evropského fondu životního prostředí. Zbytek financí z předpokládaných nákladů 1,1 miliardy korun bude řešit úvěrem.

Společnost ČEZ plánuje svou první geotermální elektrárnu v Liberci, kde město poskytne pozemky pro výstavbu elektrárny a ČEZ bude stavbu financovat. O výkonu nového zdroje v této lokalitě rozhodne průzkumný vrt.

Kromě Litoměřic a Liberce se o využití geotermální energie, která představuje stálý a levný zdroj, zajímá celá řada měst a obcí jako Pardubice, Dobruška, Rumburk, Český Krumlov nebo Heřmanův Městec. Průzkumné vrty plánují Úvaly u Prahy, Nová Paka, Nové Město pod Smrkem, Opočno či Semily.

Potenciál pro využití geotermální energie v ČR.

ÚSTÍ NAD LABEM

V České republice 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.

DĚČÍN

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.

Centrální zdroj tepla (CZT) pro pravobřežní část města Děčína představuje největší a ojedinělý projekt v České republice na využití geotermální vody.
Zkušební vrt byl proveden v roce 1998 a zdroj poté uveden do provozu v září 2002.
Společnost TERMO Děčín a.s. tak začala pro výrobu tepla využívat geotermální energii z podzemního jezera. Toto nové řešení CZT v Děčíně přineslo především zlepšení životního prostředí jak pro město Děčín, CHKO Labské pískovce tak i nedaleký Národní park České Švýcarsko. 

LITOMĚŘICE

V Litoměřicích se od listopadu 2006 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. Elektrárna 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 druhém 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 vytváření elektrické energie. Náklady na vybudování vrtů a geotermální elektrárny mají být kolem 1,11 miliardy Kč, na jejich krytí se bude podílet i EU. Eletrárna má mít tepelný výkon 50 MW a elektrický pak 5 MWe.

Geotermální a vrtné aspekty využití geotermální energie pro výrobu elektrické energie a tepla pro městskou aglomeraci Litoměřice se řeší postupnými kroky. Realizace geofyzikálních prací a jejich vyhodnocení umožnila projektovat a situovat ověřovací vrt s projektovanou hloubkou 2500 m.

Projekt geologických prací využívá nové podklady geologické, geofyzikální a geotermální, hlavně pokud se týká hlubších struktur Českého masívu. Projekt vychází z širšího posouzení využitelnost regionální struktury Českého masívu pro geotermální účely a vede ke stanovení geotermálního potenciálu oblasti města Litoměřic. Projekt dále zahrnuje návrh vrtně-technického řešení a orientační cenové údaje.

Zahajovaný zkušební vrt umožní ověření teoretických geologických předpokladů. Jeho realizací se výrazně sníží riziko související s geotermálním projektem.

Teplo je možné získávát ze zemské kůry, kde je dostatečně vysoká teplota v závislosti na hloubce. Pro získání tepla z těchto hloubek pod povrchem je nutné horniny uměle rozrušit, zvětšit jejich puklinovou propustnost a zavést do nich tekutiny vhodné pro přenos tepla. Tímto způsobem lze přeměnit jakýkoli vhodný objem teplé suché horniny v zemské kůře v dostupné hloubce na umělý rezervoár – výměník tepla. Do vybraného horninového prostředí jsou vyhloubeny nejméně dva vrty, končící několik set metrů od sebe (experti doporučují 600 m). Voda je zaváděna vsakovacím (injekčním) vrtem a prostupuje vytvořeným propustným rezervoárem, který se chová jako tepelný výměník. K povrchu se zavedená voda vrací čerpacím (produkčním) vrtem (pára s vodou) a přináší s sebou energetický potenciál.

Systémy HDR pracují v uzavřeném cyklu se vsakováním a čerpáním použitých tekutin (uzavřená cirkulace).

Výroba elektřiny metodou HDR má mnoho výhod. Zásadně nenaráží na problémy z titulu ochrany přírody. Jedná se o technologii nesrovnatelně výhodnější, než jsou všechny technologie využívající obnovitelnou energii. Geotermální zdroje nejsou závislé na vnějších faktorech na klimatu, jako solární, větrná a vodní energie i energie z biomasy. Další výhodou HDR z technického hlediska je vybudovávání decentralizovaných zdrojů elektřiny a tepla, což se jeví jako velmi výhodné. Geotermální zdroje mohou dodávat tepelnou i elektrickou energii 24 hodin denně a celé roky a přitom jsou regulovatelné podle okamžitých potřeb. Svoji důležitou roli mohou sehrát při zajištění zvýšené bezpečnosti v zásobování území státu energií.

Při úvaze, že bychom blok Českého masivu o mocnosti 4 km ochladili o 1°C, získali bychom teoretický potenciál 500 000 PJ, přičemž roční spotřeba primárních energetických zdrojů v ČR je 1 800 PJ.

Ze řady výzkumných studií je možné odvodit, že na našem území je podle prvních výpočtů možné identifikovat minimálně 60 lokalit, v současné době 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.

Ve vzdálenějším výhledu, po provedení doplňkového průzkumu na vytypovaných lokalitách, předpokládáme možnost vybudování elektráren o celkovém výkonu 3 200 MW. Tyto instalace mohou být relativně rovnoměrně rozmístěny po republice a jejich roční výroba je odhadována na cca 26 TWh.

LIBEREC

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

DETŘICHOV

Dětřichov - Lidem na Frýdlantsku bude do tří let sloužit geotermální elektrárna, jejíž vrty budou sahat až do pětikilometrové hloubky. V malé obci Dětřichov se chystá unikátní projekt. Soukromá firma Geoterm CZ se zde chystá vystavět jednu z prvních geotermálních elektráren v České republice.                                   

Čekáme na stavební povolení. Postup úřadů zatím není tak rychlý, jak jsme si představovali. Původně jsme chtěli začít stavět v průběhu příštího roku a hotovo mít v roce 2011, teď to však vypadá že se všechno posune zhruba o rok,“ vysvětlil Deníku jednatel společnosti Gennaro Pellone.

Celá výstavba elektrárny využívající tepelné energie zemského jádra by si měla vyžádat více než miliardu korun.

Také místní radnice s projektem souhlasí. Energii hodlá částečně využít například k vytápění tamních rodinných domků. Podle starosty Jaromíra Tomana představuje taková investice také jednu z mála možností, jak dnes trochu pomoci obecnímu rozpočtu. „Malá část příjmů z každého prodaného kilowattu by měla putovat do naší obecní pokladny. A to, zvláště v dnešní době, pochopitelně vítáme,“ poznamenal starosta Dětřichova.

V sousedním Německu jsou geotermální elektrárny vcelku běžnou věcí, v České republice je však tento alternativní zdroj energie úplnou novinkou. „Máme rozjeto několik projektů po celé republice, všechny jsou však přibližně ve stejné fázi jako ta v Dětřichově,“ informoval Gennaro Pellone.

Tepelná energie zemského jádra vzniká rozpadem radioaktivních látek a působením slapových sil. Jejími projevy bývají erupce sopek a gejzírů, horké prameny či parní výrony.

Největší výhodou geotermálních elektráren bývá zdánlivá nevyčerpatelnost takové energie. „Myslím si, že je to jediný z alternativních zdrojů, který je takto stabilní. My postavíme elektrárnu o výkonu 5 megawatt a takový výkon bude mít 365 dní v roce a 24 hodin denně. Taková energie totiž není na ničem závislá. Navíc je samozřejmě šetrná k životnímu prostředí,“ vyjmenoval výhody geotermální elektrárny jednatel firmy Geoterm CZ Gennaro Pellone.

Dětřichovský projekt se v současné době „zasekl“ na změně územního plánu, kterou soukromá firma k výstavbě potřebuje. Pomalý postup úřadů Pellone připisuje faktu, že pro většinu Čechů je geotermální energie velkou neznámou.

„Začínáme zde od nuly a to je velmi těžké. Zatím je třeba prošlapat cestičku. Lidé ani úřady to neznají, nemají s tím zkušenost a proto se všechno tak táhne, všechno je třeba dokola vysvětlovat,“ postěžoval si jednatel firmy. „Až spustíme první elektrárny, pak teprve tomu lidé začnou věřit a začne je to zajímat,“ dodal Pellone s tím, že ve firmě čerpají zkušenosti ze zahraničí, kde jsou tyto elektrárny již poměrně zavedené. Podobný projekt firma chystá také v Hrádku nad Nisou.

Tepelný výkon geotermálních zdrojů na území bývalé ČSFR. Izočáry vymezují místa shodné geotermální aktivity