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