Geotermální elektrárny dozrávají
Mezinárodní geotermální asociace (IGA) v loňské výroční zprávě uvedla, že ve 24 zemích světa je v provozu již 260 elektráren a tepláren využívajících zemského tepla s celkovým elektrickým výkonem 10 715 MW; ty do místních nebo regionálních sítí přidávají ročně 60 GWh. Od nově budovaných se letos očekává přírůstek výkonu až o 20 %. Více než desetinásobek zemského tepla zatím využívá svět „v drobném“ – v miliónech tepelných čerpadel sloužících k vytápění rodinných domů, bazénů a veřejných objektů na všech kontinentech.
Zatím převažuje neelektrické využití
Podle odhadů geologů obsahuje zemská kůra do hloubky 10 km sedmdesáttisíckrát více energie, než kterou by vydaly celosvětové zásoby vytěžitelného uhlí. Nízký tepelný prostup tepla horninami (v průměru 0,05 W/m2 ) umožňoval donedávna její omezené využití jen v místech vysoké tektonické a vulkanické aktivity, a to v podobě horkých termálních vod využívaných i k vytápění (Island). Historicky první geotermální elektrárna byla spuštěna v roce 1913 v italském Larderellu. Žebříček současných geotermálních elektráren vedou USA (3000 MW) před Filipínami (1904 MW), Indonésií (1197 MW), Mexikem (958 MW) a Itálií (843 MW). Během příštích pěti let se očekává 20% přírůstek, protože řada zemí (zejména USA) vyhlásila geotermálním projektům výraznou podporu. Rovněž v ČR existuje v rámci podpory obnovitelných zdrojů i podpora využití geotermální energie – formou výkupní ceny (4500 Kč/MWh) a „zelených bonusů“. Spuštění naší první geotermální teplárny v Litoměřicích o celkovém výkonu 55 MW se očekává nejdříve v roce 2014.
Nejúspěšnější realizace v místech geotermálních aktivit
Nejstarší geotermální elektrárna a výtopna se nachází v toskánském Larderellu, od roku 1913 postupně rozšiřovaná až na dnešní elektrický výkon 550 MWe, využívá až 250 °C poměrně suché horké páry vystupující z hloubek kolem jednoho km. Sirnaté a čpavkové zplodiny z ní oddělené navíc využívá k výrobě syntetických hnojiv a proto je mimořádně ekonomická: jedna kilowatthodina vychází až šestkrát levněji než z uhelné elektrárny spalující dovážené uhlí! Italská energetická společnost ENEL dnes v Toskánsku provozuje 32 geotermálních elektráren s celkovým výkonem 700 MWe. Současná největší geotermální elektrárna světa The Geysers v Kalifornii svým elektrickým výkonem 1350 MWe zásobuje elektřinou asi třetinu San Franciska a cena kilowatthodiny je srovnatelná s cenou kilowatthodiny z jaderných elektráren. Také největší 170 MWe novozélandská geotermální elektrárna Wairakei je zbudována ve vulkanicky aktivním prostředí s vývěry horké vody a pýry.
Geotermální elektrárny na mokrou páru
Tyto elektrárny s výkony 10 až 60 MWe pracující zejména na Islandu, v Japonsku, Mexiku, v karibské oblasti, na Filipínách a Novém Zélandu, využívají horkou vodu z vrtů s teplotou od 180 do 380 °C, která se odtlakováním mění v páru použitelnou turbínami. V případech nížší teploty a tlaku se využívá tzv. binárního systému, kdy geotermální médium předává energii látkám s nízkým bodem varu (jako např. propan, isobutan nebo freony). Jejich termická účinnost je ale vzhledem k malému teplotnímu spádu poměrně malá (kolem 10 %).
Získávání tepla ze suché horniny
Ve snaze pomoci zemskému teplu uvězněnému v suchých horninách v cestě nahoru, investovali Američané v sedmdesátých letech značné částky do metody všeobecně označované jako „Hot-Dry-Rock“ (horká suchá skála). Pomocí vrtů do hloubek kolem 5 až 8 km s teplotami nad 150°C se nainjektuje do existujících puklin v hornině voda pod vysokým tlakem. Tím se zvětší propustnost mezi dvěma sousedícími vrty a znásobí se plocha možného přestupu tepla. To se odvádí vodou přiváděnou pod tlakem jedním vrtem a odváděním ohřáté vody souběžným vrtem jakoby z hluboko uloženého podzemního výměníku. Vytlačovaná horká voda nebo i parovodní směs využitím binárního cyklu pohání turbínu, nezbytné kondenzační teplo lze využít i k vytápění. Voda se znovu vtlačuje vstupním vrtem k podzemní cirkulaci. Nákladné pokusy dlouho končily zklamáním: část vody se při cirkulaci ztrácí, teplota vystupující parovodní směsi postupně klesá, a v některých místech mohou nastat při prvotní injektáži (tzv. hydrofrakturaci) i místně indukovaná zemětřesení.
Ani obnovitelné energie nejsou bez rizika
První pokus s využitím technologie „Hot Dry Rock“ ve švýcarské Basileji neskončil bez problémů. Když konsorcium Geopower Basel v prosinci 2006 do vrtu hlubokého 3 km poprvé vstříklo vodní injekce, během několika hodin se lokalita začala otřásat indukovaným zemětřesením o síle až 3,4 stupně Richterovy škály. Společnost musela projekt zastavit, zaplatit škody, a vedoucí pracovníci se zodpovídali před soudem. Mírnější zemětřesení (2,9 stupně) provázelo i spuštění první francouzsko-německé experimentální geoelektrárny v Soultz-sous–Forets o výkonu 2 MWe, která je kombinovaná s teplárnou. Německo „kontruje“ geotermální jednotkou v Landau. Elektrárna využívá vodu o teplotě 155 °C čerpanou z hloubky 3000 m a využitím tzv. Organického Rankinova cyklu (ORC) (binárního okruhu s isopentanem) předává 3 MWe elektrického výkonu místní síti a až 6 MW tepla dodává k vytápění.
Situaci v dalším vývoji geotermálních elektráren nejlépe charakterizuje ředitel švýcarské Seismické služby Domenico Giardiny: „I geotermální systémy, jako každé jiné zdroje energie, nesou určitá rizika: přehrady se mohou protrhnout, uhelné elektrárny, biomasa a spalovací turbíny přispívají exhalacemi ke globálnímu oteplování. Zemětřesení doprovází i těžbu uhlí. Všude ale hledáme cesty, jak tato rizika zmírnit a přijmout“.
O možnostech geotermálních elektráren nebo využití zemského tepla jsme už psali např v těchto článcích:
http://3pol.cz/884-vyuzijeme-sopky-k vyrobe-elektriny
Geotermální zdroje v ČR
Děčín: Geotermální voda vytápí pravobřežní část města.
Ústí nad Labem: Geotermální energie vytápí zoologickou zahradu.
Litoměřice: Za tři roky by zde měla začít fungovat geotermální elektrárna a teplárna.
Lovosice: Nové vedení lovosické radnice chce zastavit projekt na využití geotermální energie, který připravili jeho předchůdci. Nynější představitelé města tvrdí, že by nezískali peníze na vrt a technologii, která je k ohřívání vody teplem z hlubin potřebná.
Semily: připravují se zkušební vrty.
Zdroj: http://usti.idnes.cz/nove-vedeni-lovosic-stopne-projekt-na-vyuzivani-tepla-z-hlubin-zeme-1gu-/usti-zpravy.asp?c=A110103_1507992_usti-zpravy_alh
Podle odhadů geologů obsahuje zemská kůra do hloubky 10 km sedmdesáttisíckrát více energie, než kterou by vydaly celosvětové zásoby vytěžitelného uhlí. Nízký tepelný prostup tepla horninami (v průměru 0,05 W/m2 ) umožňoval donedávna její omezené využití jen v místech vysoké tektonické a vulkanické aktivity, a to v podobě horkých termálních vod využívaných i k vytápění (Island). Historicky první geotermální elektrárna byla spuštěna v roce 1913 v italském Larderellu. Žebříček současných geotermálních elektráren vedou USA (3000 MW) před Filipínami (1904 MW), Indonésií (1197 MW), Mexikem (958 MW) a Itálií (843 MW). Během příštích pěti let se očekává 20% přírůstek, protože řada zemí (zejména USA) vyhlásila geotermálním projektům výraznou podporu. Rovněž v ČR existuje v rámci podpory obnovitelných zdrojů i podpora využití geotermální energie – formou výkupní ceny (4500 Kč/MWh) a „zelených bonusů“. Spuštění naší první geotermální teplárny v Litoměřicích o celkovém výkonu 55 MW se očekává nejdříve v roce 2014.
Nejúspěšnější realizace v místech geotermálních aktivit
Nejstarší geotermální elektrárna a výtopna se nachází v toskánském Larderellu, od roku 1913 postupně rozšiřovaná až na dnešní elektrický výkon 550 MWe, využívá až 250 °C poměrně suché horké páry vystupující z hloubek kolem jednoho km. Sirnaté a čpavkové zplodiny z ní oddělené navíc využívá k výrobě syntetických hnojiv a proto je mimořádně ekonomická: jedna kilowatthodina vychází až šestkrát levněji než z uhelné elektrárny spalující dovážené uhlí! Italská energetická společnost ENEL dnes v Toskánsku provozuje 32 geotermálních elektráren s celkovým výkonem 700 MWe. Současná největší geotermální elektrárna světa The Geysers v Kalifornii svým elektrickým výkonem 1350 MWe zásobuje elektřinou asi třetinu San Franciska a cena kilowatthodiny je srovnatelná s cenou kilowatthodiny z jaderných elektráren. Také největší 170 MWe novozélandská geotermální elektrárna Wairakei je zbudována ve vulkanicky aktivním prostředí s vývěry horké vody a pýry.
Geotermální elektrárny na mokrou páru
Tyto elektrárny s výkony 10 až 60 MWe pracující zejména na Islandu, v Japonsku, Mexiku, v karibské oblasti, na Filipínách a Novém Zélandu, využívají horkou vodu z vrtů s teplotou od 180 do 380 °C, která se odtlakováním mění v páru použitelnou turbínami. V případech nížší teploty a tlaku se využívá tzv. binárního systému, kdy geotermální médium předává energii látkám s nízkým bodem varu (jako např. propan, isobutan nebo freony). Jejich termická účinnost je ale vzhledem k malému teplotnímu spádu poměrně malá (kolem 10 %).
Získávání tepla ze suché horniny
Ve snaze pomoci zemskému teplu uvězněnému v suchých horninách v cestě nahoru, investovali Američané v sedmdesátých letech značné částky do metody všeobecně označované jako „Hot-Dry-Rock“ (horká suchá skála). Pomocí vrtů do hloubek kolem 5 až 8 km s teplotami nad 150°C se nainjektuje do existujících puklin v hornině voda pod vysokým tlakem. Tím se zvětší propustnost mezi dvěma sousedícími vrty a znásobí se plocha možného přestupu tepla. To se odvádí vodou přiváděnou pod tlakem jedním vrtem a odváděním ohřáté vody souběžným vrtem jakoby z hluboko uloženého podzemního výměníku. Vytlačovaná horká voda nebo i parovodní směs využitím binárního cyklu pohání turbínu, nezbytné kondenzační teplo lze využít i k vytápění. Voda se znovu vtlačuje vstupním vrtem k podzemní cirkulaci. Nákladné pokusy dlouho končily zklamáním: část vody se při cirkulaci ztrácí, teplota vystupující parovodní směsi postupně klesá, a v některých místech mohou nastat při prvotní injektáži (tzv. hydrofrakturaci) i místně indukovaná zemětřesení.
Ani obnovitelné energie nejsou bez rizika
První pokus s využitím technologie „Hot Dry Rock“ ve švýcarské Basileji neskončil bez problémů. Když konsorcium Geopower Basel v prosinci 2006 do vrtu hlubokého 3 km poprvé vstříklo vodní injekce, během několika hodin se lokalita začala otřásat indukovaným zemětřesením o síle až 3,4 stupně Richterovy škály. Společnost musela projekt zastavit, zaplatit škody, a vedoucí pracovníci se zodpovídali před soudem. Mírnější zemětřesení (2,9 stupně) provázelo i spuštění první francouzsko-německé experimentální geoelektrárny v Soultz-sous–Forets o výkonu 2 MWe, která je kombinovaná s teplárnou. Německo „kontruje“ geotermální jednotkou v Landau. Elektrárna využívá vodu o teplotě 155 °C čerpanou z hloubky 3000 m a využitím tzv. Organického Rankinova cyklu (ORC) (binárního okruhu s isopentanem) předává 3 MWe elektrického výkonu místní síti a až 6 MW tepla dodává k vytápění.
Situaci v dalším vývoji geotermálních elektráren nejlépe charakterizuje ředitel švýcarské Seismické služby Domenico Giardiny: „I geotermální systémy, jako každé jiné zdroje energie, nesou určitá rizika: přehrady se mohou protrhnout, uhelné elektrárny, biomasa a spalovací turbíny přispívají exhalacemi ke globálnímu oteplování. Zemětřesení doprovází i těžbu uhlí. Všude ale hledáme cesty, jak tato rizika zmírnit a přijmout“.
O možnostech geotermálních elektráren nebo využití zemského tepla jsme už psali např v těchto článcích:
http://3pol.cz/884-vyuzijeme-sopky-k vyrobe-elektriny
Geotermální zdroje v ČR
Děčín: Geotermální voda vytápí pravobřežní část města.
Ústí nad Labem: Geotermální energie vytápí zoologickou zahradu.
Litoměřice: Za tři roky by zde měla začít fungovat geotermální elektrárna a teplárna.
Lovosice: Nové vedení lovosické radnice chce zastavit projekt na využití geotermální energie, který připravili jeho předchůdci. Nynější představitelé města tvrdí, že by nezískali peníze na vrt a technologii, která je k ohřívání vody teplem z hlubin potřebná.
Semily: připravují se zkušební vrty.
Zdroj: http://usti.idnes.cz/nove-vedeni-lovosic-stopne-projekt-na-vyuzivani-tepla-z-hlubin-zeme-1gu-/usti-zpravy.asp?c=A110103_1507992_usti-zpravy_alh
Stará a (v pozadí) nová elektrárna v Larderellu se na celkové spotřebě elektrické energie v Italii podílejí 1,5 %
Geotermální elektrárna Wairakei s 8 turbínami o výkonu 170 MWe kryje 10 % spotřeby elektřiny Nového Zélandu
Výkon experimentální francouzsko-německé geotermální elektrárny v Soultz-sous – Forets vzroste v příštím roce na 4,5 MWe a teplem bude zásobovat 2000 domácností
Pošli odkaz na článek
