Geotermální energie

Obsah
Úvod ...................................................................................... 2
Charakteristika ...................................................................... 2
Využití ................................................................................... 2
Základní druhy geotermálních elektráren ............................. 3
Historie .................................................................................. 4
Geotermální energie ve světě ................................................ 4
Geotermální energie v ČR..................................................... 5
Podmínky, za jakých lze čerpat geotermální energii ............ 7
Rizika .................................................................................... 7
Výhody .................................................................................. 7
Nevýhody .............................................................................. 7
Objevy v geotermální energii ................................................ 8
Anketa ................................................................................... 9
Závěr.................................................................................... 10
Zdroje .................................................................................. 11
1
Úvod
Na základě zdařilé a podle mého názoru i zajímavé práce mé spolužačky v minulém ročníku
soutěže Enersol, jsem se rozhodla zpracovat její pokračování. Zajímalo mě, co se od té doby
událo a jaká je situace ohledně geotermálních elektráren dnes.
Neměla jsem možnost cestovat po elektrárnách, tak jsem alespoň „cestovala“ po internetu
v záplavě informací a článků.
Účelem mé práce je zmapovat současnou situaci a upozornit na zcela nový způsob využití
geotermální energie - uhlíkovou elektrárnou.
Tento druh energie mě také velmi zaujal, je to energie nejstarší a také je to zdroj energie
takřka nevyčerpatelný, což se v dnešním světě může zdát nemožné. Protože snad vše, co je
kolem nás a co je pro nás nepostradatelné, se pro nás může kdykoliv stát tím postradatelným.
Bohužel, ale i tato senzace má své nedostatky, proto není možné ji na každém místě využít a
je jen málo míst v naší republice, kde to je dostatečně výhodné. Ale naopak od častěji užívané
energie, je tato energie čistá a ekologická. A přestože na některých kontinentech tato energie
představuje poměrně nepostradatelnou a hojně užívanou energii jako například Island 50 %
u nás je její pokrytí pouze v 5 %. Což je bohužel velmi málo. Protože už jen myšlenka získat
energii z naší Země je přece skvělá.
Charakteristika
 Slovo geotermální má původ ve dvou řeckých slovech: geo (země) a thermo (teplo), a
znamená teplota země, a podle toho se tepelná energie Země ještě nazývá i
geotermální energie.
 Základní medium, které přenáší teplo z hlubin na povrch, je horká voda, popřípadě
pára, která se vrací zpět z atmosféry v podobě dešťů, které pronikají skrz pukliny
v povrchu země. Zde se následně opět zahřívají a tlačí zpět k povrchu, kde se objevují
ve formě gejzírů, vroucích pramenů, parních výronů nebo erupcí sopek. Ekonomicky
využitelné je však pouze na místech jeho nahromadění v tzv. anomáliích.
 Jak už bylo v úvodu řečeno, je nejstarší energií na naší planetě a její nedílnou
součástí.
 Vzniká uvnitř planety Země.
 Jedná se o energii, kterou Země dostala částečně do vínku při svém vzniku, částečně
vzniká přirozeným vývojem a rozpadem minerálů.
 Nemusí vždy platit, že se jedná o zdroj obnovitelný – některé zdroje geotermální
energie jsou vyčerpané v horizontu desítek let.
Využití
a) Využívá se ve formě tepelné energie (pro vytápění)
b) Pro výrobu elektrické energie v geotermálních elektrárnách
Elektrická energie
 Ve využití geotermální energie bude nejvýznamnější výroba elektrické energie.
Používá se nejčastěji pára, která roztáčí lopatky turbíny generátoru. To znamená,
že nevznikají při výrobě energie žádné škodlivé plyny, ale pouze vodní páry.
2
 Další výhoda je v tom, že se takové elektrárny mohou použít v různých
prostředích. (např. farma, lesní rekreační území, citlivé pouštní území)
Základní druhy geotermálních elektráren
1. PRINCIP SUCHÉ PÁRY- DRY STEAM – používá se jenom vřelá pára nad 235 °C
(445 °F). Tato pára se používá pro přímé pohybování turbín generátoru. Toto je nejjednodušší
a nejstarší princip výroby, a proto se využívá k získání elektrické energie z geotermálních
pramenů. Momentálně největší elektrárna, která používá „Dry steam“, v severní Kalifornii se
jmenuje The Geysers.
2. PRINCIP FLASH PRINCIP - FLASH STREAM - používá se vřelá voda z geotermálního
rezervoáru, která je pod velkým tlakem o teplotách větších než 182 °C (360 °F). Čerpáním
vody z těchto rezervoárů k elektrárně na povrchu se zmenšuje tlak, vřelá voda se mění na páru
a ta následně rozpohybuje parní turbínu. Voda, která vznikla kondenzací páry, se vrací zpět do
rezervoáru, aby se znovu použila. Většina moderních geotermálních elektráren používá tento
způsob práce.
3. BINÁRNÍ PRINCIP - BINARY CYCLE - Voda, která se používá u binárního principu, je
chladnější než voda která se používá při výrobě u ostatních způsobů získávání elektrické
energie z geotermálních pramenů. U binárního principu se vřelá voda z rezervoáru používá na
zahřívání média, která má výrazně nižší teplotu varu než voda. Tato tekutina se následně mění
v páru, která pohybuje lopatkami turbíny generátoru. Výhoda tohoto způsobu je větší účinnost
postupu, a dostupnost nutných geotermálních rezervoárů je mnohem větší než u ostatních
postupů. Další výhoda je úplná uzavřenost systému s ohledem na to, že se použitá voda vrací
zpět do rezervoáru a tak je ztráta tepla zmenšená, a ani se neztrácí hodně vody. Většina
plánovaných nových geotermálních elektráren bude používat tento princip.
Obr. 1 – Schéma geotermální elektrárny
3
Historie
-
Už starověký Řím, kde vytápěli své termální lázně přírodní teplou vodou, a to nejen
v Itálii, ale i v dnešním Německu, Francii, Španělsku, Řecku, Turecku a dokonce i
v Anglii.
I některé civilizace na Blízkém východě (Jihozápadní Asii) využívaly termální
prameny, zprávy jsou i z Dálného východu, jak z Číny, tak z Japonska.
-
Od roku 1888 – lidé na Islandu používali teplou vodu k vytápění skleníků
-
Od roku 1928 – bylo hlavní město Reykjavík postupně zásobováno teplem
z geotermálních zdrojů.
-
Zřejmě první průmyslové využití geotermální energie – v roce 1927, kdy navrhl
Francesco Lardelel využití přehřáté páry z fumarol v Toskánsku na výrobu kyseliny
Borité.
-
1904 na stejném místě Ital Pierro Ginori Conti rozsvítil přírodní tepelnou energií
5 žárovek
-
1912 byl již v provozu generátor o kapacitě 250 kW elektrické energie
Geotermální energie ve světě
Jak už bylo jednou zmíněno, první geotermální elektrárna nese jméno Landrello v Itálii, byla
postavena pro první průmyslové využití v roce 1927.
Jako druhou v pořadí byla elektrárna Wairakei na Novém Zélandě. Prozatím je
její instalovaný výkon cca 170 MW, plánuje se ale rozšíření až na 500 MW. Elektrárna
obsahuje celkem pětadvacet vrtů v hloubce 50 až 300 m, kterými k povrchu stoupá pára
o teplotě 260 °C. Před vstupem do turbín je však pára v potrubí ochlazována vodou na
190 °C. Elektrárna Wairakei dokáže každou hodinu využít přibližně 1 800 tun páry při tlaku
12,5 baru. Wairakei, společně s další geotermální elektrárnou Ohaaki na Novém Zélandě,
dodají ročně do sítě přibližně 2 000 GWh elektrické energie.
5 největších geotermálních elektráren ve světě:
ZEMĚ
NÁZEV
PROVOZOVATEL
USA Kalifornie
The Geysers
Calpine Corp
955 MW
Itálie
Larderello
Enel Green Power
487 MW
Filipíny
Palinpinon
National Power Corp
193 MW
Filipíny
Mahanagdong CE Generation
180 MW
Nový Zéland
Wairakei
172 MW
Contact Energy Ltd
4
INSTALOVANÝ VÝKON
Obr. 2 - Geotermální elektrárna Geysers v Kalifornii
Významné zásoby geotermální energie s obrovským potenciálem pro výrobu elektřiny jsou i
v Africe. Celkový potenciál geotermální energie je zde odhadován na 7 000 MW, z toho se
velká část nachází v oblasti Rift Valley (Východoafrický příkop).
Například východoafrický stát Keňa podle údajů tamní elektrárenské společnosti KenGen
zatím využívá 167 MW geotermální energie z celkového potenciálu 3 000 MW.
Geotermální energie v ČR
!!! U nás je geotermální energie zatím používá jen pro vytápění objektů, ale to by
se mělo do budoucna změnit!!!




Využívá ji město Ústí nad Labem, kde slouží k vytápění plaveckých bazénů a
zoologické zahrady.
Město Děčín – ojedinělý, ale podle mého názoru velmi zajímavý projekt využití
geotermální energie pro výrobu tepla. Je zde výtopna v jedné ulici, která jako jediná
v České republice využívá geotermální energii pro zásobování poloviny města teplem.
Provozovatelem se stala společnost MW Energie a do projektu se investovalo více než
550 milionů Kč. Tepelnou energii Děčín získává z podzemního jezera, z něhož vytéká
voda o 30 °C. Upravenou vodu ochlazenou na 10 °C využívají v Děčíně také jako
pitnou vodu.
Investice do geotermální elektrárny v Litoměřicích by měla být 1,1 miliardy korun a
návratnost na dobu 25 – 30 let, což je podle mého názoru velmi riskantní tah.
Poskytovat by měla přibližně 50 MW tepelné energie a 5 MW elektrické energie
ročně. Pro Litoměřice je tento údaj poměrně vysoký, dokáže s ním zajistit energii asi
pro 8 000 obyvatel, tedy třetině obyvatel ve městě.
V Liberci se pustili do zkušebních vrtů za 250 milionů korun. Hlavním investorem je
skupina ČEZ, která se má zároveň stát majoritním podílníkem. Pokud se bude
geotermální elektrárna v Liberci stavět, bude výše investice obdobná jako v případě
5
geotermální elektrárny v Litoměřicích. Prozatím však není jasné, kolik energie by se
mělo z libereckých vrtů získávat. ČEZ se ale domnívá, že se bude jednat o pouhé
jednotky, možná desítky MWe.

Město Semily (z roku 2007) zahájilo přípravy pro využití geotermální energie. Tuto
energii jako pro Semily nejperspektivnější doporučila zpracovaná Územní energetická
koncepce. K čerpání geotermální energie mají Semily podle dosavadních průzkumů
velmi vhodné podmínky.
o Geotermální energii bude využita nejen pro provoz geotermální elektrárny, ale
i k vytápění obytných domů a veřejných prostor určených ke sportovnímu a
kulturnímu vyžití obyvatel i návštěvníků města.
o + Využití geotermální energie je příležitostí také pro rozvoj pracovních
příležitostí a rozšíření možností podnikání.
o + Geotermální energie může městu Semily přinést impuls k dalšímu rozvoji.
o + Občanům levnější teplo a lepší vybavení města díky příjmům do rozpočtu
města.
o K realizaci geotermální elektrárny v Semilech (z ledna roku 2013) postoupilo
jednání města s firmou Entergeo, která chce postavit geotermální elektrárnu na
okraji sídliště V Řekách. Projekt ale ještě mohou zastavit v petici místní
občané.
o „Pokud se proti projektu vysloví 50 % z těch, kteří se zúčastní voleb, pak
spolupráci zastavujeme. Pokud se proti vysloví více než 20 % ze všech voličů,
což je v zákoně stanovená hranice pro vyhlášení referenda, tak budeme tyto
hlasy považovat za hlasy pro vyhlášení místního referenda a toto na
zastupitelstvu 4. února 2013 navrhnu vyhlásit," slíbil starosta města Semily
o Z května roku 2013 k záležitosti ohledně geotermální elektrárny v Semilech:
o !! První česká geotermální elektrárna v Semilech nebude. Lidé se báli otřesů
při vrtání! Plány zmařil silný odpor části obyvatel v referendu. V němž
nakonec nehlasovalo dost lidí, aby bylo závazné. Zastupitelé se přesto rozhodli
všechny jejich plány ohledně této senzace zastavit.

V Dětřichovicích na Frýdlantsku se také rozhodli naplánovat výstavbu geotermální
elektrárny. Tento plán se zrodil v roce 2009, avšak jeho uskutečnění neproběhlo tak
hladce jak se představovalo. V roce 2011 chtěli mít už hotovo a dnes na konci roku
2013 o geotermální elektrárně v Dětřichovicích není zatím ani vidu ani slechu.
Pravděpodobně stále čekají na stavební povolení.

V Lažínkách u Moravských Budějovic by mohla vzniknout geotermální elektrárna.
Postavit ji chce podnikatel a obchodník se zbraněmi Dalibor Koop. Podnikatelé
Dalibor Koop a Zdeněk Stojánek pracují na projektu této geotermální elektrárny.
Stavební úřad je však zatím odmítá. Konečné slovo budou mít však budějovičtí
zastupitelé (ze začátku října 2012) a (na konci tohoto měsíce téhož roku) bylo už
jasno. Lidé tento projekt odmítli. Budějovičtí zastupitelé ho kvůli nesouhlasu obyvatel
zamítli.
6
Podmínky, za jakých lze čerpat geotermální energii
-
Záleží na geologickém složení oblasti, v níž se zdroj nachází, nebo propustnosti
hornin, která je důležitá z hlediska bezproblémové cirkulace vody.
Přitom se vybírají místa v nižších nadmořských výškách, které jsou navíc vyhřáté
vulkanickými aktivitami.
Oblast, kde se má čerpat geotermální energie, musí být nejdříve posouzena
z geologického hlediska a musí být naprosto vyloučena jakákoliv seizmická aktivita.
Dále se vyhodnotí využitelný potenciál tepelného zdroje
A na závěr finanční náklady jednotlivých vrtů. Vysoké investice se neodráží pouze
ve výstavbě elektrárny, ale i v realizaci počátečních vrtů. Pokud totiž vrty nejsou
dokončeny a proces čerpání energie není vyzkoušen, nelze odhadnout, zda bude oblast
pro výstavbu geotermální elektrárny vhodná. Tento postup může odradit potencionální
investory.
Rizika
Jak se již lidé ve švýcarském městě Basilej přesvědčili, vrty k využití geotermální energie
mohou způsobit nemalé škody. Do vrtů, jejichž investice vyšla na 60 milionů, byla vháněna
studená voda, která se v nich ohřívala a pak poháněla turbíny. Tento postup ale vyvolal otřesy
země, které například v roce 2006 způsobily škody za 9 milionů dolarů. Experimentální
čerpání geotermální energie se po neúspěšném procesu muselo přerušit. Elektřinu z vrtů
čerpalo přibližně 10 000 domácností a zhruba 2 700 domácností geotermální energii
využívalo k vytápění.
Výhody




Velmi malé vlivy na životní prostředí.
Nezávislost na dodávkách paliva
Téměř bezobslužný provoz
Ve srovnání s jinými obnovitelnými zdroji stálost výkonu
Nevýhody



Nejistoty v geologických podmínkách – zda se skutečně podaří vytvořit
dostatečně velký teplený výměník.
Možné riziko zemětřesení
Další zastavěná plocha s možností narušení, zkomplikování života některých
živočichů, v krajním případě až možné vymírání některých druhů v téže
lokalitě.
7
Objevy v geotermální energii
Uhlíková geotermální elektrárna
Tým vědců z laboratoří Berkeley se během jednoho roku chystá postavit první “uhlíkovou”
geotermální elektrárnu. Elektrárna, první svého druhu, bude stát v oblasti Cranfield
v americkém státě Mississippi.
Obr. 1 – Schéma uhlíkové elektrárny
Vědci doufají, že se jím podaří nejen využit oxid uhličitý jako nosné médium, ale také vyřešit
jeho trvalé uložení v podzemí.
Záměrem je dopravit CO2 do hloubky 3 kilometrů, kde se teploty pohybují kolem 125 °C.
V těchto podmínkách se oxid uhličitý dostává do superkritického stavu a nabývá vlastnosti
charakteristické jak pro plyny, tak i pro kapaliny.
Ohřátý plyn se poté přivede na zemský povrch, kde předá svou energii turbíně. Ta roztočí
generátor elektrické energie. Samotný CO2 bude dále pokračovat v uzavřeném cyklu zpět pod
zem, kde započne celý proces nanovo.
Vědci počítají s tím, že část plynu zůstane uvězněná hluboko pod povrchem. Díky tomu bude
elektrárna moci neustále „likvidovat“ oxid uhličitý, který se bude potrubím dopravovat do
elektrárny – např. z uhelných elektráren.
Jednou z nejdůležitější části celého systému bude speciální turbína, která dokáže využít
“špinavý” CO2 nacházející se v superkritickém stavu. Vývojem vhodné turbíny se zaobírá
firma Echogen Power Systems . Pomáhat jim budou vědci z University of Texas, kteří budou
modelovat funkčnost systému po celou dobu jeho životnosti.
Vědci také zdůrazňují jednu z výhod využití oxidu uhličitého oproti vodě. V klasických
geotermálních elektrárnách je 5 – 10 % vody ztraceno při průchodu zeminou. Drahocennou
vodu je tak nutné do systému neustále doplňovat.
Chtějí, aby se část CO2 ztrácela v podzemí. Jejich technologie se opírá o postupné ztráty
plynu, jako způsobu jak trvale uložit oxid uhličitý.
8
Anketa
Rozhodla jsem se provést na toto téma anketu v našem blízkém okolí a zeptala se
74 spolužáků a spolužaček:
Na otázku: „Víte, na jakém principu pracují geotermální elektrárny nebo alespoň
jakými způsoby se dá geotermální energie využít?“ ze 74 tázaných odpověděli pouze
3 kladně a 71 záporně.
3
ANO
NE
71
Na otázku: „Myslíte si, že je tato energie v naší republice hodně využívána?“
odpovědělo ze stejného počtu tázaných osob 5 kladně a 69 záporně.
5
ANO
NE
69
A na mou poslední otázku: „Jestliže by v našem okolí byly vhodné podmínky pro její
využití, souhlasili byste s výstavbou této elektrárny?“ mi odpovědělo 21 osob ano a
53 ne.
21
ANO
NE
53
Důvody jejich záporné odpovědi jsou prý – ekologické, myslí si, že by výstavba
geotermální elektrárny negativně ovlivnila přírodu a dalším důvodem je prý další
zastavěná plocha, i když by prý podle nich nebyla zrovna velká, ale vzhledem k tomu, že
se v naší zemi stále něco staví, je té nezastavěné opravdu málo.
9
Závěr
 Když bychom si tedy zhodnotili situaci v naší republice, zdá se, že s výstavbou
geotermálních elektráren máme problém. Lidé jsou buď nedůvěřiví k budovatelům,
nebo k samotnému místu, na kterém by se tato, podle mého názoru senzace, měla
budovat. (Např. Semily kde výstavba nakonec neproběhla)
 Zdá se, že hlavním problémem nejsou až tak finance, což by, myslím, mohlo být
vzhledem k velkým investičním nákladům na místě, ale spíše odmítavý postoj občanů.
 Myslím si, že by výstavbě geotermálních elektráren pomohla větší informovanost lidí.
Z ankety je vidět, že o geotermálních elektrárnách lidé moc neví a o čem neví, toho se
bojí.
 Možná jsou místa v naší republice, kde by to jejich obyvatelům nevadilo, ale problém
může být lokalita, ve které by toto využití mohlo být problematické nebo až takřka
nemožné.
 Zkusme se tedy nad tímto možným „čistým řešením“ pořádně zamyslet a zhodnotit
možné výhody, ať už by se jednalo o ušetření našich peněz nebo našeho ovzduší a tím
i našeho zdraví.
10
Zdroje
 STEPHENG3.
The
Geysers.
In:
[online].
[cit.
2014-01-18].
Dostupné
z:
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Sonoma_Plant_at_The_Geysers_4778.png
 SCHUHOVÁ, Tereza. První geotermální elektrárna v ČR: Liberec nebo Litoměřice?. In: [online]. [cit.
2014-01-17]. Dostupné z: http://www.nazeleno.cz/energie/energetika/prvni-geotermalnielektrarna-v-cr-liberec-nebo-litomerice.aspx
 SCHUHOVÁ, Tereza. Geotermální energie: Kolik elektřiny získáváme?. In: [online]. [cit. 2014-0117].
Dostupné
z:
http://www.nazeleno.cz/energie/geotermalni-energie-kolik-elektrinyziskavame.aspx
 Geotermální energie v Semilech. In: [online]. [cit. 2014-01-17]. Dostupné z:
http://www.semily.cz/cz/obcan/rozvoj-mesta/geotermalni-elektrarna/geotermalni-energie-vsemilech/
 GEOTERM CZ S.R.O. Využití tepelné energie země. In: [online]. [cit. 2014-01-17]. Dostupné z:
http://www.geoterm.cz/
 JAKUBCOVÁ, Hana. Obchodník se zbraněmi chce u Budějovic postavit geotermální elektrárnu. In:
[online]. [cit. 2014-01-17]. Dostupné z: http://ekonomika.idnes.cz/u-moravskych-budejovic-chcepodnikatel-stavet-geotermalni-elektrarnu-1zj-/ekonomika.aspx?c=A121005_1837020_jihlavazpravy_mv
 JAKUBCOVÁ, Hana. Lidé odmítli projekt geotermální elektrárny u Moravských Budějovic. In:
[online]. [cit. 2014-01-17]. Dostupné z: http://jihlava.idnes.cz/geotermalni-elektrarnu-v-lazinkachodmitli-fe5-/jihlava-zpravy.aspx?c=A121030_074551_jihlava-zpravy_zt
 V Dětřichově postaví geotermální elektrárnu za více než miliardu. In: [online]. [cit. 2014-01-17].
Dostupné z: http://www.detrichov.net/news/v-detrichove-postavi-geotermalni-elektrarnu-zavice-nez-miliardu-/
 VLK. První česká geotermální elektrárna u Semil nebude. In: [online]. [cit. 2014-01-17]. Dostupné
z: http://byznys.ihned.cz/zpravodajstvi-cesko/c1-59809650-prvni-ceska-geotermalni-elektrarna-usemil-nebude-lide-se-bali-otresu-pri-vrtani
 GROHMANN, Jan. Uhlíková geotermální elektrárna - trvalé řešení ukládání emisí. In: [online]. [cit.
2014-01-17]. Dostupné z: http://www.ekobydleni.eu/geotermalni-energie/uhlikova-geotermalnielektrarna-trvale-reseni-ukladani-emisi
 TŮMA, Jan. Geotermální elektrárny dozrávají. In: [online]. [cit. 2014-01-17]. Dostupné z:
http://3pol.cz/997-geotermalni-elektrarny-dozravaji
 Geotermální energie v ČR a ve světě. In: [online]. [cit. 2014-01-20]. Dostupné z:
http://www.gepo.cz/geotermalni-energie-v-cr-a-ve-svete-cln6.php
 Geotermální energie. In: [online]. [cit. 2014-01-20]. Dostupné z: http://www.cez.cz/cs/vyrobaelektriny/obnovitelne-zdroje/geotermalni-energie.html
 Výstavba geotermální elektrárny. In: [online]. [cit. 2014-01-20]. Dostupné z:
http://www.entergeo.com/co-je-geotermalni-energie.html
11