Geotermálna energia predstavuje obrovský a hlavne obnoviteľný zdroj energie, ktorý sa nachádza pod zemským povrchom. Táto energia sa nahromadila počas zrodu našej planéty a patrí medzi jednu z mála ľudstvom využívaných foriem energie, ktoré nepochádzajú zo Slnka. V tomto článku sa pozrieme na princíp fungovania vykurovania geotermálnou energiou, jej výhody a nevýhody, spôsoby využitia a súčasnú situáciu na Slovensku.
Čo je Geotermálna Energia a Ako Funguje?
Geotermálna energia je tepelná energia naakumulovaná pod zemským povrchom. Vo vnútri Zeme sa ukrýva obrovský energetický potenciál. V hĺbke 10 až 12 kilometrov pod zemou sa nachádza prakticky nevyčerpateľný zdroj energie s teplotou asi 300 °C - geotermálne teplo, ktoré pomaly preniká na povrch. Za jeden rok vyžiari Zem teplo, na výrobu ktorého by bolo treba asi 30 miliárd ton najkvalitnejšieho uhlia. Z tohto hľadiska sa geotermálna energia považuje za obnoviteľný zdroj energie.
Princíp získavania geotermálnej energie spočíva vo vŕtaní do zeme, aby sa dosiahla horúca voda alebo para. Táto para sa následne privádza do turbíny, ktorá vyrába elektrinu. Nízkoteplotné systémy využívajú teplo priamo na vykurovanie alebo ohrev vody. Teplá voda sa môže použiť aj na chladenie alebo v priemysle.
Spôsoby Využitia Geotermálnej Energie na Vykurovanie
Spôsobov zužitkovania geotermálnej energie na vykurovanie je niekoľko. Konkrétne využitie závisí hlavne od teploty a kvality termálnej vody alebo termálneho prameňa. Termálna voda je totiž často bohatá na minerály a rôzne iné rozpustené látky, čo znemožňuje jej priame napojenie na vykurovaciu sústavu kvôli vysokej pravdepodobnosti zanesenia a upchatia potrubí.
Priame Využitie Termálnej Vody
V ojedinelých prípadoch, kedy je kvalita a teplota termálnej vody vhodná na priame využitie, je možné ju napojiť na systém vykurovania bez dodatočného výmenníka tepla. Táto metóda je však menej častá.
Prečítajte si tiež: Potenciál geotermálnej energie na Slovensku
Využitie Výmenníka Tepla
Omnoho častejšie je vykurovacia voda hnaná čerpadlom do výmenníka tepla umiestneného napríklad v zemnom vrte. V tomto prípade geotermálna voda ako primárny zdroj tepla pripravuje ohriatu vodu z pitnej vody v rekuperačnom výmenníku tepla. Aký konkrétny systém zvolíme, závisí od typu a druhu stavebného objektu.
Tepelné Čerpadlá
Veľmi častým spôsobom využitia geotermálnej energie sú tepelné čerpadlá. Tie môžu byť typu voda-voda alebo zem-voda. Na rozdiel od využitia termálnej vody cez výmenník tepla, zapojenie tepelného čerpadla umožňuje využívanie aj nízkopotenciálovej energie, teda energie s nižšími teplotami. Teplota pod zemským povrchom dosahuje stabilné hodnoty už v niekoľkometrovej hĺbke aj na miestach bez priameho geotermálneho zdroja.
V prípade dostupnosti zdroja termálnej vody sa musia vyvŕtať hlbinné vrty, v ktorých sú následne umiestnené akumulačné potrubia. Ak je použité tepelné čerpadlo typu zem-voda, akumulačná časť čerpadla môže byť umiestnená jednak vertikálne, podobne ako pri type voda-voda, jednak horizontálne.
Ďalšie Využitie Geotermálnej Energie
Okrem prípravy tepla pre obývané priestory a výroby elektrickej energie sa geotermálne zdroje využívajú napríklad na ohrev chodníkov počas zimy, čím sa zabraňuje ich namŕzaniu. Nízkoteplotné zdroje sa uplatňujú pri výrobe tepelnej energie, ktorá sa využíva na vykurovanie bazénov, skleníkov a obytných domov (so systémom centralizovaného zásobovania teplom), na vetranie alebo aj klimatizáciu.
Výhody a Nevýhody Geotermálnej Energie
Geotermálna energia patrí medzi najspoľahlivejšie obnoviteľné zdroje, no ako každý systém, má svoje silné aj slabšie stránky.
Prečítajte si tiež: Možnosti vykurovania olejom
Výhody
- Nízke emisie: Pri výrobe energie nevzniká takmer žiadne znečistenie ani skleníkové plyny. Geotermálna energia sa vo všeobecnosti považuje za čistý energetický zdroj s nulovými dôsledkami pre životné prostredie z hľadiska emisií skleníkových plynov. V porovnaní s ostatnými zdrojmi sú však emisie vyprodukované na jednotku energie štatisticky výrazne nižšie.
- Stabilná dodávka energie: Funguje nepretržite, bez ohľadu na dennú dobu či počasie. Na rozdiel od ostatných druhov OZE sa dokáže premieňať na elektrickú energiu nepretržite celých 24 hodín, bez výraznejších výkyvov alebo výpadkov. Dostupnosť geotermálnej energie dosahuje štatisticky až 97 %. V porovnaní so slnečnou či veternou energiou je preto podstatne spoľahlivejším zdrojom aj z pohľadu stability elektrickej prenosovej siete.
- Nízke prevádzkové náklady: Počiatočná investícia je síce vyššia, ale samotná prevádzka je lacná a spoľahlivá.
- Dlhá životnosť systémov: Kvalitná technológia vydrží desiatky rokov bez výrazných výkonových strát.
- Energetická sebestačnosť: Vhodná pre domácnosti, firmy aj samosprávy, ktoré chcú znížiť závislosť od externých dodávateľov.
- Obnoviteľný zdroj: Teplo pod povrchom Zeme je jedným z najväčších zdrojov, ktorý je takmer nevyčerpateľný. Obnovuje sa čiastočne. Zem nepretržite uvoľňuje svoje teplo.
Nevýhody
- Vysoké vstupné náklady: Vŕtanie, projekt a inštalácia si vyžadujú značný kapitál na začiatku. Samotná realizácia geotermálnych vrtov pokrýva viac ako polovicu nákladov. Najnákladnejšie vrty sú tie s hĺbkou väčšou ako 3 kilometre, kedy začína krivka výdavkov rásť exponenciálne.
- Závislosť od geologických podmienok: Nie každá lokalita má vhodné podložie pre ekonomicky výhodné využitie.
- Environmentálne riziká: V niektorých prípadoch môže dôjsť k narušeniu podzemných vôd alebo k miernym seizmickým javom. Využívanie geotermálnej energie nesie so sebou aj riziko vyvolania seizmickej aktivity.
- Obmedzená škálovateľnosť: Veľké geotermálne elektrárne sú efektívne najmä v oblastiach so sopečnou alebo tektonickou aktivitou.
- Zloženie termálnej vody: Zloženie termálnej vody je mimoriadne agresívne a obsahuje široké spektrum minerálov, ktoré sú schopné po sedimentácii na vzduchu znečistiť okolie prameňa.
Geotermálna Energia na Slovensku
Slovenská republika je relatívne bohatá na geotermálne zdroje. Geologické prieskumy naznačujú, že celkový potenciál geotermálnej energie SR činí cca 5,5 tis. MW výkonu. Evidovaných je 116 geotermálnych vrtov s teplotou v rozmedzí od 18 do 129 °C. Slovensko má obrovský potenciál najmä v súvislosti s vykurovaním horúcou geotermálnou vodou. Veľkou výhodou je, že vďaka lokálnym geologickým podmienkam netreba vytvárať umelé vodné okruhy. Horúca geotermálna voda je pod zemou prítomná prirodzene.
Využitie geotermálnej energie sa u nás využíva už niekoľko desaťročí, v minulosti najmä v poľnohospodárstve. Dnes sa využíva predovšetkým na vykurovanie budov a rekreačné účely, celkovo v 36 lokalitách Slovenska. Využívaný tepelný výkon dosahuje 131 MW, čo je podiel 2,3 % z celkového potenciálu geotermie.
Projekt Prvej Geotermálnej Elektrárne na Slovensku
Najperspektívnejšou oblasťou využitia geotermálnej energie na Slovensku je ložisko v Košickej kotline s rozlohou 200 km2. Strategické je najmä územie obcí Svinica, Ďurkov, Bidovce a Olšovany. V súčasnosti sa na projekte Geoterm spolupodieľajú Slovenský plynárenský priemysel (SPP), Teplárne Košice (TEKO), Košický samosprávny kraj a Ministerstvo hospodárstva SR. Podľa štúdie realizovateľnosti by elektráreň mala mať inštalovaný výkon 3,5 MW a zásobovať elektrinou by mohla 11 tis. domácností. Celkové náklady predstavujú 30 miliónov eur. Ich návratnosť sa odhaduje na 15 rokov.
Perspektívy Rozvoja
Slovensko má geotermálny potenciál najmä na vykurovanie horúcou geotermálnou vodou. Vykurovanie si nevyžaduje príliš vysoké teploty geotermálnej vody. Geologické podmienky na Slovensku sú vhodne v tom zmysle, že netreba vytvárať umelé vodné okruhy, ale geotermálne zohriata voda je pod zemou prítomna prirodzene. Na druhej strane, na generovanie elektrickej energie sú potrebné oveľa vyššie teploty, ktoré pri súčasných technológiách na Slovensku získať nedokážeme.
Prečítajte si tiež: Moderné vykurovacie riešenia pre kúpeľne
tags: #vykurovanie #geotermalnou #energiou