Ako využiť geotermálnu energiu

Ako využiť geotermálnu energiu

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 a prejavuje sa ako zemetrasenie alebo výbuch sopky, alebo ako vyvieranie horúcich geotermálnych prameňov. 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. Jediným problémom je, ako tento zdroj výhodne využívať.

Kam oko nedovidí
Geotermálna energia je produktom procesov, ktoré sa odohrávajú v zemskej kôre. Viaže sa na geotermálnu vodu, paru alebo na suché horniny. Geotermálna voda a para sa už relatívne dlhodobo využívajú, ale využívanie energie hornín uložených v hĺbke je zatiaľ predmetom vedeckého bádania.

Najväčší význam má v súčasnosti voda z geotermálnych prameňov, ktorých teplota pri výstupe na zemský povrch je vyššia ako priemerná ročná teplota vzduchu v danej lokalite. Podľa teploty prameňa delíme geotermálne zdroje na:

• nízkoteplotné (20 až 100 °C),
• strednoteplotné (100 až 150 °C),
• vysokoteplotné (viac ako 150 °C).

Na priame energetické využitie sú vhodné vody s nízkou teplotou, to znamená do 100 °C. Na Slovensku, kde sa nachádza viac ako sto geotermálnych prameňov s teplotou vody 16 až 126 °C, sú veľmi dobré predpoklady na využívanie geotermálnej energie – energetický potenciál týchto vôd je vyše 5-tisíc MW. S geotermálnou energiou ráta aj energetická koncepcia SR. Podľa správy rezortu životného prostredia sa v našich podmienkach ušetrí za rok pri výrobe 25 MW tepelnej energie z geotermálnych zdrojov pri 200 dňoch vykurovania asi 42 600 ton hnedého uhlia alebo 16 miliónov m3 zemného plynu. Doterajšie využívanie tejto energie však nie je rovnomerné a dostatočné zlepšenie tohto stavu závisí od technických a ekonomických podmienok štátu.

Voda, voda, samá voda
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. Na Slovensku je 12 obcí, napríklad Bešeňová, Podhájska, Veľký Meder či Topoľníky, ktoré využívajú geotermálnu vodu v poľnohospodárstve pri produkcii rýchlenej zeleniny a kvetov. Iné obce vykurujú geotermálnym teplom kancelárske a technické priestory, napríklad Galanta, Komárno, Liptovský Trnovec a Poprad. V ďalších lokalitách ocenia geotermálnu vodu najmä milovníci relaxu v rekreačných zariadeniach. Geotermálna energia sa využíva aj na chov a sušenie rýb a poľnohospodárskych plodín, pranie a sušenie vlny, ohrievanie pôdy a ciest v zimnom období, na rekreačno-rehabilitačné účely, prípravu jedla a priemyselné využitie v mnohých ďalších odvetviach.

Geotermálny energetický systém je finančne náročný, preto sa musí zaručiť stopercentná istota návratnosti vložených investícií. V tejto súvislosti treba v projekte rátať s viacstupňovým komplexným využitím systému – napríklad nielen na relaxačné účely v termálnom kúpalisku, ale aj na vykurovanie budov a skleníkov na rýchlenie zeleniny a kvetov (obec Podhájska).

Problematické minerály
V minulosti sa na Slovensku využívali termálne pramene najmä v poľnohospodárstve prostredníctvom veľmi jednoduchej technológie. Tepelné čerpadlá, ktoré v súčasnosti zvyšujú účinnosť využívania nízkoteplotných geotermálnych prameňov, sa uplatňovali iba výnimočne, takže energia vody sa využívala pomerne nehospodárne. Navyše sa začal riešiť problém vedľajšieho produktu vykurovania geotermálnou vodou – odpadové vody, ktoré obsahujú veľké množstvo minerálnych látok (4 g/l), čo zaťažovalo povrchové vody a nakoniec viedlo k odstaveniu mnohých geotermálnych zdrojov. Preto sa nová hraničná hodnota obsahu minerálnych látok určila na 0,8 g/l.

Voda na vykurovanie
Vykurovanie je najrozšírenejší spôsob, ako naložiť s geotermálnym teplom. Využitie geotermálneho energetického systému súvisí aj s chemicko-fyzikálnym zložením geotermálnej vody. Pri vyhovujúcom zložení vody (čiže vtedy, ak sa neusadzuje príliš veľa minerálnych látok vo vnútornom potrubí a nevzniká korózia) možno odoberať geotermálnu vodu priamo z vrtu do odberného miesta, napríklad na vykurovanie skleníka. Sústava na priame využitie geotermálnej energie sa skladá z:

• vrtu (finančne najnáročnejšia investícia z celého systému),
• prívodného a vratného potrubia,
• vykurovacieho telesa,
• jazierka na odpadovú vodu.

Tip: Všetok nábytok a bytové doplnky na jednom mieste



Nepriaznivé vlastnosti geotermálnej vody väčšinou ovplyvňujú spôsob vykurovania tak, že ju možno využívať iba nepriamo – ako primárnu teplonosnú látku, ktorá svoju energiu prenáša na sekundárnu látku. V tomto prípade treba vybaviť systém aj výmenníkom tepla a obehovým čerpadlom. Vedľajší produkt – ochladená voda – sa ďalej využíva.

Aký konkrétny systém zvolíme, závisí od typu a druhu stavebného objektu. Iný geotermálny systém sa použije na vykurovanie rodinného domu, iný na vykurovanie verejnej alebo priemyselnej budovy. V každom prípade však treba prispôsobiť druh vykurovacích telies, potrubné rozvody, armatúry a pod. V našich klimatických podmienkach využívame geotermálne systémy s prirodzeným ohrevom vzduchu. Existujú totiž tri druhy geotermálnych sústav, z ktorých každá využíva v sekundárnom okruhu inú teplonosnú pracovnú látku:

• klasické teplovodné sústavy s dvojrúrovým rozvodom a klasickým vykurovacím telesom,
• nízkoteplotné sústavy s dvojrúrovým rozvodom a veľkoplošnými sálavými vykurovacími plochami (podlahovými, stenovými a stropnými),
• nízkoteplotné parné sústavy takisto s dvojrúrovým rozvodom a s klasickým vykurovacím telesom.

Klasické teplovodné sústavy s dvojrúrovým rozvodom a s klasickým vykurovacím telesom môžu pracovať s jedným zdrojom tepla (rekuperačný výmenník) alebo dvomi na sebe nezávislými zdrojmi tepla. V prvom prípade cirkuluje geotermálna voda v primárnom okruhu a v sekundárnom teplonosná látka. Nevýhodou prvého prípadu je, že pri výpadku dodávky geotermálnej vody sa systém musí odstaviť. V druhom prípade dodáva zdroj geotermálnu energiu iba do určitej vonkajšej teploty a pri poklese pod túto teplotu zaisťuje dodávku tepla doplnkový zdroj na ušľachtilé palivo.

Teplote vody treba prispôsobiť aj vykurovaciu sústavu:
• veľkoplošné teplovodné stenové sálavé súpravy alebo panelové vykurovacie telesá sa inštalujú napríklad na rozvádzanie vody s teplotou 60 až 100 °C,
• vo veľkoplošných stropných a podlahových sústavách alebo v sústavách s článkovými, resp. panelovými telesami, cirkuluje voda s teplotou 30 až 60 °C ,
• na temperovanie v skleníkoch, na vykurovanie štadiónov alebo pri chove rýb sa montujú sústavy, ktoré rozvádzajú geotermálnu vodu s teplotou do 30 °C.

Príprava ohriatej vody
Podmienky na využívanie geotermálnej energie na prípravu ohriatej vody sú podobné ako pri vykurovaní a závisia od vlastností geotermálnej vody (teploty a chemického zloženia). Od týchto vlastností sa potom odvíja priamy alebo nepriamy odber geotermálnej vody. Dôležitou podmienkou pri priamom rozvode vody až k spotrebiteľovi je, aby chemické zloženie vyhovovalo požiadavkám platnej normy (STN 83 0616). Kritériá normy nespĺňa na Slovensku ani jeden geotermálny prameň. Preto sa využíva druhý spôsob – nepriamy odber geotermálnej vody, pri ktorom geotermálna voda ako primárny zdroj tepla pripravuje ohriatu vodu z pitnej vody v rekuperačnom výmenníku tepla. Aj v tomto prípade znižuje účinnosť prenosu tepla cez výmenné plochy usadzovanie minerálnych látok (inkrustácia).

Text: Jitka Vaňová
Foto: Aton, Gerotop, Interproject, JAGA, Ľ. Šimkovičová
Zdroj: Všetko o vykurovaní a úspore energií

Komentáre

Pridaj komentár

Emailová adresa nebude zverejnená, poskytnutá iným osobám ani na ňu nebudeme nič posielať. Je však nutná na prevádzku diskusií. Pozrite si naše podmienky spracovania osobných údajov. Ak sa vám nechce zakaždým zadávať prezývku a email, využite možnosť bezplatnej registrácie.