Geotermálna energia

Geotermálna energia
Geotermálna energia nie je v pravom slova zmysle obnoviteľným zdrojom energie, nakoľko má pôvod v horúcom jadre Zeme, z ktorého uniká teplo cez vulkanické pukliny v horninách. Vzhľadom na obrovské, takmer nevyčerpateľné zásoby tejto energie, však býva medzi tieto zdroje zaraďované. Teplota jadra sa odhaduje na viac ako 4000 st. Celzia a v desaťkilometrovej vrstve zemského obalu, ktorá je dostupná súčasnej vŕtacej technike, sa nachádza dostatok energie na pokrytie našej spotreby na obdobie niekoľko tisíc rokov. Teplo postupuje zo žeravého zemského jadra smerom k povrchu. Teplotný nárast sa pohybuje od 20 do 40 st. Celzia na vertikálny kilometer s miestnymi maximami (geotermálne pramene). V hĺbke zhruba 2500 metrov sa často nachádza voda teplá až 200 st. Celzia.

9.1 Využitie geotermálnej energie
Uvažuje sa o štyroch základných spôsoboch využitia geotermálnej energie:
-  suchý parný systém využíva paru unikajúcu z vnútra Zeme
-  mokrý parný systém vyrába energiu pomocou vodnej pary oddelenej z vriacej vody pod zemským povrchom.
-  Tlakový horúcovodný systém využíva priamo horúcu vodu z podzemia na vykurovanie a priemyselné účely.
-  Vodná para sa získava vháňaním vody cez pukliny na horúce suché pukliny.

Jej využitie je buď v elektrárňach, alebo na vykurovanie.
Geotermálna energia sa v prevažnej miere využíva na vykurovanie objektov ako sú bazény, skleníky ale aj obytné domy napojené na systém centralizovaného zásobovania teplom. Takéto vykurovanie bolo inštalované už v 1890 v americkom Boise (štát Idaho). V Reykjaviku na Islande bolo geotermálnou vodou vykurovaných 45 tisíc domov a 95 tisíc m2 skleníkov už v roku 1960. Osobitnú skupinu tvoria tzv. tepelné čerpadlá využívajúce teplo zeme na prípravu tepla na vykurovanie. V iných krajinách sa celé bloky domov vykurujú horúcou vodou z vrtov, hlbokých 2 až 3 km. Najväčšie zásoby geotermálneho tepla sú však v hĺbke asi 6 km. Keďže horniny v tejto hĺbke sú suché do podzemia treba čerpať vodu ako prenosové médium; získavať odtiaľ teplo je ťažšie a drahšie. V experimentálnom zariadení v Cornwalle (Anglicko) prepojili tri vrty hlboké 2 km systémom puklín, pri ktorom sa prečerpáva voda z jedného vrtu do druhého. Plánujú sa trikrát hlbšie vrty, no aj pri súčasných hĺbkach sa voda vracia na povrch taká horúca, že sa z nej získava para na pohon turbín. Niektoré výpočty naznačujú, že v Cornwalle a v iných oblastiach, kde sú horniny ešte horúcejšie a v menších hĺbkach môžu takéto riešenia vyrobiť pre Britániu energiu rovnajúcu sa 10 miliardám ton uhlia.
Veľmi často sa však geotermálna energia využíva aj na výrobu elektrickej energie. Prvé pokusy s výrobou elektriny začali v Taliansku už v roku 1904 a prvá 250 kW-ová elektráreň bola daná do prevádzky v roku 1913 v Larderello. Po nej nasledovali ďalšie v Wairakai na Novom Zélande (1958), v Pathe Mexiku (1959) a The Geysers v USA (1960). Od roku 1980 výrazne narastá inštalovaný elektrický výkon v geotermálnych elektrárňach a v roku 2000 dosiahol 7974 MW z toho v USA je inštalovaných 2228 MW.

9.2 Nevýhody:
Technológia využívajúca geotermálnu energiu podlieha stálemu vývoju, hlavne v oblasti vývoja systémov ťažiacich teplú vodu z hĺbky viac ako 4000 metrov. Nevýhodou, ktorá bráni širšiemu využívaniu geotermálnej energie je, že voda obsahuje veľké množstvo solí, a preto sa nemôže priamo viesť vodovodnými potrubiami a využívať ako zdroj pitnej vody. Nemožno ju použiť ani v systéme diaľkového vykurovania. Soľ by rozožrala vodovodné rúry aj vykurovacie telesá. Využívanie geotermálnej energie na ohrev vody sa preto nezaobíde bez použitia výmenníkov. Nové technológie využívajú nehrdzavejúce výmenníky a nízkoteplotné vykurovacie systémy. Moderné aplikácie zahŕňajú okrem iného aj využitie geotermálnej energie pre chemickú výrobu a produkciu čistej vody. Opatrenia na zníženie nežiadúcej ekologickej záťaže z využívania tohto zdroja, napríklad reinjekcia vody a rozpustných odpadov, sa dnes stávajú bežnou praxou. Účinne sa zabraňuje aj plynným výpustiam, hlavne sírovodíku. Náklady na tieto opatrenia sú zahrnuté v ekonomických analýzach geotermálnych projektov.

9.3 Tepelné čerpadlá
Relatívne novými zariadeniami sú tzv. tepelné čerpadlá, ktoré využívajú okolité prostredie ako zdroj vstupnej energie a túto potom premieňajú na užitočnú tepelnú energiu napr. pre systémy individuálneho vykurovania domov. Je to najrýchlejšie sa rozvíjajúca oblasť celého geotermálneho priemyslu. Počet inštalovaných tepelných čerpadiel využívajúcich teplo Zeme zaznamenal od roku 1995 obrovský nárast až 269 %, pričom ročný prírastok predstavuje 30 %. V 26 krajinách, v ktorých sa vedú štatistiky predaja presiahol počet inštalovaných zariadení až 500 tisíc, pričom len v USA sa ich ročne inštaluje asi 40 tisíc. Väčšina tepelných čerpadiel dnes pracuje vo vyspelých krajinách a ich priemerné ročné využitie sa pohybuje od 1000 hodín v USA po 6000 hodín vo Švédsku a Fínsku.

9.4  Využitie geotermálnej energie na Slovensku
Územie Slovenska je v porovnaní s inými krajinami relatívne bohaté na geotermálne zdroje a na základe geologického prieskumu bolo už v roku 1993 vyčlenených 25 perspektívnych oblastí. Celkový potenciál využiteľných zdrojov aj s vodami s nízkou teplotou (okolo 30 st. Celzia) je odhadovaný na 5200 MW termálneho výkonu. Potenciál geotermálnych vôd s teplotou vôd 75-95 ° C využiteľný napríklad na vykurovanie budov predstavuje asi 200 MW.

V roku 1998 sa na Slovensku využívala geotermálna energia v 35 lokalitách. Celková výdatnosť týchto zdrojov je 110 litrov teplej vody za sekundu, pričom tepelný výkon využívaných zdrojov predstavuje zhruba 93 MW. Okrem väčšieho počtu geotermálne vykurovaných kúpalísk, ktoré si vyžadujú relatívne nízke investičné náklady bolo u nás vybudované prvé zariadenie využívajúce geotermálnu energiu na vykurovanie sídliska a nemocnice. V spolupráci s islandskou firmou Virkint-Orkint bolo v roku 1996 uvedené do prevádzky Geotermálne centrum v Galante. Využívaný výkon tunajšieho geotermálneho zdroja predstavuje 10 MW. Vykurovací systém v Podhájskej má celkový výkon 8 MW.