preskočiť na hlavný obsah

Porovnanie využitia geotermálnej energie Nemecko - Slovensko

/up/images/featured/images/termalne_vody_de_sk_porovnanie_0.png

Neustály dopyt po rope a zvýšené nároky na jej ťažbu nútia vlády ekonomicky silných krajín k využívaniu obno-viteľných zdrojov energií. EÚ je najväčší svetový importér energie, spoliehajúci sa na dovoz cca 50 % potrebnej energie. S postupne rastúcou spotrebou elektrickej energie o cca 1 až 2 % ročne sa odhaduje, že o 20 až 30 rokov tu vzrastie spotreba elektrickej energie až o 70 %.

Úvod

Terajšia európska energetická spotreba rastie relatívne pomaly vzhľa-dom k ostatným častiam sveta, avšak aj tak musia krajiny EÚ ešte zvažovať jej spotrebu a hlavne možnosti jej šetrenia. Klimatické zmeny tiež otvorili agendu obnoviteľných zdrojov a Európa začala masívne investovať hlavne do solárnej a veternej energie, do energie biopalív a rovnako tak do geotermálnej energie, ktorá je považovaná za re-centný - nevyčerpateľný zdroj energie. Zo zásobami, ktoré sú ukryté na našej planéte, bude možné v budúcnosti pokryť až takmer celosvetovú spotrebu energie. Geotermálne alebo zemské teplo je teplo uložené vo vrchnej dostupnej časti zemskej kôry. Tá obsahuje energiu uloženú v zemi, ktorá môže byť vyťažená a využitá a zaraďuje sa do kategórie obnoviteľných zdrojov energie - obr. 1. Môže byť využitá priamo pre vykurovanie a chladenie na trhu s teplom a taktiež pre produkciu elektrického prúdu alebo v tlakových tepelných zariadeniach. Ako geotermálna energia sa označujú oba druhy inžinierskych prác so zemským teplom a jeho využitím a tiež vedecké výskumy tepelného stavu telesa Zeme. Výroba tepla s využitím geotermálnej energie môže byť realizovaná pomocou dvoch veľmi výrazných metód. Prvá pozostá-va z priameho využitia teplôt hladín podzemných vôd, ktoré zahrňujú teploty medzi 30 až 150 ºC (tzv. stredne a nízko teplotné aplikácie). Druhá pozostáva z využitia geotermálnych tepelných čerpadiel, ktoré spadajú pod takzvané veľmi nízko teplotné aplikácie. Tento seriál popisuje stav Nemecka (zdroje geotermálnej energie, pozri obr. 2) a Slovenskej republiky vo využití geotermálnej energie.

Geotermálna energia v Nemecku

1. Neustadt-Glewe

V Neustadt Glewe existuje 2 400 m hlboký vrt - obr. 3. V roku1994 tam začala pracovať stanica pre využívanie geotermálneho tepla pre vykurovanie budov a doteraz pracuje bez väčších technických problémov veľmi dobre. Dodáva teplo do diaľkovej siete centrálneho zásobovania teplom - CZT. Jedná sa o vykurovacie médium - horúcu vodu o teplote 96 ºC, ktorej teplota vo vzdialenosti 1500 m od vrtu klesá na hodnotu 60 ºC. Následne po využití jej tepelného obsahu pre vykurovanie, sa táto voda vracia spä ť do pôvodného zdroja, z ktorého bola pred jej zhodnotením čerpaná. Pretože sa jedná o cirkulačný systém, koluje toto vykurovacie médium od zdroja ku odberateľom a naspä ť, kde sa následne opäť ohrieva. Na konci cyklu zásobuje tep-lom približne 1 400 bytov. V Nemecku sa výroba geotermálnej energie deje pomocou binárnej cyklickej technológie. Od novembra 2003 sa využíva geotermálne teplo v Neustadt Glewe aj na výrobu elektrickej energie o hodnote 0,2 MWe (ako pilotná elektráreň) a ďalších 20 MWe sa vyrába vo štyroch resp. piatich elektrárňach, ktoré sú momentálne vo výstavbe v lokalite južného Bavorska.

2. Unterhaching

Jedným z najväčších projektov v Nemecku je Unterhaching - obr. 4. Toto malé město juhozápadne od Mníchova využíva 122 ºC horúcu vodu s priemernou prietokovou kapacitou 150 l/s z hĺbky 3 446 m - obr. 5. Predmetný systém je schopný dodávať približne 41 MWt tepla pre energetické účely, v tomto prípade pre kombinovanú výrobu tepla a elektriny (CHP), z čoho pre samostatnú výrobu elektriny sa využíva 3,5 MWe.

V súčasnosti je v Nemecku nainštalovaných 140 geotermálnych vrtov pre využívanie geotermálnej energie. Celkový inštalovaný výkon z tých-to geotermálnych elektrární je približne 177 MWt (pre porovnanie; v r. 2004 to bolo 106,4 MWt). Inštalácia zahrňuje centralizované záso-bovanie teplom (diaľkové vykurovanie), lokálne vykurovacie jednotky pre vykurovanie bytových domov resp. v niektorých prípadoch pre vykurovanie skleníkov a termálnych kúpeľov. Najväčšia časť centrali-zovaných vykurovacích zariadení (teplární) je lokalizovaná v severnom Nemecku, okolie Molasse a v južnom Nemecku pozdĺž horného toku Rýna, okolie Graben. Mimo týchto známych lokalít je momentálne v Nemecku nainštalovaný neznámy počet malých zariadení, ktoré nie sú evidované v žiadnych dostupných národných štatistikách. Napriek tomu môže byť v Nemecku zmapované množstvo predaných tepelných čerpadiel, podľa údajov od jednotlivých predajcov týchto zariadení. Podľa štatistík (BWP 2007) bolo v r. 2006 nainštalovaných 28 600 ma-lých decentralizovaných jednotiek výroby tepla prostredníctvom tepelných čerpadiel, čím došlo k zdvojnásobeniu predaja TČ v porovnaní s predchádzajúcim rokom. Väčšina z týchto nainštalovaných jednotiek bola o výkone v rozsahu od 8 do 15 kWt, s priemernou hodnotou v rozsahu 10 -12 kWt (Schellschmidt t.al., 2007). (Odhad pre rok 2006 = 48 662 + 28 600 + 60 000 > cca 1 400 MWt).

Geotermálna energia na Slovensku

Pokrytie energetických potrieb Slovenska závisí predovšetkým na odbere energií zo zahraničia (prevážne z Ruskej federácie). Aj preto sa štát prikláňa k zásadnejšiemu využívaniu obnoviteľných zdrojov energie, ktoré sú zároveň aj ekologicky menej agresívne. Energetický potenciál z týchto zdrojov predstavuje asi 4 % z primárnych energetických zdrojov využiteľných v r. 2005 až 2010, t.j. okolo 40 000 TJ/ročne.

Doterajšie využívanie geotermálnej energie je na veľmi nízkej úrovni, avšak sú vytvorené dobre podmienky pre budúce realizácie na energetickej úrovni viac ako 180 MWt, v porovnaní pred rokom 1999.

Geotermálna energia predstavuje 18 % z týchto netradičných zdrojov energie (M. Racicky, 1997). Energetická koncepcia Slovenskej republiky predpokladá využitie 5 200 MWt celkového potenciálu využiteľných geotermálnych zdrojov energie. Súčasný stav znalostí o geotermálnej energii je zhrnutý v Atlase geotermálnej energie Slovenska (O. Franko et al., 1995), obr. 6 resp. Tab.1, kde využiteľné energetické zdroje predstavujú 5 553 MWt.



Obr. 1 • Vznik geotermálnej energie vo vnútri Zeme
Obr. 2 • Pohľad na existujúce zdroje geotermálnej energie v Nemecku
Obr. 3 • Pohľad na geotermálny zdroj v Neustadt Glewe
Obr. 4 • Pohľad na vrtné práce v Unterhachingu
Obr. 5 • Lokalizácia geotermálnych zdrojov a ich hĺbka v okolí Unterhachingu
Obr. 6 • Rozloženie existujúcich zdrojov geotermálnej energie na Slovensku
Obr. 9 • Pohľad na geotermálny zdroj v Ďurkove pri Košiciach
Obr. 10 • Mapa potenciálu geotermálnej energie v KSK

Peter Horbaj, doc., Ing., Ph.D, TU v Košiciach, Strojnícka fakulta, Vysokoškolská 4, 042 00 Košice
Gerhard Braunmiller, Dipl.-Ing. (FH), MBA, Erlerholz 7, D-83714 Miesbach
---

Porovnanie využitia geotermálnej energie

Geotermálna energia na slovensku

1. Podhájska - kúpalisko a vykurovanie skleníkov

Podhájska je situovaná 90 km východne od Bratislavy v severovýchodnej časti dunajskej kotliny. Z geologického hľadiska je táto oblasť nazývaná tzv. Levický blok, ktorý je jeden z 26 slovenských hydro-geotermálnych štruktúr. Neogénne horniny v časti v kotline zavápnili formovanie triasových dolomitov a nižšie triasové kremene z podloží a vyšších príkrovov. Druhohorné horniny, hlavne triasové dolomity existujú ako forma geotermálnej vodonosnej vrstvy vysoko mineralizovanej vody. V Podhájskej bol v žriedle Po-1 v r. 1973 vyťažený neobyčajný Na-Cl typ geotermálnej vody s 19 g/l TDS. Od r. 1973 sa tento vrt využíva pre skleníky a rekreačné účely. Kvôli environmentálnym smerniciam a nízkym tlakom bolo žriedlo prestreko-vané a vyvŕtané nové žriedlo GRP-1. Sezónny voľný prúd zo žriedla Po-1 je 45 l/s 82 °C horúcej vody, ale priemerná ročná výdatnosť žriedla je 20 l/s. Hodnota získanej energie je 102,9 TJ ročne a získané teplo zo žriedla je 12 MW. Predpokladaný potenciál tepelnej energie geotermálnych vôd v Levickom bloku je 126,14 MWt. Projekt v Podhájskej je zameraný na vykurovanie skleníkov na ploche 2 ha prostredníctvom výmenníkov tepla a na využívanie geotermálneho tepla pre kúpalisko

2. Galanta - oblastné vykurovanie

Mesto Galanta je situované v južnej časti Slovenska, v Gabčíkovskom geotermálnom systéme, ktorý je centrom Dunajskej oblasti. Geoter-málna voda v čiernohorských a Panónskych pieskoch sa nachádza v hĺbke 900 - 3 000 m. Teplota geotermálnej vody je v rozsahu 40 - 90 °C, výdatnosť zdroja je 7 - 20 l/s. Geotermálne vody tejto oblasti sú využívané pre rekreačné účely - kúpaliská (obr. 8) a taktiež v poľnohospodárskom sektore pre vykurovanie skleníkov, menej pre energetické účely. Na báze dvoch geotermálnych vrtov FGG2 a FGG3 bolo v Galante naprojektované geotermálne vykurovanie. Celková výdatnosť žriedla je 50 l/s a teplota vody dosahuje cca 78 °C. Žriedla sú využívané sezónne a pri ich využívaní sa používa raz jeden a raz druhý vrt.

V roku 1996 bola skonštruovaná a začala pracovať geotermálna stanica pri Galantaterm s.r.o., ktorá vznikla za podpory fy. SPP a.s., mesta Galanta, fy. Slovgeoterm, fy. NEFCO Helsinky a fy. Hitaveita Reykjavik. Geotermálna energia poskytuje teplo pre 1 236 bytov v mestskej časti Sever, v komplexe budov regionálnej nemocnice a Domove pre mentálne postihnutých.

3. Košice - Okolie

V súčasnosti sa jedná o najväčší geotermálny projekt v strednej Európe s inštalovaným tepelným výkonom 110 MWt, ktorý je situovaný na východnom Slovensku, neďaleko mesta Košice pri obci Ďurkov (obr.9). Tieto geotermálne energetické zdroje sú veľmi vhodne situované, hlavne z hľadiska využitia predmetného geotermálneho potenciálu v centrálnom zásobovaní teplom pre mesto Košice. Geo-termálna energia z tohto zdroja je možnou ekonomickou náhradou existujúcej teplárne Košice - TEKO, ktorá pracuje ako kogeneračný zdroj tepla o tepelnom inštalovanom výkone 875 MW a inštalovanom elektrickom výkone 121 MW. Podľa výsledkov zo skúšok žriedla bolo zistené, že teplota geotermálneho zdroja v Ďurkove je okolo 125 °C, výdatnosť zdroja je cca 60 - 65 kg/s a teplota vratnej vody je max. 55 - 60 °C. Každý z vrtov je schopný dodať tepelný výkon 16 MWt. Ďurkovská geotermálna štruktúra leží v neogénnom podklade a je situovaná cca 15 km východne od mesta Košice. Výsledky troch geo-termálnych výskumných vrtov realizovaných v r. 1998 - 1999 potvrdili prítomnosť geotermálneho jazera s teplotným potenciálom najmenej 100 MWt. Oblasť bola preskúmaná prostredníctvom troch prieskumných ropných vrtov Ďurkov 1, 2 a 3 vyvŕtaných v r. 1968 - 1972. Hlavný prítok geotermálnej vody pochádza z trhlín a krasovej priepustnej zóny v hĺbke 2 100 - 2 600 m.

4. Potenciál geotermálnej energie

Geotermálny výskum územia Slovenska začal v 70-tych rokoch, na základe jeho výsledkov bolo vymedzených 26 perspektívnych oblastí vhodných pre získavanie geotermálnej energie. V 90-tych rokoch začal regionálny geologický výskum a prieskum jednotlivých perspektívnych oblastí, vrátane výpočtov množstiev geotermálnych vôd a geotermálnej energie.

Košický kraj má vďaka svojim prírodným podmienkam významný potenciál geotermálnej energie, ktorý je na základe doterajších výskumov a prieskumov ohodnotený na 4 153 MWt, čo predstavuje 75% celoslovenského potenciálu. Zdroje geotermálnej energie sú zastúpené predovšetkým geotermálnymi vodami, ktoré sú viazané na hydrogeologické kolektory nachádzajúce sa (mimo výverových oblastí) v hĺbkach 200 - 5 000 m.

Doteraz realizovanými vrtmi (hlbokými 160 - 3 616 m) bolo v Košickom kraji overených okolo 389 l/s vôd s teplotou na ústi vrtu 18 - 129 °C, ktorých tepelný výkon predstavuje 104 MWt (pri využití po referenčnú teplotu 15 °C), čo je cca 34 % slovenského celkového potenciálu geotermálnej energie. Výdatnosť vrtov pri voľnom prelive sa pohybovala v rozmedzí od 4,0 l/s do 65 l/s.

Pre ilustráciu prínosu využívania tohto zdroja energie uvádzame, že pri výrobe 25 MWt z geotermálnych zdrojov sa v našich podmienkach ušetrí za rok asi 42 600 t hnedého uhlia (pri 200 dňoch vykurovania), alebo 16 mil. m3 zemného plynu. Nahradením týchto palív sa znižujú u hnedého uhlia emisie tuhých látok o 208 t/rok, SO2 o 790 t/rok, NOx o 125 t/rok a CO2 o 42 t/rok, u zemného plynu predstavuje zníženie emisií tuhých látok 1,5 t/rok, u SO2 0,3 t/rok, u NOx 59 t/rok a u CO2 4,32 t/rok (Atlas geotermálnej energie Slovenska, 1995).

V súčasnosti sa geotermálna energia v Košickom kraji využíva na 1 lokalite - termálne kúpalisko Byšta. Ďalší potenciál využívania tohto obnoviteľného zdroja predstavuje projekt v Košickej kotline s elektrickým výkonom 5 MW s očakávanou ročnou výrobou elektriny 40 GWh, avšak tento projekt ešte nebol zrealizovaný z dôvodu komplikovanej projektovej prípravy.

Územie Košického kraja, najmä Košická kotlina a Východoslovenská nížina, sa vyznačuje najvyššími hodnotami merného povrchového tepelného toku, prítomnosťou perspektívnych kolektorov. Značným potenciálom geotermu aj v oblasti strednoteplotných zdrojov vytvára predpoklad na elektrárenské využitie s použitím technológie binárneho organického cyklu. Podľa doterajších zistení, kalkulácií a odhadov (zdroj TU KE - COZE) je možné vytvoriť elektrárenské kapacity na úrovni niekoľkých desiatok MWe (obr. 10).

Ďalšie bohaté zdroje geotermálnej energie je možné, na základe výsledkov prieskumných prác v 70-tych rokoch, očakávať aj v oblasti Východoslovenskej nížiny, najmä v pásme Beša - Čičarovce, kde v hl bokých vrtoch boli zistené teploty nad 140 °C.

Peter Horbaj, doc., Ing., Ph.D, TU v Košiciach, Strojnícka fakulta, Vysokoškolská 4, 042 00 Košice
Gerhard Braunmiller, Dipl.-Ing. (FH), MBA, Erlerholz 7, D-83714 Miesbach

zdroj: Alternativní energie

Páčil sa vám článok?

áno: 133     nie: 139

Odporúč

pošli na vybrali.sme.sk

 

Odporúč známemu


logo © 2007 4-INDUSTRY, s.r.o. Všetky práva vyhradené. Ochrana údajov –  Podmienky poskytnutia služby