Denník N

Geotermálna elektráreň: ako funguje a čo prinesie Slovensku?

Horúca voda zo zeme odovzdáva v geotermálnej elektrárni svoj energetický potenciál, pričom vzniká zelená elektrina. Foto – Shutterstock
Horúca voda zo zeme odovzdáva v geotermálnej elektrárni svoj energetický potenciál, pričom vzniká zelená elektrina. Foto – Shutterstock

Jednou z výhod elektriny vyrobenej z horúcej podzemnej vody je nulový vplyv na životné prostredie.

V najbližších rokoch by sme sa aj na Slovensku mali dočkať prvej geotermálnej elektrárne. S naším zámerom sme po viac ako dvoch rokoch príprav a prieskume v teréne pokročili do ďalšej fázy.

Celý projekt sme pred časom posunuli na posudzovanie vplyvov na životné prostredie (EIA) a po získaní povolení by sme radi v prvej polovici budúceho roka začali pri Žiari nad Hronom s hĺbením prvého geotermálneho vrtu.

Za posledné mesiace, odkedy sme projekt bližšie predstavili, sa k nám dostalo množstvo pozitívnej spätnej väzby, z čoho sa teším. Súvisí to nepochybne aj s tým, že čoraz viac ľudí aj na Slovensku si uvedomuje kritický stav klímy a nevyhnutnosť hľadania udržateľných riešení. Stále častejšie sa spájajú práve s využívaním obnoviteľných zdrojov energie.

Na začiatku sú hlboké vrty

Geotermálna energia je v tomto ohľade jednoznačnou voľbou, keďže umožňuje produkovať zelenú elektrinu a teplo bez vzniku emisií a iných škodlivých vplyvov na životné prostredie. To je v kontexte doterajšieho dlhodobého uprednostňovania uhlia a zemného plynu na tento účel absolútny protipól.

Pri rozhovoroch o našom projekte geotermálnych elektrární na Slovensku smerujú často otázky na technológie. Súvisí to zrejme s tým, že ide o technologický projekt, ktorý zatiaľ v krajine nemáme, a preto sú otázky odborníkov, ale aj laickej verejnosti namieste.

Ako teda taká geotermálna elektráreň vlastne bude vyzerať a ako v nej dokážeme vyrobiť elektrinu bez zapojenia fosílnych palív?

Poďme po poriadku. Výhodou geotermálnej elektrárne je minimálny záber pôdy aj vplyv na okolité prostredie. Predstavme si pozemok zhruba polovice futbalového ihriska, na ktorom umiestnime všetko potrebné, čo nám umožní produkovať zelenú energiu. Mimochodom, v zábere potrebnej plochy vedie geotermálna energia ako najúspornejší zdroj aj v porovnaní s inými obnoviteľnými zdrojmi (ako ukazuje infografika nižšie).

Geotermálne vrty sa môžu nachádzať v tesnej blízkosti vedľa seba. Ich hĺbenie prebieha niekoľko týždňov, keďže sa potrebujeme dostať do hĺbky viac ako 3,5 kilometra. Tam sa totiž nachádza horúca voda s potrebnou teplotou od 130 do 150 stupňov Celzia.

Keď je vrt dokončený, prebieha takzvaná hydrodynamická skúška, ktorá má potvrdiť, že geotermálnu vodu môžeme bez problémov z hĺbky čerpať a využívať. Tento proces sprevádzajú aj úradné úkony – záverečným krokom je získanie povolenia na trvalý odber a reinjektáž geotermálnej vody (tá naďalej zostáva majetkom štátu, teda nás všetkých).

Pri využívaní geotermálnej energie vzniká zároveň priebežná povinnosť evidovať množstvo vyťaženej vody. Dáta tvoria takzvanú hydrologickú bilanciu, ktorú musí odberateľ každý rok poslať Slovenskému hydrometeorologickému ústavu.

Ako sa z horúcej vody stane elektrina

Ak sa už horúca voda dostane na povrch, tú najnáročnejšiu fázu máme za sebou. Samotná elektráreň nevyžaduje zásadnejšiu výstavbu. Jej dôležitým prvkom je takzvaný výrobný objekt, v ktorom bude umiestnená hlavná technológia.

V našom prípade je reč o takzvanom Organickom Rankinovom cykle (ORC), ktorý je dnes v geotermálnych elektrárňach v stredných teplotných systémoch najčastejším riešením. Vo všeobecnosti ide o typ binárneho cyklu, čo znamená, že v ňom cirkulujú dva druhy tekutiny.

Tou prvou je vyťažená geotermálna voda s teplotou okolo 140 stupňov Celzia, ktorá po filtrácii prichádza do tepelného výmenníka. Tu zohrieva druhú kvapalinu – pracovnú (v našom prípade uvažovaný izobután) – nachádzajúcu sa v samostatnom okruhu. Pracovná kvapalina má nižší bod varu, a tak pri ohreve rýchlo mení svoje fyzikálne vlastnosti.

Pracovná kvapalina sa v binárnom cykle rozpína (expanduje) a vznikajúca para vytvára tlak na turbínu generátora. V procese výroby elektriny už žiadny ďalší háčik nenasleduje a prebieha štandardne: para turbínu generátora roztáča a vďaka tomu vzniká elektrická energia (princíp názorne vysvetľuje napríklad toto video z nemeckej elektrárne Kirchstockach).

Vyrobená elektrina sa vyvádza do transformátora a odtiaľ ďalej do distribučnej sústavy. Z tej už môže zásobovať priamo domácnosti či výrobné prevádzky.

Samotná pracovná kvapalina sa po odovzdaní svojho energetického potenciálu ochladzuje. Tento proces prebieha vo vzduchovom kondezátore – ochladzovanie sa deje vďaka vzduchu z okolia.

Táto pracovná látka sa následne čerpadlom vracia do okruhu, kde sa opätovne ohrieva a uzatvorený proces beží dookola. Využitá geotermálna energia sa po ochladení takisto ďalej využíva – zohrievať môže aj obyčajnú vodu, ktorá sa využíva na vykurovanie v systéme CZT a k obydliam smeruje cez potrubie. Časté je aj využitie na ohrev skleníkov, pri chove rýb či ako zdroj tepla pre priemysel.

Po tomto – takzvanom kaskádovitom (viacetapovom) – využití tepla sa geotermálna voda zatláča naspäť do zeme, už s teplotou okolo 30 stupňov. V hĺbke sa znova ohreje a opätovne využije, čo takisto podporuje udržateľnosť.

Čistý zdroj namiesto fosílnych palív

Výroba elektriny z geotermálnej energie teda nie je žiadna atómová fyzika. Na roztočenie turbíny generátora sa využíva vysoký energetický potenciál vyťaženého tepla, obsiahnutého v geotermálnej vode.

Keďže proces prebieha v uzatvorenom cykle, elektráreň žiadnym spôsobom nezasahuje do okolia. Voda z podzemia sa nikam nevypúšťa, ale vracia sa naspäť do horninového podložia. Čo je najdôležitejšie, nevznikajú žiadne škodlivé emisie.

Zdá sa vám to jednoduché a pýtate sa, prečo na Slovensku doteraz žiadna geotermálna elektráreň nevznikla, respektíve prečo sa na tento zdroj, ktorý máme priamo pod nohami, nespoliehame viac? To isté sa pýtam aj ja…

Jednou z hlavných prekážok rozvoja geotermálnej energie je finančná otázka. Tá je spojená aj s určitou mierou rizika, či sa po zrealizovaní vrtu nájde voda s vyhovujúcimi vlastnosťami. Našťastie, dnešné moderné merania toto riziko znižujú na minimum. Taktiež správne nastavenie legislatívnych podmienok a podporných schém vie vo veľkej miere pomôcť rozvoju geotermálnej energie, no ide o oblasti, v ktorých Slovensko zaostáva aj v porovnaní s našimi najbližšími susedmi.

Nedávno som videl zaujímavú reportáž televízie CNBC o geotermálnej energii. Podľa niektorých odborníkov by dokázala vykryť až polovicu celkovej spotreby elektriny na planéte.

Na Slovensku máme nadpriemerné podmienky na využívanie geotermálnej energie. Vďaka tomu sa môžeme podieľať na zvyšovaní tohto podielu, čo nám zároveň umožní postupne nahrádzať konvenčné, neekologické palivá dlhodobo zhoršujúce klimatickú situáciu a negatívne ovplyvňujúce životné prostredie.

Teraz najčítanejšie

Michal Mašek

Zaujímam sa o rozvoj využitia geotermálnej energie na Slovensku ako cenného obnoviteľného zdroja. Naša krajina má v tejto oblasti značný potenciál, ktorý sme zatiaľ využili iba málo. Geotermálnej energii sa venujem od roku 2011, už v rámci MBA štúdia som vypracoval koncepčný plán prvej geotermálnej elektrárne na Slovensku. Verím, že sa čoskoro v aktualizovanej podobe stane realitou. V súčasnosti pôsobím ako projektový manažér v spoločnosti PW Energy, ktorá realizuje geotermálne projekty na strednom a východnom Slovensku. V mojom blogu sa budem venovať predovšetkým osvete v oblasti geotermálnej energie. https://www.linkedin.com/in/michalmašek/