Vypracovala:

1. Geotermální energie Vypracovala: Míša Foretová Eliška Jánská Zuzka Báčová Andrejka Martínková

2. Geotermální energie obecně Rozlišujeme 2 druhy zdrojů geotermální energie: a) mokrá - energie páry a horké vody - výroba elektrické energie, otop b) suchá - z hlubokých vrtů Zdroj suchého tepla v 6 000 m zemské kůry při teplotách 200oC je větší než energetický obsah veškerých světových zásob fosilního paliva. Vzhledem k nízké tepelné vodivosti hornin je však toto teplo zatím průmyslově nevyužitelné. Vedením tepla z horninového podloží se dostává do atmosféry a do oceánů cca 35 TW. Systém suché páry Na některých místech jsou geologické poměry tak příznivé, že z podzemního tepelného zdroje - z vrtů nebo přírodních vývěrů - uniká přímo přehřátá pára. Ta pak (po odfiltrování kapiček vody) pohání turbíny elektrárny. Po ochlazení a zkondenzování se vrací sousedními vrty zpět do země, blíže k magmatickému poli. Tento postup je poměrně jednoduchý, je však použitelný pouze v případě dostupného zdroje o vysoké teplotě. Teplota páry může dosáhnout při sedminásobku atmosférického tlaku až 200oC. Systém mokré páry Obvykle není možné získat z podzemních zdrojů páru s tak dobrými parametry, aby mohla přímo pohánět turbínu. Tam, kde voda v podzemí dosahu teploty od 180C0 do 350oC(a díky vysokému tlaku se nezměnila v páru), vede se do odtlakovací nádrže, ve které se po rychlém snížení tlaku část vody změní v páru. Ta se opět vede na turbínu

3. A jak vlastně ta čerpadla pracují? Jako kompresor v chladničce? Tepelná čerpadla pracují na principu předávání rozdílu teplot mezi dvěma prostředími. Zjednodušeně lze tepelné čerpadlo přirovnat ke kompresoru v chladničce. Tepelné čerpadlo odnímá teplo z prostředí, v němž se nashromáždilo většinou ze slunečního záření (ze vzduchu, z vody nebo z půdy). Získané teplo předává do podlahového topení v místnosti nebo do ohřívané vody. Předem se vzniklé páry stlačí kompresorem tepelného čerpadla, který je nasává z výparníku. Stlačením páry na vysoký tlak 2 až 2,5 MPa se páry zahřejí na více než 60oC a vedou se do kondenzátoru, kde vzniká teplota 50 až 55oC. Tímto odnímáním tepla se zahřáté páry ochladí a zkondenzují. Vzniklá kapalina potom proudí přes škrtící ventil zpět do výparníku, kde se celý proces opakuje. Množství energie takto přečerpané z chladné vody do otopné soustavy je větší než energie spotřebovaná k pohonu kompresoru, zpravidla 3 až 4 krát. Poměr těchto energií se nazývá topný faktor tepelného čerpadla a vyjadřuje energetickou efektivnost zařízení. Běžně tepelná čerpadla dodají za ideálních podmínek třikrát až čtyřikrát více tepla než spotřebují elektřiny! Pro geotermální elektrárnu v Německu postačuje teplota +100 stupňů celsia, aby produkovala elektřinu. To je velká změna. Dříve bylo nutno vrtat velké hloubky. 3 – 5 km. Abychom dosáhli teplotu + 200 stupňů celsia. Vodní pára pak hnala turbínu. Dnes, při použití kapalin z vypařovací teplotou + 30 stupňů celsia, se požadavky na vstupní teplotu radikálně snižují. Pro Vaši informaci. Lze zjednodušeně tvrdit, že v hloubce 150 m je + 15 stupňů celsia. Není šance vyrábět elektřinu z termální vody kolem + 30. Potřebujete termální vodu minimálně + 100 stupňů celsia k výrobě elektřiny. Jsou potřebné zvláštní turbíny. Konvenční turbíny pracují na páře. Pro tyto turbíny uvažovaná teplota je příliš nízká. Nízko teplotní turbíny běží s médiem s vypařovací teplotou od 30 stupňů (ORC-turbines) nebo se míchá voda se čpavkem (Kalina turbines). (Do 6 m hloubky se projevuje latentní teplo. Tedy sluneční záření. Až od hloubky 6 m lze mluvit o geotermálním teple. Teple ze žhavého zemského jádra.) Jen kolem Rýna je již vydáno 140 povolení, ke stavbě geotermálních elektráren. Je to velmi lákavé, spolehlivé a ekologické. Navrtáte díru do země. Místo těžby uhlí berete přímo páru a vyrábíte elektřinu. Žádné skleníkové plyny, žádné znečištění, žádná doprava uhlí „přes celou republiku“. A hlavně. Žádný nákup paliva pro elektrárnu. V Děčíně je geotermální vytápění používáno již několik let. S novým typem turbín, pracujících s chladivem, místo vodní páry, by se mohlo jednat o ekologickou výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů.

5. Historie Od dvacátých let se začala využívat geotermální energie pro výrobu elektrické energie (Japonsko, Nový Zéland, USA). Ve větší míře dochází k využití až v šedesátých letech (v USA, v Indonésii i v rozvojových zemích Jižní Ameriky a východní Afriky). Výkony se pohybují od několika desítek MW do 300 MW. V roce 1989 bylo v zemích EU instalováno celkem 519 MW v elektrárnách využívajících tzv. vysokoentalpickou geotermální energii (o teplotě vody přes 150C0 ), zejména v Itálii (510 MW). Malé demonstrační jednotky jsou i ve Francii, Portugalsku a Řecku. Nízkoentalpická geotermální energie (teplota vody pod 150C 0) se využívá buď přímo, nebo pomocí tepelných výměníků nebo tepelných čerpadel k výrobě dodávkového tepla. Největší producenti tepla na bázi geotermální energie jsou: Francie - 204 000 toe [tun ropného ekvivalentu ] (8 541 TJ) a Itálie - 96 000 toe (4 019 TJ). V ostatních zemích EU (s výjimkou Irska, Lucemburska a Nizozemí) jsou jen malé demonstrační jednotky o roční výrobě 0,6 až 1,8 toe. Největší geotermální elektrárna typu "suchá pára" pracuje v Kalifornii v údolí "The Geysers". Má obdivuhodný výkon 950 MW.

6. Výhody-nevýhody Jejich nevýhodou je, že jsou dostupné pouze na některých místech zemského povrchu. Výstavba geotermální. Elektrárny je zhruba 5x dražší než stavba jaderné elektrárny. Jejich obrovskou výhodou je jejich šetrnost k životnímu prostředí, protože nepotřebují pro svojí výrobu žádnou fosilní surovinu(jako je uhlí, ropa, uran,…). Tak co zelení, už uvažujete o stavbě geotermálních Elektráren?? Jejich další výhodou je, že nejsou závislé na počasí, jako například sluneční nebo větrné elektrárny. A kolik, že by vlastně měla jedna taková elektrárna stát? vybudování takovéto elektrárny by stálo přibližně jednu miliardu korun. Další desítky milionů by bylo třeba vydat na průzkumy, přípravné práce a dalších dvacet milionů korun na provedení vrtu. Pravda, není to levná záležitost, a proto je třeba takovouto věc důkladně promyslet. Stavba takovéto elektrárny trvá asi tak pět let. Co by získala města postavením těchto elektráren? Tak především by takovéto město získalo vydatný a obnovitelný zdroj energie, který by přinesl energetickou nezávislost i zisk, protože tato energie by se mohla prodávat do veřejných sítí. Získané teplo by mělo pokrýt potřeby všech městských organizací a vytápět by se jím mohla i část soukromých objektů.(V tomto případě se mluví o městě velkém jako je asi Nová Paka. Mimochodem, právě toto město přemýšlí o výstavbě této elektrárny)

7. Elektrárny ve světě Na celém světě výkon cca 8000MW Celkový instalovaný výkon geotermálních elektráren ve světě se odhaduje na 8000 MW. Podíl těchto elektráren v rámci celé Evropy je minimální, v některých lokalitách je ale jeho význam značný. Mezi takové oblasti patří Island, kde z geotermálních zdrojů pochází většina elektrické energie a kde jsou tyto zdroje využívány i k vytápění domů, ohřevu vody atd. Dále je tento zdroj významně využíván v Itálii v oblastech s aktivní sopečnou činností (Vesuv, Liparské ostrovy, Sicílie). Geotermální energie je využívána i ve Francii, na Novém Zélandu, v Kalifornii, Japonsku, Mexiku a na Filipínách, avšak v mnohem menší míře.

8. I Německo vydává povolení ,,o stošest“ k výstavbě geotermálních elektráren Pro geotermální elektrárnu v Německu postačuje teplota +100 stupňů celsia, aby produkovala elektřinu. To je velká změna. Dříve bylo nutno vrtat velké hloubky. 3 – 5 km. Abychom dosáhli teplotu + 200 stupňů celsia. Vodní pára pak hnala turbínu. Dnes, při použití kapalin z vypařovací teplotou + 30 stupňů celsia, se požadavky na vstupní teplotu radikálně snižují. Pro Vaši informaci. Lze zjednodušeně tvrdit, že v hloubce 150 m je + 15 stupňů celsia. Není šance vyrábět elektřinu z termální vody kolem + 30. Potřebujete termální vodu minimálně + 100 stupňů celsia k výrobě elektřiny. Jsou potřebné zvláštní turbíny. Konvenční turbíny pracují na páře. Pro tyto turbíny uvažovaná teplota je příliš nízká. Nízko teplotní turbíny běží s médiem s vypařovací teplotou od 30 stupňů (ORC-turbines) nebo se míchá voda se čpavkem (Kalina turbines). (Do 6 m hloubky se projevuje latentní teplo. Tedy sluneční záření. Až od hloubky 6 m lze mluvit o geotermálním teple. Teple ze žhavého zemského jádra.) Jen kolem Rýna je již vydáno 140 povolení, ke stavbě geotermálních elektráren. Je to velmi lákavé, spolehlivé a ekologické. Navrtáte díru do země. Místo těžby uhlí berete přímo páru a vyrábíte elektřinu. Žádné skleníkové plyny, žádné znečištění, žádná doprava uhlí „přes celou republiku“. A hlavně. Žádný nákup paliva pro elektrárnu. V Děčíně je geotermální vytápění používáno již několik let. S novým typem turbín, pracujících s chladivem, místo vodní páry, by se mohlo jednat o ekologickou výrobu elektřiny z obnovitelných zdrojů.

9. Jak jsme na tom v ČR s geotermální energií? Uvažujeme o tom alespoň? V České republice jsou v dostupných hloubkách pouze zdroje geotermální vody o nízké teplotě(25-35oC), které jsou málo vhodné k energetickým účelům-je nutná instalace tepelného čerpadla. Výhodou na druhé straně je nízký obsah solí v této vodě, kterou by tedy\ nebylo nutné neinjektovat, ale bylo by ji možné po úpravě využít jako pitnou vodu. Jeden z takovýchto projektů byl zkoumán například v Děčíně, kde je zdroj geotermální vody teplé kolem 20oC (nyní je využívána pouze k ohřevu vody v místním koupališti). o odhadované celkové dynamické vydatnosti 100l\s( to odpovídá tepelnému výkonu asi 10MW). Další využití se připravuje. Další možnosti využití geotermální vody se podle nových geologických průzkumů ukazují na jižní Moravě(tj. severní část Vídeňské pánve), kde se nacházejí zdroje vody o teplotě 60-70oC, kterou by bylo možné využívat bez tepelného čerpadla.

10. Tepelný výkon geotermálních zdrojů na území bývalé ČSFR. Izočáry vymezují místa shodné geotermální aktivity.

12. Jedním z měst, které by chtělo vystavět takovouto elektrárnu je Nová Paka. Radnice by ráda vypnula do pěti let všechny plynové kotle v městské teplárně a nahradila je vlastní elektrárnou, která by využívala geotermální energii. Město má štěstí, že leží v jednom z dvaatřiceti míst, kde je možno postavit tuto elektrárnu. Co o tom říká starosta Nové Paky, co tento návrh prosazuje?,,O využití nějakého obnovitelného zdroje energie uvažujeme už delší dobu. Když jsme se dozvěděli, že patříme do poměrně malého okruhu míst v republice, kde by se dala energie získávat z nitra Země, okamžitě jsme se rozhodli tuto možnost důkladně prověřit,“ říká starosta Josef Cogan, ,,pro uvažovanou elektrárnu už máme vybráno vhodné místo v průmyslové zoně u heřmanic, kde by měl být potřebný geologický zlom.Prvním krokem bude důkladný průzkum, po němž by měl následovat už jen zkušební vrt. Ten by měl potvrdit dostatečný zdroj energie v hloubce asi pěti kilometrů pod zemským povrchem.“

13. A kde ještě by chtěli starostové vystavět geotermální elektrárny? Deset nejaktivnějších radnic se již dohodlo na založení centra pro výzkum energetického využití litosféry, které bude jejich snahy koordinovat. Zakladatelem centra se stal Liberec a z východočeského regionu se k němu kromě Nové Paky připojili ještě Pardubice, Opočno, Dobruška a Heřmanův Městec. Také v Litoměřicích nechtějí ,,zůstat pozadu“, protože právě zde zahájili 21.11.2007 ověřovací vrt hluboký 2111m pro geotermální elektrárnu. Tento vrt je nezbytným předpokladem pro výstavbu geotermální výtopny a elektrárny o předpokládaném výkonu 50MW. Tato akce je první svého druhu v České republice. Smyslem projektu je prokázat příhodné geologické podmínky umožňující využívat geotermální energii pro potřeby města a jeho obyvatel. Město Litoměřice podporuje tento výzkumný projekt se záměrem zajistit energetickou soběstačnost a zlepšit životní prostředí ve městě a tím docílit vytvoření příznivějších podmínek pro zdravější a kvalitnější život jeho obyvatel. České obce připravují projekty na stavbu nejméně šesti geotermálních elektráren. Dalších osm měst využití geotermální energie z pětikilometrové hloubky vážně zvažuje. Pokud by se podařilo všechny současné záměry zrealizovat, šlo by o celkovou investici nad čtrnáct miliard korun.

14. Názory ekologů na geotermální elektrárny V různých médiích jsme mohli získat informace, že geotermální elektrárny mají 5x horší návratnost investice než atomové elektrárny. Je možné, že tyto informace vypouštějí lidé bez znalostí problematiky geotermálních elektráren. Nebo naopak lidé, kteří o geotermálních elektrárnách vědí hodně, ale jsou placeni různými zájmovými skupinami. Rozhodně nejsem proti atomu. Nejsem ekolog typu: „ Do trenek a na stromy“. Francie má 80 % elektřiny z atomových elektráren. Mé levnější elektřinu, než v ČR. Francie je největším evropským exportérem elektřiny. Jenže časy se mění. Atomová elektrárna není perpetum mobile. Je nutno nakupovat uran. Za posledních 10 let se cena uranu zvýšila 10 x ! Nejvíce uranu nakupuje Rusko a Saúdská Arábie. Tedy země, s největšími zásobami ropy a zemního plynu na světě. Možná vědí, proč uran nakupují. Možná ty zásoby fosilních paliv již nejsou zas tak velké.

15. Jak je to tedy s ekonomikou geotermálních elektráren? Vyplatí se to? Potřebujete vodu o teplotě minimálně 120/125 stupňů celsia. Chcete – li získat elektrický výkon 5 MW, současná aktuální investice je 25 – 35 milionů EUR. Tedy nějakých 945 milionů Kč. To je díky „novým turbínám“, kterým postačují tyto nižší teploty. Pokud by elektrárna běžela 8000 hodin ročně, je to 40 milionů kWh. Tedy tržba za elektřinu 104 milionů Kč. Tedy prostá návratnost investice 9 let. K tomu je ovšem nutno připočítat teplo, které lze využít např. k vytápění sídliště, pokud je nějaké poblíž. Cena tepla při centrálním zásobování teplem je dnes 400 – 600 Kč/GJ. Cena teplovodů není započítána. To by mohlo přesto podstatným způsobem snížit návratnost investice. Tato investice je počítána v „běžném podloží“. Pokud budete geotermální elektrárnu budovat na geotekotnické poruše, bude hloubka vrtu menší, investice tedy nižší, nebo výkon při stejné investici podstatně vyšší. Tedy ještě mnohem lepší ekonomika

16. Opravdu má atomová elektrárna 5x lepší návratnost? Víme jen, že „poslední atomová elektrárna byla v ceně cca 80 miliard Kč. Jenže to byly tehdy ještě téměř socialistické ceny. Od revoluce se ceny ve stavebnictví zvýšily několikanásobně. Odhaduje se minimálně 10krát-20krát více. Geotermální elektrárny-cesta pro lidstvo! Domníváme se, že po dřevu, uhlí, ropě, atomu nyní přichází doba geotermální. Je možné, že lobby dokáží příchod nové technologie přibrzdit, nedokážou to ale zastavit. Je možné, že ropa nedojde nikdy. Bude ji za pár let ještě někdo chtít? Jako surovinu pro chemický průmysl určitě, záleží na ceně, v oblasti tepla a výroby elektřiny ji ale zřejmě čeká ústup ze slávy.

17. Fotogalerie

18. Princip

19. Geotermální elektrárna Nesjavellír -Island

24. A jedna zajímavost na konec První geotermální elektrárna byla otevřena v Larderello v Itálii už v roce 1904.

25. Grafika: Michaela Foretová Přednes: Eliška Jánská Zuzka Báčová Andrejka Martínková Míša Foretová Informace sehnala: Eliška Jánská Úprava informací: Míša Foretová Obrázky sehnala: Míša Foretová, Eliška Jánská Zdroje: www.wikipedia.cz www.google.com