Geotermální Energie: Obnovitelný Nebo Částečně Obnovitelný Zdroj?

Geotermální energie je teplo vytvářené uvnitř Země. Jedná se o energii obnovitelnou, čistou a oproti elektrárnám na fosilní paliva ekologicky nenáročnou. Jejími projevy jsou erupce sopek a gejzírů, horké prameny či parní výrony. Využívá se ve formě tepelné energie (pro vytápění), či pro výrobu elektrické energie v geotermálních elektrárnách.

Původ Geotermální Energie

Zhruba 2 900 kilometrů (1 800 mil) pod zemskou kůrou nebo povrchem se nachází nejteplejší část naší planety: jádro. Teploty tam stoupají na více než 5000 °C (asi 9000 °F). Malá část tepla v jádře pochází z tření a gravitačního působení vzniklého při vzniku Země před více než 4 miliardami let. Malá část tepla v jádře pochází z tření a gravitačního působení vzniklého při vzniku Země před více než 4 miliardami let. Draslík má například v jádře 20 neutronů. Draslík-40 má však 21 neutronů. Jak se draslík-40 rozpadá, mění se jeho jádro a uvolňuje obrovské množství energie (záření). Radioaktivní rozpad je neustálý proces v jádře.

Teplota Země stoupá s hloubkou od povrchu k jádru. Tento postupný nárůst teploty je známý jako geotermální gradient. Tepelná energie Země roste s rostoucí vzdáleností od povrchu, ovšem její projevy je možné spatřit i na povrchu v podobě horkých pramenů, gejzírů, parních výronů či erupcí sopek.

Zemské sféry a teploty

Následující tabulka ukazuje teploty v různých hloubkách zemských sfér:

Pokud jsou podzemní horninové formace zahřáty na přibližně 700-1300 °C (1300-2400 °F), mohou se stát magmou. Magma je tavenina (částečně roztavená) hornina prostoupená plynem a plynnými bublinami. Magma zahřívá okolní horniny a podzemní vodní nádrže. Všechny tyto zdroje představují geotermální energii. Jejich teplo lze zachytit a využít přímo k vytápění, nebo jejich pára může být využita k výrobě elektřiny.

Čtěte také: Využití geotermální energie v praxi

Většina geotermální energie Země nevystupuje ven jako magma, voda nebo pára. Zůstává v plášti, pomalu se šíříc ven a hromadíc se jako kapsy vysokého tepla.

Historie Využití Geotermální Energie

Již od starého Říma byla tato energie využívána ke koupelím a lázeňským potřebám nejen v Itálii, ale i dnešním Německu, Francii, Španělsku, Řecku a Turecku. V roce 1827 Ital Francesco Larderel navrhl možnosti zpracování přehřáté páry ze sopečné činnosti v Toskáně. To je považováno za úplně první využití geotermální energie v průmyslu na světě. V roce 1904 na tom samém místě jako F. První geotermální elektrárna byla otevřena v Larderello, Itálie už v roce 1904.

Jedním z impulsů ke zvýšení zájmu o geotermální energii bylo několik ropných krizí v průběhu 20. století a oprávněné obavy o vyčerpání zdrojů fosilních paliv. Největší rozvoj zažívá v současné době, to převážně díky snaze o snížení emisí oxidu uhličitého, změnám v globálním klimatu a celkovém oteplování planety Země.

Způsoby Získávání Geotermální Energie

Mnoho zemí vyvinulo metody pro těžbu geotermální energie. Různé typy geotermální energie jsou dostupné v různých částech světa. V Islandu hojné zdroje horké a snadno dostupné podzemní vody umožňují většině lidí spoléhat na geotermální zdroje jako na bezpečný, spolehlivý a levný způsob získávání energie.

Geotermální energie je výsledkem působení tepelné energie zemského jádra. Patří mezi obnovitelné zdroje energie, i přes to, že některé zdroje geotermální energie jsou vyčerpatelné v horizontu několika desítek let.

Čtěte také: Vliv Energie na Přírodu

Fyzikálně chemické reakce - reakce probíhající v zemské kůře, při kterých se uvolňuje teplo (exotermické), jsou např. Teplota roste s rostoucí vzdáleností od povrchu Země, tento nárůst je ovlivněn teplotní vodivostí hornin, tektonickou aktivitou a dalšími vlivy, např. Tepelný gradient udává přírůstek teploty na jednotku hloubky. Průměrný hodnota je 30 °C/km. Tepelný tok - představuje množství tepla procházející jednotkou plochy za jednotku času.

Geotermální energie se vyskytuje na celé planetě, na 10 % rozlohy se jedná o hydro-geotermální zdroje, kdy je přenos tepla na povrch zprostředkován pomocí geotermální vody, geotermální páry, nebo jejich směsi. V oblastech s absencí výskytu geotermální vody je k získávání geotermální energie využito technologie EGS (Enhanced Geothermal System). Tato metoda pracuje se suchými horninami nepropustnými pro kapaliny, v nich jsou uměle vytvářeny praskliny, nebo jsou drceny, čímž vzniká prostor tepelného výměníku. Následně je inejktážním vrtem do tohoto prostoru vháněna voda, která odebírá teplo okolní hornině. Díky vysokému tlaku tato voda zůstává v kapalném stavu i při teplotách překračujících 100 °C. V praxi je tento systém realizován buď dvěma vrty vzdálenými minimálně 1 km, které jsou spojeny jednou puklinou nebo několik vrtů vzdálených minimálně 300 m , které spojuje více puklin.

Systém HFR, neboli horké porušené horniny, se využívá v lokalitách, kde se takový typ horniny vyskytuje samovolně. Jedná se především o tektonická pásma. Tepelné čerpadlo je schopné přeměnit nízkopotenciální teplo na teplo vhodné pro vytápění nebo ohřev vody. Dalším případem je využití geotermálních tepláren.

Využití Geotermální Energie

Pro přeměnu geotermální energie na energii eletrickou se využívá geotermálních elektráren. V současné době se využívá tří typů geotermálních elektráren - Dry Steam (na suchou páru), Flash Cycle (bleskový okruh) resp. Typ Dry Steam využívá přímo geotermální páru získanou ze země pro pohon turbíny. Tato technologie vyžaduje geotermální zdroj velmi vysokých teplot, většinou v tektonických oblastech. Elektrárny Flash Steam jsou nejrozšířenějším typem geotermálních elektráren. Využívají vody o teplotě vyšší než 160 °C, tato voda je nejprve změnou tlaku přivedena k varu a přeměněna v mokrou páru, ta následně vstupuje do separátoru, kde se oddělí pára a mineralizovaná voda. Binární elektrárny využívají teplonosného média s nízkým bodem varu a vysokým tlakem par při nízkých teplotách - obvykle organických kapalin (např. propan, isobutan a freon). Teplonosné médium je ohříváno ve výměníku a díky nižší teplotě varu se odpařuje i při nízkých teplotách a tyto páry následně pohánějí turbínu.

V podmínkách České republiky je nejvhodnějším způsobem využití geotermální energie HDR, jelikož hydrogeotermální zdroje se vyskytují ve velmi omezené míře a jejich teplota je poměrně nízká, většinou jsou tyto lokality využívány pro lázeňské účely.

Čtěte také: Udržitelná Budoucnost

Země s největším podílem výroby geotermální energie jsou Island, Filipíny, Indonésie, Nový Zéland, USA a Itálie.

Využití geotermální energie na Islandu

Island je v rámci Evropy nejvhodnější zemí pro využití geotermální energie. Ve využití geotermální energie pro vytápění je Island světovým lídrem. Vytápěno, včetně zajištění ohřevu vody, je tímto způsobem více než 85 % všech budov. Nejenže je tento způsob vytápění ekologický, ale v případě Islandu jsou i náklady oproti využívání ostatních tepelných zdrojů o mnoho nižší.

Potenciál a Výzvy

S realizováním vrtů a vytvářením puklin v horninách vzniká také riziko zemětřesení. Navíc je dostatečný tepelný spád obvykle zároveň spojen s geologickou nestabilitou oblasti, v níž se nachází, což klade vysoké nároky na kvalitní stavbu schopnou odolávat zemětřesením.

V roce 2010 byla celosvětová instalovaná kapacita geotermálních elektráren 10 715 MWe, z toho nejvíce absolutně nejvíce v USA - 3 086 MWe. V roce 2008 geotermální elektrárny vyrobily 60 435 milionů kWh elektrické energie.

Na rozdíl od všech okolních zemí však Česko dosud hlubinnou geotermální energii pro výrobu tepla ani elektřiny nevyužívá, respektive energii Země využívá pouze v její mělké podobě pomocí tepelných čerpadel. Výhledově by z geotermální energie šlo v Česku získávat 1,5násobek současné celkové spotřeby tepla a čtvrtinu hrubé spotřeby elektřiny. Tolik činí tzv. technický potenciál, který předpokládá využití veškeré dostupné geotermální energie při současném respektu územních omezení, ochranných pásem a částečně i reálnou dosažitelnost potřebných teplot. Takové rozšíření nelze očekávat před rokem 2050.

Do roku 2030 přitom lze realisticky očekávat vznik nejméně prvních pěti tepláren a deseti výtopen, což předpokládá střední scénář Komory obnovitelných zdrojů energie. Je ale potřeba dokončit identifikace nejvhodnějších lokalit, testování použitelných technologií a především vytvořit vhodné, nediskriminační finanční programy.

tags: #geotermalni #energie #obnovitelny #nebo #castecne #obnovitelny

Oblíbené příspěvky:

• Periodická tabulka
• Netradiční reklama
• Stylové odpadkové koše
• Odpad z autoservisu a zákony ČR
• Chilida ocasooká v přírodě