Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie

Transkript

1 ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie doc. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D. Pracovní materiály pro výuku předmětu. M.Kabrhel 26 Geotermální energie Historie starověcí přírodovědci a filozofové psali o podzemním ohni Využití teplé vody pro termální lázně (starověký Řím, území Itálie, Německa, Turecka, Číny, Indonésie,..) V příbramském dole Vojtěch se poprvé na světě v roce 1873 prorubali hlouběji než 1000 m pod povrch dosahovaly teploty 50 C 1904-první využití pro výrobu elektrické energie v Itálii Teplota 38 stupňů Celsia, vydatnost pramene 800 l/s. 27 1

2 Geotermální energie Zdrojtepla: vznikplanety+rozpadradioaktivníchlátek Využití: zásobováníteplem výrobaelektřiny(ohřev >150 C) zásobníkytepla,chladu 28 Zjednodušený geotermální model

3 Geotermální energie energie z hydrotermálních zdrojů vysoké teploty (>200 C) pro výrobu elektrické energie vulkanicky aktivní oblasti energie tepla hornin ( suché zemské teplo ) vysoké teploty (>130 C) pro výrobu elektrické energie (HDR hot dry rock) vhánění a čerpání vody energie z hydrotermálních zdrojů vyšší teploty (<150 C) pro výrobu tepla (vulkanicky aktivní i sedimentární oblasti) nejběžnější zdroje geotermální energie pro nízkoteplotní systémy (tepelná čerpadla) 30 Geotermální energie Postup využití geotermální energie Vytvoření fyzikálního/matematického modelu využívané oblasti Vytvořit předpověď využití na základě modelů a měření Stanovit správné řešení vrtů a provést jeho realizaci Čerpání energie řídit podle její dodávky (nevyčerpat geotermální reservoár) 31 3

4 Přímé využití geotermální energie 1. Vrt 2. Hlava vrtu 3. Přívodní potrubí geotermální energie 4. Průtočný bazén 5. Vypuštění bazénu 6. Přepad 32 Nepřímé využití geotermální energie 1. Vrt 2. Hlava vrtu 3. Výměník tepla 4. Ochlazená geotermální voda pro další použití 5. Odpadní geotermální voda 6. Recipient 7. až 10 Vytápěcí systém 33 4

5 Nepřímé uzavřené využití geotermální energie 1. a 11. Vrt 2. a 10. Hlava vrtu 3. Výměník tepla 4. a 7. Odběrná místa 5. a 9. Čerpadlo 6. Výměník tepla 7. až 10 Vytápěcí systém 34 Přímé využití horké páry s kondenzátorem 1. Geotermální vrt 2. Hlavní uzávěr vrtu 3. Parní turbína 4. Generátor 5. Kondenzátor 6. a 8. čerpadla chladícího okruhu 7. Chladící věž 9. Reinjektážní čerpadlo 35 5

6 Geotermální elektrárna Řešení: Systém suché páry používá přímo páru získanou ze země na pohon turbíny. Systém mokré páry nechá nejprve horkou vodu přeměnit v páru a ta pak slouží k pohonu turbíny. Horkovodní (binární) systém použije vodu s nízkou teplotou, která předá ve výměníku teplo organické kapalině (např. propan, freon) s nižším bodem varu, a teprve její pára pak pohání turbínu. 36 Hengill-Island Teplotní profil podloží 37 6

7 Geotermální energie Hlavní sledované fyzikální veličiny tepelný tok Průměrný tepelný tok (množství tepla, které projde jednotkovou plochou na zemském povrchu) na Zemi je 60 +/- 10 mwm -2. tepelná vodivost hornin hydrogeologické parametry lokality 38 Mapa vhodných lokalit v ČR

8 Geotermální energie v ČR Litoměřice od 2006 je hlouben zkušební vrt (dokončeno 2007 hloubka 2100m, teplota 63 C) dále plánovány 3 vrty do hloubky 5000m (možná 2017) výkon 10-30MWt tepelný a 5MWe elektrický (organický Rankinůvcyklus). Vytvářena seismická monitorovací síť (5 bodů) HDR metoda pro využití pro výrobu elektřiny a tepla. Teplota vody předpokládána C Probíhá veřejná diskuze o dopadech na životní prostředí Náklady odhadovány na 2-3 miliardy Kč. Cena tepla ze zdroje závisí na jeho vydatnosti a obtížně se odhaduje 40 Využití geotermální energie Teplejší oblasti výroba elektřiny Chladnější oblasti výroba tepla + (elektřiny) Island vytápění domů, skleníků (např. pěstování jižního ovovce), veřejných budov, bazénů, pro vyhřívání chodníků Další země, které geotermální energii ve větším využívají, jsou USA, Velká Británie, Francie, Švýcarsko, Německo a Nový Zéland. 41 8