Doc. RNDr. Miroslava Blažková, Ph.D.

Transkript

1 GEOTERMÁLNÍ ENERGIE 1 Doc. RNDr. Miroslava Blažková, Ph.D. ZÁKLADNÍ INFORMACE O GEOTERMÁLNÍ ENERGII Geotermální energie = teplo Země koncentrované v horninách, vodě, kapalinách či plynech. Zemské teplo je z větší části zachované kosmické teplo při vzniku naší planety. Teplo z nitra planety postupuje k povrchu a jeho úniku brání tvrdá zemská kůra či vodní obal. Teplo Země se však průběžně doplňuje na povrchu naší planety sluneční energií, teplem vznikajícím rozpadem radioaktivních prvků, při metamorfóze hornin, při pohybu bloků zemské kůry, v místech vulkanických procesů či při Exotermních reakcích (oxidace, rekrystalizace minerálů apod.). 2 1

2 V NITRU ZEMĚ JE DOSTATEK GEOTERMÁLNÍ ENERGIE, JEJÍ ZDROJE JSOU OVŠEM DOSAŽITELNÉ JEN VE SVRCHNÍ ČÁSTI ZEMSKÉ KŮRY. PODLE ODHADŮ JE V NEJSVRCHNĚJŠÍ TŘÍKILOMETROVÉ VRSTVĚ ZEMSKÉ KŮRY ZAKONZERVOVÁNO TEPLO JAK V HORNINÁCH, TAK VE VODĚ I PÁŘE V MNOŽSTVÍ, KTERÉ BY STAČILO POKRÝT SPOTŘEBU LIDSTVA NEJMÉNĚ NA LET. 3 HLAVNÍ ZDROJE GEOTERMÁLNÍ ENERGIE A JEJÍ CHARAKTERISTIKY Energetický potenciál Země je vypočítaný na 10 megawatroků. 4 hlavní zdroje G.E. (geotermální energie): - zemské jádro - exogenní reakce při metamorfóze - magmatická činnost -radiační rozpad (U,Th,K aj.) Množství zemského tepla, které se šíří ve směru teplotního spádu, je charakterizováno zemským tepelným tokem, který závisí na tepelné vodivosti hornin a vertikálním přírůstku teploty s hloubkou (tepelný gradient). Výše uvedené veličiny geotermický stupeň a tepelný gradient, tepelný tok a tepelná vodivost hornin se využívají pro hodnocení zemského tepla. 4 2

3 Teplota Země. Pricipy vzniku geotermální energie Podzemní tepelný zdroj prohřívá nadložní formace. Tepelný zdroj struktury aktivních tektonických procesů při okrajích litosférických desek,kde dochází v výstupu horkých magmatických těles do zemské kůry. Geologické faktory : možnost oběhu podzemní vody v rozpukaných horninách dostatečná akumulace podzemní vody trvalý přínos tepla zakrytí struktury proti úniku tepla 4

4 GEOTERMÁLNÍ SYSTÉMY Nízkoteplotní zdroje geotermální energie do 50 C tepelná čerpadla systému voda/voda, země/voda Středněteplotní zdroje geotermální energie do 100 C přímé využití voda/voda, nebo výměníkem tepla pro menší objem tepla a nižší teploty koaxiální vrty menší hloubky Vysokoteplotní zdroje geotermální energie nad 100 C 250 C a více Systémy: HDR (Hot Dry Rock horké suché horniny). sestava tří hlubokých vrtů: 2 produkční a 1 vsakovací FHR (Fractured Hot Rock přírodní horké rozpukané horniny) EFHR (Enhanced Fractured Hot Rock technicky upravené horké rozpukané horniny) HWS (Hot Water System systém horké vody )... sestava dvou vrtů: produkční a vsakovací 11 Horké suché horniny HRD systém 12 6

5 NEGATIVNÍ VLIVY GE NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ Znečišťování ovzduší z geotermálních par: Př. G.T. elektrárna Bjarnalflag (Island) : CO 2-50 % H 2 S - 45 % H 2-3 % N - 2 % Znečišťování vody solemi. Př. G.T. elektrárna Wairakei (N.Z.) : bylo vypouštěno do řeky Waikato tun/ročně chloridů, tun sodíku, tun křemíku,5 000 tun draslíku,1 000 tun vápníku a boru a 150 tun arzenu. Oteplování vodotečí odpadní vodou,změny flory a fauny. Radioaktivita,Alfa radiace v páře The Geysers (USA). 13 HISTORIE VYUŽÍVÁNÍ GEOTERMÁLNÍ ENERGIE Výskyt teplých pramenů starý Řím Teplo v dolech Bánská Štiavnica r Teplo v blízkosti aktivní vulkanické činnosti Island město Reykjavik r.1928 První geotermální elektrárna v Toskánsku v r kapacita 250 kw Současné využití tepla z geotermální zdrojů na Zemi - výroba elektřiny 8240 M -přímo vytápění MW 14 7

6 MAPA,,OHNIVÝ KRUH 17 THE GEYSERS KALIFORNIE (FOTO PAČES) 18 9

7 OBR: GEOTERMÁLNÍ PARNÍ ELEKTRÁRNA MUTNOVSKÁ 2 NA KAMČATCE (ARCHIV CVEVL,2008). 19 Technologie geotermálních elektráren 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, isobutan a freon) s nižším bodem varu, a teprve její pára pak pohání turbínu. Vpřiloženém grafu jsou uvedeny státy a jejich procentuální využívání geotermální energie k výrobě elektrické energie

8 Isolinie tepelného toku v ČR 25 SOUČASNĚ ROZPRACOVANÉ GEOTERMÁLNÍ PROJEKTY V ČR Litoměřice - územní rozhodnutí - geofyzikální průzkum -průzkumný vrt do hloubky 2110m -ověřena a potvrzena teplota, horniny Dětřichov - územní řízení, geofyzikální průzkum, EIA, celkový projekt Lovosice Liberec - geofyzikální průzkum, příprava územního rozhodnutí -připraven projekt průzkumu Boskovice, Nová Paka, Semily 26 13

9 Teploty na vrtech ve struktuře Ústí nad Labem - Děčín 250 teplota C hloubka v m TEPELNÁ ČERPADLA A JEJICH TYPY: Tepelná čerpadla pomáhají získat tepelnou energii z primárního obnovitelného zdroje zemského tepla. Celkový topný výkon tepelného čerpadla je součtem energie získané a energie dodané (příkon). Podíl topného výkonu a příkonu se nazývá topný faktor. Čím větší je tedy teplota nízkopotenciálního primárního zdroje tepla, tím větší je topný faktor. Čím větší je hodnota topného faktoru, tím větší je tepelný zisk a tedy levnější provoz vytápění. V porovnání spřímotopným vytápěním lze náklady na vytápění snížit o 55 % a více