VEĽKOKAPACITNÉ GEOTERMÁLNE SYSTÉMY CZT, ŠPECIFICKÉ PODMIENKY NÁVRHU A VYUŽÍVANIA. RNDr. Otto Halás, CSc., Slovgeoterm a.s. Bratislava, Palisády 39, 811 06, slovgeo@gtinet.sk, tel.0421 2 54427741 Ing. Vladimír Beňovský, Slovgeoterm a.s. Bratislava, Palisády 39, 811 06, slovgeo@gtinet.sk, tel.0421 2 54427741 Pojem veľkokapacitné geotermálne systémy sa v bežnej praxi zatiaľ nepoužíva. Pre to by bolo potrebné sa pokúsiť zadefinovať tento pojem pre podmienky SR. Pretože v krajinách s bohatými náleziskami geotermálnej energie (Island, Taliansko, Nový Zéland ) bude definícia veľkokapacitných systémov iná,ako v podmienkach Slovenskej republiky. Jediným kritériom by pre naše podmienky mohli byť zákon 127/94 Z.z. o posudzovaní vplyvov na životné prostredie a zákon 595/2003 o dani z príjmov. Zákon 127/94 vyžaduje posudzovanie geotermálnych staníc nad 50 MW. Zákon 595/2003 oslobodzuje od platenia daní v roku uvedenia geotermálnej stanice do 10 MW a ďalších päť rokov prevádzky. Na základe uvedeného je možné konštatovať, že by sme mohli zadefinovať veľkokapacitné zdroje od 10 MW, resp. od 50 MW. V prvom prípade takýmito zdrojmi je napríklad v Levickej kryhe odvŕtaný vrt na Podhájskej, ktorého tepelný výkon je 12 MW. Tiež tri odvŕtané vrty v Košickej kotline majú kapacitu 48 MW. Samozrejme, že kapacita Košickej kotliny v pripravovanom projekte bude 100 MW, pričom využiteľný výkon zdroja je až 300 MW. Z tohto pohľadu, by sme mohli teda pokračovať vtom, že veľkokapacitným zdrojom budeme definovať zdroje s výkonom nad 10 MW. Veľkokapacitný zdroj geotermálnej energia v Košickej kotline sa nachádza v mezozoických vrstvách. Tri odvŕtané vrty preukázali, že teplota vody dosahuje na ústí vrtu okolo 130 C, výdatnosť vrtov je 55 65 l.s -1. To znamená, že vrt je schopný dodávať okolo 17 MW t. Pre zabezpečenie 100 MW t, je počítané s nasadením 5 ťažobných a 5 reinjektážnych vrtov. Zvyšok tepla sa získa tepelnými čerpadlami z vratnej vody SCZT Košíc, ktorá dosahuje hodnôt 60 70 C.
Vzhľadom na vysokú salinitu geotermálnych vôd ( až 30 g.l -1 ) je potrebné využitú geotermálnu vodu reinjektovať. Vysoký obsah CO 2 v geotermálnej vode vyžaduje, aby využitá geotermálna voda pre zatláčaním nemala vyššiu teplotu ako 40 C. To je jeden z dôvodov nasadenia tepelných čerpadiel na vratnej vode. Doterajšie práce na príprave projektu Využitie geotermálnej energie Košickej kotliny odkryli všetky špecifické ekonomické podmienky nasadenia geotermálneho zdroja v podmienkach systému centrálneho zásobovania teplom. V prvom rade je potrebné konštatovať, že geotermálny zdroj je tepelný zdroj. Spravidla pri veľkostiach zdroja 10 a viac MW, ide v podmienkach SR o viac ťažobných vrtov. Pokiaľ nie sú vybavené ponornými čerpadlami, regulácia výkonu je dosť obtiažna a spravidla počet ťažobných vrtov dáva aj možný počet stupňov riadenia výkonu. U vrtov vybavených ponornými čerpadlami s meničmi otáčok je škála riadenia širšia, avšak z hľadiska hydrogeologických pomerov je tiež do značnej miery obmedzená. Takáto charakteristika geotermálneho zdroja ho radí do kategórie tvrdých zdrojov. Výkonové a ekonomické parametre geotermálnych zdrojov nad 10 MW ich predurčujú na nasadenie do väčších aglomerácií. Tam spravidla v súčasnosti existujú systémy centrálneho zásobovania teplom so zdrojmi, ktoré pokrývajú, alebo v súčasnosti spravidla majú vyšší výkon ako je požadovaný odberom. Aj napriek tomu, že geotermálna energia je lacnejšia ( palivová zložka je z tepla z takéhoto zdroja nulová ), je potrebné investovať značné finančné prostriedky na zriadenie takéhoto zdroja. Napriek veľmi rýchlej návratnosti investičných prostriedkov ( 5-8 rokov ), pre ich nedostatok,je výstavba takýchto nových zdrojov náročná a pre výrobcov tepla prakticky nedostupná. Preto na realizáciu projektov využitia geotermálnej energie sú zakladané osobitné spoločnosti, obvykle so zahraničnou účasťou. Aj keď domáci výrobca je povinný vykupovať teplo z obnoviteľných zdrojov, dochádza k obmedzovaniu výroby tepla na existujúcich zdrojoch a to vyvoláva odpor odoberať geotermálne teplo na SCZT. Výrobca tepla z klasických zdrojov má zabezpečený dlhodobý odbyt a pomerne jednoduchý marketing, podporovaný zákonmi. ( Napr. súhlas vydávaný na realizáciu nového zdroja, neznižovania tepelnej a ekonomickej účinnosti existujúceho zdroja atď...) V čase prípravy a realizácie projektu verbálne prehlasovanie budúcej nižšej ceny tepla pre konečného spotrebiteľa, nevytvára dostatočný tlak na realizáciu geotermálnych projektov. Naopak, tam kde sa
akákoľvek efektívnosť vykurovania premieta vo viacerých cenách od toho istého podniku ( napr. Bytový podnik Galanta, Bytový podnik L. Mikuláš ), vznikajú problémy v rámci mestskej komunity. Všetky tieto vplyvy, okrem posledne menovaného, sa prejavujú pri príprave projektu využitia geotermálnej energie Košickej kotliny. V zimnom období s výnimkou približne 1000 hodín, prevádzkuje SCZT s tepelným režimom 130/60 0 C. Teda je teplota z geotermálneho poľa priam ideálna na priame využitie počas väčšej časti zimy. Letná prevádzka je bezproblémová z hľadiska tepelného režimu 90/60 0 C, pri výkone cca 50 MW. Vzhľadom na to, čo už bolo povedané, geotermálny zdroj by podľa zásad mal ísť v základnom režime. A tu vzniká prvý vážny problém. Takéto nasadenie geotermálneho zdroja predovšetkým v letnom období môže obmedziť výrobu el.energie v TEKO. Dokonca v prípade využitia geotermálnej vody úplne až tak, že pre pohony čerpadiel a prevádzku by bolo potrebné nakupovať el. energiu. To pri výkupných cenách elektrickej energie vyrobených v TEKO a nákupných cenách od VSE je neprijateľné. Naviac prevádzkovaný parný systém Južného mesta a dodávky pary z KOSIT ( spaľovne odpadov ) neumožňujú takýto režim. Preto z hľadiska TEKO a GEOTERMU KOŠICE, a.s., sme spolu hľadali optimálny režim spolupráce oboch systémov tak, aby nedošlo k poškodzovaniu záujmov oboch partnerov predovšetkým ekonomicky. Zadanie bolo riešené vo variantoch. Variant B umožňuje odstaviť existujúce kotly PK1 a PK2, avšak za cenu inštalácie nového strednotlakového kotla PK5. Predovšetkým v letnej prevádzke je potrebné dodávať paru do parného systému Južného mesta a pre tepelné čerpadlá. Prevádzka kotlov PK1 alebo PK 2,by bola neefektívna a technicky prakticky nemožná. To výraznejšie obmedzuje výrobu el.energie, ale na druhej strane umožňuje zvýšiť dodávky tepla z geotermálneho zdroja. Vo navrhovanom TEKO ) sa počíta v základnom zaťažení s kotlom PK 3, ktorý spaľuje čierne uhlie so stabilizáciou zemného plynu. Tým by vlastne obdobie plnej prevádzky geotermálneho zdroja sa obmedzilo približne na 4300 h/r a potom postupne by prevádzka geotermálneho zdroja klesala a na začiatku letného obdobia by sa celkom zastavila. Vzťahy medzi zdrojmi TEKO ako sú TG 1 a TG- 2, kotly, ohrieváky by v zimnom a z časti v prechodnom období zostali nezmenené.
Snaha zvyšovať spotrebu uhlia na vykurovanie v parných kotloch je motivovaná zvyšovaním ceny plynu. Tým sa v TEKO čiastočne podarilo eliminovať nepriaznivý vplyv na cenu tepla, avšak vzrástli emisie. Ekonomické posúdenie variantov Množstvo predanej geotermálnej energie v TJ/rok Cena geotermálnej energie, ktorá nezhoršuje energetickú účinnosť TEKO pri pomere v Sk/GJ ** Cena geotermálnej energie, ktorá nezhoršuje energetickú účinnosť TEKO pri pomere v Sk/GJ Pomer spaľovaného plynu/uhlia v % Var. A Var. B Var. C* 2013,7 2324,7 1800 53,1 / 46,1 217,11 222,17 180* 80 / 20 245,02 247,25 * Variant TEKO Na základe ekonomického posúdenia všetkých variantov, bolo dohodnuté, že bude použitý variant A. V cenách roku 2003, umožňuje dodávku geotermálnej energie do TEKO v minimálnej výške 2100 TJ/rok pri cene 218 Sk/rok na vstupe do TEKO. Návratnosť investície počítanej z týchto parametrov je približne 8 rokov. Životnosť zdroja sa odhaduje na 30 rokov. Vzhľadom k tomu, že využitá geotermálna voda bude reinjektovaná, životnosť zdroja bude dlhšia s tým, že teplotné parametre na hlave vrtov budú podľa modelu o pomaly klesať. Po 30 rokoch prevádzky max. o 5 C. Poznámka : V minulom roku bola prezentovaná Doc. Ing. Böszörméniym, CSc., veľmi zaujímavá myšlienka, využiť geotermálne teplo na predohrev vody pri výrobe el. energie v hybridnom paroplynovom zdroji. To by umožnilo plné využitie geotermálneho tepla po celý rok prevádzky. Avšak zatiaľ pre finančné problémy projekt s takýmto riešením neuvažuje, ale ho nevylučuje. V každom prípade realizácia tejto myšlienky by zlepšila ekonomické parametre stavby.
Záverom treba povedať, že nasadenie veľkokapacitného geotermálneho zdroja do SCZT je pomerne zložitý proces. Je potrebné pripomenúť, že nájdenie vhodného ložiska geotermálnej energie, napriek vysokej preskúmanosti SR, je obtiažne. Pokiaľ ide o využiteľnosť veľkokapacitného zdroja, mal by byť čo najbližšie k SCZT. Nádejné je využívanie geotermálnej energie v oblasti Prešova, Liptovského Mikuláša, Oravíc. Obzvlášť dôležité už v súčasnosti by bolo potrebné, okrem posúdenia možnosti získania geotermálnej energie, posúdiť aj možnosti spolupráce z hľadísk, ktoré sme v prednáške prezentovali. Diagram trvania výkonu zdrojov tepla var.a MW 700,00 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 hodiny GEO PK nový PK HK SPAKO