Existují dva způsoby využití geotermální energie, jedním z nich je vytápění a druhým je výroba elektrické energie. Elektrická energie z geotermálních zdrojů vzniká přeměnou tepelné energie páry na mechanickou práci rotoru turbíny, která je následně převedena na energii elektrickou.
Získávání energie z pod povrchu země má přitom dlouhou tradici. Obvykle jde o energie ve formě hmoty, kterou pak nad zemí spálíme. Pod zemí se ovšem skrývá volná energie , pravda ve své nejméně ušlechtilé podobě – jako teplo.
S každým kilometrem, který urazíme směrem do nitra Země teplota stoupne v průměru o 30°C. Zhruba tři kilometry pod povrchem tak je k dispozici voda, která by se dala využít například k vytápění.
Geotermální vrty
Princip je jednoduchý: v podstatě stačí vytahovat ze země teplou vodu, teplo z ní „odsát“, a pak ji blízkým vrtem vrátit do stejných hloubek. To sice stojí energii navíc, ale nemusíme řešit, co s vyčerpanou vodou bez praktického využití kvůli velkému množství minerálů.
Prakticky se nabízí tři možnosti:
První je provozovat velmi mělké vrty, které sahají do hloubky pár stovek metrů, a doplnit je tepelným čerpadlem. Ušetříte zhruba 30 procent energie na vytápění, případně v létě na chlazení.
Návratnost vrtů do menší hloubek je i v méně příhodných geologických podmínkách zaručená. Teoreticky by se měla blížit hodnotám, které dělají geotermální energii zajímavým zdrojem nízkoemisního tepla (zvláště pokud by emitující zdroje byly zatíženy uhlíkovou daní).
Další možností je vrtat do již zmiňovaných hloubek kolem tří kilometrů. Zvláště jsou-li hodně propustné (ideálně v případě měkčích usazenin), je možné z takových hloubek celkem účinně čerpat vodu o teplotách, které se hodí na vytápění.
Třetí, technicky nejnáročnější možnost, si žádá vrty do hloubek do míst, kde teploty dosahují alespoň 120 °C, což je většinou do hloubek přesahujících čtyři kilometry. Pokud je v takovém vrtu dostatek vody (dává přes 100 litrů za minutu), lze z nich už vyrábět elektřinu.
Geotermální zdroj lze však využívat pouze, pokud je hornina dostatečně propustná. V některých místech, především v měkkých a propustných sedimentech, to není problém. Někde – a vždy při vrtech do hodně velkých hloubek – tomu ovšem je nutné pomoci. K tomu se používá dnes již velmi osvědčený těžební postup známý jako hydraulické štěpení. Spočívá v tom, že se do vrtu pod velkým tlakem vtlačí kapalina, která skály doslova roztrhá. Štěpení je ve větších hloubkách nezbytné, má však svá rizika.
Za určitých okolností (pokud je v místě například do té doby neznámý zlom) může vyvolat i poměrně silné otřesy, dokonce až zemětřesení, jak se tomu stalo například během geotermálního vrtu v Basileji roku 2006. Tamní vrt byl hluboký cca 4,5 kilometru a štěpení vyžadoval. Podobným událostem lze však podle odborníků předcházet, či přesněji riziko jejich vzniku výrazně snížit.
Vhodnost vrtů
Pro zjišťování vhodnosti zemského povrchu ke geotermálním vrtům potřebujeme znát geofyzikální vlastnosti daného místa a rozdělení vrstev Země. Země je složena z jádra vnějšího a vnitřního, na které navazuje plášť, který je rozdělen na spodní a svrchní. Setkat se lze s termínem geotermický stupeň. Jedná se o počet metrů, které je nutné sestoupit pod povrch Země, aby teplota stoupla o 1°C.
Tepelný tok Φ je vyjadřován jako množství tepla, které projde jednotkou plochy za jednotku času. Jedná se o velmi podstatnou informaci, která nám určuje jednak hledisko využití geotermální energie, ale také geofyzikální a geologické poznatky o zkoumaném místě. Nejvyšší tepelný tok v České republice lze objevit v oblastech severozápadní části Českého masivu, např. v Karlových Varech, na Teplicku nebo v okolí Cínovce.
Velmi podstatná vlastnost hornin, která udává rozvrstvení teplot v zemské kůře, je vodivost. Je závislá na obsahu vody, porózitě, na struktuře a na tepelné vodivosti jednotlivých horninotvorných minerálů.
q3nr5a
0
v673th
0
rn6ugj
0