Geotermální energie
Obrovský, čistý a stabilní zdroj
Geotermální energie je teplo ze zemského nitra: obrovský, čistý a stabilní zdroj energie, který je k dispozici po celý rok. Tato sekce představuje základní informace o geotermální energii, jejím využití ve světě a možnostech v České republice.
Co si představit pod geotermální energií?
Pod pojmem “geotermální energie” si mnozí představí sopky chrlící lávu a gejzíry chrlící horkou vodu a páru vysoko nad zem. Aktivní vulkanické oblasti skutečně jsou tradičním místem, kde se teplo Země jímá jako přehřátá kapalina nebo rovnou pára a pohání turbíny k výrobě elektrické energie v geotermálních elektrárnách. V zemích jako je Island, Nový Zéland, Keňa nebo Filipíny, tvoří geotermální energie významnou část energetického mixu pro výrobu elektřiny.
Neznamená to však, že by geotermální energie byla vázaná výhradně na vulkanické oblasti. Země se vytrvale ochlazuje již od svého vzniku před 4 a půl miliardami let – teplota zemského jádra je odhadována na více než 4000°C – a toto teplo vytrvale uniká skrze zemské těleso a zemský povrch do vesmíru. Teplota v zemi tedy roste s hloubkou. Ukazatelem takového nárůstu je tzv. geotermální gradient, tedy nárůst teploty na jednotku hloubky. Ve střední Evropě je průměrný teplotní gradient 20–30 °C na kilometr. Lokálně ale může být vyšší. Rozpad radioaktivních prvků v horninách generuje dodatečné teplo. Některé horniny, především žuly, jsou přirozeně radioaktivní, a tedy významným zdrojem tepla.
V místech, kde jsou horniny v hloubce rozpukané, pak podzemní voda proudící těmito puklinami vynáší teplo z hlubin blíže k povrchu a dá se tedy jímat i v hloubkách dosažitelných běžnými vrty. Na povrchu se běžně projevuje například ve formě termálních pramenů a využívá se v lázeňství či k vytápění.
Tento zdroj geotermální energie zažívá velký rozmach ve Spojených státech a také v evropských zemích, zvláště ve Francii a Německu. A v tomto ohledu má nezanedbatelný geotermální potenciál i Česká Republika.
Existují dva hlavní způsoby využití geotermální energie
Hlubinná (geotermální) energie
Využívá se teplo z velkých hloubek (stovky metrů až několik kilometrů). Pomocí vrtů se získává horká voda nebo pára z podzemních rezervoárů, která může pohánět turbíny na výrobu elektřiny, nebo sloužit pro dodávky tepla (např. do soustav centrálního vytápění). V místech s vhodnými podmínkami (vysoký tepelný tok, podzemní voda) lze budovat geotermální elektrárny či výtopny. Moderní technologií je tzv. EGS (Enhanced Geothermal Systems), kdy se do hlubokých vrtů vhání voda a teplo se získává i tam, kde přírodní termální prameny nejsou. Další možností je ukládání tepla (sezónního, například z tepelných solárních kolektorů, nebo odpadního tepla z průmyslu) do horninového prostředí pomocí středně hlubokých vrtů (stovky metrů), tzv. středně- a vysoko-teplotní “UTES” (Underground Thermal Energy Storage). Tyto technologie otevírají cestu k využití geotermie prakticky kdekoliv.
Mělká (zemní) energie
Jedná se o teplo z menších hloubek (desítky až stovky metrů), které lze čerpat pomocí tepelných čerpadel. Tato technologie je známá u rodinných domů, zemní kolektory nebo vrty využívají stabilní teplotu půdy k vytápění v zimě a chlazení v létě. Tepelná čerpadla představují formu geotermální energie (tzv. mělkou geotermii), která je rozšířená v celé řadě zemí včetně ČR. ČGTA se však zaměřuje především na hlubinnou geotermii, která má potenciál dodávat energie ve velkém měřítku (pro města, průmysl apod.).
Jaké jsou výhody geotermální energie?
Geotermální zdroj vyniká několika unikátními vlastnostmi:
Stálost a spolehlivost
Na rozdíl od slunce nebo větru je geotermální energie dostupná nepřetržitě, 24 hodin denně bez ohledu na roční dobu či počasí. Geotermální elektrárny a výtopny mohou poskytovat stabilní výkon základního zatížení, což pomáhá vyvažovat výkyvy v dodávkách jiných obnovitelných zdrojů.
Obnovitelnost a čistota
Teplo Země je prakticky nevyčerpatelné v lidském měřítku, Země jej generuje neustále. Využívání geotermie nevypouští skleníkové plyny ani znečišťující látky do ovzduší. Jde o zcela bezemisní zdroj při provozu. Geotermální elektrárny mají minimální ekologickou stopu a nezabírají velké plochy (na povrchu zaujímají jen malá území kolem vrtů a technologií).
Domácí zdroj energie
Geotermální energie umožňuje energetickou soběstačnost regionů. Česká republika sice nemá aktivní sopky ani gejzíry, ale i tak disponuje využitelným geotermálním potenciálem pod povrchem. Pokud jej rozvineme, můžeme snížit dovoz fosilních paliv (např. plynu) a zvýšit bezpečnost dodávek tepla pro obce a města.
Široké možnosti využití
Geotermální teplo lze využít mnoha způsoby: pro výrobu elektřiny v geotermálních elektrárnách, pro vytápění domácností, škol, nemocnic či celých měst prostřednictvím tepláren, v průmyslu (technologické teplo), ale třeba i pro skleníky, akvakultury či lázeňství. Nízkoteplotní geotermální zdroje mohou efektivně zásobovat například sušárny zemědělských produktů nebo ohřívat vodu v bazénech.
Inovace a rozvoj regionů:
Budování geotermálních projektů přináší investice, vytváří specializovaná pracovní místa a podporuje inovace v high-tech oborech (vrtné technologie, materiály, automatizace elektráren). Pro regiony jako jsou bývalé uhelné oblasti může geotermální energie nabídnout novou perspektivu rozvoje v rámci spravedlivé transformace energetiky.
Geotermální energie ve světě – příklady a trendy
Geotermální zdroje energie jsou již dnes úspěšně využívány v mnoha zemích světa. Mezinárodní agentura pro energii (IEA) odhaduje, že celkový potenciál geotermální energie je až 140× větší, než činí roční celosvětová spotřeba elektřiny. Ačkoliv geotermální elektrárny zatím přispívají jen asi 0,5 % k světové produkci elektřiny, význam geotermie roste a nové technologie mohou tento podíl výrazně zvýšit.
Tradiční geotermální velmoci: V zemích, kde jsou v podzemí přirozeně vysoké teploty a voda, má geotermie dlouhou tradici. Například Island pokrývá z geotermální energie kolem 30 % své spotřeby elektřiny a většinu tepla pro centrální vytápění. Itálie (Toskánsko) provozuje geotermální elektrárny již od roku 1913 (Larderello bylo první geotermální elektrárnou na světě). Indonésie, Filipíny, Nový Zéland, Keňa, Mexiko či západ USA – to jsou další příklady zemí, kde geotermální elektrárny významně přispívají do energetického mixu.
Rozmach v Evropě: Na evropském kontinentu se geotermální energie uplatňuje nejen tradičně v Itálii a na Islandu, ale i v dalších státech. Turecko za poslední dekádu masivně investovalo do geotermálních elektráren a dnes má instalovaný výkon přes 1,6 GW. Německo a Francie úspěšně provozují několik prvních EGS elektráren (například elektrárna Rittershoffen ve Francii či Insheim v Německu). V Evropě je aktuálně v provozu okolo 140 geotermálních elektráren o celkovém výkonu ~3,5 GW a další desítky projektů jsou ve výstavbě. Evropská unie začíná geotermii vnímat jako důležitý stabilní obnovitelný zdroj – vznikají speciální programy podpory výzkumu a pilotních instalací.
Next Generation Geothermal: Velkou pozornost ve světě budí vývoj tzv. geotermálních elektráren nové generace. Tyto systémy (včetně zmíněných EGS) dokážou využít teplo z extrémních hloubek i v lokalitách, kde není přirozený geotermální pramen. Například ve Spojených státech vznikají první komerční projekty podpořené vládou: startupy jako Fervo Energy nebo Eavor již testují hluboké vrty a hlubinné rezervoáry nebo uzavřené smyčky, které dokážou generovat elektřinu i mimo tradiční geotermální oblasti. Tento posun by mohl znamenat doslova revoluci v energetice, neboť umožní čerpat geotermální energii takřka kdekoliv na světě. V roce 2024 spustila firma Fervo svůj pilotní EGS projekt v Nevadě a prokázala funkčnost technologie na MW škále. Investoři i velké energetické firmy nyní do tohoto odvětví vstupují ve větším počtu.
Geotermální energie v Česku – potenciál a současný stav
V České republice zatím geotermální energie nenašla své místo ve výrobě energie, avšak skrývá se u nás značný potenciál, zejména pro zásobování teplem. V České republice nemáme sopečnou činnost a konvenční geotermální elektrárny nám tedy geologické prostředí neumožňuje, ale díky moderním technologiím je možné využít teplo z hlubin i u nás. Výzkumy ukazují, že v některých lokalitách (především v západních Čechách a podkrušnohoří, kde se geotermální energie již tradičně využívá v lázeňství, ale například také ve východních Čechách a podkrkonoší nebo na severovýchodní Moravě) jsou v 5–6 km hloubce teploty přes 150 °C, což by postačilo pro výrobu elektřiny v tzv. “binární” elektrárně (pro pohánění turbín se v uzavřeném okruhu místo vody využívá kapalina s nižším bodem varu, která je ohřívána čerpanou termální vodou). Kdekoliv v ČR pak jsou v hloubkách 2–3 km teploty kolem 60–100 °C, které jsou vhodné pro vytápění.
Dosud bylo v ČR realizováno několik pilotních geotermálních vrtů a projektů pro teplárenství:
– Firma TERMO Děčín v Děčíně provozuje geotermální teplárnu a zásobuje teplem 7000 domácností a dalších 136 objektů.
– Litoměřice jsou dnes epicentrem geotermálních snah: Město nejprve nechalo provést průzkumný vrt do 2 km (s naměřenou teplotou ~55 °C) a v současnosti zde probíhá projekt SYNERGYS, který integruje mělká (vrty do hloubek nižších set m) podzemní úložiště tepelné energie (tzv. “UTES”) a hlubinný EGS systém (dvojice vrtů do hloubky minimálně 3 km) s dalšími čistými zdroji energie (solární, vodík) tak, aby tyto zdroje fungovaly ve vzájemné synergii a takto optimalizované technologické postupy mohly být využity komerčně a kdekoliv. Navíc přispěje do zásobování města Litoměřice teplem. Tento projekt podpořený z fondů EU je výzkumnou „laboratoří“, na kterou ČGTA odborně dohlíží a drží patronát.
– Rozvoj tepelných čerpadel: I když tepelná čerpadla jsou mělkou geotermií, stojí za zmínku, že Česká republika zažívá boom instalací tepelných čerpadel (pro vytápění domácností i komerčních budov). Do roku 2030 se očekává více než 1 000 000 instalovaných tepelných čerpadel v ČR, což výrazně sníží spotřebu fosilních paliv na vytápění. ČGTA spolupracuje s Asociací pro využití tepelných čerpadel (AVTC) na osvětě v této oblasti a na prosazování kvalitních standardů instalací.
Do budoucna je ambicí přivést v Česku geotermální energii do komerčního provozu ve větším měřítku. Vize ČGTA je, aby v horizontu cca 10 – 15 let vzniklo několik geotermálních výtopen (tj. centrálních tepelných zdrojů zásobujících například sídliště nebo průmyslové areály) a případně i první menší geotermální elektrárna. Tyto první projekty budou zřejmě využívat kombinaci hlubinných vrtů a stávajících tepelných rozvodů v obcích.
Výzvy a příležitosti
K rozvoji geotermální energetiky u nás je potřeba překonat určité výzvy.
Vyšší počáteční investice
Hluboké vrty jsou finančně náročné.
Technická rizika
Např. zajištění, že injektovaná voda cirkuluje správně a nevzniká indukovaná seismicita – k čemuž slouží moderní metodiky minimalizace rizik.
Legislativa
povolovací proces pro geotermální vrty spadá pod horní zákon a vyžaduje koordinaci více úřadů
ČGTA se aktivně angažuje v odstraňování těchto překážek – spolupracujeme s Ministerstvem životního prostředí a Ministerstvem průmyslu a obchodu na vytvoření jasnějších pravidel pro geotermální vrty a na případných pobídkách pro investory. Potenciál, který geotermální energie nabízí, však za tuto námahu stojí. Geotermie může českým městům poskytnout ekologické teplo, které nahradí uhlí a plyn v teplárnách. Může také stabilizovat energetickou soustavu jako bezemisní zdroj elektřiny pracující nezávisle na počasí. V neposlední řadě může rozhýbat inovace v průmyslu a přinést ekonomický impuls regionům. Česká geotermální asociace věří, že s podporou státu i odborné veřejnosti se geotermální energie stane nedílnou součástí moderní české energetiky.
Staňte se členem ČGTA a zapojte se do rozvoje geotermálního odvětví.
Členové získávají odborné informace z první ruky, možnost ovlivnit dění v oboru a navazovat cenná partnerství.