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.
26
© M.Kabrhel
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
http://petrkrejci.bigbloger.lidovky.cz/
Teplota 38 stupňů Celsia, vydatnost pramene 800 l/s.
27
1
Geotermální energie
Zdroj tepla: • vznik planety + rozpad radioaktivních látek Využití: • zásobování teplem • výroba elektřiny (ohřev >150°C) • zásobníky tepla, chladu
www.carbonneutral.com
28
Zjednodušený geotermální model
www.unugtp.is
29
2
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
Přímé využití geotermální energie
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Vrt Hlava vrtu Přívodní potrubí geotermální energie Průtočný bazén Vypuštění bazénu Přepad 32
Nepřímé využití geotermální energie
1. 2. 3. 4.
Vrt Hlava vrtu Výměník tepla Ochlazená geotermální voda pro další použití 5. Odpadní geotermální voda 6. Recipient 7. až 10 Vytápěcí systém 33
4
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. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 9.
Geotermální vrt Hlavní uzávěr vrtu Parní turbína Generátor Kondenzátor a 8. čerpadla chladícího okruhu Chladící věž Reinjektážní čerpadlo 35
5
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
Teplotní profil podloží • Hengill - Island
37
6
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
http://www.mzp.cz/cz/geotermalni_energie
38
Mapa vhodných lokalit v ČR
http://prvnigeotermalni.cz/ 39
7
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 Rankinův cyklus). – – – – – –
Vytvářena seismická monitorovací síť (5 bodů) HDR metoda pro využití pro výrobu elektřiny a tepla. Teplota vody předpokládána 150-180°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
