Shrnutí: Geotermální elektrárny čerpají vodu z podzemních zásobníků na povrch a vyrábějí páru. Tato pára pak pohání turbíny, které vyrábějí elektřinu. V tomto článku se na geotermální elektrárny zaměřím podrobněji a popíšu jejich výhody a nevýhody.
- Geotermální elektrárna vždy funguje na jednom ze tří principů
- Mezi výhody geotermální elektrárny patří to, že je spolehlivá, šetrná k životnímu prostředí a není nutné řešit složitou údržbu
- Nevýhody geotermální elektrárny spočívají ve vysokých pořizovacích nákladech nebo vzniku skleníkových plynů při provozu elektrárny
Jak funguje geotermální elektrárna?
Existují tři hlavní typy technologií geotermálních elektráren: suchá pára, mokrá pára a binární cyklus. Typ přeměny je součástí návrhu elektrárny a obecně závisí na stavu podpovrchové kapaliny (páry nebo vody) a její teplotě.
Suchý princip
Tyto elektrárny využívají hydrotermální kapaliny, které jsou již z větší části tvořeny párou, což je poměrně vzácný přírodní jev. Pára je odebírána přímo do turbíny, která pohání generátor vyrábějící elektřinu. Poté, co pára zkondenzuje, je často znovu vháněná do zásobníku.
Suché parní elektrárny jsou nejstarším typem geotermálních elektráren, poprvé byly použity v italském Lardarellu v roce 1904. Parní technologie je stále aktuální a v současné době se používá v severní Kalifornii v The Geysers, největším jednotlivém zdroji geotermální energie na světě.
Mokrý princip
Bleskové parní elektrárny jsou nejběžnějším typem geotermálních elektráren, které jsou dnes v provozu. Kapaliny o teplotě vyšší než 182°C čerpané z hloubky pod zemí, putují pod vysokým tlakem do nízkotlaké nádrže na povrchu země. Změna tlaku způsobí, že se část kapaliny rychle přemění na páru. Pára pak pohání turbínu, která pohání generátor. Pokud v nízkotlaké nádrži zůstane nějaká kapalina, může být proměněna na pár v druhé nádrži a získat tak ještě více energie.
Horkovodní/Binární princip
Geotermální elektrárny s binárním cyklem mohou využívat geotermální zdroje s nižší teplotou, což z nich činí důležitou technologii pro rozšíření výroby geotermální elektřiny ve více lokalitách. Geotermální elektrárny s binárním cyklem se liší od suchých parních systémů a systémů s bleskovou párou tím, že geotermální kapaliny z ložiska nikdy nepřijdou do styku s turbínovými jednotkami elektrárny. Nízkoteplotní (pod 182 °C) geotermální kapaliny procházejí výměníkem tepla se sekundární neboli „binární“ kapalinou. Tato binární kapalina má mnohem nižší bod varu než voda a skromné teplo z geotermální kapaliny způsobuje její vzplanutí na páru, která pak pohání turbíny, roztáčí generátory a vytváří elektřinu.
Výhody geotermální elektrárny
Geotermální energie má mnoho výhod, zejména ve srovnání s konvenčními zdroji energie:
Získávání geotermální energie je šetrné k životnímu prostředí
V první řadě se geotermální energie získává ze země bez spalování fosilních paliv a geotermální pole neprodukují prakticky žádné emise. Navíc může být geotermální energie velmi výhodná, protože můžete dosáhnout až 80% úspory oproti konvenční spotřebě energie.
Geotermální energie je spolehlivým zdrojem obnovitelné energie
Geotermální energie má také mnoho výhod ve srovnání s jinými obnovitelnými zdroji, jako je solární, větrná energie nebo energie z biomasy. Jedná se o mimořádně stálý zdroj energie, což znamená, že není závislá ani na větru, ani na slunci a je k dispozici po celý rok.
Při pohledu na faktor dostupnosti, který ukazuje, jak spolehlivé a stálé jsou konkrétní zdroje energie, se geotermální energie řadí na přední místa, daleko nad ostatní skupiny, což podporuje argument o její nezávislosti na nestálých vnějších okolnostech při dodávkách energie.
Vysoká účinnost geotermálních systémů
Geotermální systémy s tepelným čerpadlem spotřebují o 25 až 50 % méně elektřiny než konvenční systémy pro vytápění nebo chlazení a díky své flexibilní konstrukci je lze přizpůsobit různým situacím, což na rozdíl od konvenčních systémů vyžaduje méně prostoru pro zařízení.
Malá až žádná údržba geotermálního systému
Vzhledem k tomu, že geotermální systémy mají jen málo pohyblivých částí, které jsou chráněny uvnitř budovy, je životnost geotermálních systémů tepelných čerpadel poměrně vysoká. Na potrubí tepelného čerpadla se dokonce vztahuje záruka 25 až 50 let, zatímco čerpadlo obvykle vydrží nejméně 20 let.
Nevýhody geotermální energie
Mince má však vždy dvě strany, proto jsem se zaměřil i na nevýhody geotermální energie:
Obavy o životní prostředí v souvislosti s emisemi skleníkových plynů
Bez ohledu na svou pověst alternativního zdroje energie šetrného k životnímu prostředí způsobuje geotermální energie bohužel také určité drobné obavy, pokud jde o životní prostředí.
Při získávání geotermální energie z půdy dochází k uvolňování skleníkových plynů, jako je sirovodík, oxid uhličitý, metan a amoniak. Množství uvolňovaných plynů je však výrazně nižší než v případě fosilních paliv.
Možnost vyčerpání geotermálních zdrojů
Navíc, přestože je geotermální energie považována za udržitelnou a obnovitelnou, je pravděpodobné, že konkrétní lokality mohou po čase vychladnout, což znemožní získávat v budoucnu další geotermální energii.
Jedinou nevyčerpatelnou možností je získávání geotermální energie přímo z magmatu, ale technologie pro její získávání je stále ve fázi vývoje. Tato možnost se vyplatí investovat hlavně díky tomu, že magma tu bude ještě miliardy let.
Vysoké investiční náklady na geotermální systém
Další nevýhodou jsou vysoké počáteční náklady pro jednotlivé domácnosti. Nutnost vrtání a instalace poměrně složitého systému do vlastního domu způsobuje, že se cena šplhá poměrně vysoko. Nicméně návratnost takové investice je velmi slibná, dokáže se vrátit během 2 až 10 let.
Často kladené dotazy
❓Jaké je největší omezení geotermální elektrárny?
Největší jednotlivou nevýhodou geotermální elektrárny je to, že je specifická pro danou lokalitu. Geotermální elektrárny musí být postaveny v místech, kde je energie dostupná, což znamená, že v některých oblastech není možné tento zdroj využívat.
❓Je geotermální energie nejudržitelnější?
Geotermální energie je považována za jeden z nejudržitelnějších a nejefektivnějších druhů energie, je čistým, spolehlivým a obnovitelným zdrojem. Využívá teplo uložené v zemském povrchu k výrobě elektřiny a geotermálnímu vytápění.
❓Způsobuje geotermální energie znečištění?
Znečištění ovzduší a vody jsou dva hlavní ekologické problémy spojené s geotermálními technologiemi. Dalšími problémy jsou bezpečná likvidace nebezpečných odpadů, umístění a sesedání půdy. Většina geotermálních elektráren vyžaduje velké množství vody pro chlazení nebo jiné účely.
Užitečné odkazy:
Geotermální energie: Základní informace [ENG] – fws.gov
Technologické trendy pro budoucí projekty geotermální energie [ENG] – thinkgeoenergy.com
5 zajímavostí o geotermální energii [ENG] – energy.gov
