THERMES (Kód projektu: APVV-0724-11)

Štruktúra a tepelný stav litosféry západných karpát : potenciál energetických zdrojov tepla suchých hornín Slovenska

Teplo suchých hornín - petrotermálne zdroje

Napísal(a)  Dušan Majcin | Zverejnené v: Využitie

Relatívne novou formou využívania zdrojov zemského tepla je prístup tepla suchých hornín (širšie: petrotermálne zdroje). Zatiaľ čo hydrotermálne zdroje geotermálnej energie sú viazané na zvodnené prostredie (podzemné zásobníky vody tvoriace uzavretý systém alebo otvorené hydrodynamické systémy v priepustných horninách zvyčajne doplňované zrážkovou vodou) v tomto prístupe sa využíva len teplo horninového prostredia. Odtiaľ je aj označenie petrotermálne zdroje. Hlavnou výhodou je, že tieto zdroje sú prakticky všadeprítomné a po zvládnutí príslušných technológií majú najväčší potenciál na získavanie geotermálnej energie.

Historicky boli najskôr využívané hydrotermálne zdroje či už pasívne z povrchu Zeme alebo aktívne v dosiahnuteľných hĺbkach s vhodnými teplotnými a hydrologickými podmienkami. Existovali však plány získavania energie zo zemskej kôry aj v oblastiach bez hydrotermálnych zdrojov. Vychádzali z poznatkov o rozložení teplotného poľa vo vrchných častiach zemskej kôry. Potenciál sa videl v náraste teplôt s hĺbkou.  

Najznámejšími sa stali plány Nikola Teslu uverejnené v článku  „Our Future Motive Power“ v časopise Everyday Science and Mechanics v roku 1931. Za perspektívnu hnaciu silu okrem iného označil aj paru získavanú v podzemnom výmenníku tepla. V článku bola uvedená aj schéma zariadenia s generátorom elektrickej energie. Výmenník tepla má tvar dvojitého valca.  Vonkajšou časťou prúdi voda nadol a zohrieva sa v kontakte s horúcim horninovým prostredím. Vnútorným izolovaným valcom prúdi para hore do turbíny.   Idea však žiadala dopracovanie, lebo takýto výmenník by potreboval dosiahnuť veľkých hĺbok. Problémom uplatnenia bola hlavne nízka efektivita odovzdávania tepla nadol prúdiacej tekutine z horninového prostredia cez vonkajší plášť výmenníkového systému.  

 

Nikola Tesla a jeho náčrt využitia geotermálnej energie pre pohon turbíny generátora elektrickej energie (upravené podľa tesla, schema )

 

Nová technológia získavania energie z horninového prostredia bola pôvodne vyvinutá vo Fenton Hill, Los Alamos, USA v roku 1974. V tomto roku bol autorom R. M. Potter, M. C. Smith a E. S. Robinson udelený patent USA  „Metóda získavania tepla zo suchých geotermálnych zdrojov“. V patente sú vysvetlené základné princípy technológie tepla suchých hornín (HDR). HDR systém, pozostávajúci z injektážnych a produkčných vrtov do pôvodne nepriepustných alebo slabo priepustných a suchých horninových komplexov a tiež umelo vytvoreného podzemného výmenníka tepla v týchto horninách, získava zemské teplo prostredníctvom cirkulujúcej tekutiny v uzavretých slučkách injektáž – výmenník – ťažobný vrt a na povrchu odovzdáva teplo technológiám pre praktické využitie. Využitie petrotermálnych zdrojov geotermálnej energie bolo overené viacerými pilotnými projektmi a v spojení s produkciou elektrickej energie pomocou binárnych cyklov sú veľkou perspektívou aj pre naše územia. 

 

 

Náčrt princípu získavania geotermálnej energie metódou tepla suchých hornín z patentu číslo 3,786,858 (patent). Tu je náčrt uvedený so slovenskými popiskami.

 

 

 

1. Vyhľadanie oblastí vhodných pre využitie petrotermálneho zdroja s požadovanými vlastnosťami (žriedlové teploty, dostatočný prínos tepla, litológia zdrojovej oblasti, ďalšie technické a ekonomické parametre). 2. Navŕtanie zrojovej oblasti a vytvorenie umelého podzemného výmenníka tepla stimuláciou prostredia (hydrodynamicky, chemicky, ...). 3. Doplnenie sústavy injektážnych a ťažobných vrtov a nasadenie technológií zabezpečujúcich cirkuláciu prenosového média cez podzemný výmenník tepla. Doplnenie technológií využívajúcich geotermálnu energiu napr. elektráreň.

Povrchové technológie v geotermálnej elektrárni v Soultz-sous-Forets (vľavo) a technológie nasadené na injekčnom a ťažobnom vrte v elektrárni Landau (vpravo).

Soultz1, Soultz2, Landau

 

Na stiahnutie:

Petrotermálne zdroje geotermálnej energie

 

 

Naposledy zmenené utorok, 03 september 2019 06:27