Ako funguje geotermálna elektráreň? Boli sme sa pozrieť v nemeckom Holzkirchene

Regionálna produkcia obnoviteľnej energie, nezávislá od počasia, ktorá je zároveň šetrná k životnému prostrediu. Taký je projekt v bavorskom meste Holzkirchen, kde geotermálna elektráreň profituje z využitia dostupného podzemného bohatstva. V prevádzke neďaleko Mníchova sme sa boli pozrieť, ako prebieha výroba zelenej energie z geotermálneho zdroja.

Geotermálna elektráreň v Holzkirchene – v meste so 16-tisíc obyvateľmi – dokonale napĺňa zámer vyrábať energiu udržateľným spôsobom. Zároveň tým otvorila cestu k energetickej sebestačnosti oblasti a postupnému úplnému zbaveniu sa neekologických fosílnych palív. To je dôležitejšie ako kedykoľvek predtým aj v kontexte súčasnej energetickej krízy umocnenej vojenskou inváziou Ruska na Ukrajine.

Zariadenie v nemeckom meste má inštalovanú kapacitu 4,4 elektrických megawattov (MWe). Produkovať tak dokáže ročný objem elektriny pre zhruba 5-tisíc domácností a teplo zodpovedajúce spotrebe 7 500 obydlí. To všetko vďaka päť kilometrov hlbokému geotermálnemu vrtu.

V hĺbke našli 157-stupňovú vodu

Projekt v Holzkirchene je investíciou samosprávy. Poslanci ho odklepli na jar 2015 a mesto do zámeru investovalo 60 miliónov eur, pričom sa počíta s 20-ročnou návratnosťou. Samozrejme, na začiatku sa zvažovala aj miera rizika. Úspešnosť geotermálnych vrtov totiž vždy potvrdí až reálny pohľad do hlbín Zeme a zistenie skutočných parametrov. 

Vedeniu mesta napokon padol kameň zo srdca, pretože vrt naplnil očakávania a z hĺbky 5 079 metrov sa na povrch dostáva každú sekundu 60 litrov horúcej vody. Jej teplota v podzemnom rezervoári dosahuje 157 stupňov Celzia. Voda sa nachádza v pórovitej vápencovo-dolomitovej štruktúre, ktorej vznik sa datuje do obdobia druhohornej vrchnej jury pred 145 miliónmi rokov.

Vďaka výdatnosti geotermálneho zdroja a dostatočnej teplote je možná produkcia elektrickej energie. Deje sa tak v technologickom zariadení na povrchu, ktoré sa vybudovalo v blízkosti diaľničného ťahu na okraji mesta.

Geotermálna elektráreň využíva Organický Rankinov Cyklus (ORC), systém, ktorý dodala spoločnosť Turboden spolupracujúca s viacerými geotermálnymi projektmi po celom svete. V ORC horúca geotermálna voda zohrieva v sekundárnom okruhu pracovnú kvapalinu s nižším bodom varu – v tomto prípade izobután. Táto látka sa v okruhu rýchlo odparuje a vďaka tomu poháňa turbínu generátora. 

Oba okruhy sú uzatvorené a hermeticky oddelené od vonkajšieho prostredia – izobután sa po ochladení vracia ako kondenzát na začiatok procesu a geotermálna voda po ochladení na 40 stupňov Celzia putuje späť do zeme cez reinjektážny vrt. V Holzkirchene ho vyvŕtali takisto do päťkilometrovej hĺbky a umiestnili tri kilometre od produkčného vrtu, aby bolo zaistené, že sa horúca a ochladená voda nebudú v rezervoári zmiešavať.

Teplo chcú rozviesť do celého mesta

V zariadení v Holzkirchene začali najprv pred Vianocami v roku 2018 s produkciou tepla. Mimochodom na oficiálne otvorenie prišli stovky obyvateľov mesta, ktorí projekt privítali.

Dnes je stredisko zdrojom pre zhruba polovicu mestského systému centralizovaného zásobovania teplom (CZT). Obmedzila sa tak spotreba zemného plynu a najmä vykurovacieho oleja, ktorého sa predtým denne minulo 50-tisíc litrov. Cieľom je postupne zabezpečiť pre CZT 100-percentnú dodávku bezemisného tepla z geotermálnej energie.

Výroba elektriny odštartovala v stredisku v lete 2019, za prvé dva roky zariadenie vyrobilo vyše 50 miliónov kilowatthodín zelenej elektriny. Dnes už pokrýva 45 percent spotreby elektriny mesta.

„S výnimkou operatívnej výmeny tepelného čerpadla, ktoré však nie je priamou súčasťou elektrárne, sme nemuseli čeliť žiadnym výpadkom prevádzky. Aj vďaka tomu sme od štartu produkcie elektriny vyrobili také množstvo, ktoré zodpovedá ročnej spotrebe 14-tisíc priemerných domácností. Už v roku 2020 sme dosiahli prvý raz aj kladný hospodársky výsledok,“ hodnotil koncom vlaňajška riaditeľ elektrárne Albert Götz.

Pripomenul aj druhý nesmierne dôležitý faktor – produkcia energie týmto spôsobom zabraňuje každoročne vzniku 10-tisíc ton CO₂.

Mesto prevádzku zastrešuje cez svoju spoločnosť, ktorá investuje prostriedky aj do rozšírenia systému CZT. V súčasnosti má sieť 22 kilometrov a postupne sa dostáva do ďalších lokalít. „Samozrejme, snažíme sa dobudovanie siete urýchliť, zohľadniť však musíme naše kapitálové možnosti. Treba povedať, že dnes máme väčší dopyt domácností, ktoré sa chcú pripojiť do siete, ako objem, ktorý stíhame realizovať,“ hovorí starosta Christian Schmid.

Geotermálna elektráreň ako oceňovaný udržateľný projekt

Teplo a elektrina neslúžia len priamo obyvateľom obce, odberateľom je aj miestne nákupné centrum a tiež výrobné podniky v priemyselnej oblasti mesta. Najväčším zákazníkom je firma Bosch, ktorá tu má svoje vývojové centrum zamerané na riešenia pre automotive.

Samotná geotermálna elektráreň v Holzkirchene zbiera ocenenia aj ako projekt v oblasti udržateľnosti. Na výstavbu nadzemných častí – výhrevne, prevádzkovej aj technologickej budovy – sa využilo drevo. Cieľom bolo demonštrovať, že aj priemyselné zariadenie môže staviť na prírodné materiály a lepšie sa zladiť s okolitým prostredím. Aj v tomto prípade predstavuje využitý materiál značnú úsporu emisií uhlíka.

Zariadenie v Holzkirchene patrí k viacerým geotermálnym projektom v okolí Mníchova. Hlavné mesto Bavorska tiež preferuje obnoviteľné zdroje energie a do roku 2040 chce produkovať celú spotrebu tepla výhradne z obnoviteľných zdrojov energie. Staví pritom primárne takisto na geotermálnu energiu, ktorej podmienky v regióne prajú.

Nemecký prístup môže byť inšpiráciou aj pre Slovensko, kde máme určených viacero geotermálnych oblastí s obdobnými, v niektorých prípadoch dokonca ešte vhodnejšími prírodnými podmienkami ako v Mníchove a okolí.

Na čerpanie horúcej geotermálnej vody s teplotou okolo 140 – 150 stupňov Celzia u nás v najteplejších oblastiach v Prešovskej, Košickej či Žiarskej kotline postačuje vŕtať do zhruba 4-kilometrovej hĺbky, čo môže znížiť náklady projektov. Využitie geotermálnej energie je aj u nás všestranné, nielen na produkciu zelenej elektriny a tepla, ale aj v poľnohospodárstve, priemysle či na rekreačné účely.