Jeden z popredných geotermálnych hráčov na svete, Island, opäť ukázal, kam sa môže posunúť energetika a akým smerom sa môže uberať rozvoj geotermálnej energie. Stačí, že sa spojí odvaha, dlhodobá stratégia a technologický vývoj.
V rokoch 2008 až 2009 sa podaril prvý prelom, ktorý ešte aj dnes znie skôr ako laboratórny experiment než realita: V Islandskej geotermálnej oblasti Krafla sa úspešne realizoval vrt IDDP-1 až k magme, z ktorého dokázali získať energiu. Ide o skutočný unikát – prvý vrt na svete ktorým bola zasiahnutá plytká magmatická intrúzia, ktorý dosiahol tekutú horninu s teplotou > 900 °C v hĺbke 2 104 metrov. Počas jeho prevádzky produkoval tento vrt superkritickú paru o teplote 452°C pod tlakom 142 barov. Energetický potenciál tohto jedného vrtu bol dostatočný na výrobu 36 MWe elektriny, čo je výkon desaťnásobne vyšší než pri bežnom geotermálnom vrte.
Na prvý pohľad to môže pôsobiť ako zaujímavosť z malej vulkanickej krajiny, ktorá sa Slovenska netýka. Opak je však pravdou. Tento projekt má svoje pokračovanie a realizácia druhého vrtu sa skrývala pod označením IDDP-2 a môže výrazne ovplyvniť budúcnosť rozvoja geotermálnej energie aj u nás.
Kľúčom k celému úspechu je tzv. superkritická para. Ide o stav vody, ktorý vzniká pri extrémne vysokých teplotách a tlakoch, keď sa prestáva správať ako bežná kvapalina alebo para a získava vlastnosti oboch. V praxi to znamená jediné: nesie v sebe výrazne viac energie.
Revolúcia v energetike
Unikátny vrt RN-15/IDDP-2 označovaný aj ako IDDP-2 bol realizovaný v rokoch 2016 až 2017 prehĺbením existujúceho vrtu RN-15 z hĺbky 2,5 km do hĺbky 4 650 m. Počas realizáciu vrtu boli zistené superkritické podmienky v hĺbke 4 550 m pri parametroch 426°C a tlaku 340 barov. Výsledný energetický výkon je ohromujúci. Jediný takýto vrt dokáže poháňať špeciálnu turbínu a vyrobiť približne 36 megawattov (MW) elektriny (uvedený výkon dokáže pri nepretržitej prevádzke pokryť spotrebu približne 75 000 až 100 000 domácností ročne). Na porovnanie, bežné geotermálne vrty v podobných hĺbkach zvyčajne produkujú len okolo 2 až 4 MWe. Rozdiel je taký výrazný, že zásadne mení pohľad na ekonomiku geotermálnej energie.
Dôležité však nie je len to, koľko energie je možné získať. Ešte väčšiu hodnotu majú technológie, ktoré pri tomto projekte vznikli. Inžinieri museli vyvinúť nové materiály odolné voči extrémnym teplotám, špeciálne teplu odolné cementy, pokročilé senzory schopné fungovať pri teplotách presahujúcich 400 °C a úplne revolučné postupy vŕtania.
Bežný cement a oceľ by sa v takýchto podmienkach okamžite poškodili a superkritické tekutiny sú mimoriadne korozívne. Práve tieto inovácie majú potenciál posunúť celé odvetvie dopredu.
Na superhorúcich geotermálnych projektoch sa na Islande naďalej pracuje. Aktuálne získalo konzorcium 17 špičkových spoločností, inštitúcií a univerzít z celej Európy pod názvom „SuperHot geothermal – Integrated demonstration and Flow Testing (SHiFT)“ Európsky grant vo výške 10 mil. EUR z programu Horizon Europe, ako aj 2 mil. EUR grant z Islandského fondu pre klímu a energiu, za účelom realizácie vrtu s označením IDDP-3 v oblasti Nesjavellir a to už tento rok. Vrt bude realizovaný do hĺbky 4 000 až 5 000 m a cieli na teploty vyššie ako 400°C.
Dá sa islandský model zopakovať v Európe?
Krátka odpoveď znie: zatiaľ nie. Extrémny úspech Islandu vyplýva z toho, že krajina leží na vulkanicky mimoriadne aktívnom území. Krajiny strednej a západnej Európy, vrátane Slovenska, Nemecka či Francúzska, nemajú prístup k plytkým magmatickým intrúziám a chýbajú nám aj aktívne sopky. Realizácia vrtu s cieľom ísť rovno k magme u nás teda neprichádza do úvahy.
V Európe sa preto testujú iné spôsoby rozvoja geotermálnej energie, najmä technológia tzv. “horúcich hornín” alebo EGS (Enhanced Geothermal Systems). Vo veľkých hĺbkach okolo 4 až 5 kilometrov dosahujú tvrdé kryštalické horniny, napríklad žula, prirodzenú teplotu 150 až 200 °C aj u nás. Problémom je, že tam chýba voda. Princíp EGS preto spočíva v tom, že sa do podzemia vyvŕta vrt a pod vysokým tlakom sa do horniny vtlačí voda. Tým sa rozšíria prirodzené praskliny, voda sa pod zemou zohreje a následne ju druhý vrt vytiahne na povrch.
Jedným z najznámejších pilotných projektov v Európe bola francúzska lokalita Soultz-sous-Forêts v Alsasku. Tu sa podarilo realizovať tri vrty do žulového podložia s teplotou 200 °C v hĺbke piatich kilometrov a otestovať výrobu elektriny. Projekt dokázal, že EGS funguje aj mimo vulkanických oblastí, avšak potvrdil aj jeho hlavné nevýhody. Tie sú technická náročnosť, hrozba lokálnych mikrozemetrasení pri tlakovom “otváraní” hornín a vysoké finančné náklady.
AGS: Geotermálna energia bez závislosti od podzemnej vody
Aby sme však pochopili širší kontext tohto technologického posunu, je dôležité spomenúť aj koncept tzv. Advanced Geothermal Systems (AGS), teda pokročilých geotermálnych systémov. Tie predstavujú významný posun oproti tradičnej geotermálnej energetike, ktorá je viazaná na špecifické geologické podmienky. Najmä z pohľadu prítomnosti prirodzene horúcich a priepustných rezervoárov podzemnej vody.
AGS tento limit do veľkej miery prekonávajú tým, že namiesto využívania existujúcich hydrotermálnych zdrojov aplikujú aktívne inžinierske riešenia. Kľúčovým prvkom je využitie hlbokých vrtov (často niekoľko kilometrov) a uzavretých cirkulačných okruhov (niečo ako podzemný radiátor), v ktorých pracovné médium – napríklad voda alebo iná kvapalina – absorbuje teplo priamo z horúcich hornín a následne ho transportuje späť na povrch. Tento prístup eliminuje závislosť od prirodzenej priepustnosti hornín či dostupnosti podzemnej vody a umožňuje presnejšiu kontrolu nad celým systémom.
Dôležitú úlohu zohrávajú aj pokročilé technológie vŕtania a konštrukcie vrtov, vrátane horizontálnych alebo viaczónových konfigurácií. Tie zväčšujú kontaktnú plochu medzi systémom a horninovým prostredím, a tým zvyšujú efektivitu prenosu tepla.
Nejde len o izolovaný technologický úspech, ale o indikáciu smeru, ktorým sa môže celé odvetvie uberať. AGS totiž predstavujú potenciál pre škálovateľnú, stabilnú a nízkoemisnú výrobu energie, pričom výrazne rozširujú geografický rozsah využiteľnosti geotermálnych zdrojov – hoci ich praktická implementácia je zatiaľ limitovaná ekonomickými a technologickými výzvami.
Význam islandského projektu pre rozvoj geotermálnej energie na Slovensku
Slovensko síce nemá sopky ani prístup k magme, no disponuje výborným geotermálnym potenciálom. Problémom nie je jeho existencia, ale jeho využitie. V súčasnosti využívame len približne jedno percento z odhadovaného potenciálu. Hlavnou prekážkou sú vysoké náklady, technická náročnosť a riziko neúspešných vrtov.
Práve v tomto môže islandský pokrok zohrávať dôležitú úlohu. Technológie vyvinuté pre extrémne podmienky sa postupne dostanú aj do bežnej praxe. To môže znamenať presnejšie plánovanie vrtov, nižšie náklady, vyššiu úspešnosť projektov a väčší záujem investorov.
Geotermálna energia sa tak môže postupne posunúť z okrajového riešenia bližšie k hlavným zdrojom energie. A to aj v krajinách, ktoré nemajú ideálne geologické podmienky.
Island síce nemožno kopírovať, ale jeho skúsenosť ukazuje smer. Nie každý môže vŕtať do magmy, no každý môže profitovať z technologického pokroku, ktorý takéto projekty prinášajú.
Comments are closed.