1. No category

GEOTERMALNA ENERGIJA
osnove, stanje izkoriščanja v svetu in pri
nas, njena vloga v OVE
Izročki iz predavanja mag. Dušana Rajverja
Projekt GEO.POWER »Regionalne strategije za široko uporabo geotermalne energije v stavbah« se
sofinancira iz Evropskega sklada za regionalni razvoj v okviru programa INTERREG IVC 2007–2013.
VSEBINA
•
Osnove o geotermalni energiji
•
•
•
•
•
•
•
Neposredna raba v svetu in pri nas
•
Terme, zdravilišča, rastlinjaki, daljinsko ogrevanje,.…
•
Geotermalne toplotne črpalke (gospodinjstva, javne stavbe, industrija, GJI, kmetijstvo)
Posredna raba v svetu in pri nas
•
•
Zemlja kot topel planet – viri Zemljine toplote
Prehajanje toplote v Zemlji
Značilnosti geotermalnega rezervoarja
Geotermalni sistemi v svetu
Razmere v Sloveniji (potrebne raziskave, gostota toplotnega toka, termogrami,
geotermične karte)
Proizvodnja elektrike (stanje v svetu, možnosti v Sloveniji – primerjava z državami v
Evropi)
Vloga geotermalne energije v obnovljivih virih energije
•
•
•
Obnovljivi viri energije (OVE)
Cilji (EU in SLO) 20-20-20
Državne spodbude
Geotermalna energija kot obnovljiv vir energije
•
•
•
•
•
•
•
Ena od energij, ki prispeva h katerikoli energijski mešanici bodočnosti!
Njene prednosti so številne:
velik, čeprav še vedno omejeno razvit potencial
dostopna vseh 24 ur, vse dni (pokriva osnovno obremenitev elektrike)
navzoča praktično povsod
okoljsko varna
ekonomsko rentabilna
 Geotermalna energija pomeni v obliki toplote shranjeno energijo pod trdnim zemeljskim
površjem« (EU Direktiva 2009/28/ES o promociji OVE).
 je del Zemljine toplote, ki se ali se bo lahko pridobila in izkoriščala!
 je OBNOVLJIVA - lastnost vira energije
o kritičen faktor – stopnja obnavljanja toplote, nekatere sisteme je potrebno obravnavati
kakor končne (neizčrpen način izkoriščanja mogoč le iz obnovljivega vira energije)
 je TRAJNOSTNA - lastnost izrabe vira energije
o zadovoljuje potrebe sedanje generacije brez vpliva na potrebe prihodnjih generacij
Osnove o geotermalni energiji
Temperature v Zemlji; razdelitev Zemlje na lupine
Geothermal Education Office 2000, www.geothermal.marin.org
• Geotermija - veda o izvoru Zemljine toplote, o njeni porazdelitvi, o toplotnih
lastnostih vseh sestavin Zemlje, o njeni praktični rabi v gospodarstvu.
• Preko 99% Zemljine krogle je toplejše od 1000 °C, samo 0,1% je hladnejše od
100 °C - v površinskih 3 km skorje.
• Z Zemljine površine seva v vesolje stalen
toplotni tok.
• Gostota površinskega toplotnega toka je
globalno: 87 mW/m2 (Lowrie, 1997),
• poprečje na celinah: 65 mW/m2,
• poprečje na dnu oceanov in morij: 101
mW/m2.
Zemljin toplotni tok
• Skupna izguba toplote (kondukcija,
konvekcija, radiacija) = 44,2 TW. – To je brez
izgub toplote skozi vulkanske erupcije: min 3
TW (Stefansson, 2005).
iz plašča (82% prostor.): 32,5 TW, iz jedra:
3,5 TW, iz skorje (2% prostor. Zemlje): 8,2
TW (Stacey & Davis, 2008).
skozi celine: 13,2 TW,
skozi oceane: 31 TW.
• V enem letu znese tak toplotni tok na celinah
vsaj 2 MJ/m2.
• S površine Slovenije uhaja 1216 MW toplote
(=angl. heat flux, heat loss); GTTpopr.=60
mW/m2.
Dickson & Fanelli, 2004
Viri Zemljine toplotne energije
Toplotni tok kot posledica toplotne energije, akumulirane v kamninah, tekočinah in
plinih Zemljine notranjosti, je delno posledica ohlajanja planeta, predvsem pa so to
naravni jedrski procesi v njegovi notranjosti, ki približno vzdržujejo tak toplotni
tok.
Viri sedanjega toplotnega polja v Zemlji:
1.
2.

•
notranjega (planetarnega) izvora in
zunanjega (kozmičnega) izvora (sevanje Sonca).
Notranji izvori (Clauser, 2006):
toplota razpada radioaktivnih izotopov: U, Th, 40K (≈ 62% celotne toplote v Zemlji ali 27,5 TW,
skoraj 2/3 toplotnih izgub); od tega kar 40% toplote izvira iz Zemljine skorje.
Ostali viri (38%) so precej manjši:
•
•
•
•
prvotna toplota: ostanki akrecijske energije ob nastajanju planeta (ohlajanje Zemlje: ≈ 17% ),
gravitacijska diferenciacija (ločevanje jedra od plašča, tonjenje Fe v jedro, sproščena
potencialna energija med tvorjenjem nove skorje),
tektonski procesi (toplota trenja iz elastične energije sproščene v potresih), metamorfni,
diagenetski procesi,
plimovanje in kemične reakcije.
 Tektonika plošč
Premikanje litosferskih plošč (in njihovi vplivi na tektonske in seizmične pojave) so
znaki pretvarjanja toplote Zemlje v mehansko energijo.
Načini prehajanja toplote v Zemlji
o kondukcija (prevajanje) – prevladuje v skorji in litosferi,
o konvekcija (strujanje tekočin in plinov) – prevladuje v tekočem jedru, pomembna
je v plašču skupaj z advekcijo, prevladuje v astenosferi, lokalno v litosferi (diapiri,
plumi) v conah prelomov in podrivanja,
o radiacija (sevanje) in
o advekcija (gibanje mase ali fluidov zaradi gradienta, npr. hidravličnega) –
predstavlja neko obliko vsiljene konvekcije.
V geotermalnih sistemih in v
Zemlji sploh se prenaša
predvsem s kondukcijo (>90%),
manj s konvekcijo, radiacija pa
je zanemarljiva. V Zemljinem
plašču in spodnjem delu skorje
je advekcija pretežen način
prenosa toplote.
Geothermal Education Office 2000,
www.geothermal.marin.org
Tektonske plošče, oceanski
grebeni in jarki, cone
podrivanja (subdukcije),
geotermalna polja
Procesi v tektoniki plošč
(Dickson & Fanelli, 2004)
Idealni geotermalni sistem
(Dickson & Fanelli, 2004)
Značilnosti geotermalnega rezervoarja
• Geotermalni rezervoar ima fizikalne in hidrodinamične značilnosti, ki narekujejo
izvedbo vrtine.
• Najvažnejše fizikalne značilnosti so globina rezervoarja, njegova lega in raztezanje,
debelina in oblika.
• Glavne hidrodinamične značilnosti so prepustnost, transmisivnost in statični tlak fluida
v rezervoarju. Geotermalni fluid v rezervoarju ima svoje parametre, kot so
temperatura, mineralizacija in vsebnost raztopljenih plinov.
• Za nastanek in delovanje
ekonomsko uspešnega
geotermalnega sistema so
odločilni vir toplote, primerna
rezervoarska kamnina z
izolacijsko krovnino nad njo in
krožeča voda kot prenosnik
toplotne energije na površino.
Geothermal Education Office 2000,
www.geothermal.marin.org
Geotermalni sistemi
Klasifikacija, ki temelji na njihovi entalpiji:
 Plitvo ležeči geotermalni sistemi (T≤25 C, globine do 400 m), ki jih oplemenitimo
s toplotnimi črpalkami:
o
o
o
zemeljski kolektorji
geotermične sonde
vrtine na podzemno vodo
 Hidrotermalni sistemi nizke entalpije:
o
o
vodonosniki (T≈25 – 100 C) – v Sloveniji: Čateško polje, peščeni vodonosniki v Prekmurju, Podravju
termalni viri (T>20 C) – termalni vrelci: Topolšica, Dobrna, Vaseno,…
 Hidrotermalni sistemi visokih entalpij:
o
o
o
o
z vročo vodo (vodno-prevladujoči): Wairakei (NZ), Coso (ZDA), Beppu (J)
parni sistemi (parno-prevladujoči): Larderello (Italija), Geysers (ZDA), Kamojang (Indonezija)
dvofazni sistemi – Tongonan (Filipini), Broadlands (NZ), Hatchobaru (Japonska), Krafla (Islandija)
geotlačni sistemi (geopressured zones = tlak fluida je višji od hidrostatičnega tlaka), uporabnost še v
razvoju: Mehiški zaliv (Texas, ZDA)
 Petrofizikalni sistemi – EGS (enhanced geothermal system = izboljšani, spodbujeni
geotermalni sistemi):
o
o
o
HDR (hot dry rock = vroča suha kamnina) – v razvoju: Fenton Hill (Nova Mehika, ZDA – zaust.), Hunter valley
(Avstralija)
HWR (hot wet rock = vroča vlažna kamnina): Indonezija, Nova Zelandija, Italija, Japonska, ZDA
HFR (hot fractured rock = vroča razpokana kamnina): Soultz-sous-Forêts (Francija)
Tipi geotermalnih sistemov v Sloveniji
Vodonosnik v sedimentni kotlini
(sedimentnem bazenu): nizko do srednje
temperaturni vodonosniki
Vodonosnik v podlagi sedimentne
kotline: nizko do srednje temperaturni
in morda (??) visokotemperaturni
vodonosniki
Sistem toplega izvira
(v prelomni coni, v sečišču prelomnih
con, ipd.): nizkotemperaturni
vodonosniki
skice po: Hochstein (1988)
Tipi geotermalnih sistemov v Sloveniji
Različni sistemi → različne lastnosti termalne vode → različni pristopi/različne
težave
Raziskovalne metode v iskanju GE (Barbier, 1989)
GEOLOŠKE
•
•
•
•
•
Fotogeologija - analiza razpok in prelomov
Popis in ekspertiza površinskih
manifestacij
Hidrogeologija: globoko kroženje fluidov;
območja napajanja
Vulkanologija: kisle in bazične kamnine;
različne viskoznosti magme
Petrologija: starost, prepustnost kamnin –
kamnine v krovnini, v rezervoarju
GEOFIZIKALNE
•
•
•
•
•
•
•
Gravimetrija
Magnetometrija
Seizmika: refleksijska, manj refrakcijska
Električne in EM metode: Schlumberger,
Wenner, dipol-dipol, CSEM, TDEM, itd.
Magnetotelurika
Geotermična prospekcija: T meritve v
vrtinah, daljinsko zaznavanje (letalsko)
Starost fluidov
GEOKEMIČNE
•
•
•
•
•
Kemijske analize
Izotopske analize
Geotermometri: kemični, izotopski
Kroženje fluidov
Območja napajanja
Izmerjeni termogrami v vrtinah
Gostota toplotnega toka
Gostota toplotnega toka q
(Wm-2) je količina toplote, ki s
prevajanjem izhaja iz
Zemljine notranjosti v časovni
enoti pravokotno skozi enoto
trdne površine Zemlje.
Konduktivno prenesen toplotni
tok q določen po prvi
Fourierovi enačbi (Carslaw &
Jaeger, 1959)
Geotermične karte (Rajver, v pripravi)
Geotermične karte (Rajver, v pripravi)
Geotermične karte (Rajver, v pripravi)
Direktna raba GE v svetu in v Sloveniji
Direktna raba geotermalne energije v 78 državah, (Lund et al., 2011)
Stanje izkoriščanja geotermalne energije v svetu
Stanje izkoriščanja geotermalne energije v svetu
Stanje izkoriščanja geotermalne energije v svetu
Stanje izkoriščanja geotermalne energije v svetu
Geotermalno ogrevanje in hlajenje (Dumas, 2011; EGEC)
Potential
Kombinirana toplota & elektrika
(EGS, binarna)
Geotermalne
toplotne črpalke
Neposredne rabe
Greeks,
Romans
1980
2010
2050
Direktna raba geotermalne energije v Sloveniji
Uporabniki toplote iz geotermalne energije po vrsti koriščenja
Stanje: dec. 2010
Direktna raba geotermalne energije v Sloveniji
(posodobljeno po Rajver et al., 2010)
• Direktna raba se odvija na 29 lokacijah (stanje: dec. 2010), sedaj brez uporabnikov
na Vrhniki, Portorožu in v Medijskih Toplicah.
• Inštalirana kapaciteta: 66,8 MWt (31. dec. 2010)
• Vsaj 4410 enot geotermalnih toplotnih črpalk (GTČ), tako na vodni vir (W) kot tudi
talne z zaprtim krogom (H in V), skupna kapaciteta: dodatnih 49,9 MWt.
(stanje: 1. junij 2010).
• Izkoriščena geotermalna energija na 29 lokacijah v letu 2010 je znašala 735 TJ.
• Talne GTČ so “potegnile” letno vsaj še dodatnih 244 TJ (velja v letih 2009-2010).
• Vse skupaj: iz kapacitete 116,7 MWt je znašala izkoriščena geotermalna energija
979 TJ/leto (leta 2010, z GTČ samo do junija 2010); –- v decembru 2010 verjetno
vsaj 1020 TJ/leto. – To ustreza okvirno 0,4% bruto domače porabe energije na
nivoju primarne oskrbe z energijo (ca 305 PJ v 2011)
Različne kategorije direktne rabe geotermalne energije
Murska Sobota: daljinsko ogrevanje; Dobrovnik: rastlinjak
Tipi geotermalnih toplotnih črpalk
-angl. geothermal (ground source) heat pumps
W
W
H
V
• W – na vodni vir toplote (water source)
posebnost: voda iz rudnikov in predorov (še ne v Sloveniji)
• H – vodoravni kolektorji (horizontal ground coupled); zaprti krogotoki v jezeru, ipd.
• V – navpični kolektorji=geotermične sonde=geosonde
(angl. vertical ground coupled or borehole heat exchanger)
posebnost: energetski piloti (v Sloveniji število neznano, le nekaj večjih stavb?)
TOPLOTNE ČRPALKE (kompresijske, absorpcijske, adsorpcijske,
Vuilleumierove)
• TČ = naprava, kjer z dodajanjem energije črpamo toploto z nižje na višjo
temperaturo.
• 4 KLJUČNE ENOTE:
-kondenzator,
-ekspanzijski ventil,
-kompresor in
-uparjalnik
• KROŽNI PROCES: delovni medij v uparjalniku odvzame toploto Zemlji in se pri tem
upari. S kompresorjem dovedemo v proces delo in se mediju povečata T in p, ko
pride v kondenzator. V kondenzatorju se nato medij zopet utekočini in pri tem odda
uparjalno toploto v sistem ogrevanja. V zadnji fazi gre delovni medij še skozi
ekspanzijski ventil, kjer se razširi na začetni tlak. Proces se ponavlja.
Geotermalne toplotne črpalke (Sanner, 2010)
Direktna raba geotermalne energije v Sloveniji
(posodobljeno po Rajver et al., 2010)
Direktna raba geotermalne energije v Sloveniji
(posodobljeno po Rajver et al., 2010)
Direktna raba geotermalne energije v Sloveniji
(posodobljeno po Rajver et al., 2010)
Stanje izkoriščanja geotermalne energije v svetu
Proizvodnja elektrike iz geotermalne energije v svetu
TEHNOLOGIJE PROIZVODNJE GEOTERMALNE ELEKTRIKE
1904
Prva običajna geotermalna elektrarna v Italiji – geotermalno polje Larderello (zelo visoko temperaturni
geotermalni vir, >220 °C) (poskus izvedel princ Piero Ginori Conti). Proizvodnja električne energije:
elektrarne s trenutnim vparevanjem (flash) in s suho paro (50-100 MWe)
1985
Binarne geotermalne elektrarne – termodinamični proces primeren za nizko-srednje temperaturne
geotermalne vire (80 - 170°C)
 Rankinov organski cikel (ORC) in Kalina cikel (5-10 MWe & 10-20 MWth).
Imajo lahko tudi >95% časovno razpoložljivost (capacity factor).
Kalina cikel (razvit v 1990s, v uporabi od 2004?) uporablja mešanico vode in amonijaka (izkorišča se širši temp.
razpon uparjanja – boljša izmenjava toplote)
TEHNOLOGIJE PROIZVODNJE GEOTERMALNE ELEKTRIKE
(Dumas, 2011; EGEC)
Potential
superkritični
fluidi
EGS
binarna
običajne
1904
1985
2008
2050
TEHNOLOGIJE PROIZVODNJE GEOTERMALNE ELEKTRIKE
(po: Dickson & Fanelli, 2004; Barbier, 1989)
• Proizvodnja elektrike iz GE se v glavnem odvija v konvencionalnih parnih turbinah
in binarnih elektrarnah.
• Konvencionalne parne turbine zahtevajo fluide s temp. vsaj 150 °C – obstajajo
bodisi z
(A) atmosferskim (back pressure) izpustom ali
(B) kondenzacijskim izpustom (kondenzacija pare iz turbine pred atmosferskim
izpustom)
• V odvisnosti od značilnosti geotermalnega vira (temperatura, tlak nasičenja) so
izvedbe geotermalnih elektrarn različne, prav tako učinkovitost ali neto izkoristek
(η) pretvorbe toplote v elektriko.
• Binarne elektrarne (C) uporabljajo sekundarni delovni fluid, običajno organski
(tipično n-pentan) z nizko točko vrelišča in visokim parnim tlakom pri nizkih
temperaturah v primerjavi s paro. Sekundarni fluid deluje skozi konvencionalni
Rankinov cikel.
(A) Geotermalna elektrarna z direktnim atmosferskim izpustom
iz turbine
ηC = (473-373)/473 = 21 % Carnot-jeva termična učinkovitost, izkoristek
(Carnot efficiency)
200°C
100°C
(B) Kondenzacijska geotermalna elektrarna
Primer: ηC = (473-313)/473 = 34 %
200°C
para 0,08 kbar
70°C
Fluid v
stanju
kapljic
70°C
40°C
(C)Binarna geotermalna elektrarna (ORC)
primer: ηC = (353-294)/(353) ≈ 17 %
80°C
98°C
28°C
21°C
70°C
30°C
25°C
Proizvodnja elektrike iz geotermalne energije (v 24 državah)
Proizvodnja elektrike iz geotermalne energije (v 24 državah)
Prispevek geotermalnih elektrarn v proizvodnji elektrike
nekaterih držav in regij (Lund & Bertani, 2010)
Vloga geotermalne energije v OVE
Primerjava GE v proizvodnji elektrike z drugimi OVE
Primerjava GE v proizvodnji elektrike z drugimi OVE
• Geotermalna proizvodnja elektrike lahko teče neprekinjeno, 24 ur/dan (veter in
sončna energija nista vseskozi na razpolago)
• To se kaže s faktorjem razpoložljivosti (= odstotek letnih ur delovanja)
• V smislu proizvodnje: geotermalna elektrika še vedno pred sončno PV elektriko.
• S ciljem držati korak s tema viroma energije se mora tudi porast proizvodnje elektrike
iz geotermalne energije pospešiti (Rybach, 2010) –
PREDNOSTI IN SLABOSTI GEOTERMALNIH ELEKTRARN
+
• Neprekinjeno delovanje:
neodvisno od goriv, vremena,
dnevnega časa.
• Možnosti nadaljnje rabe
odpadne vode – kaskadni
sistem.
• Potrebe po prostoru majhne.
• Proizvodni stroški: sama
toplota je izjemno poceni.
• Življenjska doba (>30 let).
• Stroški raziskav in vrtanja.
• Onesnaženja vode in zraka: v
vodi raztopljene snovi in plini.
• Hrup: vrtanje, nenadni začetni
izbruhi, med vzdrževanjem.
• Uporaba zemljišča (za sistem
elektrarn s 1000 MW s 7 MW/vrtino
– 150 vrtin na območju ca 30 km2).
• Posedanje terena zaradi
izkoriščanja termalnega fluida.
• Seizmičnost.
Status in obeti geotermalne energije
•
•
Visoko cenjen vir WEA (World Energy Assessment) izpričuje največjo vrednost potenciala
geotermalni energiji med vsemi oblikami OVE (Rybach, 2010).
Vrednosti so v enotah kapacitete, tj. energija na enoto časa. Povsem očitno ima GE največjo
kapaciteto v potencialu, čeprav je točnost poročanih številk omejena. Ta potencial je do sedaj
le omejeno razvit. (E=eksa=1018)
Toplotni potencial v Zemlji
• Skupna vsebnost toplote v Zemlji, ocenjena nad privzeto srednjo temperaturo
površine planeta 15 °C: reda velikosti 12,6·1012 EJ,
• Toplota v skorji Zemlje: reda velikosti 5,4·109 EJ (Armstead, 1983; v: Dickson &
Fanelli, 2004).
• Zelo verjetna vrednost tehničnega potenciala geotermalnih virov, ustreznih za
proizvodnjo elektrike: 209 GWe (Stefansson, 2005).
• Glede na predpostavke o pogojih na Islandiji in v ZDA je velikost skritih virov
verjetno 5-10 krat večja od ocene identificiranih virov. Če je to primer za druge
dele sveta, je zgornja meja za proizvodnjo elektrike iz geotermalnih virov v rangu
1-2 TWe.
• Velikost nizko-temperaturnih (T<130°C) geotermalnih virov v svetu je ca 140
EJ/leto toplote. - Za primerjavo, svetovna poraba energije je okrog 420 EJ/leto –
nekje leta 2004 (Stefansson, 2005).
• Z rezultati modelov simulacije kot oceno za spodnjo mejo geotermalnega
potenciala (GP) je spodnja meja svetovnega GP za proizvodnjo elektrike ocenjena
na ca 50 GWe in ustrezna vrednost za direktno rabo na 1 TWth (Stefansson, 2005).
Toplotni potencial v Zemlji
• EPRI (1978) je ocenil uskladiščeno toploto v kamninah pod celinami do
3 km globine na 43·106 EJ (Stefansson, 2005). To pomeni, da ta toplota v
zgornjih 3 km celinske skorje ustreza porabljeni energiji človeštva v ca
100.000 letih pri sedanji stopnji rabe.
• Potreben čas za energijski tok 10 TW (izguba skozi celine), da napolni
“skladišče” v iznosu 43·106 EJ, je ca 140.000 let.
• Shranjena energija v kamninah (statična komponenta) je ogromna,
medtem ko je izguba toplote (zemeljski energijski tok) (dinamična
komponenta) relativno majhna; zato na celinah traja zelo dolgo, da se
energija v skorji ponovno obnovi s toplotno kondukcijo.
• Na robovih tektonskih plošč pa konvekcija obnavlja energijo veliko
hitreje, v sličnem časovnem merilu kot je izkoriščanje energije iz
geotermalnega vira.
Izzivi za bodočnost GE – kako
deluje EGS? (USDoE, 2004)
TEHNOLOGIJE PROIZVODNJE GEOTERMALNE ELEKTRIKE – izzivi
danes in v bodočnosti?
2008
EGS (ang. enhanced geothermal system)
tehnologija
• način delovanja EGS tehnologije
• “EGS je umetno ustvarjen in izpopolnjen
podzemni rezervoar”
Prihodnost
SUPERKRITIČNE TEKOČINE (magma…)
Zanimivosti:
- Najgloblja vrtina na svetu SG-3/82: D=12.262 m (Rusija, polotok Kola)
- Srednja Evropa, KTB-1/94: D=9.101 m (Nemčija, Bavarska)
- Najdaljša vrtina na svetu: Sakhalin-I projekt: Odoptu OP-11, L=12.345 m, horizontalni doseg
=11.475 m, izvrtana leta 2011 ob otoku Sahalin (Rusija) za raziskave nafte in plina (Exxon
Neftegas Ltd.)
- Sev. Amerika: Bertha Rogers (Oklahoma, ZDA) naftno-raziskovalna, GHK Co. 1-27, D=9.583
m; vrtina prišla v območje visokih tlakov – skoraj 25.000 psi (172.369 kPa); opuščena ko je
vrtanje zadelo staljeno žveplo leta 1974.
Pričakovane temperature v Evropi v globini 5 km
(vir: BRGM)
Možnosti proizvodnje geotermalne elektrike v
Sloveniji
Zadnja vulkanska aktivnost na našem ozemlju:
Goričko, pozni miocen - zgodnji pliocen
Smrekovec, oligocen
SV Slovenija: starejši in globlji terciarni sedimenti – zelo slabo
prepustni,
• kamnine v podlagi terciarnih sedimentov: metamorfne in manj
klastične ter karbonatne, prepustnost slaba
• Potrebne dodatne geofizikalne raziskave in raziskovalne vrtine.
• Možnost znotraj aktivnih prelomnih con (prepustnost)
•
o
o
•
Razvojne dileme – izzivi za bodočnost GE pri nas
• Izobraževanje inštalaterjev plitvih geotermičnih sistemov
• Spodbujanje uporabe tehnologije GTČ, predvsem geosond, individualne stavbe,
večje zgradbe s pilotnimi temelji, itd.
• Sistematične spodbude za uporabo GE: izvedba globokih vrtin pomembnih za
Slovenijo – osnovne raziskave, financiranje projektov (nepovratna sredstva,
krediti, rizični kapital), ureditev upravnih postopkov in nadzora, izobraževanje
• Reševanje težav z upravljanjem virov termalne vode pri obstoječih in
potencialnih uporabnikih GE
• Spodbujanje bazičnih geoznanstvenih raziskav
 Raziskave potencialov višje temperaturnih sistemov za daljinsko ogrevanje
 Neposredna raba - kaskadna uporaba GE oz. termalne vode
 Vračanje toplotno izrabljene vode – dubletni sistemi
 Izboljšanje učinkovitosti izrabe
 Hibridni sistemi: sončna + geotermalna energija
 Kogeneracija: proizvodnja toplotne energije in električne energije (EGS, binarni
proces)
Težave pri uporabi geotermalne energije v Sloveniji
• Slaba izkoriščenost razpoložljivih virov → kaskadna izraba
• Pomanjkljiv operativni monitoring vrtin → ni objektivne ocene stanja in
sprememb (stanje se izboljšuje v SV Sloveniji…)
• Povečevanje količine pridobljene termalne vode (SV Slovenija!!)
• Toplotno in kemično onesnaževanje površinskih vodotokov
• Ni vračanja toplotno izrabljene termalne vode v geotermalni vodonosnik
(izjema: Lendava)
• Vpliv novih uporabnikov na obstoječe, upad nivoja podzemne vode,
spremembe kemične sestave termalne vode (SV Slovenija!!)
• Neobstoj evidence o delujočih geotermalnih toplotnih črpalkah (geosonde,
GTČ voda–voda) onemogoča izdelavo realne bilance
• Koncesije?! → potrebno sistematično spremljanje stanja geotermalnih
vodonosnikov
Vloga geotermalne energije v obnovljivih virih energije
Obnovljivi viri energije so obnovljivi nefosilni viri energije (veter, sončna energija,
geotermalna energija, energija valov, energija plimovanja, vodna energija, biomasa,
odlagališčni plin, plin iz naprav za čiščenje odplak in bioplin);
• primarna energija: je energija, ki je vsebovana v energetskih surovinah in v kakršni koli vrsti
energije v naravi, ki vstopa v procese transformacije v električno, toplotno ali mehansko
energijo, n.pr. premog, plin, nafta, les, hidroenergija
• končna bruto poraba energije: pomeni energijo ali energent, dobavljen za energetske
namene industriji, prometu, gospodinjstvom, storitvenemu sektorju, vključno z javnim
sektorjem, kmetijstvu, gozdarstvu in ribištvu, vključno z električno energijo in toploto, ki jo
porabi energetski sektor (sektor transformacije), za proizvodnjo električne energije in
toplote ter izgubami električne energije in toplote pri distribuciji in prenosu;
• toplotna črpalka: je naprava ali sistem, ki odvzema toploto pri nižji temperaturi iz različnih
toplotnih virov, na primer iz zraka, vode ali zemlje, in jo pri višji temperaturi dobavlja
stavbi;
• energija okolice: je aerotermalna energija, ki je shranjena v zraku, in energija, ki je v obliki
toplote shranjena v vodi morja, rek, jezer in drugih površinskih voda;
• aerotermalna energija: pomeni energijo, ki je shranjena v obliki toplote v zraku iz
okoljskega zraka;
• hidrotermalna energija: pomeni energijo, ki je shranjena v obliki toplote v površinski vodi;
• geotermalna energija: je energija, ki je shranjena v obliki toplote pod trdnim zemeljskim
površjem.
(VIR. Energetski Zakon, z.s. 2011)
•
Vloga geotermalne energije v obnovljivih virih energije
Cilji (EU in SLO) 20-20-20
20% zmanjšanje rabe primarne energije
20% povečanje obnovljivih virov (cilj Slovenije do leta 2020 je 25-odstotni delež OVE v končni rabi
energije, danes 15 %)
20% zmanjšanje emisij CO2
Sprejeti operativni programi s področja energetike:
Nacionalni akcijski načrt za energetsko učinkovitost za obdobje 2008 – 2016 (AN URE20);
Operativni program zmanjšanja emisij toplogrednih plinov do leta 2012 (OP TGP-1);
Operativni program razvoja okoljske in prometne infrastrukture 2007 – 2013 (OP ROPI);
Akcijski načrt za obnovljive vire energije za obdobje 2010-2020 (AN OVE).
Akcijski načrt za obnovljive vire energije 2010 do 2020:
[ktoe]
2005 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Obnovljiva energija iz toplotnih črpalk
2
8
14
20
26
31
37
41
46
50
54
58
Aerotermalna
Geotermalna
Hidrotermalna
0
0
0
1
4
2
2
9
3
3
13
3
4
17
4
5
22
4
7
26
5
8
29
5
10
31
5
11
34
5
12
36
5
14
38
5
Nacionalni energetski program Slovenije za obdobje 2010 do 2030 - osnutek:
Sistem
Geotermalne elektrarne
Geotermalni ogrevalni sistemi
Toplotne črpalke
Pričakovan razvoj sistemov izkoriščanja geotermalne energije
0 MW do 2020 in 25 MW do 2030
10 sistemov do 2020 in 20 sistemov do 2030
52.000 enot do 2020 in 107.000 enot do 2030
Vloga geotermalne energije v obnovljivih virih energije
• Državne spodbude:
Spodbujanje ukrepov učinkovite rabe energije in izrabe obnovljivih virov energije
izvaja država s programi: izobraževanja, informiranja, osveščanja javnosti, z
energetskim svetovanjem, spodbujanjem energetskih pregledov, spodbujanjem
lokalnih energetskih konceptov, pripravo standardov in tehničnih predpisov,
fiskalnimi ukrepi, finančnimi spodbudami in drugimi oblikami spodbud.
Cilj do leta 2020 je 25% (625 ktoe) potreb za ogrevanje in hlajenje pokriti iz
OVE, od tega naj bi bilo 7% (43 ktoe) iz GTČ.
Direktiva 2009/28/ES o promociji obnovljivih virov energije
• določa, da se GE, pridobljena s toplotnimi črpalkami, upošteva za namene končne
bruto porabe energije iz obnovljivih virov za ogrevanje, v kolikor končna
proizvedena energija znatno presega primarni vnos energije, potreben za delovanje
toplotne črpalke. Predpisana je tudi metodologija.
• narekuje poenostavitev in pospešitev postopkov izdaje dovoljenj, certificiranja in
licenciranja, opredelitev tehničnih specifikacij za naprave. Finančno se lahko
spodbuja le vgradnjo toplotnih črpalk, ki izpolnjujejo minimalne zahteve za
podelitev znaka za okolje po sklepu 2007/742/ES.
• Do 31. 12. 2012 je potrebno zagotoviti certificiranje inštalaterjev plitvih
geotermalnih sistemov ter toplotnih črpalk. V direktivi so predpisana merila in
smernice. V EU so certifikati prenosljivi. Certificiranje inštalaterjev mora potekati
po akreditiranem programu usposabljanja.
Hvala lepa za Vašo pozornost!
Avtorji: Dušan Rajver, Joerg Prestor, Simona Pestotnik, Andrej Lapanje, Nina Rman
Kontaktne informacije: info@geo-zs.si; tel. (01) 28 09 700
Grafično oblikovanje: Kvants – Visart d.o.o., Ljubljana
Leto izida: 2012
© Geološki zavod Slovenije, Dimičeva ulica 14, 1000 Ljubljana
Delovanje toplotne črpalke