Geotermální energii se v souvislosti s přechodem na bezemisní teplárenství dostává v Evropě stále větší pozornosti.
Jak nahradit uhlí v českém teplárenství? Sází se na plyn, ale i ten je jako fosilní palivo odsouzen kvůli dekarbonizaci k zániku, nemluvě o tom, že nejde o domácí zdroj. Pak je tu biomasa, ale i té může být do budoucna málo, obzvlášť kdyby na ni přešly všechny teplárenské provozy, firmy a domácnosti dosud využívající plyn.
Jako slibný zdroj se rodí čistá, udržitelná a tuzemská energie, která nám leží přímo pod nohama. Geotermální energii se v souvislosti s přechodem na bezemisní teplárenství dostává v Evropě stále větší pozornosti. U nás, přestože na centrálním vytápění je závislých 40 % populace, tomu tak zatím není, i když by podle odborníků mělo být.
Teplo pod zemí
Geotermální energie je, stručně řečeno, teplo získané ze země. Abychom se však k němu dostali, musí se nejdřív navrtat hornina. Čím hlouběji se vrtá, tím jsou horniny teplejší. Teplota pod povrchem roste zhruba o 20-40 stupňů na kilometr, vysvětluje Jan Šafanda z Geofyzikálního ústavu Akademie věd a dodává, že pro Českou republiku je nejtypičtější tepelný gradient asi 30 °C na každý kilometr.
V tzv. hydrotermálních oblastech bývají zásoby vody již v horninách uloženy, protože jsou porézní, ale těchto oblastí u nás není mnoho, na rozdíl třeba od Maďarska nebo Islandu pověstných svými termálními prameny. U takových ložisek může být v jednom kilometru i 200 °C, ovšem takové se u nás nevyskytují.
Přesto je celá republika obrazně řečeno jeden velký tepelný zdroj, který jde využít i bez podzemních zásob vody. Teplo z nitra země lze totiž využít i v oblastech, které takto obdařeny nejsou, a to tím, že se voda do vrtu nejdříve vžene, dole se ohřeje a pak se zase odčerpává zpět.
Tohoto principu se využívá např. u tepelných čerpadel země-voda, byť ty nejsou v Česku kvůli vyšším nákladům tolik rozšířeny jako klasická čerpadla vzduch-voda. U komerčních objektů se však vyskytují stále častěji, kdy se vrty umisťují pod základovou desku objektu. Takových developerských projektů jsou u nás již desítky, říká Antonín Tym z České geologické služby a manažer výzkumné infrastruktury RINGEN, která se zabývá využitím geotermální energie.
Jako příklad uvádí objekt Československé obchodní banky v Praze Radlicích. Pod objekty je umístěno téměř 180 vrtů o hloubce 150 metrů, které jsou napojeny na tepelná čerpadla. Podzemní voda se využívá v zimě k topení a v létě ke chlazení.
Teplárny musí jít do hloubky
Využití tepla z prvních stovek metrů pod povrchem se nazývá mělká geotermie. Ta dostačuje na vytápění menších i větších objektů. Aby však bylo možno nahradit teplárny vytápějící celá města, musí se jít hlouběji, do několika kilometrů pod zem.
Jediný tuzemský zdroj geotermální energie sloužící k plošnému vytápění je zatím jen v Děčíně, kde místní teplárna TERMO zásobuje teplem polovinu města díky zásobárně horké vody v hloubce kolem 500 metrů.
Protože takových lokalit se zásobami podzemní horké vody, o kterých máme alespoň nějaké základní informace, je v Česku málo, musíme se spoléhat na tzv. stimulované zdroje, kdy se voda do nitra země vhání, aby se po zahřání zase čerpala na povrch. V tom případě se zpravidla využívá dvou několikakilometrových vrtů vzdálených od sebe několik set metrů.
Aby se docílilo výkonu desítek megawattů tepla, je potřeba udělat takzvaný podzemní tepelný výměník. Vyvrtají se dva 3-5kilometrové vrty a ty se pak propojí, aby puklinami v horninách proudila voda z jednoho vrtu do druhého, odkud se kontaktem s horkou horninou ohřátá kapalina odčerpává. „Takový systém, když funguje, může dávat desítky megawattů,“ líčí Šafanda, ale dodává, že i spotřeba elektřiny na pohon čerpadel může být vysoká, podle propustnosti horniny až 20 % celkového výkonu zdroje.
Takový systém u nás ale zatím není, teprve se buduje, a to v Litoměřicích v rámci 1,2miliardového vědeckého projektu SYNERGYS financovaného z fondů EU, který zároveň zkoumá i možnosti sezónního ukládání tepla a další formy využití geotermální energie.
Drahé vrtání s nejistým výsledkem
Hloubková vrtání jsou však „drahý špás“. „Bavíme se o 200 milionech za jeden vrt,“ poznamenává manažer projektu Antonín Tym. Zásadnější než cena vrtu je ovšem nejistota výsledku. Hlavní faktor ovlivňující objem a rychlost proudění kapaliny mezi vrty je propustnost horniny, tj. jak moc je hornina „propraskaná“. Obecně platí, že čím víc puklin má, tím větší průtok vody bude mít, což je klíčový faktor určující celkový výkon.
„Jako investor musíte akceptovat vysoké riziko, že nejste schopen dopředu garantovat, kolik energie z těch vrtů dostanete, protože nevíte, zda a jak hodně bude hornina propustná,“ poznamenává Tym. Toto riziko lze snížit odborným měřením, ale ani tak vám nikdo záruku nedá, dokud se neprovedou testy přímo v horninovém podloží.
Hodně dat a informací však lze dnes, díky pokročilým metodám, zjistit už z prvního testovacího vrtu, ale ani tam není záruka, že vrt zasáhne místo, kde má hornina potřebné vlastnosti pro vytvoření geotermálního výměníku.
„Hlavní riziko u stimulovaných systémů spočívá v tom, zda se podaří propojit oba vrty tak, aby byl průtok dostatečně silný. Je to experiment, kde je dopředu spoustu neznámých, a naším úkolem je tyto nejistoty eliminovat a snížit tak rizika na přijatelnou úroveň, aby je mohli investoři akceptovat,“ líčí Šafanda.
Průtok mezi vrty se dá zvýšit hydraulickou stimulací puklin nebo šikmými vrty či dalšími postupy, jejichž rozvoj se za posledních deset let posunul zásadním způsobem dopředu. „My na tyto projekty navazujeme a chceme tak dostat Českou republiku mezi země, které mají testovací lokalitu pro hlubinné vrtání a mohou tak přilákat špičkové odborníky, kteří u nás v současnosti chybí,“ říká Tym.
V některých západních zemích jako Švýcarsko nebo Francie se lze proti riziku málo produktivního vrtu částečně pojistit, přičemž garanci poskytuje stát. To by podle Tyma velmi pomohlo rozvoji hlubinné geotermie i v českých poměrech. V Chorvatsku, které je v geotermii velmi aktivní, zase provádí vrty státní firma, která je následně prodává investorům, přičemž riziko neúspěchu na sebe bere stát, poznamenává Martin Hájek z Teplárenského sdružení.
Přebudovat od píky
Nalezení správné lokality a její vyvrtání je však jen dílčí překážka. Větší problém než zdroj samotný je totiž adaptace teplárenských systémů. „Není to tak, že vyměníte jeden kotel za druhý,“ upozorňuje Tym.
Stávající rozvody z tepláren či výtopen jsou stavěny na vysokoteplotní zdroje, jež mají zcela odlišné provozní nároky např. na hydrauliku či průměry potrubí, než ty nízkoteplotní, kde je geotermální energie ideální. Stejně tak bude nutné uzpůsobit i otopné systémy uvnitř samotných budov.
Jiným slovy se musí přebudovat dálkové vytápění od zdroje až po radiátory na konci. A to jsou obrovské náklady. „Může se jednat i o dvoumiliardovou investici do středně velkých zdrojů typu Litoměřic, to jest města s 24 tisíci obyvatel,“ říká Tym.
Projekt takového rozsahu není náročný jen finančně. Rozkopat město kvůli výměně desítek kilometrů rozvodů spolkne snadno i několik let, podotýká vědec a dodává, že ani přesvědčit vlastníky ve všech panelácích a dalších napojených objektech, aby si nechali vybourat vnitřní rozvody a radiátory a vyměnili je za nové, rovněž nebude jednoduchý administrativní proces.
To všechno bude muset někdo zaplatit. „Z diskuzí s kolegy, kteří zpracovávají studie proveditelnosti v tomto oboru, vyplývá, že za současných podmínek vám to na čistě ekonomickém základě ekonomicky velmi pravděpodobně nevyjde. Za dobu životnosti by se takto zrealizovaná investice nemohla ani reálně zaplatit,“ je přesvědčený Tym.
Investice tohoto druhu by znamenala i vícenásobné zvýšení účtu za teplo pro konečné zákazníky, proto nejde tak obří projekt realizovat bez finanční podpory státu a současně v úzké spolupráci se samosprávami, jež jsou zpravidla vlastníky pozemků a komunikací, v nichž rozvody leží.
Na druhou stranu výzkumník upozorňuje, že i přes vysoké počáteční investice „bychom mohli mít systémy centrálního vytápění, které bez problémů poběží dalších sto let, aniž bychom do nich museli znovu výrazněji zasahovat“.
Bez státu to nepůjde
A co na to ústřední hráč Teplárenské sdružení, které zastupuje české teplárny? Podle Martina Hájka někteří členové sdružení o geotermální energii uvažují, ale žádný z projektů není v pokročilejší fázi. Důvodem jsou podle něj „vysoké vstupní investice a riziko, že vrt nebude mít potřebné parametry, zejména co se týče vydanosti geotermální vody, případně že tato voda bude těžce znečištěná a bude nutné ji po využití tepla vtláčet zpět do podzemí“.
Česká geologická služba zpracovala pro Teplárenské sdružení a Ministerstvo životního prostředí analýzu, kde vytipovala nejvhodnější geotermální zdroje pro teplárny či výtopny, u nichž existuje transformační potenciál pro „technické řešení, které daný zdroj nezabije finančně“. Na argument Teplárenského sdružení, že geotermie je příliš nákladná, namítá, že každá nová technologie je drahá, ale s postupným rozšiřováním a vývojem se bude jen zlevňovat.
Jak geologové, tak teplárny se však shodnou v jednom a to, že bez zapojení úřadů se věci nepohnou.
„Je potřeba, aby stát systémově řešil primární riziko těchto projektů v podobě určité garance za geologická rizika, tj. neúspěšného vrtu, podobně jako v jiných zemích Evropy. Další zásadní problém jsou velmi komplikované povolovací procesy u těchto projektů,“ vidí situaci Hájek.
Postoj státu
Ministr životního prostředí Petr Hladík letos avizoval, že jeho rezort připravuje po vzoru sousedních zemí Strategii geotermální energie, kterou měla v prvním pololetí letošního roku schválit vláda. Podle ministra je největší potenciál v náhradě lokálních zdrojů vytápění do 5 megawatt výkonu.
Strategie však připravena není a na vládu se tudíž ani nedostala. Tisková mluvčí MŽP Veronika Krejčí na náš dotaz ohledně stavu strategie pouze uvedla, že studie dodaná Českou geologickou službou „bude tvořit součást širšího plánu rozvoje nízkopotenciálního odpadního a obnovitelného tepla, který MŽP připravuje“. Zároveň podle ní byla zpracována související studie ČVUT, která se zabývá potenciály vybraných zdrojů tepla v rámci bydlení. „V současnosti je připravena prvotní podoba materiálu k odpadnímu a obnovitelnému teplu, která ještě musí projít interními schvalovacími procesy,“ dodala Krejčí.
Na otázku, kdy vyjde ministerstvo se strategií na veřejnost a představí ho vládě, jsme dostali odpověď, že nepůjde o strategii jako takovou, nýbrž o „plán rozvoje“. Jeho dokončení ale závisí na schválení nadřazených dokumentů jako je Národní klimaticko-energetický plán, Státní energetická koncepce a Politika ochrany klimatu, z nichž bude plán rozvoje vycházet, uvedla mluvčí MŽP.
Zmiňované strategické dokumenty, které má na starosti Ministerstvo průmyslu a obchodu (MPO) však stále nejsou k dispozici a jejich schválení se opakovaně odkládá. Na otázku, jaké plány má s rozvojem geotermální energie MPO, jsme nedostali odpověď ani po opakovaných urgencích.
Není na co čekat
Podle Tyma už všechny okolní země nějakou strategii pro rozvoj geotermální energie mají a s jejím využitím se reálně počítá, my posledních dvacet let prakticky stojíme na místě a stát nemá žádnou představu a plán, jaké množství energie chce každý rok z geotermálních zdrojů získat a nastavit adekvátní podporu. Tady nám zbytečně „ujíždí vlak“, říká.
Strategická závislost na plynu nás nechává napospas rozhodování druhých, a i když ceny plynu jsou aktuálně příznivé, může se to vzhledem k rychle se měnící geopolitické situaci kdykoliv změnit, míní Tym a dodává: „Získat potřebná data, připravit realizační projekty a postavit životaschopné zdroje geotermální energie potrvá roky a čekat, až nám poteče do bot, není dobrá strategie.“
Přitom podle něj naše republika příliš mnoho jiných alternativ nemá. Plyn, k němuž se nyní teplárny obracejí, bude časem, tak jako uhlí, eliminován nebo zatížen uhlíkovou daní; biomasy (dřevěný odpad) nebude dost, protože ji budou chtít využívat všichni, spalovny odpadů lidé ve městech odmítají, soláry jsou pouze sezónní a u tepelných čerpadel je majitel konfrontován s nestálou cenou elektřiny, namítá.
„Naším cílem jako výzkumníků je, aby stát měl relevantní data o tom, kolik energie může z geotermálních zdrojů získat, kde je nejvhodnější je budovat a vytvořil takové podmínky, aby se investoři nebáli do těchto zdrojů investovat a vytvořil se tak následně reálný trh, podobně jako je tomu u jiných obnovitelných zdrojů,“ konstatuje Tym.
Ale není to jen o vytápění. Podle některých odborných předpokladů, dodává výzkumník, se bude nejpozději do roku 2050 spotřebovávat víc energie na chlazení než na vytápění. A v tom je geotermie nanejvýš výhodná, protože nabízí oboje. Už dnes existují v Evropě aglomerace (např. Vídeň), kde se teplo Země využívá nejenom k centrálnímu vytápění, ale i k chlazení.
V Německu jsou podle něj již desítky, ne-li stovky geotermálních zdrojů s instalovaným výkonem stovek megawatt tepla a jsou využívány pro centrální vytápění nebo k ohřevu skleníků či jiných objektů. V létě, když teplo není třeba, dokáží navíc vyrábět i elektřinu.
V České republice zůstává geotermální energie, jak poznamenává Hájek, „stále na okraji zájmu“. Naši geologové přesto věří, že využití geotermie má u nás slibnou budoucnost. Jen to nebude hned.
„Nevěřím tomu, že v nejbližších deseti letech u nás nějaká geotermální teplárna vznikne. Chce to najít nějakého odvážného investora. A to není jednoduché,“ míní Šafanda.
