Vrtat a vrtat aneb Jaká je budoucnost masivního využití geotermální energie

Pod povrchem země se ukrývá takřka neomezené množství nevyužité energie. Geotermální energie představuje alternativní způsob, jak získávat energii místo tradičních fosilních paliv, jako je ropa a plyn. Na rozdíl od větrné či sluneční energie je navíc „stále v provozu“ a není závislá na momentálních počasí. Teplo neustále uniká z roztaveného zemského jádra a díky rozpadu přirozeně se vyskytujících radioaktivních prvků v zemské kůře. 

Island je jedním z míst, kde příroda doslova nabízí energii na dosah ruky. S více než stovkou sopek a desítkami přírodních horkých pramenů není pro Island využívání geotermální energie ničím neznámým. Podle zpravodajského kanálu BBC Island v současnosti využívá geotermální energii k vytápění 85 procent domácností a 25 procent veškeré elektřiny v zemi pochází z geotermálních elektráren. Ne všechny země ale mají takové podmínky jako Island. V jiných částech světa je třeba jít tomuto zdroji naproti. Otázkou zůstává, jak hluboko je nutné vrtat.

Na světě se vyskytuje přibližně 700 geotermálních elektráren ve 32 zemích. V roce 2023 společně vyrobily přibližně 97 TWh elektřiny, což je zhruba polovina elektřiny, kterou na území USA vyrobí solární elektrárny. Její potenciál se však nevyužívá naplno. Podle Amandy Kolkerové, vedoucí geotermálního programu v Národní laboratoři pro obnovitelnou energii (NREL) v USA, je geotermální energie klíčem k přechodu na čistou energetickou budoucnost.

Hlavním důvodem, proč se tato energie nevyužívá v rozsáhlejším měřítku, jsou vysoké počáteční investice potřebné k jejímu „vytěžení“. Aby bylo možné i v ostatních částech světa upotřebit tuto formu obnovitelné energie, muselo by se vrtat pod zemský povrch do hloubky několika kilometrů k dosažení optimálních teplot. A to je drahé. Institut NREL odhaduje, že náklady na vyvrtání pouhého kilometru vrtu by se pohybovaly v přepočtu kolem 46 milionů korun a vyvrtání čtyřkilometrové díry může se současnou technologií stát v rozmezí 138 až 230 milionů korun.

I přes tyto částky by využívání geotermální energie mohlo přinést značné úspory nákladů ve srovnání s těmi konvenčními. Některé studie naznačují, že by mohla podpovrchová energie zajišťovat vytápění obcí za podobné částky jako nynější formy pomocí plynu, a to s menšími emisemi skleníkových plynů. Proto se mnozí výzkumníci obrací k novým přístupům a typům vrtných technik v naději, že se geotermální energie dostane do všech částí světa.

Je můj pozemek vhodný pro geotermální energii? Odpověď si můžete najít v nové aplikaci

20. 5. 2022 ▪ 5 min. čtení

Například společnost Quaise Energy, která vznikla z iniciativy Massachusettského technologického institutu (MIT), se snaží navrhnout nový vrtný systém. Ten by dokázal proniknout do hloubky až 20 kilometrů k teplotám 500 °C a více. „Zatímco ostatní strkají do země lopaty, my pouštíme do země mikrovlny,“ řekl spoluzakladatel společnosti Matt Houde.

Vědci experimentují s milimetrovými paprsky směrované energie, které mohou odpařit i tvrdou horninu. Tato technologie využívá vysoce výkonný paprsek záření, podobný mikrovlnám, který zahřeje horninu na teplotu 3000 °C, což ji roztaví a vypaří. Tímto způsobem lze vytvářet otvory bez úlomků a tření, které vznikají při tradičních technikách vrtání.

Ačkoli byla tato technologie dosud testována pouze v laboratoři na mělkých vzorcích hornin, Quaise Energy je přesvědčena, že by mohla dosáhnout rychlosti vrtání až 3,5 metru za hodinu. To je ve srovnání s tradičními technikami sice pomalé, ale má to i výhody. Jelikož „vrták“ horninu fyzicky neobrušuje, neměl by se opotřebovávat ani vyžadovat výměnu. Výzkumníci jsou nyní v závěrečné fázi laboratorního testování před zahájením polních zkoušek na začátku roku 2025.

Ukázka využití mikrovlnného paprsku k tavení hornin.

Foto: Quaise Energy

Slovenská společnost GA Drillig se také zajímá o využití tepelné podpovrchové energie. Vyvíjí pulzní plazmový vrták, který využívá krátké elektrické výboje s vysokou energií k rozkladu horniny bez jejího roztavení. Tím se vyhýbá vzniku „taveniny“, která by bránila dalšímu vrtání. „Protože proces probíhá velmi rychle a výboje horninu rozmělňují, výrazně se snižuje potřeba vytahovat a vyměňovat vrták,“ vysvětluje Igor Kočiš, výkonný ředitel společnosti. GA Drilling si klade za cíl dosáhnout hloubek pěti až osmi kilometrů (a později i více než deseti kilometrů), což by umožnilo téměř neomezený přístup ke geotermální energii.

Některé společnosti již dosáhly výrazných pokroků v hloubkovém vrtání. Kanadská společnost Eavor v roce 2024 dokončila dva vertikální vrty o hloubce pěti kilometrů v bavorském Gerestriedu. Za pomoci největších pozemních vrtných souprav v Evropě zde buduje závod Eavor Loop, který bude fungovat jako obří radiátor. Studená voda bude kolovat v uzavřené smyčce – pod zemí se ohřeje a vrátí se povrch, kde bude využívána k výrobě elektřiny a dálkovému vytápění okolních domů. Podle generálního ředitele Johna Redferna se očekává zahájení výroby energie v první polovině roku 2025. Geoložka a spoluzakladatelka firmy Jeanine Vanyová konstatovala, že tato technologie by mohla v budoucnu umožnit vrty až do hloubky 11 kilometrů a usnadnit přístup k podpovrchovým teplotám během příštích tří až pěti let.

Systém uzavřené smyčky má navíc několik výhod. Eliminuje riziko kontaminace spojené s čerpáním přehřáté vody z hlubinných vrtů a snižuje emise nebezpečných plynů, jako je sirovodík, které se mohou uvolňovat ze systémů s otevřenou smyčkou. Vanyová také zdůrazňuje, že tento typ hlubinné geotermální energie nepotřebuje mnoho místa na povrchu, což otevírá možnost jejího využití i v městských lokalitách.

Toto odvětví však stálé čítá mnoho neznámých. Zatím stále není jasné, jak snadné bude vykonávat údržbu hlubokých geotermálních vrtů ve snaze zabránit jejich zablokování.

Možné využívání toto typu energie by mohla vzdechnout nový život stárnoucím elektrárnám na fosilní paliva. Přestavba starých uhelných představuje příležitost využití stávajících generátorů poháněných parou již se zavedeným elektrickým vedením a urychlit tak samotnou výstavbu geotermálních elektráren.