Energia geotermalna na dużą skalę jest od dawna ograniczona do obszarów wulkanicznych, gdzie ciepło można łatwo przechwycić i przekształcić w energię elektryczną. Dzisiaj, przełomy w technikach wiercenia otwierają nowe horyzonty dla tej technologii, oferując perspektywę “geotermii wszędzie”.
Przez wieki ciepło otoczenia uwięzione pod ziemią było wykorzystywane do ogrzewania Europy – od łaźni rzymskich po pierwszy na świecie system ciepłowniczy w Chaudes-Aigues we Francji w XIV wieku.
Pierwsza przemysłowa geotermalna elektrownia elektryczna została otwarta w Larderello we Włoszech w 1904 roku. W 1913 r. produkowała 250 kilowatów energii elektrycznej. Ponad sto lat później, w 2016 roku, energia geotermalna na całym świecie wytwarzała 75 000 gigawatogodzin rocznie.
Energia geotermalna jest tania, niezawodna i odnawialna, zapewnia ogrzewanie, produkcję energii elektrycznej i chłodzenie, ale Europa nigdy nie wykorzystała w pełni swojego potencjału.
W Europie, Włochy i Turcja są największymi użytkownikami energii geotermalnej – obok Francji i Niemiec – a od niedawna także kraje Europy Wschodniej, takie jak Polska i Czechy, które leżą nad dorzeczem Podhala.
Miasta na całym świecie wykorzystują geotermię do ogrzewania całych społeczności, jak np. Reykjavik w Islandii, gdzie od lat 30-tych XX wieku 99% ogrzewania pomieszczeń zapewnia geotermia.
Jednak Stany Zjednoczone, Indonezja i Filipiny wyprzedziły Włochy jako światowych liderów w dziedzinie geotermii.
Płytka i głęboka geotermia
Geotermia dzieli się na dwie główne kategorie: płytka geotermia, czyli wszystko do 1 km pod ziemią oraz głęboka geotermia, która schodzi do około 8-10 km.
Płytka geotermia obejmuje wszystko, od małych roślin, odwiertów do jednego kilometra, po małe systemy grzewcze wykopane 1 lub 2 metry w dół w ogrodach, aby uchwycić całoroczne, stałe ciepło uwięzione w ziemi.
Systemy te są często stosowane w hybrydowych instalacjach domowych, w połączeniu z kotłami gazowymi lub olejowymi. Płytka geotermia jest również wykorzystywana do ogrzewania większych budynków, takich jak Parlament Europejski czy Bundestag w Niemczech.
Natomiast głęboka geotermia ograniczała się dotychczas do obszarów o aktywności tektonicznej, takich jak Włochy, Ameryka i Indonezja.
Mówiąc prościej, głęboka geotermia zwiększa dostępność energii geotermalnej, ponieważ wiertła sięgają głębiej tam, gdzie Ziemia jest gorętsza, a ilość dostępnej energii wzrasta o około 30°C na kilometr.
Według szacunków przemysłu, 70% terytorium Ziemi mogłoby dostarczać energię geotermalną przy użyciu nowoczesnych technik wiertniczych. GA Drilling, firma z siedzibą na Słowacji, twierdzi, że ultra-głębokie wiercenia geotermalne mogłyby dostarczyć wystarczającą ilość energii elektrycznej i cieplnej do zasilania całej planety lokalnymi źródłami energii, otwierając tym samym perspektywę “geotermii wszędzie”.
Technologie wiertnicze uległy znacznej poprawie w ciągu ostatniej dekady, co pozwoliło na oparcie głębokiej geotermii na innowacjach przemysłu naftowego i gazowego bez ryzyka wystąpienia trzęsień ziemi spowodowanych szczelinowaniem.
Innowacje takie jak wiercenia poziome i zasięg magnetyczny sprawiają, że wiercenia są łatwiejsze i tańsze. Umożliwiają również pracownikom przemysłu naftowego i gazowego przejście na odnawialne źródła energii bez konieczności częstego przekwalifikowywania się.
“To daje im to okno, gdzie umiejętności, które zdobyli w przemyśle naftowym i gazowym… mogą być potencjalnie wykorzystane w tym celu” – powiedział John Redfern, dyrektor generalny Eavor, firmy geotermalnej z siedzibą w Kanadzie.
“Byłoby to tak cholernie bliskie świętemu Graalowi, jak tylko można… jeśli można to zrobić po przystępnej cenie”, powiedział Michael Liebreich, założyciel Bloomberg New Energy Finance, który jest prezesem rady doradczej Eavor.
Istnieje jednak kilka barier stojących przed technologią geotermalną.
Geotermia napotyka na zagmatwane rynki energii elektrycznej, ogrzewania i chłodzenia za pomocą stosunkowo taniego produktu, co sprawia, że trudno jest odzyskać wysokie koszty instalacji.
Największym wyzwaniem jest kartografia geologiczna niezbędna do znalezienia odpowiednich przepływów ciepła i uniknięcia zasobów kopalnych. Wynajęcie wiertnicy również nie jest tanie. Od 40 do 70% kosztów dużych projektów geotermalnych przeznacza się na wynajem, wysyłkę i korzystanie z urządzenia wiertniczego.
Oprócz tego istnieją długie procedury uzyskiwania pozwoleń, co oznacza, że zazwyczaj potrzeba od pięciu do siedmiu lat, aby uzyskać zgodę administracyjną na badanie i wykonanie odwiertu.
Rozszerzalność geotermiczna bloków gazowych
Koszty początkowe elektrowni geotermalnych są jeszcze trudniejsze do przezwyciężenia ze względu na stałe dotacje na wsparcie infrastruktury gazowej na szczeblu unijnym i krajowym.
W celu zwiększenia konkurencyjności ciepła geotermalnego przedsiębiorstwa z tego sektora wzywają do wspierania sieci ciepłowniczych na szczeblu europejskim, podobnie jak ma to miejsce obecnie w przypadku sieci elektrycznej lub gazowej.
Europa jest “zamknięta w gazie”, powiedział Sanjeev Kumar, szef polityki w Europejskiej Radzie Energii Geotermalnej (EGEC.
“UE prowadzi twarde rozmowy na temat dekarbonizacji i neutralności sieci do 2050 r., ale kluczowym elementem funkcji UE jest ukończenie tworzenia wewnętrznego rynku gazu, co zasadniczo oznacza, że są one ukierunkowane na zwiększenie zużycia gazu” – powiedział Kumar.
W opublikowanym na początku tego roku unijnym wykazie priorytetowych projektów w dziedzinie infrastruktury energetycznej przeznaczono 29 mld euro na infrastrukturę gazową, której celem jest ukończenie tworzenia wewnętrznego rynku gazu w UE.
Gdyby tylko jedna czwarta tej kwoty została przeznaczona na geotermię, “ogromne obszary” Europy mogłyby zostać przestawione na geotermię”, powiedział Kumar.
Komisja Europejska ze swojej strony uważa, że geotermia mogłaby pomóc Europie w osiągnięciu celu UE w zakresie energii odnawialnej, jakim jest 32% zużycia do 2030 r. Jednak w przeciwieństwie do energii wiatrowej i słonecznej, środki wspierające wykorzystanie energii geotermalnej pozostają niejasne.
Powodem ostrożności Komisji w kwestii geotermii są przede wszystkim wiercenia: w przeszłości podnoszono kwestie dotyczące emisji uwalnianych z podziemnych rezerw gazu w fazie wiercenia. Ryzyko skażenia wody jest kolejnym źródłem niepokoju.
Ale Kumar sprowadził to do jednego incydentu we Włoszech, gdzie przypadkowo wywiercił się w rejonie wulkanicznym. Według niego, modelowanie 3D może teraz łatwo temu zapobiec.
Poza tym, potencjalnych zagrożeń dla środowiska jest niewiele. Ślad węglowy geotermii jest niski, a nawet nieistotny dla małych instalacji. Największy wpływ na emisję dwutlenku węgla ma wiertło, które musi być transportowane na miejsce i zazwyczaj pracuje na oleju napędowym, choć obecnie projektowane są również wiertła elektryczne.
Pomimo tych pozornych sukcesów, geotermia pozostaje na razie ostracyzmem na europejskich rynkach energetycznych.
Źródło: Euractiv
Fot. Pixabay
