Geotermalni energetski potencijal
    Četvrtak, 30 Lipanj 2011 08:21

    Geotermalni energetski potencijal

    Svijest o štetnim posljedicama potrošnje i sagorijevanja fosilnih goriva, u stalnom je porastu. Budući da su svjetske energetske potrebe sve veće, zanimljivo je proučiti brojke koje procjenjuju buduće energetske potrebe, te udio koji održivi izvori energije mogu pokriti u ukupnoj bilanci. Na osnovu podataka koje su objavili UNDP, UNDESA i organizacija World Energy Council, te na osnovu podataka koje je u svojim radovima objavio islandski znanstvenik J. B. Friedleiffson, u ovom članku dat je pregled odnosa i udjela energije iz različitih izvora, u pokrivanju svjetskih energetskih potreba. U različitim scenarijima razvoja prema kojima se računaju buduće energetske potrebe, uključeni su faktori ekonomskog rasta i društvenog razvoja kao i učinci na okoliš, pogotovo u zemljama u razvoju. Dvije milijarde ljudi u zemljama trećeg svijeta nema mogućnost moderne opskrbe energijom. Da bi se popravila ovakva situacija, koja utječe na toliki broj ljudi i ekonomije mnogih nerazvijenih zemalja, nužno je osigurati proizvodnju čiste energije po cijenama koje će biti pristupačne. Budući da se očekuje sa se broj stanovnika na planetu udvostruči do kraja 21 stoljeća, jasno je da je realizacija ovog cilj vrlo zahtjevna.

    Vrhunac ere potrošnje nafte i zemnog plina, prema izvještaju World Energy Councila već je prošao. Ipak nafta i plin će i dalje biti najvažniji izvori energije jer da bi se u potpunosti prešlo na korištenje energije samo iz održivih izvora, potrebne su znatne tehnološke i druge prilagodbe. Predviđa se da će održivi izvori energije do 2050. godine u najvećoj mjeri zamijeniti ugljen. Isto tako predviđa da sa će do 2050, 20 – 40 % primarne energije biti porijeklom iz održivih izvora. Do 2100. godine, predviđa se da će udio energije dobiven iz održivih izvora biti između 30 i 80 %.

    Svjetski izvori energije i udio u ukupnoj potrošnji
    Prema podacima iz 1998 godine iz fosilnih goriva proizvedeno je oko 80 % ukupne energije. Od toga, 35% otpada na naftu, 23 % ugljen i 21 % prirodni plin. Udio energije dobiven iz obnovljivih izvora energije bio je 14 %, od toga je najviše energije dobiveno iz biomase, (10 %), dok je 2 % energije dobiveno iz velikih hidroelektrana. Preostalih 2 % potječe iz „novih" obnovljivih izvora energije, u koje spada i geotermalna energija. Preostalih 6,5 % energije u ukupnoj bilanci iz 1998 godine, potječe od nuklearne energije, odnosno nuklearnih elektrana.

    Tablica 1.
    Potrošnja primarne energije - podaci za 1998. godinu

    Izvor energije

    Primarna energija (EJ)

    %

    Fosilna goriva

    320

    79,6

    Nafta

    142

    35,3

    Prirodni plin

    85

    21,2

    Ugljen

    93

    23,1

    Obnovljivi izvori

    56

    13,9

    Velike hidroelektrane

    9

    2,2

    Biomasa - klasična

    38

    9,5

    Novi obnovljivi izvori -biomasa, geotermalna, male hidroelektrane, vjetar, plima i oseka

    9

    2,2

    Nuklearna energija

    26

    6,5

    UKUPNO

    402

    100

    Analizirajući brojke prikazane tablicom 2, tehnološki potencijal obnovljivih izvora energije bez sumnje je dovoljan da zadovolji svjetske energetske potrebe u budućnosti. Problem i pitanje koje se postavlja je koliki udio tog potencijala se može iskoristiti na primjeren način, uključujući društvene, okolišne i tehnološke aspekte proizvodnje energije iz održivih izvora.

    Tablica 2.
    Tehnološki potencijal obnovljivih izvora energije

    Izvor energije

    EJ godišnje

    Energija vode

    50

    Biomasa

    276

    Solarna energija

    1575

    Energija vjetra

    640

    Geotermalna energija

    5000

    UKUPNO

    7541


    Proizvodnja električne energije iz obnovljivih izvora

    Svjetska proizvodnja električne energije u svijetu 1973 godine iznosila je oko 6000 TWh. 1998 godine proizvodnja je narasla na 14 000 TWh. Većina energije je dobivena iz ugljena spaljenog u termoelektranama, (38 %). Za termoelektranama slijede hidroelektrane, nuklearna energija doprinijela je sa 17 % i prirodni plin sa 16 %, te nafta sa 9 % udjela. Iz obnovljivih izvora energije dobiveno je svega 2 % električne energije. Ukupna količina električne energije proizvedena iz obnovljivih izvora energije u 1998. godini  bila je 2826 TWh. Od toga, najviše su doprinijele hidroelektrane sa 92 % udjela, 5.7% energije dobiveno je od biomase, 1.6 % od geotermalne energije  i 0.6 % od vjetra. Solarna energija u ukupnom zbiru doprinosi sa tek 0.05 %, a energija plime i oseke sa 0.02 %.

    Tablica 3.
    Količina proizvedene električne energije iz održivih izvora – podaci iz 1998. godine
     

    Instalirani kapaciteti

    Godišnja proizvodnja

    Kapaciteti ukupno

    Izvor

    GWe

    %

    TWh/godišnje

    %

    %

    Geotermalni

    8

    41,7

    46

    69,6

    66

    Vjetar

    10

    52,1

    18

    27,2

    21

    Solarni

    0,9

    4,7

    1,5

    2,3

    19

    Plima i oseka

    0,3

    1,5

    0,6

    0,9

    23

    UKUPNO

    19,2

    100

    66,1

    100

    39


    Iz Tablice 3. vidljivo je da je najviše električne energije proizvedeno iz geotermalnih izvora 69, 6 %, za kojim slijede vjetroelektrane - 27, 2 %. Visok udio proizvodnje električne energije iz geotermalnih izvora povezan je sa pouzdanošću geotermalnih postrojenja koje imaju učinkovitost veću od 90 %.   Ovdje je zanimljivo usporediti i troškove proizvodnje električne energije iz pojedinog izvora energije, prikazane tablicom 4. Najniži troškovi proizvodnje energije su troškovi hidroelektrana i geotermalnih postrojenja. Za njima slijede biomasa i energija vjetra.

    Tablica 4. Trošak proizvodnje električne energije iz obnovljivih izvora energije

     

    Izvor

    Proizvodnja energije u 1998

    Cijena proizvodnje energije

    Predviđena cijena proizvodnje u budućnosti

    Porast instaliranih kapaciteta u razdoblju od 1998 do 2003

    TWh (e)

    %

    US¢   /kWh

    US¢   /kWh

    % godišnje

    Energija vode

    2600

    92

    2-10

    2-8

    2

    Biomasa

    160

    5,66

    5-15

    4-10

    3

    Geotermalna energija

    46

    1,63

    2-10

    1-8

    4

    Vjetar

    18

    0,64

    5-13

    3-10

    30

    Solarna energija

    0,5

     

    25-125

    5-25

    30

    - fotonapon

     

    0,05

     

     

     

    - termalni

    1

     

    12-18

    4-10

    5

    Plima i oseka

    0,6

    0,02

    8-15

    8-15

    0

    UKUPNO

    2826,1

         

     

    Proizvodnja toplinske energije iz održivih izvora energije konkurentna je cijenom konvencionalnim izvorima. Cijena direktnog zagrijavanja iz biomase iznosila je 1 do 5 US¢/kWh, iz geotermalnih izvora 0,5 – 5 US¢/kWh, dok je grijanje pomoću Sunčeve energije iznosilo 3 do 20 US¢/kWh. Omjer cijene i dobivene energije prema ovim podacima svrstava geotermalne potencijale u jednu od jeftinijih kategorija energetskih resursa, čak jeftinije od primjene solarne energije. Dobivanje električne energije pomoću solarnih fotonaponskih sustava je najskuplje, iako su u bližoj budućnosti zbog razvoja tehnologije očekuje smanjenje troškova.

    Na godišnjoj razini postotak instaliranih kapaciteta u razdoblju od 1998. do 2003. godine bio je 2 – 4 % za hidroenergiju, biomasu i geotermalnu energiju, dok je za solarnu i energiju vjetra porast bio 30 %. Logično je pitanje zašto se najviše ulaže u proizvodnju energije čiji su troškovi proizvodnje, prema ovim podacima i najskuplji? U kontekstu direktne proizvodnje električne toplinske energije, u prednosti je biomasa (93%) ,za kojom slijedi geotermalna energija sa 5 % udjela te solarna energija sa 2 %.

    Geotermalni izvori koriste se za dobivanje kako toplinske tako i električne energije. Geotermalna energija neovisna je o vremenskim prilikama što je nedostatak nekih drugih održivih izvora energije, energije vjetra, sunca kao i hidroenergetskih potencijala. Geotermalna energija najviše se koristi za sustane javnog grijanja na Islandu, u Francuskoj, Kini i Turskoj. Individualno grijanje kuća pomoću toplinskih pumpi također  je postalo prihvaćeno u SAD- u, Švedskoj i Švicarskoj.

    Upotreba toplinskih pumpi omogućuje korištenje geotermalne energije i na geotermalnim izvorima koji se nalaze na dubini većoj od 3 km, što je prije bio ograničavajući faktor. Na dubinama većim od 3 km sistem toplinskih pumpi omogućuje zagrijavanje i hlađenje i na mjestima gdje to prije nije bilo moguće budući je dubina bila ograničavajući faktor. Upotrebom toplinskih pumpi, primjena geotermalne energije sada je moguća gotovo svugdje jer se na toj dubini toplina kontinuirano generira iz litosfere.

    U 1999 godini, količina energije dobivena iz geotermalnih izvora u svijetu procjenjuje se na približno 49 TWh za pridobivanje električne energije, a 53 TWh koristilo se za direktnu upotrebu toplinske energije odnosno za potrebe grijanja.

    Trenutna procjena geotermalnih potencijala u svijetu iznosi 11000 TWh sa odstupanjem od +/- 1300 TWh/a dok je ukupni potencijal resursa za direktnu upotrebu preko 1400EJ/a odnosno 390 000 TWh/a u toplinskoj energiji. Potencijal koji se trenutno koristi – 49 TWh za električnu energiju i 53 TWh za toplinsku energiju, samo je mali dio ukupnog energetskog potencijala koji možemo dobiti iz geotermalne energije. Drugi podatak je da se geotermalni resursi procjenjuju na 2000 +/- TW/a za proizvodnju struje  i preko 7000 TW/a za direktnu toplinsku upotrebu.

    Zaključak je da definitivno postoji dovoljno prostora za daljnje održivo korištenje geotermalne energije, a obzirom na razvijenu tehnologiju ono je moguće i relativno brzo. U ovom kontekstu potrebno je razmisliti i o ekonomskim i političkim implikacijama korištenja ovog relativno čistog, održivog i dostupnog izvora energije, uzeti u obzir odnose na tržištu energije pojedinih zemalja, kao i političke aspekte i odnose moći koji su u pozadini.

    Na kraju potrebno je napraviti i kratak osvrt na europske trendove korištenja geotermalne energije. Energetski strateški planovi zemalja Europske Unije ostavljaju dosta prostora i nisu se u dovoljnoj mjeri pozabavili geotermalnim potencijalima u Europi. Moguće je da će se to promijeniti zbog pristupanja EU onih zemalja koje imaju bogati geotermalni potencijal – Mađarske, Slovačke, Poljske i Slovenije, te da će se uočiti i prikladno iskoristiti mogućnosti koje te zemlje u smislu geotermalne energije mogu ponuditi. Ukupna bilanca korištenja održivih izvora energije u Europi tada bi izgledala drugačije.


    www.mojaenergija.hr

    Dva sedimentna bazena pokrivaju gotovo cijelo područje Republike Hrvatske: Panonski bazen i Dinaridi. Velike su razlike u geotermalnim potencijalima koji su dobiveni istražnim radovima u svrhu pronalaska nafte i plina. U Dinaridima prosječni geotermalni gradijent i toplinski tok iznosi:

    G=0,018 °C/m
    q=29 mW/m2

     

    Na ovom području se ne mogu očekivati otkrića značajnijih geotermalnih ležišta. Moguća su otkrića voda sa temperaturama na površini prikladnim za rekreativne i balneološke namjene. Vode takvih karakteristika su otkrivene u Istarskim Toplicama, Splitu, Omišu, Sinju i Dubrovniku. Za razliku od Dinarida, koji nemaju značajnih geotermalnih potencijala u Panonskom bazenu prosječni geotermalni gradijent i toplinski tok su mnogo viši:

    G=0,049 °C/m
    q=76 mW/m2

     

    Budući da je geotermalni gradijent na panonskom području znatno veći od europskog prosjeka na ovom području se može očekivati, pored već otkrivenih geotermalnih ležišta, pronalaženje novih geotermalnih ležišta.Geotermalne potencijale u Hrvatskoj možemo podjeliti u tri grupe – srednje temperaturne rezervoare od 100 do 200 °C, niskotempraturne rezervoare 65 do 100°C i geotermalne izvore temperature vode ispod 65 °C.

    Ukupni toplinski geotermalni energetski potencijal iz sve tri grupe iznosi MWt:

      do 50°C do 25°C
    Iz već izrađenih bušotina:
    203,47 319,21
    Uz potpunu razradu ležišta:
    839,14 1169,97


    Geotermalne potencijale u Hrvatskoj možemo podjeliti u tri grupe
    srednje temperaturne rezervoare 100 – 200 °C
    niskotempraturne rezervoare 65 do 100°C
    geotermalne izvore temperature vode ispod 65 °C.


    Srednjetemperaturni geotermalni potencijali
    Geotermalna energija iz ovih ležišta može se iskorištavati za grijanje prostora, u različitim tehnološkim procesima i za proizvodnju električne energije binarnim procesom.

    Područje
    Bjelovar
    Bjelovar
    Ludbreg
    Đurđevac
    Karlovac
    Županja
    Lokacija (ležište)
    Velika
    Ciglena
    Velika
    Ciglena
    Lunjkovec
    Ferdinan-
    dovac
    Rečica
    Babina
    Greda
     
    Kategorija rezervi
    Dokazane
    Verovatne
    Verovatne
    Verovatne
    Verovatne
    Vjerojatne
       
    Dokazane
           
    Dubina bušotina,  m
    2800
    2800
    2500
    2500
    2500
    2500
    Način pridobivanja vode
    samoizljev
    samoizljev
    samoizljev
    samoizljev
    crpka
    samoizljev
    Izdašnost elementa razrade,  m3/s
    0,11566
    0,347
    0,156
    0,1
    0,1
    0,2
    Temperatura vode, °C
    170
    170
    125
    125
    120
    125
    Broj bušotina na elementu; (proizvodne + utisne)
    2 (1+1)
    5 (3+2)
    3 (2+1)
    3 (2+1)
    3 (2+1)
    2 (1+1)
    Mogući broj elemenata razrade
    1
    1
    10
    1
    1
    1
    Broj izrađenih/aktivnih bušotina
    2/0
    2/0
    3/0
    1/0
    1/0
    1/0
    Tablica 1. Ležišta s geotermalnom vodom toplijom od 100°C


    Ukupna toplinska snaga geotermalne energije iz ovih ležišta iznosila bi MWt:

      do 50°C do 25°C
    Iz već izrađenih bušotina:
    168,74 218,07
    Uz potpunu razradu ležišta:
    755,79 986,64


    Moguća snaga proizvedene električne energije iz ovih ležišta iznosila bi (capacity factor 0,9):

    Iz već izrađenih bušotina:
    10,95 MWe
    Uz potpunu razradu ležišta:
    47,88 MWe

    Neki važniji pokazatelji značajnijih polja:

    Lunjkovac – Kutnjak

    Na polju Lunjkovec-Kutnjak, geotermalno ležište je ispitano s dvije istražne (naftne) bušotine. Geotermalna voda sadrži 5 g/l otopljenih minerala i 3 m3/m3 plina (85 % CO2, oko 15 % ugljovodika i tragove H2S). Kamenac se počinje taložiti pri uvjetima pritiska nižeg od 10 bar. Ležišna stijena je karbonatna breča s prosječnom poroznošću od 7,5 %. Procjenjeni volumen pora je oko 109 m3, a područje ležišta oko 100 km2. Temperatura ležišta varira u zavisnosti od dubine vrha ležišta. U nepropusnim stjenama, između ležišta i površine temperaturni gradijent je viši od 0,06 °C/m. Izdašnost bušotina je 58 l/s s temperaturom od 120 do 130 °C. Na ovom ležištu moguće je pretvoriti geotermalnu energiju u električnu pomoću binarnog ciklusa.

    Velika Ciglena
    Na dubini od 2500 m u vrlo propusnim stijenama otkrivena je 1990. godine termalna voda visoke temperature (172 °C). Temperaturni gradijent iznosi 0,062 °C/m. Geotermalna voda sadrži 24 g/l otopljenih minerala, 30 m3/m3 CO2 i 59 ppm H2S. Kamenac se počinje taložiti pri uvjetima pritiska nižeg od 20 bar. Iz dvije postojeće bušotine moguće je proizvoditi 115 l/s geotermalne vode.


    Niskotemperaturni geotermalni potencijali
    Geotermalna energija iz ovih ležišta može se iskorišćavati za grejanje prostora i u različitim tehnološkim procesima. U ovom pregledu izneseni su podaci o geotermalnim ležištima i bušotinama s temperaturom vode većom od 65 °C i značajnijim izdašnostima. U tablici 2 izneseni su osnovni tehnički i energetski pokazatelji ovih ležišta. Iz geotermalnih ležišta koja su označena kosim slovima proizvodi se geotermalna voda i iskorišćava u energetske svrhe za grejanje prostora, tople sanitarne vode te za rekreaciju.

    Ukupna toplinska snaga geoterlmalne energije iz ovih ležišta iznosila bi MWt:

      do 50°C do 25°C
    Iz već izrađenih bušotina:
    25,81
    47,67
    Uz potpunu razradu ležišta:
    74,42
    129,86

     

    Područje
    Zagreb
    Valpovo
    Osijek
    Samobor
    Lokacija (ležište)
    Mladost
    Sveuč.bolnica
    Bizovac -TG
    Bizovac -PP
    Madrinci
    Ernesti -novo
    SvetaNedelja
     
    Kategorija rezervi
    Dokazane
    Dokazane
    Dokazane
    Dokazane
    Vjerojatne
    Vjerojatne
    Vjerojatne
           
    Vjerojatne
         
    Dubina bušotina,  m
    1300
    1300
    1800
    1800
    1900
    1700
    1400
    Način pridobivanja vode
    samoizljev
    samoizljev
    samoizljev
    crpka
    samoizljev
    crpka
    samoizljev
    Izdašnost elementa razrade,  m3/s
    0,05
    0,055
    0,003
    0,046
    0,01
    0,046
    0,09
    Temperatura vode,  °C
    80
    80
    96
    90
    96
    80
    68
    Broj bušotina na elementu; (proizvodne + utisne)
    3 (1+2)
    4 (2+2)
    2 (1+1)
    3 (2+1)
    2 (1+1)
    3 (2+1)
    3 (2+1)
    Mogući broj elemenata razrade
    1
    1
    1
    6
    1
    1
    1
    Broj izrađenih/aktivnih bušotina
    3/3
    4/1
    2/2
    1/1
    1/0
    1/0
    1/0
    Tabela 2. Ležišta s geotermalnom vodom temperature manje od 100°C


    Neki važniji pokazatelji značajnijih polja:

    Bizovac
    Geotermalna voda se proizvodi iz dva rezervoara Biz-gnajs i Biz-peščenjak i sadrži određene količine otopljenih minerala i ugljikovodičnih plinova. Voda se koristi za grijanje hotela i bazenske vode, a plin u hotelskoj kuhinji. Do sada se otpadna voda ispuštala u lokalne vodotoke, a projekt separacije i reinjekcije otpadnih voda je u pripremi. Voda će se utiskivati u rezervar Biz-gnajs u kojem se površinski pritisak (30 bara iznad hidrostatskog) smanjuje velikom brzinom. Ležišni pritisak u rezervaru Biz-pješčenjak smanjuje se vrlo sporo. Taloženje kamenca se pojavilo u gornjem dijelu proizvodnog niza i u površinskim instalacijama. Protiv njih se uspešno primenjuju inhibitori.

    Zagreb
    U Zagrebu je naftnom istražnom bušotinom pronađen veliki vapnenački vodonosnik, ali njegova propusnost u najvećem dijelu nije dovoljna za proizvodnju geotermalne vode.Dio ležišta s dva područja visoke propusnosti nalazi se u jugozapadnom dijelu grada: Blato i Mladost. Na području Blato nalazi se Sveučilišna bolnica, koja je još u izgradnji. Planirana toplinska snaga bušotina na području Blato je 7 MWt, koja će uz korištenje dizalica topline biti veća. Na Mladosti se nalazi nekoliko većih objekata, koji sve svoje toplinske potrebe zadovoljavaju iz geotermalnih bušotina. Nema tehničkih problema pri eksploataciji navedenog ležišta. Geotermalna voda protiče u zatvorenom sistemu cjevovoda i utiskuje se u utisnu bušotinu, bez otpadnih nusproizvoda i dodira sa zrakom. Instalirana termalna snaga na Mladosti je 6,3 MWt (direktno korištenje).


    Geotermalni izvori temperature manje od 65°C
    U ovu grupu izvora spadaju geotermalni izvori koji se koriste za balneološke i rekreativne svrhe u većem broju banja i rekreacionih kompleksa. To su izvori Daruvar (Daruvarske Toplice), Ivanić Grad (bolnica Naftalan), Krapinske Toplice, Lipik (Lipičke toplice), Livade (Istarske toplice), Samobor (Šmidhen SRC), Stubičke Toplice, Sveta Jana (Sveta Jana RC), Topusko (toplice Topusko), Tuhelj (Tuheljske toplice), Varaždinske Toplice, Velika (Toplice RC), Zagreb (INA-Consulting), Zelina (Zelina RC), Zlatar (Sutinske toplice).

    Ukupna toplinska snaga geotermalne energije iz ovih ležišta iznosila bi MWt:

      do 50°C do 25°C
    Iz već izrađenih bušotina:
    8,92
    53,47
    Uz potpunu razradu ležišta:
    8,92
    53,47
     

    www.alterenergija.com
    Pročitano 1796 puta

    O nama

    Hrastović Inženjering d.o.o. od 2004. se razvija u specijaliziranu tvrtku za projektiranje i primjenu obnovljivih izvora energije. Osnova projektnog managementa održivog razvitka društva je povećanje energijske djelotvornosti klasičnih instalacija i zgrada te projektiranje novih hibridnih energijskih sustava sunčane arhitekture. Cijeli živi svijet pokreće i održava u postojanju stalni dotok Sunčeve energije, a primjenom transformacijskih tehnologija Sunce bi moglo zadovoljiti ukupne energetske potrebe društva.

    Kontakt info

    HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o.
    Kralja Tomislava 82.
    31417 Piškorevci
    Hrvatska

    E-mail: info@hrastovic-inzenjering.hr
    Fax: 031-815-006
    Mobitel: 099-221-6503
    © HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o. - design & hosting by Medialive