Coraz bardziej zacięta rywalizacja o dostęp do złóż paliw kopalnych, a zwłaszcza ropy i gazu ziemnego, spowodowana coraz większym zapotrzebowaniem dynamicznie rozwijających się dużych krajów azjatyckich i jednocześnie wzrastające zanieczyszczenie atmosfery produktami spalania tych paliw, wymuszają zwiększenie wykorzystania odnawialnych źródeł ekologicznej energii.

Dodatkową zaletą odnawialnych źródeł energii (OZE) jest możliwość ich udostępniania  na terytorium własnym krajów, niezależnie od układów politycznych. Niestety państw, które mogą liczyć na niezależność energetyczną dzięki OZE, w tym dzięki energii geotermalnej jest bardzo niewiele i Polska do nich nie należy. Niemniej jednak każdy sposób pozyskiwania energii przyczyniający się do poprawy stanu środowiska i dywersyfikacji zaopatrzenia w energię jest godny uwagi, badań i praktycznego wykorzystania.

 

zobacz także:

Systemy binarne w geotermii

Geotermia petrotermalna

Elektrownie binarne (dwuczynnikowe) odgrywają coraz większą rolę na nowoczesnym rynku produkcji elektryczności. Wytwarzanie energii elektrycznej przez wykorzystanie wysokotemperaturowych zasobów geotermalnych można uznać jako oczywiste w standardowych technologiach, gdzie gorąca para napędza turbiny. Natomiast, gdy temperatura płynu geotermalnego wynosi około 90-100°C, energię elektryczną można produkować tylko przy zastosowaniu  systemów binarnych. Pozwala to niektórym krajom, które nie posiadają złóż par geotermalnych (wysokotemperaturowych), na zastąpienie przynajmniej części produkcji energii elektrycznej uzyskiwanej przez spalanie surowców kopalnych technologią bardziej ekologiczną. W większości przypadków na świecie w elektrowniach z bezpośrednim odparowywaniem płynu (typu „flash”), duża część energii cieplnej jest tracona przez zatłaczanie z powrotem do złoża  wody geotermalnej o nadal wysokiej temperaturze. Energia ta może być odzyskana przez zastosowanie układu binarnego na wyjściu odpadowej wody geotermalnej przed jej zatłoczeniem do złoża. Podnosi to wydajność energetyczną całego układu.

 

Cały artykuł – GLOBEnergia 2/2008

 

W swoim artykule R. Bertani zaprezentował nowe inwestycje dotyczące układów binarnych na świecie po 2005 r., chociaż dla krajów europejskich omówił produkcję energii elektrycznej nawet w przypadku, gdy takich inwestycji nie było. Aktywność inwestycyjną poszczególnych krajów świata wyrażoną wzrostem zainstalowanej mocy w ciągu trzech lat 2005-2007 i prognozę do 2010 roku przedstawiono w tabeli 2.

Przykłady instalacji geotermalnych do produkcji energii elektrycznej

Austria
W kraju tym pracują dwie instalacje o technologii binarnej: w Altheim i w Bad Blumau. W Altheim płyn geotermalny o temperaturze 106°C jest wykorzystywany zarówno do celów grzewczych, jak i do produkcji elektryczności w układzie binarnym (ryc. 2). Moc wyjściowa netto wynosi 500 kW po odliczeniu 350 kW na obciążenie pompą głębinową, co w roku 2006 dało 1,1 GWh sprzedanych do sieci.

Francja
Na terytorium europejskim Francji nie wykorzystuje się energii geotermalnej do wytwarzania prądu elektrycznego. Wykazywana w danych statystycznych produkcja energii elektrycznej dotyczy francuskich terytoriów zamorskich na wyspach karaibskich. Na Gwadelupie (Bouilante – ryc. 3) wytwarza się prąd elektryczny wykorzystując zasoby geotermalne o wysokiej entalpii. Całkowita moc elektrowni, taka sama od 2005 r., wynosi 15 MW, a produkcja 95,3 GWh, co stanowi 8% lokalnego zużycia energii elektrycznej. W trakcie realizacji jest kolejna jednostka o mocy 20 MW. W niedalekiej przyszłości planowane są projekty geotermalne na Martynice i La Réunion.

Islandia
Islandia jest krajem wyjątkowo zasobnym w odnawialne źródła energii – wodnej i geotermalnej. W ostatnich dwóch latach znacząco wzrosła produkcja elektryczności wykorzystującej energię geotermalną, przede wszystkim z zasobów wysokotemperaturowych. Powstały nowe zakłady w Nesjavellir, Hellisheidi i Reykjanes. Oprócz standardowych zakładów z bezpośrednim odparowywaniem wysokotemperaturowych płynów geotermalnych mają również zastosowanie układy binarne. W Husaviku pracuje instalacja typu Kalina, w  której temperatura wody geotermalnej wykorzystywanej do podgrzewania medium roboczego wynosi 124°C (ryc. 4). W elektrowni Svarstsengi natomiast, układ binarny zintegrowany jest z jednostkami o bezpośrednim odparowywaniu płynu geotermalnego w celu podniesienia efektywności odbioru energii z  geotermalnej. Svartsengi to sztandarowy przykład kaskadowego wykorzystania energii geotermalnej: produkcja elektryczności, dostarczanie energii do sieci ciepłowniczej i wody geotermalnej do kąpieliska i obiektów uzdrowiska Blue Lagoon.

Niemcy
Pierwszą binarną instalację geotermalną (o mocy zainstalowanej około 230 kW)   zbudowano kilka lat temu w Neustadt-Glewe (ryc. 5). Temperatura wody geotermalnej wykorzystanej do ogrzewania czynnika roboczego w układzie binarnym wynosi 98°C. Ponadto 10,7 MWt jest wykorzystane do celów grzewczych. Produkcja energii elektrycznej kształtuje się na poziomie 1,5 GWh rocznie.

Portugalia
Portugalia, podobnie jak Francja nie wykorzystuje energii geotermalnej do produkcji elektryczności na swoim terytorium na kontynencie, lecz na Azorach, wyspach położonych na Atlantyku w pobliżu strefy młodej aktywności tektonicznej. Dzięki temu położeniu dostępne są wysokotemperaturowe zasoby geotermalne – pary. Wykorzystano je z powodzeniem do produkcji energii elektrycznej na największej i najbardziej zaludnionej wyspie São Miguel. W Pico Vermelho powstała druga instalacja binarna o mocy 10 MW, co zwiększyło całkowitą moc zainstalowaną na wyspie do 23 MW. W realizacji jest również projekt budowy zakładu o mocy 12 MW na wyspie Terceira. Portugalia do roku 2010 powinna osiągnąć poziom produkcji energii elektrycznej z OŹE równy 39% całkowitego zapotrzebowania.

Turcja
Od roku 2005 w Turcji podjęto kilka inwestycji. Powstały trzy nowe jednostki binarne, każda o mocy 8 MW. Dwie z nich zastosowano do eksploatacji złoża geotermalnego o średniej entalpii (ryc. 6), jedną natomiast w Kizildere, na wyjściu odseparowanej solanki w elektrowni typu „flash” przed jej użyciem w sieci ciepłowniczej. Rozpoczęto również w Germencik budowę elektrowni o mocy 45 MW z możliwością powiększenia jej o dalsze 45 MW w przyszłości.

USA
Stany Zjednoczone są potentatem produkcji energii elektrycznej ze źródeł geotermalnych. Całkowita moc zainstalowana wynosi 2687 MW, ale tylko 1935 MW jest aktualnie wykorzystywane (wzrost o 5% od 2005 r.). Elektrownie geotermalne znajdują się w Kalifornii, Newadzie, Utah i na Hawajach. Wszystkie wykorzystują zasoby geotermalne wysokotemperaturowe. Są to elektrownie o bezpośrednim wykorzystaniu pary geotermalnej, czasem w połączeniu z systemem binarnym.

Włochy
We Włoszech dwa główne obszary geotermalne, gdzie wytwarza się energię elektryczną, to Larderello-Travale/Radicondoli i Monte Amiata. Larderello jest polem geotermalnym o powierzchni 250 km2, na którym eksploatuje się przegrzaną parę geotermalną o temperaturach  300-350°C. Zespół elektrowni składa się z 21 jednostek o całkowitej zainstalowanej mocy 562 MW. W niektórych niefachowych publikatorach i w internecie pojawiają się wzmianki na temat Larderello w związku z perspektywami wykorzystania energii geotermalnej w Polsce. Stawianie Larderello za przykład wykorzystania energii geotermalnej do produkcji elektryczności i stwierdzenie, że budowa trzech takich elektrowni w Polsce może zastąpić np. produkcję planowanej elektrowni atomowej w Ignalinie, jest głębokim nadużyciem i wprowadzaniem w błąd opinii publicznej. Ze względu na warunki geotermalne i geologiczne, Polska nie posiada i nie będzie posiadała złóż przegrzanej pary, z której można by uzyskać tak duże ilości mocy zainstalowanej.

Podsumowanie
Energia geotermalna staje się coraz bardziej konkurencyjna w porównaniu do innych źródeł odnawialnych. Ogromną zaletą energii geotermalnej, w porównaniu do innych OZE jest dostępność jej zasobów bez względu na porę dnia i roku.

Wybór technologii produkcji energii elektrycznej zależy od parametrów termodynamicznych udostępnianego złoża. Coraz większą rolę odgrywają układy binarne, zwłaszcza w krajach, które nie posiadają wysokotemperaturowych złóż. Wielkość produkcji energii elektrycznej jest limitowana z jednej strony warunkami złożowymi, z drugiej strony zapotrzebowaniem na rynku. Przykładem kraju, który posiada nadwyżki energii, a nie ma możliwości ich eksportu jest Islandia.

Aby osiągnąć wzrost udziału energii geotermalnej w sektorze produkcji energii elektrycznej i spadek kosztów produkcji należy dążyć do:
– poprawy efektywności konwersji energii w elektrowniach geotermalnych zarówno konwencjonalnych, jak i binarnych,
– pomyślnego wdrożenia EGS, np. Soultz-sous-Forêts i transferu technologii do innych lokalizacji,
– ulepszenia metod poszukiwawczych, technologii instalacyjnych i urządzeń (pomp, rur, turbin, itp.) (…)

Maria Gładysz, Polskie Stowarzyszenie Geotermiczne

Przedstawione informacje zaczerpnięto z artykułu Ruggero Bertaniego pt. „World Geothermal Generation in 2007” za zgodą autora. Artykuł był prezentowany na Europejskim Kongresie Geotermalnym w 2007 r. w Unterhaching, w Niemczech. Wykorzystano również niektóre dane z dokumentu European Renewable Council „Reneweble Energy Technology Roadmap up to 2020”.

 

Cały artykuł – GLOBEnergia 2/2008