Zemské jádro je velmi horké. Teplota ve středu Země dosahuje až 6 000 °C, což je srovnatelné s podmínkami, jaké panují na povrchu Slunce. Zakusit takové teplo na vlastní kůži můžeme zde, na zemském povrchu, prostřednictvím vulkánů, horkých pramenů a gejzírů. A něco z toho můžeme dokonce zachytit a využít třeba k výrobě elektřiny.
V současnosti geotermální elektrárny produkují více než 60 terawatt-hodin (TWh) elektrické energie za rok. Potenciál geotermální energie však ještě stále není zcela využit. Do roku 2050 by mohl výkon těchto elektráren stoupnout na 1 400 TWh ročně, tj. až na 3,5 procenta celosvětové výroby elektrické energie.Nejvhodnější místo k vybudování geotermální elektrárny je takové, kde vysoké teploty dosahují do blízkosti zemského povrchu a kde je pochopitelně vysoká poptávka po elektrickém proudu. Prim zatím hraje západní pobřeží USA, Indonésie, Filipíny, Grónsko a Keňa. V Evropě se však geotermální energie využívá již řadu let. První geotermální elektrárny byly postaveny v Itálii na počátku 20. století. Dnes se k této technologii přiklání také Německo a Švýcarsko. Problém však je, že ve střední Evropě je dostatečně teplá voda dosažitelná pouze z velmi hlubokých vrtů a s pomocí složitých technologií.
Horká vrstva země naplněná vodou, která se často nachází v hloubce větší než 1 000 metrů pod zemským povrchem, se navrtá hloubkovým vrtem. V této vrstvě má voda tlak 3,5 až 15 barů. Tlak vody způsobí, že voda tryská skrze vyvrtanou díru na povrch buďto v kapalné fázi nebo ve formě páry. K pohonu turbíny a připojeného generátoru se používá pára s teplotou kolem 250 °C. Poté, co se pára ochladí a zkapalní, pumpuje se voda zpět pod zem do horké zóny. Jednotlivé metody k výrobě elektřiny z geotermálních zdrojů se liší podle teploty vody v daném místě. Za nízkých teplot, řekněme kolem 150 °C, se voda z podzemí používá k ohřevu druhého uzavřeného okruhu, do něhož se současně přivádí organická kapalina s bodem varu nižším, než má voda. Organická kapalina se tímto ohřevem přemění na páru, která nakonec pohání vlastní turbínu. Při vyšších dosažitelných teplotách lze na turbínu poslat z hlubin Země přímo suchou páru. To pochopitelně zvyšuje účinnost elektrárny a snižuje náklady na výrobu elektřiny.
Čím je pára chladnější, tím více obsahuje kapalné vody. Ta se však před tím, než se pára odešle na turbínu, musí odstranit. K tomuto odvodnění se používá centrifuga, která bývá v okruhu zapojena nad turbínou. Kromě vody se však musí z páry odstranit i další substance, jako jsou různé soli, sulfidy, ostatní plyny nebo dokonce kamínky, které pára s podílem vody absorbovala cestou přes vrstvy hornin. Mnoho z těchto příměsí dokážou odstranit čisticí systémy, ne však všechny. A to je právě největší problém, kterému musejí čelit turbíny, které využívají páru přicházející přímo ze země. Substance z podzemí způsobují větší poškození turbínových lopatek i dalších komponent geotermálních elektráren, než tomu bývá u konvenčních parních turbín. Výsledkem je koroze, eroze a snížená účinnost. Proto se musejí tyto turbíny mnohem častěji vyměňovat, a to přibližně každé tři až deset let podle kvality páry. Na tyto specifické podmínky se však musí myslet už při samotné konstrukci turbín. Záleží nejen na jejich tvaru, ale i na použitém materiálu.
Společnost Siemens se začala věnovat vývoji geotermálních parních turbín poměrně nedávno, v roce 2011. Navázala nejen na své bohaté a mnohaleté zkušenosti s výrobou konvenčních parních turbín, ale v neposlední řadě také na zkušenosti ze servisu, který její pobočka TurboCare zajišťovala pro turbíny jiných výrobců. Mimo jiné se tam naučila, jaké materiály používat k výrobě turbín, aby se minimalizoval ničivý vliv eroze a koroze.
Siemens dodává na trh turbíny v několika velikostech od 5 do 120 MW. Počet turbínových stupňů a délku lopatek lze přizpůsobit podle konkrétních podmínek daného projektu.
Kromě těžkých podmínek, za kterých musejí pracovat parní turbíny v geotermálních elektrárnách, musejí konstruktéři počítat i s jiným nebezpečím, kterým je zemětřesení. Horká voda se totiž přibližuje zemskému povrchu právě v místech se zvýšenou vulkanickou aktivitou a poblíž tektonických zlomů. Proto je žádoucí, aby byly turbíny vybaveny automatickým vypínacím systémem, který je v okamžiku zvýšení seizmické aktivity okamžitě bezpečně vypne. Tím se snižuje nebezpečí poškození, poněvadž turbíny jsou mnohem citlivější k vnějším otřesům, když jsou v chodu. Otřesuvzdorné však musejí být i samotné základy celé elektrárny. I přes tyto obtíže se geotermální energie může za správných podmínek vyplácet, poněvadž v sobě spojuje výhody konvenčních elektráren a obnovitelných zdrojů. Na rozdíl od větrných a solárních systémů lze geotermální elektrárny provozovat po celý rok, a proto mohou fungovat jako vyrovnávací zařízení v kritických časech. Stejně jako u ostatních obnovitelných zdrojů zde nejsou žádné náklady na palivo.
Postavit geotermální elektrárnu je poměrně obtížné. Pokud se to všechno podaří, vznikne jeden z nejefektivnějších nástrojů k výrobě elektřiny. Skutečnost je dokonce taková, že tyto elektrárny mohou snadno konkurovat konvenčním elektrárnám. A nejen jim. Geotermální elektřina je například levnější než solární. A geotermální systémy jsou současně mnohem cenově efektivnější než většina uhelných elektráren.
Vypravte se s námi do historie české energetiky, společně ale nahlédneme i do její budoucnosti. Hostem podcastu je Tomáš Hüner, ředitel divize chytré infrastruktury v českém Siemensu, který se oblasti energetiky věnuje již více než 30 let.
Průmyslové metaverzum – nový svět, který zrcadlí a simuluje skutečné stroje, továrny, města, dopravní sítě a ostatní i velmi složité systémy – nabídne svým aktérům interaktivní reprezentace a simulace skutečného světa v reálném čase. V dějinách průmyslu představuje zcela novou kapitolu, kterou začínáme společně psát.
Reprezentativní budova Opery v Dubaji, hlavním městě stejnojmenného emirátu, v sobě skrývá špičková zařízení Siemens, která symbolizují pronikání moderních technologií této společnosti nejenom do exkluzivních koncertních sálů. Jsou také příkladem pro budování inteligentních měst.
Budoucím trendem zemědělství je udržitelné pěstování plodin s méně zdroji a bez použití chemických přípravků. Aby zemědělci mohli vyhovět těmto novým nárokům a požadavkům, musejí úzce spolupracovat s průmyslem, který jim dokáže poskytnout potřebné nástroje. Jak dobře může taková spolupráce fungovat, názorně předvádí FRAVEBOT – robot, který na brněnské rodinné farmě Ráječek monitoruje a sklízí jahody.
