Czy energia geotermalna pokryje zapotrzebowanie energetyczne Ziemi? Startupy dają nadzieję

Energetyka geotermalna polega na wydobywaniu energii cieplnej spod powierzchni Ziemi (ze skał, wody i gruntu). Jest to realizowane za pomocą odwiertów, przypominających te przeznaczone to wydobywania ropy naftowej.

Geotermia to energia odnawialna, charakteryzująca się niskim śladem węglowym. Ponadto, po odebraniu energii cieplnej z wody, jest ona z powrotem wtłaczana pod ziemię, za pomocą dodatkowych odwiertów.

Na geotermii swoją energetykę oparły m.in. Islandia oraz Filipiny. W obu tych krajach elektrownie geotermiczne pokrywają około 30% zapotrzebowania energetycznego. Gejzery wodne na Islandii stały się już niemal znakiem rozpoznawczym tego kraju.

Również Polska posiada duży potencjał energii geotermalnej. Jest on szacowany na 1512 PJ/rok. Jest to około 30% zapotrzebowania energetycznego naszego kraju. Na obszarze Polski, znajduje się około 7 tys. km2  wód geotermalnych.

Ponad 220 tys. km2 obszaru Polski wchodzi w skład geotermalnej prowincji centralno-europejskiej. Niestety, wykorzystywany jest jedynie odsetek tego potencjału. Zakłady geotermiczne działające w naszym kraju to m.in.: Bańska Niżna (4,5 MJ/s, docelowo 70 MJ/s), Stargard Szczeciński (14 MJ/s), Mszczonów (7,3 MJ/s) oraz Uniejów (2,6 MJ/s).

Rozwój tego rodzaju energetyki w Polsce to duża zasługa Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska, który przez ostatnie 20 lat wydał prawie 400 mln złotych na finansowanie badań poszukiwawczo-geologicznych. W zeszłym roku ruszył program Polska Geotermia Plus, z budżetem wynoszącym 600 mln złotych.

Niestety, wielu specjalistów poddaje wątpliwości rentowność takich inwestycji. Sama eksploatacja elektrowni nie generuje dużych kosztów. Problemem są początkowe koszty inwestycyjne. Tutaj z pomocą przychodzą startupy, które rozwijają technologię, aby elektrownie geotermiczne mogły na większą skalę produkować czystą energię i chronić środowisko.

Inżynierowie z polskich uczelni wspierają energetykę geotermalną

W Polsce duży wkład w rozwój geotermii mają uczelnie wyższe. Najwięcej inicjatyw wychodzi właśnie z Politechnik. Połączenie entuzjazmu i wiedzy młodych ludzi zawsze przynosi dobre efekty, czego przykładem jest również ten obszar energetyki.

W 2017 roku Politechnika Łódzka nakreśliła plan zasilania studenckiego kampusu oraz części miasta za pomocą energii geotermalnej. Zainteresowanie uczelni tym zagadnieniem sięga początków XXI wieku, kiedy to przygotowywano się do wykonania pierwszych odwiertów. Na przeszkodzie stanęły problemy z funduszami.

Do projektu zapoczątkowanego w 2017 roku, Politechnika przystąpiła we współpracy ze spółką Veolia, której zadaniem ma być rozdysponowanie nadmiaru energii cieplnej. Przedsięwzięcie ma być współfinansowane przez Narodowy Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.

Również w 2017 roku Ministerstwo Środowiska zainicjowało projekt „Energia geotermalna: podstawa niskoemisyjnego ciepłownictwa, poprawy warunków życia i zrównoważonego rozwoju”. Jego efektem mają być propozycje projektów pilotowych i rozwiązań, które będą sprzyjać trwałemu rozwojowi ciepłownictwa geotermalnego w całej Polsce.

W projekcie wzięli udział specjaliści z Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN (lidera), Akademii Górniczo-Hutniczej im. S. Staszica w Krakowie oraz Politechniki Wrocławskiej. Do przedsięwzięcia dołączyli też przedstawiciele Krajowej Agencji Energii w Islandii, Christian Michelson Research AS w Norwegii, a także z Europejskiej Rady Energii Geotermalnej.

Niekonwencjonalne sposoby wiercenia

Wśród startupów zajmujących się energią geotermalną, prym wiodą zachodnie firmy. Jedną z nich jest Strada Global, czyli przedsiębiorstwo rozwijające najbardziej problematyczny element wydobywania energii z wnętrza ziemi – wiercenie.

Startup opracował technologię wiercenia wspomaganą udarem wodnym z podwójnym obiegiem. W efekcie, proces jest krótszy oraz bardziej wydajny, co skutkuje redukcją kosztów wiercenia. Taka technika może przynieść oszczędności sięgające 70% w porównaniu z tradycyjnymi metodami.

Technologia może być z powodzeniem wykorzystywana w twardych gruntach (np. granit) oraz brać udział w przekształcaniu starych kopalni węglowych w źródła energii geotermalnej. Technika opatentowana przez Brytyjczyków, może także uczestniczyć w odsalaniu wody morskiej.

Wiercenie może zostać zrewolucjonizowane też przez amerykański startup – Quaise. Stworzona przez Amerykanów technika opiera się na generowaniu milimetrowych fal elektromagnetycznych, które zastępują tradycyjny sposób wiercenia. Daje to możliwości dostania się na głębokość wykraczającą poza możliwości konwencjonalnych metod.

Geotermia dla klientów indywidualnych

Wiele osób wyobraża sobie elektrownię geotermalną, jako przedsięwzięcie na wielką skalę. Francuski startup Watinyoo, swoją działalnością stara się zmienić ten stereotyp. Francuscy inżynierowie proponują magazynowanie i produkcję ciepła w glebie, jako sposób na zaopatrzenie w energię gospodarstw domowych.

Systemy Watinyoo opierają się na sieci kanałów wodnych umieszczonych na niewielkiej głębokości (około 2 metry). Instalacja współpracuje z pompami ciepła, dostarczając im czynnik roboczy o odpowiedniej temperaturze przez cały rok. Współczynnik efektywności energetycznej COP systemu może wynosić nawet 14,3.

W ofercie startupu znajdują się także hybrydowe panele fotowoltaiczne, systemy odzysku ciepła ze ścieków oraz kosze geotermalne (działające w podobny sposób, co flagowy produkt firmy).

Wydajniejszy czynnik roboczy

Brytyjski startup GreenStorc opracował czynnik roboczy, który z powodzeniem może współpracować z technologią proponowaną przez Watinyoo. Jest to płyn, który paruje w temperaturze 50°C i wytwarza 250 razy więcej pary niż woda.

Na podstawie tego patentu powstał silnik parowy Smart Heat Utility Box. Dzięki w/w czynnikowi roboczemu, może on wytwarzać więcej energii z niższych temperatur, a co za tym idzie instalacja może być umieszczona na mniejszej głębokości.

Innowacyjne zagospodarowanie ciepła w podziemiach

Wiele startupów pracuje nad tym, aby czerpać energię ze źródeł, w których jest ona jeszcze niezagospodarowana. Przykładem tego może być szwajcarski Enerdrape. Ich innowacyjny pomysł polega na wykorzystaniu ciepła, które naturalnie występuje parkingach podziemnych lub tunelach metra.

Ma być to realizowane za pomocą dedykowanych paneli ściennych, które będą wchłaniać energię cieplną. Docelowo, energia ma być wykorzystywana do ogrzewania lub chłodzenia budynków. Szacuje się, że takie rozwiązanie może pokryć 85% zapotrzebowania energetycznego danego obiektu.

Różne kierunki rozwoju

Jak widać, geotermia to nie tylko gejzery tryskające z wnętrza Ziemi. To także rozwiązania dedykowane dla odbiorców indywidualnych. Jest to odnawialne źródło energii, które na tę chwilę nie może się pochwalić taką „medialnością” jak fotowoltaika lub energetyka wiatrowa. Jednak patrząc na działania takich startupów jak wyżej wymienione, możemy być pewni, że z upływem lat w pełni wykorzystamy potencjał drzemiący pod skorupą Ziemi.