Vědci několika českých vysokých škol a vědeckých pracovišť spojili své síly ve výzkumném projektu RINGEN zaměřeném na efektivní využívání geotermální energie. Díky vstřícnému postoji města bude na jaře na místě bývalých kasáren Jiřího z Poděbrad v Litoměřicích otevřeno unikátní vědecko-výzkumné pracoviště celoevropského významu. V budově za 45 milionů korun bude instalováno vybavení výzkumných laboratoří zhruba za 26 milionů, náklady pokryje z 90 % dotace z evropských fondů a na její provoz přispěje i Ministerstvo školství ČR. Vznikne tak zázemí, kde budou vědci zkoumat možnosti využití geotermální energie pro vytápění či výrobu elektrické energie. Na cíle projektu se ptáme ředitele projektu profesora Tomáše Fischera z Ústavu hydrogeologie, inženýrské geologie a užité geofyziky Přírodovědecké fakulty UK: Vytvoříme odborné zázemí pro výzkum efektivního využívání prakticky nevyčerpatelného obnovitelného zdroje hlubinné geotermální energie. To znamená ověřit vhodné lokality pro umístění vrtů, ze kterých budeme geotermální energii získávat. Následně prověříme různé přístupy a technologie tvorby podzemních geotermálních výměníků ve středních a velkých hloubkách. Ty vytvoříme pomocí hydraulické stimulace, s jejíž pomocí můžeme zvýšit hydraulickou propustnost horniny. Pod pojmem hydraulická stimulace rozumíme vtláčení vody pod vysokým tlakem do cílových horizontů. Přitom dochází ke zvětšení již existujících puklin a případně vzniku nových s cílem vytvořit co největší teplosměnnou plochu horniny. Jde o to, propojit dva vrty, a to s ohledem na charakter horniny. Pokud je mezi vrty propustná hornina, jako je pískovec, není často hydraulická stimulace nutná. Ta se provádí u méně propustných hornin, jako jsou rula, břidlice nebo žula, jejichž prostupnost je nutné uměle zvýšit. Zaměříme se také na zajištění bezpečnosti podzemního výměníku především s ohledem na možný výskyt otřesů, tzv. indukované seismicity. V plánu je postupně se připravit další dva vrty do hloubky 4–5 km. Náklady na vytvoření celého systému vrtů se budou pohybovat kolem jedné miliardy korun. Vyplatí se investovat tolik peněz do výzkumu využití geotermální energie? Investice do výzkumu se vždy v dlouhodobém horizontu vyplatí. Vzpomeňme si, jak hodně se v polovině 20. století také s nejistým výsledkem investovalo do výzkumu jaderné energie. A vyplatilo se to. Využití hlubinné geotermální energie je v podmínkách evropského geologického prostoru ve stadiu výzkumu a já ho považuji za velmi perspektivní a užitečné. Je to obor, který se všude ve světě vyvíjí. Jde prakticky o nevyčerpatelný obnovitelný nízkouhlíkový zdroj ekologicky čisté energie. A bez výrazných negativních zásahů do krajiny, jaké vidíme třeba při povrchové těžbě hnědého uhlí nebo jádra, ale i u větrné energie. Při využívání zemského tepla téměř nedochází k úniku kysličníku uhličitého ani pevných částic (prachu) do ovzduší jako při zpracování fosilních paliv. Geotermální elektrárny můžeme navíc v případě nadbytku či nedostatku elektrické energie v rozvodné síti dobře regulovat tak, že snížíme, či zvýšíme výkon tlakových čerpadel zajišťujících cirkulaci vody. Jak je to technicky náročné a je bezpečné získávat energii z nitra země? A jak vlastně proces čerpání probíhá? Základní problém je transport tepla z hlubiny země na zemský povrch. Jediná známá metoda je použití teplosměnné látky, většinou vody, kterou injektujeme jedním vrtem do horké horniny a z druhého vrtu ji ohřátou čerpáme. Jedná se o vylepšení hydrotermálních zdrojů, kde je horké vody v podzemí dostatek a často ji stačí čerpat bez výrazného doplňování. Při vtlačení studené vody se v hloubce země zvýší její tlak. Zároveň se zvýší i bod varu, takže nedochází k tvorbě páry ani k jiným nebezpečným reakcím, kterých se někteří lidé mohou obávat. Pro názornost si můžete představit velký papiňák. Ten běžně a beze strachu používáme v domácnostech. Pokud zvládneme technologie jímání této energie, získáme zásadní strategickou výhodu, zejména s ohledem na vyšší energetickou soběstačnost a bezpečnost ČR i dalších evropských zemí. Určité zkušenosti již máme díky údajům z prvního průzkumného vrtu o hloubce 2 111 m, který ukázal geologickou stavbu v okolí Litoměřic a také teplotu v uvedené hloubce. Ta přesahuje 65 °C. Umožňuje nám to upřesnit postupy pro hydraulickou stimulaci a způsob, jak vytvořit cirkulaci vody v této hloubce. Litoměřice mají vhodné geologické podloží a leží blízko řeky. Propustnost hornin a jejich stavba se ale mění místo od místa. Proto musíme získat co nejvíce informací z různých míst a navrhnout pokud možno nějaký univerzální postup. Poznatky a závěry v oblasti měření a využití geotermální energie různými technologiemi budou přínosem nejen v Česku, ale prakticky v celém světě. Litoměřice jste si vybrali i proto, že leží blízko řeky. Potřebujete tedy hodně vody. Není její spotřeba do budoucna rizikem? Souhlasím, že musíme mít k dispozici dostatek vody. Ta se vhání do podzemí tlakovými čerpadly. Neměla by být příliš mineralizovaná, protože by se vytvářely minerální usazeniny na stěnách hlubokých vrtů a tím by se zanášely. Není ale třeba požívat pitnou vodu, stačí užitková povrchová. Cílem je vytvořit uzavřený cyklus. To znamená, že množství vháněné vody do podzemí se skoro rovná vodě vyčerpané a ohřáté. Ta se po vychladnutí, tedy po předání tepla do systému vytápění, vrací zpět do oběhu. Další vodu využíváme jen na doplnění ztrát plynoucích z propustnosti hornin, a proto není třeba se obávat, že bychom ohrozili přírodní vodní zdroje. Lidé v okolí mají také obavy z otřesů. Existují pro ně reálné důvody? Jak bude veřejnost informována? Budou data veřejně přístupná? Je pravda, že při vtláčení vody do hloubky vznikají v horninách nové trhliny a to může způsobit otřesy na povrchu země. Tato indukovaná seismicita je v mnoha oblastech běžně pozorovaná při některých podzemních činnostech, jako při hlubinné těžbě uhlí nebo ropy či plynu. Tady je důležité poznamenat, že výskyt seismických jevů nám umožňuje zjistit, co se v podzemí při lidském zásahu děje, takže seismicita může být i užitečná. Jde jen o to, její sílu udržet na uzdě, což je při využití geotermální energie možné, protože průtok a tlak čerpané vody můžeme regulovat. Proto se snažíme co nejlépe porozumět geologické stavbě oblasti a její reakci na vtláčení a čerpání vody. Vytváříme k tomu geologické a matematické modely. Indukovanou seismicitu na Litoměřicku měří zatím čtyři seismografy a postupně je počet seismických stanic rozšiřován. Seismickou aktivitu dlouhodobě monitorujeme velmi citlivými přístroji, které zachytí zemětřesení i na druhé straně zeměkoule, třeba v Austrálii. A zatím jsme nepozorovali žádná detekovatelná zemětřesení. Dá se tedy předpokládat, že tato oblast není na vznik seismicity náchylná. Nechceme před veřejností nic skrývat. Seismické záznamy budou v nejbližší době zpřístupněny na webové stránce projektu a tam budeme také v průběhu realizace projektu publikovat výsledky aktuálních analýz. Jaké jsou podmínky v České republice? V podmínkách České republiky je potřeba 3 km hluboký vrt pro získání vody o teplotě kolem 90 °C a zhruba 5km vrt pro získání vody o teplotě vyšší než 160 °C, kterou by bylo možné vyžívat i pro výrobu elektrické energie. Existují dva typy geotermální energie – mělká o nižších teplotách a hluboká o vyšších teplotách. Abychom mohli využívat tu mělkou, musíme teplotu uměle zvyšovat tepelnými čerpadly, eventuálně jinými zdroji, například spalováním biomasy. My se chceme dostat do takové hloubky, ze které bychom získávali využitelnou teplou vodu bez pomoci těchto čerpadel a případně z ní ještě vyrobili elektřinu. Řekl jste, že závěry budou mít celoevropský nebo dokonce celosvětový význam. Zapojí se do projektu i vědci z jiných zemí? Projekt RINGEN je koncipován jako jeden z uzlových bodů evropské sítě geotermálních testovacích lokalit. Intenzivně spolupracujeme s kolegy z Německa, Francie, Švýcarska, Velké Británie a dalších evropských zemí, které výzkumu geotermální energie věnují velkou pozornost. Vzájemná výměna zkušeností bude přínosem pro ně i pro nás. Věřím, že tato spolupráce přispěje i k tomu, že naše vědecké centrum bude v budoucnu sloužit i dalším významným stavebním a energetickým oborům, jakými jsou podzemní stavitelství nebo těžba uhlovodíků.
