Expert na geotermálnu energiu: Slovensko má potenciál, len ho treba využiť

Američan James B. Koenig sa geotermálnej energii a prieskumu území venuje už zhruba polstoročie. Okrem spolupráce pri budovaní najväčšieho geotermálneho komplexu na svete TheGeysers sa ako konzultant podieľal na desiatkach projektov po celom svete, vrátane Kene, Turecka či Indonézie. 

Momentálne pôsobí aj na Slovensku a spolupracuje so spoločnosťou PW Energy, ktorá plánuje výstavbu dvoch geotermálnych elektrární v lokalitách pri Žiari nad Hronom a pri Prešove. Uznávaný expert s bohatými skúsenosťami jej pri tom odborne asistuje. O tejto spolupráci, ale aj o rozvoji geotermálnej energie vo svete, hovorí v rozhovore pre Energie-portal.sk.

Pracovali ste na najväčších geotermálnych projektoch na svete. Ako sa medzi nimi ocitli zámery, ktoré sa pripravujú na Slovensku?

Kanadská ťažobná spoločnosť mala dávnejšie svoje záujmy v Českej republike, kde chcela ťažiť minerály. Požiadali ma, aby som posúdil potenciál geotermálnych zdrojov v Česku aj na Slovensku. Po podrobnom skúmaní som vyhodnotil, že najlepšie podmienky a vyhliadky na komerčný úspech sú v okolí Žiaru nad Hronom.

Neskôr kanadská firma predala projekty americkému developerovi, s ktorým som tiež spolupracoval. Už v tom čase boli v tíme aj Slováci Michal Mašek a Ľuboslav Maťo, ktorí sa na projekte podieľajú doteraz. Momentálne už so slovenským investorom, keďže Američania odišli kvôli finančným problémom.

Ako vyzeral geotermálny prieskum na Slovensku? Čím je naše územie charakteristické?

Urobilo sa tu množstvo práce, pokiaľ ide o prieskum území – najmä v spomínanej oblasti Žiaru, ale aj v iných lokalitách s geotermálnym potenciálom, napríklad v oblasti Panónskej panvy. Jej väčšia časť sa síce nachádza v Maďarsku, ale útvar zasahuje aj na juhovýchod Slovenska – od Prešova a Košíc až po hranice s Ukrajinou a Maďarskom.

Niekoľko vrtov sa tu už v minulosti realizovalo pri hľadaní ropy a zemného plynu, uskutočnili sa aj seizmické prieskumy. Dáta o podpovrchovej teplote boli dostupné pre väčšinu z týchto vrtov, čo bolo príjemným prekvapením. S doktorom Maťom sme napokon vypracovali mapy podzemných teplôt pre hĺbky 2 500, 3 000 a 3 500 metrov naprieč takmer celou panvou.

Potvrdilo sa, že okrem Žiaru nad Hronom je perspektívnou slovenskou lokalitou aj okolie Prešova. V oboch územiach spoločnosť PW Energy plánuje výstavbu geotermálnych elektrární. Prečo ide o vhodné oblasti?

Z hľadiska funkčnosti geotermálneho systému sú kľúčové dva faktory: dostatočná teplota pod povrchom a dobrá priepustnosť hornín v hĺbke.

V prípade Žiaru sme zistili teplotný gradient v prvých dvoch kilometroch hĺbky okolo 38 – 40 stupňov Celzia na kilometer.

Prešov má dokonca gradient ešte vyšší, pravdepodobne dosahujúci až 45 stupňov. So stúpajúcou hĺbkou zvykne síce gradient o pár stupňov klesnúť, napriek tomu však v týchto oblastiach možno v hĺbke od troch do štyroch kilometrov počítať s geotermálnou vodou s teplotou 140 – 150 stupňov Celzia. V tejto hĺbke sa zároveň podľa seizmických meraní nachádza priepustná štruktúra dolomitových vápencov.

Základné požiadavky sú teda splnené v oboch lokalitách, čo dáva priaznivé východisko pre realizáciu prieskumných vrtov v hĺbke 3,5 – 4 kilometre.

Môj odhad je, že prírodné zdroje umožnia inštalovaný výkon elektrární na úrovni 20 elektrických megawattov na každom z uvedených dvoch území, pričom produkcia bude prebiehať v takzvanom binárnom cykle (konkrétne Organický Rankinov Cyklus – využitie geotermálnej tekutiny na ohrev pracovnej kvapaliny, ktorá tlakom produkuje paru roztáčajúcu turbínu generátora, pozn. red.).

Zostatkové teplo sa následne s teplotou 60 – 80 stupňov môže využiť na výrobu tepla a chladu.

Aké výhody môže priniesť obyvateľom geotermálna energia?

Rozvoj projektov na výrobu geotermálnej elektriny či tepla/chladu má niekoľko predností. Je dôležité, že geotermálna tekutina je po použití zatláčaná naspäť do zeme, teda nevznikajú emisie ani neprichádza k uvoľňovaniu do podzemných vôd. To je veľké plus napríklad v porovnaní so zemným plynom.

Geotermálna energia je životaschopná aj v menšej miere, napríklad v oblastiach mimo dosahu tradičnej distribučnej siete. Môže sa čerpať modulárne, teda podľa potreby v danej oblasti. Je dostupná 24 hodín denne, na rozdiel od slnečnej či veternej energie, a tak môže byť využitá aj ako základný, stabilný zdroj energie (base load). Krajinám vrátane Slovenska umožňuje zbaviť sa závislosti od importu energie, z čoho profituje ekonomika.

Ako ste sa vôbec dostali ešte v 60. rokoch k špecifickému odvetviu geotermálnej energie, ktoré v tom čase ani nebolo veľmi rozvinuté?

Vyštudoval som geológiu a titul PhD. som dosiahol v odbore vulkanológia – seizmológia. S geotermálnou energiou som prišiel do kontaktu, keď somv roku 1965 začal pracovať pre štát Kalifornia. Išlo o Národný geologický prieskum.

Práca zahŕňala detailnú štúdiu dvoch geotermálnych systémov – Coso a SaltonSea. Vyhodnocovali sme tiež kvartérne sopky ako potenciálne oblasti na čerpanie geotermálnej energie. Okrem toho som sa podieľal na tvorbe legislatívy, ktorá umožnila prenajímať štátnu pôdu na geotermálny rozvoj.

V Kalifornii sa nachádza aj najväčší geotermálny komplex na svete – The Geysers. Aké boli vaše úlohy v tomto projekte?

Počas štátnej služby som zhromažďoval množstvo geologických dát v oblasti, ako aj výsledky vŕtania. Národnej agentúre, ktorá má na starosti energetiku a plánovanie (California Energy Commission, pozn.), to umožnilo schváliť výstavbu prvých geotermálnych elektrární. Keď som v štátnej službe skončil v roku 1972, založil som konzultačnú firmu GeothermEx.

Spolu s kolegami sme v The Geysers pracovali pre niekoľkých súkromných investorov. Napríklad pre spoločnosť NCPA sme lokalizovali a realizovali desiatky geotermálnych vrtov. Neskôr sme tu zostavili prvú integrovanú numerickú simuláciu oblasti s využitím dát od všetkých prevádzkovateľov. Popri tom sme zabezpečovali poradenstvo týkajúce sa úverov, a tiež dohliadali na plánovaný priebeh projektov a dosahovanie dôležitých míľnikov. 

Na čo bola dobrá spomínaná simulácia?

TheGeysers je dvojfázový systém, v ktorom koexistujú para a voda s maximálnou entalpiou. Spoločne vytvárajú „saturovaný“ systém. Avšak kvôli poklesu tlaku sa vo vrtoch voda premieňa na paru a v tejto forme sa dostáva na povrch.

Čerpanie pary je rýchlejšie ako jej prirodzená obnova prostredníctvom priepustných, vodonosných hornín. Preto tlak v geotermálnom kolektore časom klesá. Je tak potrebná injektáž vody na úrovni 85 – 95 percent produkovaného množstva pary, aby sa tlak stabilizoval.

Dôležitosť tohto postupu sa prvý raz identifikovala práve po dokončení našej numerickej simulácie.

Hovorili sme o prieskume územia, keď sa má vytypovať lokalita na čerpanie geotermálnych zdrojov. Prebieha všade rovnako? Aké procesy zahŕňa?

Medzi najdôležitejšie činnosti patrí geologické zmapovanie územia, zaznamenanie dát z prípadných existujúcich vrtov, geochemická analýza termálnej vody a plynov. Vykonávajú sa tiež takzvané magnetotelurické a seizmické prieskumy. Spolu to všetko dokáže poskytnúť trojrozmerný obraz o tom, čo je ukryté v podzemí vrátane odhadu teploty a hĺbky geotermálneho kolektora.

Čo býva najčastejším problémom či prekážkou realizácie?

Paradoxne sa to netýka geológie alebo techniky, ale najbežnejšou prekážkou je nevedomosť ľudí. Na základe ich postoja sa často pri geotermálnom projekte šíria rôzne dohady či kladú prehnané požiadavky.

Preto je dôležité, aby sa už na začiatku zostavila úzko spolupracujúca skupina zložená zo zástupcov obyvateľov, samosprávy, ochranárskych združení a investora. Cieľom je včas identifikovať potenciálne problémy a najmä poskytnúť všetkým stranám potrebné informácie. Keď majú ľudia o projekte dostatok vedomostí a stotožnia sa s ním, nie je už prakticky nič, čo by ho mohlo zmariť.

Aký veľký je zásah do okolitého prostredia, keď sa realizuje geotermálny projekt?

Relatívne malý. Tak ako pri iných energetických projektoch sa síce zaberá kus pôdy, no v tomto prípade nepatrný. V konštrukčnej fáze sa počíta krátkodobo so zvýšeným hlukom. Prostredie rastlín či živočíchov sa významne nenarúša – dozerá sa na to aj v procese posudzovania vplyvov na životné prostredie. 

Na geotermálnych projektoch ste robili po celom svete – okrem USA a Európy aj v Afrike či Ázii. Je rozdiel v tom, kde sa zámer realizuje?

Určite áno. Väčšina projektov v Latinskej Amerike , Ázii a Afrike je vo vulkanicky aktívnych oblastiach, kde sa vyskytuje v zemi veľké teplo nad 250 stupňov Celzia už v hĺbke dva – tri kilometre.

V kontinentálnej Európe – s výnimkou Talianska a Turecka – sú teploty nižšie a porovnateľné so Slovenskom sú napríklad Maďarsko či Srbsko. V oblastiach s vysokou teplotou sa zvyčajne budujú veľké elektrárne s výkonom 30, 50 či až 100 megawattov. To si, samozrejme, vyžaduje aj vysoké investície, zvyčajne čerpané z rozvojových bánk s vládnymi garanciami splatenia.

Napríklad v Afrike sa aj vďaka geotermálnej energii rozširuje elektrifikácia obydlí, prispieva tak k zvyšovaniu životnej úrovne ľudí. V Keni, ktorá je na kontinente lídrom vo využívaní tohto obnoviteľného zdroja, sa z nej vyrába dokonca takmer polovica elektriny. Je to ten najlepší príklad využitia geotermálnej energie?

Myslím si, že áno. V Afrike som prvý raz pracoval ešte v roku 1971 v rámci činnosti pre OSN, keď sa posudzovali perspektívne oblastí v Etiópii. Neskôr som to isté robil v Mozambiku. Pre Svetovú banku som následne v 80. rokoch zastrešoval distribuovanie finančných prostriedkov na prieskumné vrty v Džibuti. Takisto som sa podieľal na geochemickej štúdii podzemných vôd v termálnych oblastiach v Ugande.

Najviac času som však, samozrejme, strávil v Keni. Vyše 30 rokov som pracoval na prieskume a rozvoji geotermálnych zdrojov v oblasti Východoafrickej priekopovej prepadliny, kde som identifikoval potenciálne územia v rámci regionálneho prieskumu OSN. Následne som v zastúpení Svetovej banky pracoval ako poradca pre distribúciu a manažment investičných prostriedkov v oblasti Olkaria, kde postupne vyrástol najväčší geotermálny komplex na kontinente.

Olkaria v Keni je najväčším geotermálnym komplexom v Afrike | Foto: KenGen

Ste však aj priamo konzultantom miestnej spoločnosti vyrábajúcej elektrinu, nie?

Áno, v roku 1993 som vymenil pozíciu zástupcu banky za prácu pre národného producenta elektriny KenGen, kde som v súčasnosti predsedom rady konzultantov.

Z tejto pozície dohliadam na všetky aktivity miestneho geotermálneho tímu a odporúčam postupy v budúcich krokoch. To okrem prieskumov, realizácie vrtov a hydrodynamických skúšok zahŕňa rozvoj a manažment geotermálnej oblasti, súvisiacu povrchovú výstavbu, dizajn elektrární, environmentálne otázky a ďalšie projekty mimo výroby elektriny.

Kam siaha potenciál afrických krajín?

Keňa má potenciál možno okolo 4-tisíc MWe geotermálnej energie, ktorú možno vyťažiť z vysokoentalpických systémov.

Etiópia má podobný potenciál, rovnako vďaka mladým vulkanickým oblastiam pri Východoafrickej priekopovej prepadline. Džibuti môže vyrábať takisto stovky MWe elektriny, no potrebuje vyriešiť komplikáciu s vysokou salinitou vody. O niečo menší potenciál majú aj v Tanzánii, Ugande, Rwande a ďalších krajinách.

V Európe je lídrom v podiele obnoviteľných zdrojov v energetickom mixe Island, no v posledných rokoch sa najviac rozbehol rozvoj geotermu v Turecku. Čo je za tým?

Turecko stavilo na akceleračný program na podporu výroby elektriny z geotermálnych zdrojov, ktorý je postavený na dotáciách pre výrobcov a garancii prístupu na trh. Údolie rieky Menderes, ktoré má niektoré vlastnosti rovnaké ako spomínaná Panónska panva, dosahuje celkový gradient 40 – 60 stupňov Celzia a má veľmi dobrú priepustnosť vápencovo-dolomitových hornín v hĺbke 2 – 4 kilometre. Prírodné podmienky sú teda vyhovujúce, už ich len stačilo začať využívať.

Prostriedky na geotermálne projekty začali prichádzať v Turecku takmer výhradne z lokálnych zdrojov. Vybudovanie elektrární sa tu zazmluvňuje v skoršej fáze, ako je bežné, často ešte pred testovaním vrtov. Zatiaľ v rámci tejto stratégie nevznikli žiadne väčšie problémy.

Aké sú najefektívnejšie formy podpory, ktoré môžu zrýchliť využívanie a rozvoj geotermálnej energie vo svete?

Je to mix, ktorý pozostáva z vyšších výkupných cien za geotermálnu energiu, garancie pripojenia do siete, finančných záruk v rámci pôžičiek, zrýchlenia povolení a environmentálnych posúdení a zdieľania nákladov v najrizikovejšej fáze projektov – pri realizácii prieskumných vrtov.

Všetky tieto nástroje sa dnes v mnohých krajinách aj využívajú. Rozdelenie nákladov sa ukázalo ako veľmi efektívne napríklad v Japonsku, ešte v 80. rokoch. Ako menej efektívne sa javí poistenia zdroja, čo bolo príliš nákladné, ale aj menšie finančné granty, ktoré mávajú rôzne „háčiky“, alebo finančná podpora pre využitie nových technológií.

Čo je hlavnou technologickou výzvou?

Najväčšia potreba je zvýšiť rýchlosť vŕtania. Príliš veľa času zaberá vytiahnuť vŕtaciu hlavu z vrtu, jej výmena a spätné zasadenie. Trvá to 10 – 15 hodín, čo je časovo a finančne veľmi náročné, zvlášť preto, že vrtáky sa musia meniť aspoň raz týždenne.

Technológia na výrobu elektriny sa zlepšila výrazne, sme na efektivite okolo 15 – 17 percent, pričom teoretické maximum je zhruba 30 percent. Ďalšie zlepšenia ešte prídu. 

Na ktorý projekt využitia geotermálnej energie najradšej spomínate?

Najkrajšie spomienky mám na objavenie geotermálneho poľa Miravalles v Kostarike (140 MWe) a Dixie Valley v Nevade (60 MWe). V oboch som riadil prieskum a vybral oblasti na realizáciu prieskumných vrtov.

Bolo aj niečo, čo nevyšlo podľa predstáv – kde projekt stroskotal?

Najkomplikovanejšie to bolo na ostrove Luzon na severe Filipín, vzdialenej oblasti s drsným terénom a náročným prístupom. Napriek nepriaznivým podmienkam sa nám podarilo vyvŕtať plytký, 400-metrový vrt, kde teplota vody dosahovala 185 stupňov Celzia s dobrou priepustnosťou.

Snahu však ukončila nevraživosť medzi miestnymi kmeňmi Kalinga, ktorá viedla až k vojne. Projekt sme napokon museli ukončiť. Neskôr boli snahy o jeho obnovenie, ale doteraz stále neboli úspešné.

Máte obľúbené geotermálne miesta?

Určite k nim patrí Olkaria v Keni, Miravalles na Kostarike, ako aj TheGeysers v Kalifornii.

Ako vidíte budúcnosť geotermálnej energie?

Geotermálna energia zostáva takpovediac „butikovým“ odvetvím, ale zároveň veľmi cenným pre krajiny s obmedzenými ropnými, plynovými a hydrologickými zdrojmi respektíve bez finančných zdrojov na budovanie veľkých jadrových elektrární.

Preto sa rozvoj očakáva v Turecku, strednej Európe, Strednej Amerike, na Filipínach a v krajinách v okolí Východoafrickej priekopovej prepadliny. Dokonca aj v krajinách ako Indonézia a Mexiko, teda u výrobcov ropy a zemného plynu, ktorí potrebujú exportovať, aby zarobili tvrdú menu.

© PROPERTY & ENVIRONMENT s. r. o. Autorské práva sú vyhradené a vykonáva ich vydavateľ.