HRVATSKI CENTAR OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE
ENERGIJA IZ OKOLIŠA
Pod pojmom energija iz okoliša obuhvaćene su sve mogućnosti za dobivanje energije (električne, toplinske, mehaničkog rada) iz neposrednog fizičkog okoliša: tla (podzemlja), vode i zraka. Toplina iz tla (podzemlja), bez obzira na to radi li se o razmjernom plitkim podzemnim vodama ili o geotermalnim vodama iz dubina Zemlje, pri tome je uglavnom posljedica procesa u unutrašnjosti Zemlje, a tek manjim dijelom (uglavnom u slojevima pri površini) dozračene Sunčeve energije. Za razliku od toga, toplina iz zraka i vode (kopnenih vodotokova, jezera, mora i oceana) uzrokovana je isključivo Sunčevom energijom.
Sustavi za iskorištavanje energije iz okoliša načelno se mogu podijeliti u dvije osnovne skupine:
◦sustavi koji izravno koriste tople medije (geotermalnu energiju) iz dubina Zemlje
◦toplinske crpke u kojima se toplina iz neposredne okolice (tla, vode ili zraka) uz dodatnu energiju i prikladan medij dovodi na višu temperaturnu razinu.
TOPLINSKE PUMPE
Toplinske crpke (eng. heat pumps, njem. Wärmepumpen) su uređaji koji rade na termodinamičkom načelu dizalice topline , to jest dovode energiju s niže temperaturne razine na višu uz dodatnu energiju (rad) i pomoću ljevokretnog kružnog procesa prikladnog medija. Za svoj rad dizalice topline zahtijevaju dva toplinska spremnika:
◦toplinski izvor (spremnik niže temperaturne razine): prostor ili medij kojemu se uzima toplina, najčešće neposredna okolica: okolni zrak, tlo, površinske ili podzemne vode, onečišćeni zrak iz prostorija, otpadna toplina itd.
◦toplinski ponor (spremnik više temperaturne razine): prostor ili medij kojemu se predaje toplina, npr. prostorija, ogrjevni medij sustava grijanja, potrošna topla voda itd.
Dakako, za podizanje s jedne temperaturne razine na drugu potrebni su dodatna, pogonska energija koja je funkcija temperaturnih razina izvora i ponora te određena razlika temperatura dvaju spremnika.
Na istom načelu, primjerice, rade rashladni uređaji (hladnjaci, split klima-uređaji i sl). Osnovna razlika između njih i toplinskih crpki jest u cilju koji se želi postići. Dok je kod rashladnih uređaja cilj hlađenje, odnosno uzimanje topline iz nekog prostora ili medija (toplinskog izvora), kod toplinskih je crpki cilj grijanje, odnosno predavanje topline nekom prostoru ili mediju (toplinskom ponoru). Na primjer, kod rashladnih uređaja toplinski izvor može biti prostorija, zrak u kanalu klima-komore, unutrašnjost i namirnice u hladnjaku, a ponor okolica (vanjski zrak), dok je kod toplinskih crpki toplinski izvor tlo, okolni zrak ili jezerska voda, a toplinski ponor ogrjevni medij sustava grijanja.
Toplinske se crpke u pravilu koriste za dobivanje toplinske energije za sustave grijanja stanova, obiteljskih kuća, stambenih ili poslovnih zgrada pa i manjih naselja (npr. u Švedskoj), kao osnovni ili dodatni izvor topline. Pri tome se toplinski učini kreću od nekoliko kW pa do više MW. Osnovna zamisao njihove primjene temelji se na iskorištavanju dijela topline iz neposredne okolice čime se zamijenjuje jedan dio potrošnje dodatne, pogonske energije (npr. toplinska crpka s električnim kompresorom ima mnogo manju potrošnju električne energije od električnog kotla istog učina).
Nekoliko je osnovnih pretpostavki koje trebaju biti ispunjene za učinkovitu primjenu toplinskih crpki, a i svih drugih uređaja koji rade na načelu dizalice topline:
◦dovoljno visoka i razmjerno konstantna temperatura toplinskog izvora dulje vrijeme (npr. cijelu sezonu grijanja)
◦mala udaljenost toplinskog izvora i ponora
◦toplinski ponor umjerene temperaturne razine (npr. u slučaju grijanja najprikladniji su niskotemperaturni sustavi)
◦velik broj sati uporabe tijekom godine (veća isplativost)
◦visoke cijene drugih izvora energije (čime se postižu veće uštede).
Te su pretpostavke više ili manje ispunjene u nekoliko glavnih područja primjene
Osnovne značajke toplinskih crpki
S obzirom na izvor dodatne energije, toplinske se crpke mogu podijeliti na:
◦kompresijske, kod kojih se strujanje radne tvari ostvaruje djelovanjem mehaničke energije pomoću kompresora ili crpke pogonjenih električnim, dizelskim ili plinskim motorom
◦difuzijsko-apsorpcijske, kod kojih se strujanje radne tvari ostvaruje djelovanjem toplinske energije nastale izgaranjem prikladnog goriva ili električnim grijačem.
Izvedba i kružni proces radne tvari kod kompresijskih toplinskih crpki po svemu je jednak procesu kod rashladnih uređaja. U procesu sudjeluje samo jedna radna tvar (npr. freoni, amonijak, izobutan i sl) koja u isparivaču preuzima toplinu iz toplinskog izvora (spremnika niže temperaturne razine), dovodi se u kompresor u kojemu joj se povisuju tlak i temperatura te potom uvodi u kondenzator u kojemu predaje toplinu toplinskom ponoru (spremniku više temperaturne razine), npr. vodi u sustavu grijanja. Nakon toga radna tvar ulazi u ekspanzijski ventil i potom ponovno u isparivač gdje proces počinje ispočetka.
Za razliku od toga, u kružnom procesu difuzijsko-apsorpcijskih toplinskih crpki sudjeluju čak tri radne tvari. Osnovna radna tvar pri tome je amonijak koji u ukapljenom stanju ulazi u isparivač ispunjen plinovitim helijem koji kao inertan plin s njim ne reagira, već samo služi kao pomoćni medij za izjednačavanje tlaka. Zahvaljujući manjem parcijalnom tlaku, amonijak u heliju isparava pri čemu uzima toplinu iz neposredne okolice. Plinovita smjesa amonijaka i helija preko izmjenjivača topline dostrujava u apsorber u kojemu se nalazi smjesa amonijaka (u malom udjelu) i vode koja apsorbira plinoviti amonijak. Pri tome se oslobađa toplina, a preostali se helij vraća natrag, preko izmjenjivača topline u isparivač. Smjesa amonijaka i vode (u većem udjelu) prolazi kroz rektifikator i ulazi u generator, gdje se pomoću odgovarajućeg grijača (npr. plinskog plamenika) smjesi dovodi toplina. Zahvaljujući nižoj temperaturi ispravanja, amonijak isparava i u rektifikatoru se odvaja iz smjese, koja se potom s manjim udjelom amonijaka vraća u apsorber. Plinoviti amonijak struji u kondenzator u kojem se ukapljuje i odaje preostalu toplinu, a zatim ukapljen struji prema isparivaču gdje proces počinje ispočetka. Radne tvari u procesu ne struje pogonjene mehaničkom energijom iz crpke ili kompresora, već pod utjecajem topline i uzgona. Upravo uzgon kao osnova djelovanja predstavlja osnovni nedostatak takve izvedbe jer zahtijeva nešto veću visinu cijelog uređaja, no time se izbjegavaju mehanički dijelovi kao što su kompresor i ventili koje redovito treba održavati. Uz to, velika je prednost rad bez buke, vibracija i potrebe za stalnim održavanjem.
Osnovne izvedbe toplinskih crpki
Toplinski izvori, odnosno spremnici niže temperaturne razine za primjenu kod toplinskih crpki se s obzirom na porijeklo (mogućnost utjecaja) i postojanost temperatura mogu podijeliti u tri osnovne skupine:
1.prirodni izvori s uglavnom promjenjivim temperaturama: ◦okolni (vanjski) zrak
2.prirodni izvori s razmjerno konstantnim temperaturama: ◦površinske vode (veći vodotoci i jezera), mora i oceani
◦podzemne vode
◦tlo
3.umjetni izvori: ◦onečišćeni zrak iz prostorija ili industrijskih procesa
◦otpadne vode.
Na raspoloživost prirodnih toplinskih izvora uglavnom se ne može utjecati, to jest njihove su količine neograničene, ali je kod nekih od njih temperatura tijekom godine značajno promjenjiva, a kod nekih se pak mijenja u vrlo malom rasponu. Za razliku od njih, na raspoloživost (količinsku, vremensku) i temperaturu umjetnih izvora u pravilu se može utjecati.
O odabiru toplinskog izvora ovisi izvedba i način rada toplinske crpke, što se najbolje može prikazati u dijagramu za određivanje ravnotežne točke. Pri tome se može primjetiti kako je krivulja učina za vanjski zrak najstrmija, dok su krivulje učina za tlo i površinske vode položenije, a za onečišćeni zrak gotovo ravna i vrlo nisko postavljena. To znači kako se toplinske crpke s vanjskim zrakom kao izvorom topline ne mogu dimenzionirati na puno opterćenje jer će tada sustav u najvećem dijelu godine biti predimenzioniran.
Toplinske crpke kao toplinski izvor mogu koristiti površinske slojeve tla čija je temperatura razmjerno konstantna tijekom godine. Njihova toplina najvećim dijelom potječe od dozračene Sunčeve energije, a tek manjim dijelom od toplinskog toka iz dubina Zemlje. Temperatura tla, a time i temperatura prikladnog radnog medija unutar cijevi izmjenjivača topline ovise o vanjskoj temperaturi, ali su u kraćim razdobljima (tijekom dana ili tjedna) gotovo konstantne. Kao radni se medij pri tome najčešće koristi rasolina (npr. smjesa etilenglikola ili propilenglikola i vode) čija temperatura u uvjetima punog opterećenja (neprekidan rad tijekom više hladnih zimskih dana) ne bi smjela pasti ispod -5 °C. Za iskorištavanje topline tla postavlja se odgovarajući izmjenjivač topline kojim se radni medij dovodi do isparivača toplinske crpke, a s obzirom na način polaganja cijevi, takve se toplinske crpke mogu podijeliti u dvije osnovne skupine:
◦s vodoravnim izmjenjivačem, kao kolektorsko polje cijevi
◦s okomitim izmjenjivačem, kao toplinske sonde.
Vodoravni izmjenjivači ili kolektorska polja se koriste kada su na raspolaganju veće količine zemljišta ispod kojeg se mogu polagati cijevi i na kojima se mogu izvoditi radovi (npr. u ruralnim područjima). Procjenjuje se kako je za obiteljsku kuću potrebno oko 500 m 2 zemljišta, a vrijedi pravilo kako potrebna površina zemljišta (kolektorskog polja) mora biti veća ili jednaka dvostrukoj površini prostorija koje treba grijati, to jest:
,
pri čemu su:
◦AKP – ukupna površina zemljišta ispod kojeg je kolektorsko polje, m2
◦Apr – ukupna površina prostorija u kojima se koristi sustav grijanja, m2
Cijevi izmjenjivača se izrađuju od cijevi od polimernih materijala (PE, PP i sl) i polažu na dubinu od 1,2 do 1,5 m (ispod granice smrzavanja), usporedno, na udaljenosti od 0,3 do 0,7 m, pri čemu orijentacijski vrijedi kako za svaki m 2 prostorija koje treba grijati treba postaviti između 1,5 i 2 m cijevi. Količina topline koja se tako može dobiti ovisi o mnogim čimbenicima, a među najvažnijima su osunčanost zemljišta i specifični toplinski kapacitet tla, pri čemu se kao najbolje pokazuje glineno tlo. Prosječni godišnji toplinski učin takvog sustava iznosi od 20 do 40 W/m 2 kolektorskog polja. Kako se pravilu ne mogu postići temperature radnog medija sustava grijanja (vode) na izlasku iz kondenzatora više od 50 °C, takve se toplinske crpke koriste samo za niskotemperaturne sustave grijanja (npr. podno grijanje).
Okomiti izmjenjivači ili toplinske sonde su osobito prikladni, pa i nužni, u gusto naseljenim područjima gdje jednostavno nema raspoloživog zemljišta. Sonde se polažu na dubine od 30 do 60, a najviše do 100 m, pri čemu je najčešći materijal izrade polietilen koji jamči dobru izmjenu topline i jednostavno rukovanje, a otporan je prema uvjetima u podzemlju (vlaga, tlak, glodavci, mikroorganizmi). U zemlju se najčešće polažu četiri sonde, jedna do druge, u dvije osnovne izvedbe:
◦kao dvostruka U cijev, pri čemu kroz jedan krak ulazi ohlađeni radni medij, a kroz drugi se u toplinsku crpku vraća ugrijan
◦kao koaksijalne cijevi, pri čemu je unutarnja od PE i kroz nju struji hladni radni medij, dok je vanjska metalna i kroz nju prema toplinskoj crpki struji ugrijani medij.
Ovisno o uvjetima u tlu, može se ostvariti prosječni učin od 50 do 100 W/m duljine sonde, odnosno dubini tla, a kada u tlu ima (toplih) podzemnih voda, moguće su i veće vrijednosti.
Osim topline tla, kao toplinski izvor za toplinske crpke se može koristiti i toplina podzemnih voda , pri čemu je sustav po svojoj izvedbi vrlo sličan geotermalnim toplanama. Osnovni je preduvjet takvog rješenja raspoloživost podzemnih voda u većim količinama. Pri tome su također potrebne dvije bušotine (bunari) na udaljenosti najmanje 15 m. Iz jedne od njih se crpi podzemna voda prosječne temperature 10 °C i uvodi u isparivač toplinske crpke u kojem se hladi predavajući toplinu radnoj tvari te se potom, kroz drugu bušotinu, ohlađena vraća natrag u podzemlje. Pri tome se velika pozornost treba obratiti na kvalitetu i sastav podzemne vode i tla jer razne nečistoće mogu uzrokovati smetnje i začepljenje cjevovoda. Isparivač toplinske crpke također se treba izvesti od korozijski postojanih materijala (npr. nehrđajućih čelika) zbog mogućih udjela korozivnih tvari.
Osim s dvije bušotine, sustav se može izvesti samo s jednom, dok se ohlađena voda ispušta u površinske vode ili u kanalizaciju, no takvo rješenje zbog ekoloških i geoloških (održavanje potrebnog tlaka u podzemlju) nije uvijek prihvatljivo.
Toplinske crpke kao toplinski izvor mogu koristiti površinske vode (veće rijeke, prirodna ili umjetna jezera) ili morsku vodu , a također i toplu otpadnu vodu iz raznih procesa.
Načelo rada i izvedba sustava koji koriste površinske ili morsku vodu pri tome su slični kao kod toplinskih crpki za iskorištavanje topline tla s vodoravnim izmjenjivačem. Kolektorsko se polje polaže na dno vodotoka, jezera ili mora, gdje temperature nikada ne padaju ispod +4 °C. Sustav se najčešće izvodi kao otvoreni, pri čemu se na određenoj dubini, koja ovisi o prosječnoj temperaturi vode, odnosno o godišnjem dobu, uzima voda koja potom struji kroz cijevi izmjenjivača te ulazi u izmjenjivač topline – isparivač toplinske crpke u kojem se hladi i ispušta natrag u more, jezero, rijeku ili u kanalizacijski sustav.
Kao primjer može poslužiti postrojenje toplinskih crpki spojeno na toplinarski sustav grada Stockholma. Sustav čini šest jedinica, svaka toplinskog učina 30 MW, a koristi vode zaljeva Värtan, dijela Baltičkog mora. Ovisno o godišnjem dobu, voda se uzima na dvije dubine: ljeti na površini, a zimi s dna (17 m dubine), gdje temperatura nikada ne pada ispod +3 °C, što je vrijednost na koju je dimenzioniran isparivač.
Kod primjene topline otpadne vode, valja postaviti odgovarajući izmjenjivač topline kroz koji struji prikladni radni medij u zatvorenom krugu. Dakako, pri tome treba voditi računa o vremenskoj i količinskoj raspoloživosti otpadnih voda.
Pri primjeni toplinskih crpki koje koriste vodu iz vodotokova ili jezera valja voditi računa tome da na izlazu iz isparivača ne smije doći do smrzavanja. Kao i u slučaju primjene podzemnih voda, smetnje mogu uzrokovati razne nečistoće iz vode pa su potrebni filtri i sl. Uz to, kada se koriste vode povećane slanosti (morske, boćate), za izradu razvodnih, cijevi kolektorskog polja i isparivača moraju se koristiti materijali otporni na koroziju i djelovanje morskih organizama.
Kao zanimljvost se mogu spomenuti sustavi za dobivanje električne energije na temelju iskorištavanja velikih temperaturnih razlika u oceanima primjenom dubinskih sondi. Prvo je takvo postrojenje izgrađeno još 1930. godine na Kubi, a danas ih u svijetu ima nekoliko, ponajviše namijenjenih za ispitivanja. Pri tome vrijedi istaknuti procjenu kako je u oceanima pohranjeno oko 2,23 × 10 29 kW h energije, što je gotovo 146 puta veće od energije koju Sunce tijekom godine dozračuje Zemlji. Pri tome se najpovoljnijima za iskorištavanje topline oceana smatraju područja oko ekvatora, gdje temperature u dubinama mogu biti tek oko 4 °C, a na površini čak 31 °C.
Toplinske crpke koje kao izvor topline koriste okolni (vanjski) zrak po svojoj su izvedbi gotovo jednake malim klima-uređajima, pri čemu se također izvode kao kompaktne jedinice ili u odvojenoj (split) izvedbi. Uz to se može koristiti i onečišćeni zrak odveden iz prostorija sustavom ventilacije i/ili klimatizacije velikih poslovnih zgrada ili iz raznih industrijskih procesa. Izvor topline također može biti i otpadna toplina iz velikih rashladnih sustava i sl.
Sustavi koji koriste zrak ne zahtijevaju dodatni radni medij, a kako bi se pospješila izmjena topline konvekcijom između zraka i isparivačkih površina, isparivač redovito ima ugrađen ventilator. Kako toplinski učin ovisi o vanjskoj temperaturi koja se značajno mijenja čak i tijekom kraćih razdoblja (dana), nužna je odgovarajuća regulacija učina. Pri tome valja voditi računa o tome da pri okolnim temperaturama nižim od +5 °C može doći do smrzavanja isparivačkih površina čime se smanjuje prijelaz topline. Ipak, suvremene izvedbe toplinskih crpki omogućavaju iskorištavanje topline vanjskog zraka čak do temperatura -20 °C, dok temperatura zraka koji se dovodi u prostoriju može biti i do 28 °C.
Takve su toplinske crpke danas u primjeni najčešće, jer redovito čine sastavni dio suvremenih malih split klima-uređaja koji tada, osim za hlađenje prostorija ljeti, služe i za grijanje prostorija zimi. Ipak, “prave” toplinske crpke mogu raditi i pri temperaturama nižim od +5 °C, što kod split sustava u pravilu predstavlja granicu primjene.
GEOTERMALNA ENERGIJA
Geotermalna energija (eng. geothermal energy, njem. geothermische Energie) u užem smislu obuhvaća samo onaj dio energije iz dubina Zemlje koji u obliku vrućeg ili toplog geotermalnog medija (vode ili pare) dolazi do površine Zemlje i prikladan je za iskorištavanje u izvornom obliku (za kupanje, liječenje i sl) ili za pretvorbu u druge oblike (električnu energiju, toplinu u toplinarskim sustavima i sl).
Geotermalna energija je posljedica raznih procesa koji se zbivaju u dubinama Zemlje (raspadanja izotopa i sl), gdje temperatura iznosi više od 4000 °C, a nastala se toplina kroz slojeve Zemljine kore odvodi prema svemir. Promjena temperature s dubinom slojeva naziva se geotermalnim gradijentom koji u Europi prosječno iznosi 0,03 °C/m, a u Hrvatskoj su uobičajene vrijednosti:
◦u području Dinarida i na Jadranu: od 0,015 do 0,025 °C/m
◦u panonskom području: oko 0,04 °C/m.
Inače, do dubine 30 m toplina Zemljine površine uvjetovana je i Sunčevim zračenjem, a u tim je slojevima temperatura gotovo konstantna.
Procjenjuje se kako toplinski tok iz unutrašnjosti do površine Zemlje iznosi 42 TW. Pri tome 8 TW potječe iz Zemljine kore (koja čini samo 2% ukupnog volumena, ali je bogata radoaktivnim izotopima), 32,3 TW iz plašta (82% volumena), a tek 1,7 TW iz jezgre (čini 16% volumena, ali nema izotopa). Cjelokupna bi se geotermalna energija Zemlje (tj. Zemlje kao planeta) mogla procijeniti na 12,6 × 10 24 MJ, a kore na 5,4 × 10 21 MJ. Dakako, samo jedan manji dio svega toga mogao bi se učinkovito iskorištavati.
Svjetski je geotermalni potencijal stoga golem, gotovo 35 milijardi puta veći nego što iznose današnje potrebe za energijom, no tek se vrlo mali dio toga može učinkovito (tj. isplativo) iskorištavati, svega do dubine 5000 m.
Geotermalni izvori
Pod pojmom geotermalni izvori (eng. geothermal resources, njem geothermische Quelle) podrazumijevaju se izvori geotermalnog medija vode iz podzemnih ležišta koja mogu biti bez dovoda vode (napajanja) s površine ili s prirodnim ili umjetnim dovodom vode s površine koja tada prolazi kroz podzemna ležišta.
Područja koja imaju najveći broj geotermalnih izvora istodobno su i ona koja su geološki još vrlo aktivna, to jest koja imaju aktivne vulkane ili u kojima često dolazi do potresa. To su područja oko Tihog oceana (tzv. cirkumpacifički vatreni krug: zapadni dijelovi SAD i Kanade, Srednja Amerika, zapadne obale Južne Amerike, Novi Zeland, Indonezija, Filipini, Japan i istočni Sibir), srednjoatlanski greben (Island i Azorsko otočje), planinski lanci kao što su Alpe i Himalaja, istočna Afrika, središnja Azija te neka tihooceanska otočja.
Geotermalni se izvori mogu podijeliti na nekoliko osnovnih načina:
◦prema stupnju istraženosti, odnosno potvrđenosti ležišta
◦prema vrsti ležišta
◦prema temperaturi medija (tople ili vrele vode ili pare).
Prema stupnju istraženosti ležišta, poznavanju kemijskog sastava i fizikalnih svojstava medija (vode ili pare), parametrima potrebnim za njihovo utvrđivanje i mogućnostima za iskorištavanje geotermalni se izvori dijele na:
1.utvrđene ◦bilančne (koje se mogu se isplativo iskorištavati do sada poznatim tehničkim sredstvima)
◦izvanbilančne (koje se još ne mogu isplativo ili se uopće ne mogu iskorištavati poznatim tehničkim sredstvima)
2.potencijalne.
Geotermalni se izvori prema vrsti geotermalnih ležišta dijele prema:
1.napajanju, odnosno načinu ulaska medija u ležište i izlasku iz njega: ◦s prirodnim ulaskom (napajalištem) i izlaskom: vrelom ili izvorom vode
◦s prirodnim ulaskom i umjetnim izlaskom vode, kroz bušotinu
◦s umjetnim ulaskom i izlaskom vode (bušotine).
2.termodinamičkim i hidrološkim svojstvima: ◦izvori tople ili vruće vode (gejzire)
◦izvori suhe vodene pare
◦ležišta vode i plinova pod visokim tlakom
◦vruće i suho stijenje(magma).
Izvori tople ili vruće vode (ponegdje nazivani gejzirima ) najčešći su i najprepoznatljiviji način dolaska zagrijane vode iz dubine na površinu Zemlje. Potječu od vruće vode ili pare koja se nalazi zarobljena u razlomljenom i šupljikavom (poroznom) stijenju na manjim ili srednjim dubinama (od 100 do 4500 m). Pri tome je medij najvećim dijelom u tekućoj fazi, a tek manjim dijelom u obliku pare (kao mjehurići). Kada je temperatura dovoljno visoka (> 170 °C), voda se pri izlasku na površinu pretvara u paru koja se može koristiti za pogon parne turbine, a kada su temperature niže redovito se koristi sekundarni prijenosnik topline (tzv. binarne geotermalne elektrane). Inače, izvori vruće vode za sada predstavljaju jedini geotermalni izvor koji se u svijetu komercijalno iskorištava.
Izvori suhe vodene pare na svijetu su razmjerno rijetki, ali se smatraju najjednostavnijima i najisplativijima za iskorištavanje jer se prirodna suha vodena para može izravno koristiti za pogon parne turbine.
Ležišta vode i plinova pod visokim tlakom nalaze se na velikim dubinama (od 3000 do 6000 m). Voda je pri tome umjerene temperature (između 90 i 200 °C) i sadržava otopljeni metan. Zahvaljujući vrlo visokim tlakovima bilo bi moguće iskorištavati mehaničku, toplinsku pa i kemijsku energiju, no uz današnje tehnologije to se još ne smatra isplativim.
Vruće i suho stijenje , odnosno magma nalaze se u nepropusnim slojevima na velikim dubinama i imaju visoku temperaturu, između 700 i 1200 °C. Za njihovo bi iskorištavanje bila potrebna složena tehnologija (dovoljno duboke bušotine), što još nije isplativo ni tehnološki posve razrađeno, a za sada postoji tek nekoliko ispitnih postrojenja (npr. u Los Alamosu u SAD-u te u Velikoj Britaniji).
Prema temperaturi geotermalnog medija (vode ili pare, odnosno njihovih smjesa), geotermalni izvori mogu biti:
◦niskotemperaturni (s gornjom granicom temperature između 90 i 150 °C)
◦srednjotemperaturni (u području temperatura od najmanje 90 do najviše 225 °C)
◦visokotemperaturni (s donjom granicom temperature između 150 i 225 °C).
Ukupni se geotermalni energetski potencijal u Hrvatskoj procjenjuje na 812 MW toplinskog učina i 45,8 MW električne snage, uz pretpostavku primjene u sustavima grijanja i s iskorištenjem do temperature 50 °C.
Geotermalna se voda na području Hrvatske koristila od davnina i na njoj se temelje brojne toplice (npr. Varaždinske, Bizovačke). Dok je ranije (npr. Varaždinske toplice potječu još iz rimskih vremena) u tim toplicama voda na površinu dotjecala prirodno, danas se koriste plitke bušotine. Značajnija istraživanja geotermalnih ležišta kako bi se ispitala moguća primjena u razne svrhe, ne samo zdravstveno-turističke, u Hrvatskoj započinju 1976. godine.
S obzirom na geološko i značajke geotermalnih medija, Hrvatska se može podijeliti u tri područja:
◦jadransko i područje Dinarida (Istra, Primorje, Lika, Dalmacija), s razmjerno malim vrijednostima geotermalnog gradijenta i toplinskog toka: 0,018 °C/m, odnosno 29 mW/m 2
◦područje Središnje Hrvatske (Banovina, Kordun, Pokuplje, Žumberačko gorje, Zagreb, Hrvatsko zagorje, Prigorje, Međimurje), s najširim mogućim rasponom uporabivosti geotermalnih medija.
◦panonsko područje (Slavonija i Baranja, Podravina, Posavina), s prilično velikim vrijednostima geotermalnog gradijenta i toplinskog toka: 0,049 °C/m, odnosno 76 mW/m2.
S obzirom na temperaturu geotermalnog medija, sva se ležišta u Hrvatskoj mogu podijeliti u dvije skupne:
◦s temperaturom višom od 100 °C (srednjotemperaturna).
◦s temperaturom nižom od 100 °C (niskotemperaturna).
Osim za primjenu u zdravstveno-turističke svrhe (kao termalna voda u bazenima), geotermalna se energija u Hrvatskoj koristi samo na dva mjesta (koja su i sama dio sportsko-turističkog, odnosno zdravstveno-turističkog kompleksa):
◦u Bizovačkim toplicama u Bizovcu
◦u Športsko-rekreacijskom centru ‘Mladost’ u Zagrebu.
Bizovačke toplice koriste bušotinu Bizovac koja je dio istoimenog geotermalnog polja. Sustav je izgrađen prije dvadesetak godina, no u međuvremenu nije proširivan ni poboljšavan. Geotermalni se medij (voda) dobiva iz dvije proizvodne bušotine, a kroz treću se u ležište, umjesto iskorištenog, ohlađenog medija, utiskuje bunarska voda jer ne postoje uređaji za pročišćavanje vode iskorištene u bazenima.
Protok vode je prilično ravnomjeran i godišnje prosječno iznosi od 6 do 9 l/s, pri čemu je temperatura na izvoru između 85 i 90 °C. Godišnja se proizvodnja toplinske energije procjenjuje na našto manje od 10 000 MW. Osim tople vode, iskorištava se i plin koji se dobiva u odvajaču (1,3 m 3 plina po 1 m 3 medija) i kao gorivo služi u kuhinji hotela.
Športsko-rekreacijski centar ‘Mladost’ koristi bušotine Mladost 1, 2 i 3 koje su dio istoimenog polja. Bušotina Mladost 3 je proizvodna, s projektiranim protokom 50 l/s i temperaturom medija na izvoru 80 °C. Druge dvije bušotine služe kao utisne, odnosno za povrat medija u ležište. Sustav služi za opskrbu toplinom cijelog centra uz godišnju potrošnju medija 150 000 m 3 što je, na žalost, mnogo manje od ukupnih mogućnosti (procjenjuju se na oko 800 000 m 3 godišnje). Inače, u neposrednoj se blizini, s druge strane rijeke Save, nalazi još sedam bušotina za koje valja očekivati kako će se koristiti za opskrbu toplinom bolnice koja se gradi.
S obzirom na značajniji potencijal, smatra se kako bi se geotermalna energija u Hrvatskoj iz većine ležišta ponajprije mogla koristiti za sustave grijanja (ponajviše zgrada koja čine zdravstveno-turističke komplekse, gdje se geotermalni medij u te svrhe već koristi, a zatim i za zagrijavanje staklenika (posebice u krajevima u kojima inače postoji poljoprivredna proizvodnja).
HRVATSKI CENTAR OBNOVLJIVIH IZVORA ENERGIJE ( HCOIE )
