Lidstvo snad konečně pochopilo, že je vhodné šetřit neobnovitelnými zdroji energie, které nám (zatím) poskytuje naše modrá planeta. Zvláště když netradiční energetické zdroje, jako je solární či geotermální energie, jsou k dispozici v prakticky neomezeném množství. Metody jejich využití se stále zdokonalují a tyto zdroje získávají větší a větší význam. Nové trubky z odolného materiál PE 100 RC další rozšíření systémů využívajících geotermální energie výrazně usnadňují.
Země se chová jako přirozený rezervoár tepla a v tzv „vnitřním jádru“, dosahuje teploty nad 6000 °C. I v „ekonomicky“ přístupné části zemské kůry ale existují poměrně vysoké teploty až do 500 °C – čím větší hloubka, tím vyšší je teplota. Energii ze země získáváme v podobě tepla pomocí různých druhů kolektorů, odlišných mimo jiné podle polohy a dostupnosti zdrojů.
Hlubinná geotermální energie – Nejjednodušší to mají tam, kde horká voda tryská na zemský povrch. Tato hydrotermální energie se nabízí téměř sama jak pro topení, tak pro výrobu elektřiny. Tam, kde voda netryská, se používá podzemní výměník.
Kde voda v podzemí není, využívají tzv. petrotepelné systémy k výrobě energie teplotu hornin, které se vyskytují v hloubce 3–6 km. Voda je vstřikována do horniny (případně upravené) pod vysokým tlakem, ohřívá se tam a poté proudí zpět na povrch k využití.
Geotermální energie v blízkosti zemského povrchu („povrchová energie“) – V horní části zemské kůry, přibližně do hloubky 400 m, se teplota zvýší o 3 °C každých 100 metrů. Již v hloubce cca 6 m je průměrná teplota 8–10 °C a prakticky nezávisí na počasí ani venkovní teplotě. Graf ukazuje, že blíže u povrchu je teplota ovlivňována vnějšími klimatickými podmínkami, zejména množstvím slunečního záření.
Povrchová energie ovšem není přímo využitelná. Ohřeje nám sice teplonosnou kapalinu, ale pro další použití je nutno teplotu kapaliny zvýšit pomocí tepelného čerpadla.
Kolektory
Pro získání energie se používají kolektory, vesměs trubkové. Rovněž dopravu energie do tepelného čerpadla zajišťují vhodné potrubní systémy. Uzavřené smyčky obvykle obsahují směs vody a nemrznoucích kapalin (propylenglykol, denaturovaný alkohol a další směsi na podobné bázi).
Horizontální kolektory se skládají z horizontálně položených trub, většinou v hloubce přibližně 1,5 m. Podle hloubky závisí výkonnost horizontálních kolektorů více či méně na ročním období. Výhodné je uložení do zeminy vlhké nebo bohaté na podzemní vodu, protože je zde lepší prostup tepla. V případě štěrkové půdy je vhodné k eliminování špatného prostupu tepla použít jemné zásypy zeminy přibližně 10 cm kolem trubek.
Horizontální kolektory vyžadují poměrně velkou plochu, což může být na menších parcelách problém. Přibližně je potřeba 30 m délky kolektoru na 1 kW tepelné spotřeby budovy. Ztráta tepla na délkovém metru půdy je u horizontálních kolektorů poměrně nízká.
Rozsah zemních prací při instalaci závisí na způsobu pokládky. Lze použít např. půdní frézu, pokládku do rýh, případně i nejnáročnější celoprostorový výkop, který ale může být výhodný při eventuální náhradě zeminy za tepelně vodivější. Trubky se na urovnanou podkladní plochu výkopu kladou meandrovitě nebo spirálovitě.
Spád podloží se volí tak, aby připojení leželo výše než vzdálený konec kolektorové větve, tj. aby bylo možno soustavu odvzdušnit (v nejvyšším místě se montuje odvzdušňovací ventil).
Plochu nad kolektory nelze následně zastavět, neměla by se ani osazovat stromy, protože brání „dočerpání“ energie z oslunění. Investice na poměrně velký prostor je relativně nízká – v závislosti na požadovaném tepelném výkonu, půdních podmínkách a zvoleném způsobu instalace.
Vertikální kolektory se používají tam, kde jsme omezeni prostorem potřebným pro instalaci horizontálního systému kolektoru. Skládají se z jedné nebo dvou potrubních smyček, instalovaných do vertikálního hloubkového vrtu, přibližně 100 m hlubokého, větší hloubky jsou také možné.
PE trubky nelze ohýbat v malých poloměrech. Aby se vešly do úzkého vrtu a vytvářely smyčky, používá se na konci vrtu ke spojení konců trubek tvarovka ve tvaru U. Vertikální kolektory mohou být použity v téměř všech typech krajiny a v rozdílných půdních podmínkách.
Při výběru místa pro vrt je třeba brát v potaz místní zákony a předpisy, např. pokud jde o minimální vzdálenost od ostatních vrtů nebo hranici pozemku. Navíc je nutné získat také geologický rozbor půdy. Během vrtání se odebírají vzorky půdy z různých hloubek a vypracovává se protokol vrtu, zjišťuje se stav podzemních vod, ztráty tekutin, změny vrtací hlavy apod. To vše musí být dokumentováno. Vertikální kolektor pro získávání geotermální energie klade značné nároky na kvalitu projekce a je řešením s nejvyššími investičními náklady. Obnáší získání schvalovacího formuláře od příslušných orgánů, v závislosti na místních geografických podmínkách. Na druhou stranu zasahuje do teplejších partií země a oblasti jeho využití jsou od rodinných domů až po kancelářské budovy a velké průmyslové stavby.
U košového nebo příkopového kolektoru je potrubí instalováno ve formě košů několik metrů pod zem. Trubky příkopových kolektorů jsou uloženy horizontálně, ale na rozdíl od předchozích horizontálních kolektorů, kde jsou trubky položeny vedle sebe, jsou tyto rovnoběžně nad sebou. Výkopová hloubka je přibližně 2–3 m. Tento systém lze instalovat při prostorovém omezení pro montáž horizontálního systému.
Trubky
Základní součástí všech kolektorů jsou různé druhy trubek. Již dlouhou dobu se v tomto oboru využívají trubky plastové, především z polyetylenu (HDPE). Nabízejí téměř absolutní odolnost vůči korozi ve vlhkém prostředí, vysokou rázovou odolnost, vynikající hydraulické vlastnosti a celkově dlouhou životnost. Odborníci a ekologové ocení také snadnou dopravu a jednoduchou instalaci, stejně jako relativně nízkou energetickou náročnost výroby.
Poslední vývojovou etapou polyetylenových trubek je trubní materiál PE 100 RC (polyetylen odolný vůči prasknutí; RC je z anglického resistant to crack). Ten přináší další zvýšení odolnosti polyetylenu vůči selhání vlivem mechanického zatížení a především vlivem poškození trubek. Oboje je velmi vhodné pro pokládku do neznámého prostředí . V hloubkových vrtech proto nevadí ani větší kameny, které nelze odstranit a které mohou být zdrojem poruchy trubek, u výkopové pokládky se ze stejného důvodu rovněž nemusí odstraňovat z podloží trubek velké částice. RC trubka zkrátka ignoruje dopady nekvalitní pokládky.
Firma Pipelife Czech má dlouhodobé zkušenosti se zpracováním polyetylenu, proto zvládá i poněkud náročnější proces výroby RC trubek a dodává je vždy v kvalitě, která odpovídá vysokým požadavkům norem pro RC materiály. Trubky Pipelife z PE 100 RC pro získávání energie nesou název Geoline. Jsou dvouvrstvé s vnitřní vrstvou černou a vnější zelenou (obě vrstvy jsou PE 100 RC).
Dimenzování systému
Získaná energie může být v zimě využita k topení nebo k vytápění venkovních ploch, aby zůstávaly beze sněhu a ledu, v létě také ke klimatizaci.
I když počáteční investice do geotermální topného systému jsou vyšší, ve srovnání s konvenčním ohřevem a využitím tradičních zdrojů jsou náklady na vytápění a nákup systému tepelného čerpadla výrazně nižší. V závislosti na velikosti a vlastnostech systému však platí, že čím vyšší je počáteční investice, tím rychlejší je její návratnost.
Při návrhu topného zařízení využívajícího geotermální energii je nutno přesně vypočítat tepelné ztráty budovy podle příslušného profilu energetické náročnosti a požadavků na dodávku horké vody. Pak může být určena správná velikost požadovaného systému tepelného čerpadla. Předimenzování má za následek nejen vyšší náklady na instalaci, ale i nadbytek nevyužité energie. Poddimenzování zase vede k tomu, že v kritických dnech systém není schopen dodat dostatek energie. Ta pak musí být dodána ze záložního zdroje a může být mnohdy výrazně dražší. A pokud je z nějakého důvodu poddimenzován i tento zdroj, nastávají například v době mrazů velké potíže. Návrh otopného systému a dodávky teplé vody vyžaduje odborníky a společnost Pipelife Czech je ráda doporučí.
Výhody geotermálních systémů
● Šetrnost k životnímu prostředí – žádné znečištění životního prostředí,
● obnovitelnost – geotermální energie je stále k dispozici (24/7/365),
● víceúčelovost – nejen vytápění, ale i chlazení,
● ideální zdroj energie pro moderní trend plošného vytápění,
● hospodárnost díky nízkým provozním nákladům; je možné ušetřit až 75 %,
● všestrannost: mohou být použity pro malé rodinné domy, velké kancelářské budovy i průmyslové areály.
Další informace najdete na webu www.pipelife.cz.
podle podkladů firmy Pipelife Czech
