Ez itt az on the other hand, a portfolio vélemény rovata.
A geotermikus technológia a földfelszín alatt található hőt termeli ki, amely közvetlenül felhasználható fűtésre és hűtésre, vagy átalakítható villamos energiává. A villamosenergia-termeléshez azonban közepes vagy magas hőmérsékletű forrásokra van szükség. Ezek általában olyan tektonikusan aktív régiók közelében találhatók, ahol a forró víz és/vagy gőz a földfelszínre jut, vagy sekély mélységben elérhető.
A technológia folyamatos fejlesztésével és a projektköltségek csökkenésével a geotermikus energia 2050-ig a globális villamosenergia-igény növekedésének akár 15%-át is fedezheti.
A következő generációs geotermikus rendszerek teljes műszaki potenciálja a megújuló technológiák között a napenergia után a második helyen áll, és elegendő a globális villamosenergia-igény 140-szeres kielégítésére. Ez az egyik legfontosabb megállapítása a geotermikus potenciál első olyan elemzésének, amelyet az IEA a Project InnerSpace-szel együttműködésben készített el.
Hatalmas potenciál
A geotermikus energiapotenciál növekszik, ahogy a fejlesztők nagyobb mélységben lévő, nagyobb volumenű hőforrásokhoz férnek hozzá. Az új fúrási technológiák, amelyek a 3 km-nél nagyobb mélységben lévő erőforrásokat tárják fel, a világ szinte minden országában megnyitják a geotermikus energiaforrások felhasználásának lehetőségét. A 8 km alatti mélységben lévő hőforrások kiaknázásával közel 600 TW geotermikus kapacitás érhető el 25 éves működési élettartam mellett.
A versenyképes költségű geotermikus energia a világ minden táján a piacokon nagyon is szükséges, alacsony kibocsátású villamosenergia forrását jelentené. A geotermikus energiában rejlő lehetőségek iránti növekvő tudatosság egy olyan időszakban jelentkezik, amikor a globális villamosenergia-igény növekedése fel fog gyorsulni mind a hagyományos felhasználási módok, mint például a hűtés, mind az újabb felhasználási módok, például az elektromos járművek és az adatközpontok igényei miatt.
A geotermikus energia állandó rendelkezésre állása különösen fontos lenne a villamosenergia-biztonság megerősítése szempontjából azokban a régiókban, amelyek a széntüzelésű energiáról való átállásra törekszenek, mint például Kína, India és Délkelet-Ázsia, vagy a nagy mennyiségű napenergia és szélenergia kiegészítésére olyan régiókban, mint Európa és az Egyesült Államok. Kína, az Egyesült Államok és India rendelkezik a legnagyobb piaci potenciállal a következő generációs geotermikus villamos energia tekintetében, együttesen a globális összmennyiség háromnegyedét teszik ki.
A szakértői becslések szerint megfelelő támogatással a következő generációs geotermikus energia költségei 2035-re 80%-kal csökkenhetnek. Ekkor az új projektek megawattóránként 50 dollár körüli áron tudnának villamosenergiát előállítani,
ami a geotermikus energiát az egyik legolcsóbb, alacsony kibocsátású villamosenergia-forrássá tenné, így azonos szintre kerülne a vízenergiával, az atomenergiával és a bioenergiával.
Ezen a költségszinten a geotermikus energia következő generációja a napelemes és a szélerőművekkel, valamint az akkumulátoros tárolással párosított napelemekkel is összevetve rendkívül versenyképes lehetne.
Akadályozó tényezők
A geotermikus energia nagyobb arányú hasznosításának útjában áll ugyanakkor az, hogy az engedélyezés és a bürokratikus eljárások miatt egy új geotermikus projekt üzembe helyezése akár egy évtizedig is elhúzódhat. A projektfejlesztés egyszerűsítésére irányuló erőfeszítések a szigorú környezetvédelmi előírások fenntartása mellett elengedhetetlenek.
A politikai támogatás foka elmarad a többi megújuló energiaforráshoz képest:
- több mint 100 ország rendelkezik napelemes és/vagy szárazföldi szélerőművekre vonatkozó politikával,
- de a geotermikus energiára kevesebb mint 30 ország dolgozott ki stratégiát.
A geotermikus energiában rejlő szinte korlátlan lehetőségek kiaknázása érdekében a kormányoknak konkrét célokkal és ütemtervekkel nagyobb hangsúlyt kell erre a kérdésre helyezniük a nemzeti tisztaenergia-politikában.
Előnyök a nap- és szélenergiával szemben
A geotermikus energia, mint megújuló és fenntartható energiaforrás számos előnnyel jár, mivel az energia a Föld belső hőjéből származik, ami gyakorlatilag kimeríthetetlen. Ugyanakkor a geotermikus energia és a földkéreg hőtartalma emberi léptékben kifogyhatatlan, megújuló; azonban víztartó léptékben nem kimeríthetetlen. Túlhasználat esetén a rezervoár kimerül, a hőmérséklet és a nyomás csökken, a természetes visszatöltődés és a hőmérséklet-helyreállás hosszú időt igényel.
A geotermikus erőművek a fosszilis tüzelőanyag-alapú erőművekhez képest nagyon kis mennyiségben bocsátanak ki üvegházhatású gázokat, ami hozzájárul a globális széndioxid-kibocsátás csökkentéséhez. Igaz ugyan, hogy a termálvíz a legtöbb esetben oldott gázokat vagy kísérőgázokat, ún. gázhidrátokat is tartalmaz. Az egyik leggyakoribb gázhidrát a metán, amely intenzív üvegházhatású gáz, ezért ennek az energetikai hasznosítása ajándékhatásként duplán jó, hiszen nem engedjük ki a légkörbe és egyéb fosszilis energiahasználatokat vált ki.
A geotermikus erőművek magas, gyakran 75%-ot meghaladó kapacitástényezővel rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy az idő nagy részében maximális teljesítményükkel vagy annak közelében tudnak működni. A geotermikus energia csökkentheti az importált tüzelőanyagoktól való függőséget, növelve ezzel a geotermikus erőforrásokkal rendelkező országok energiabiztonságát.
A geotermikus projektek gazdasági előnyökkel is járnak, munkahelyeket teremthetnek a feltárás, az erőműépítés és az üzemeltetés/karbantartás területén, és ösztönözhetik a helyi gazdaságot. A geotermikus rendszerek jól skálázhatók a különböző energiaigények kielégítésére, a kis léptékű lakossági fűtéstől a nagy áramtermelő erőművekig.
A geotermikus sósvizű tárolók felhasználhatók más értékes ásványi anyagok, például lítium kinyerésére, ami további bevételi forrást jelent, és javítja a projekt gazdaságosságát.
A geotermikus energiának számos egyedi jellemzője van, amelyek megkülönböztetik más megújuló energiaforrásoktól, például a nap-, szél- és vízenergiától.
- Megbízhatóság és rendelkezésre állás szempontjából a geotermikus energia folyamatos, éjjel-nappal tartó energiatermelést biztosít, így megbízható alapterhelésű energiaforrás. A nap- és szélenergia időszakos és időjárásfüggő; a napenergia csak a nappali órákban áll rendelkezésre, a szélenergia pedig a szél bizonytalan elérhetőségétől függ. A vízenergia általában megbízhatónak tekinthető, ugyanakkor a szezonális vízkészlet és az aszályos időszakok jelentősen befolyásolhatják az alkalmazását.
- A geotermikus erőmű esetében magas, gyakran 75%-ot meghaladó kapacitástényezőről beszélhetünk, ami azt jelenti, hogy a legtöbbször maximális teljesítményen vagy annak közelében képes működni. A napenergiát jóval alacsonyabb, mindössze 15-25% közötti kapacitástényező jellemzi. A szélenergia mérsékelt, általában 30-40% teljesítménytényezőt érhet el. A vízenergia kapacitástényezője 40-60% között mozog, és nagymértékben függ a vízhozamtól.
- A geotermikus energia a nap- és szélerőművekhez képest kevesebb földterületet igényel, ezért hasznosításra alkalmas a korlátozott helyigényű területeken. A napenergia felhasználása nagy területeket igényel a napelemek elhelyezéséhez, különösen a nagyméretű közüzemi létesítmények esetében. Jelentős terület szükséges a szélturbinák számára is, bár a terület gyakran más célokra, például mezőgazdaságra is felhasználható. Nagy területeket vesznek igénybe a víztározók is, ami jelentős hatással lehet a helyi ökoszisztémákra és közösségekre.
- A környezeti hatásokat tekintve a geotermikus energia felhasználása alacsony üvegházhatású gázkibocsátással jár együtt, de lehetségesek az indukált (ember által okozott) földrengések és a vízhasználattal kapcsolatos aggodalmak. A napenergia alacsony kibocsátású, de a földhasználat és a panelek anyagainak kitermelése környezeti hatásokkal járhat. A szélenergia szintén alacsony kibocsátású, de komoly hatással lehet a madár- és denevérpopulációkra, és jelentős területet igényel. A vízenergia alacsony kibocsátással jár, ugyanakkor a gátépítési munkálatok és a vízáramlás megváltoztatása miatt jelentős ökológiai és társadalmi hatásokat okozhat.
- A megújuló energiafajták hasznosításában fontos szerepet játszanak a költségek és gazdasági tényezők. A geotermikus energia esetében magasak a feltárás és a fúrások kezdeti költségei és kockázatai, de alacsonyak az üzemeltetési költségek és stabilak a hosszú távú árak. A napenergia-hasznosítást csökkenő költségek jellemzik a technológiai fejlődés és a méretgazdaságosság miatt, de a megbízhatóság érdekében tárolási megoldásokat igényel. A szélenergia szintén versenyképes költségeket ért el, különösen a szárazföldi szélerőművek esetében, de a megbízhatósághoz tárolásra vagy tartalék energiára van szükség. A vízenergia esetében magasak a kezdeti beruházási költségek és hosszú a fejlesztési idő, de alacsony üzemeltetési költségek és hosszú élettartam jellemzik.
- A geotermikus energia lényeges előnye a sokoldalúság, egyaránt felhasználható villamosenergia-termelésre, közvetlen fűtésre, hűtésre és ipari folyamatokra. A geotermikus energia fokozza az energiabiztonságot az importált tüzelőanyagoktól való függőség csökkentésével, különösen a geotermikus erőforrásokkal rendelkező régiókban. A nap- és szélerőművek hozzájárulnak az energiabiztonsághoz, de kiegészítő technológiákat igényelnek, például tárolást vagy tartalék energiát. A vízenergia stabil és megbízható energiát biztosít, hozzájárul az energiabiztonsághoz, de helyfüggő.
Ezek az előnyök a geotermikus energiát a fenntartható energetikai átmenet ígéretes és sokoldalú felhasználásra alkalmas elemévé teszik.
Összefoglalva, a geotermikus energia egyedülálló előnyöket kínál a megbízhatóság, a kapacitástényező és a sokoldalúság tekintetében, így értékes összetevője lehet egy diverzifikált megújulóenergia-portfóliónak.
Magas kezdeti költségei és helyspecifikus jellege azonban korlátozó tényező lehet a szélesebb körben elterjedt és gyorsabban telepíthető nap- és szélenergiával szemben.
A geotermikus energiában rejlő lehetőségek hatalmasak mind a villamosenergia-termelésben mind a hőtermelésben. A geotermikus villamosenergia-termelés technikai potenciálja a becslések szerint mintegy 600 terawatt (TW) kapacitású, ami évente körülbelül 4000 petawattóra (PWh) termelését teszi lehetővé. Ez körülbelül 150-szerese a jelenlegi globális éves villamosenergia-igénynek.
A geotermikus energiapotenciál a mélységgel és az erőforrás minőségével növekszik. Az 5 km-nél kisebb mélységben a potenciál 42 TW körül van, míg az 5-8 km-es mélységben meghaladja az 550 TW-t. Jelentős potenciál van a nagy geotermikus aktivitású régiókban, például az Egyesült Államokban, Indonéziában, a Fülöp-szigeteken és Afrika egyes részein. Például csak az Egyesült Államokban több mint 70 TW műszaki potenciál van, még 5 km-es mélységben is.
Az üledékes víztartó rétegekből 3 km mélységig és 90 °C-nál magasabb hőmérsékleten történő geotermikus hőtermelés technikai potenciálja a becslések szerint mintegy 320 TW. Ez elegendő a globális fűtési igény jelentős részének kielégítésére.
Az alacsonyabb hőmérsékletű (200°C alatti) igények esetében a potenciál jelentősen megnő. Például a geotermikus hő potenciálja 60°C-on körülbelül négyszer nagyobb, mint 90°C-on. A geotermikus energia folyamatos alacsony és közepes hőmérsékletű hőforrást biztosíthat a települési távfűtési hálózatok számára, amelyek a geotermikus hőre való átállással dekarbonizálhatók.
Új geotermikus technológiák
A következő generációs geotermikus technológiák fejlődése lehetővé teszi, hogy nagyobb mértékben járuljon hozzá a geotermikus energia a fenntarthatóbb energiaátmenethez.
- Az egyik ígéretes módszer a továbbfejlesztett geotermikus rendszerek (Enhanced Geothermal Systems, EGS). Az EGS kibővítheti a technikai lehetőségeket azáltal, hogy lehetővé teszi a geotermikus energia kiaknázását olyan régiókban, ahol nincsenek természetes hidrotermikus tározók. Ezáltal nagyobb mélységekben is jelentős energiaforrások szabadulhatnak fel.
- A zárt hurkú geotermikus rendszerek (Closed-Loop Geothermal Systems, CLGS) gyakorlatilag bárhol telepíthetők, tovább növelve a geotermikus energiában rejlő technikai lehetőségeket.
A geotermikus energiában rejlő technikai lehetőségek óriásiak és képesek a globális villamosenergia- és hőszükséglet jelentős részét biztosítani. A technológia fejlődése, mint például az EGS és a CLGS, tovább növeli a lehetőségeket, és a geotermikus energiát a megújuló energiaforrások jövőjének kulcsszereplőjévé teszi.
Kockázatok
A hidraulikus repesztés során a nagy nyomás alatt befecskendezett folyadékok a kőzettömegek megroppanását okozzák, olyan repedések keletkeznek, amelyek javítják a folyadékok összekapcsolódását.
A pórusfolyadékok nyomásának növekedése azonban a már meglévő törésrendszereket is újra aktiválhatja, ami jelentős méretű földrengéseket idézhet elő. Az ún. indukált földrengések jelentős aggodalomra adnak okot az EGS-műveletek során. Több esetben az indukált földrengések miatt a projektek idő előtti leállítására került sor (pl. Bázel, Pohang), másrészt az EGS-műveletek során Soultz-sous-Forêts-ban (Franciaország), Helsinkiben (Finnország), Blue Mountainben (Nevada, USA) és Utah FORGE-ban (USA) eddig megfelelően kezelték az indukált földrengés kockázatát, folyamatos monitorozásra azonban szükség van.
Geotermikus erőművek a világban
A világon 32 országban működik geotermikus erőmű, amelyek összesített kapacitása 16 318 MW, 198 geotermikus mezőn, 673 egyedi erőműegységgel telepítve.
Ezeknek az egységeknek csaknem 37%-a flash-típusú, 8598 MW összkapacitással (a teljes kapacitás 52,7%-a), ezt követik a bináris ORC-típusú (ORC=Organic Rankine Cycle) egységek a beépített kapacitás 25,1%-ával.
A geotermikus energiát hasznosító országok listáját továbbra is az USA vezeti, amelyet Indonézia, Törökország és a Fülöp-szigetek követ. A geotermikus eredetű villamos energia legalább hét országban – élükön Kenyával, Izlanddal és El Salvadorral – az összes termelt villamos energia több mint 10%-át tette ki.
A világ legnagyobb geotermikus komplexuma a Gejzírek (The Geysers), amely Kaliforniában működik San Franciscótól északra a Mayacamas hegységben.
A Calpine, az Egyesült Államok legnagyobb geotermikus energiatermelője, 13 erőművet birtokol és üzemeltet a Geysersben, amelyek nettó áramtermelő kapacitása mintegy 725 megawatt, ami 725 ezer otthon, azaz egy San Francisco méretű város áramellátásához elegendő.
Az olaszországi Toszkánában, az Ördög Völgyében (Valle del Diavolo) található Larderello geotermikus komplexum kapacitása körülbelül 800 MW. Ez a komplexum a világ egyik legrégebb óta működő geotermikus erőműve, az első erőmű 1913-ban épült. Az erőmű a régió bőséges száraz gőzforrásait hasznosítja villamosenergia-termelésre. Larderello a geotermikus energia úttörője, több mint egy évszázada jelentősen hozzájárul a megújuló energiaforrásokhoz Olaszországban.
Összességében kijelenthető, hogy a geotermikus energia egy olyan zöld energiaforrás, amely fontos szerepet játszhat az éghajlat-tudatos energiaportfóliókban; a továbbfejlesztett geotermikus rendszerekben (EGS) pedig megvan a potenciál, hogy növeljék a geotermikus energiaforrások kiaknázását.
A címlapkép illusztráció. Címlapkép forrása: Getty Images
