IZRABA GEOTERMALNE ENERGIJE V POSAVJU · IV IZRABA GEOTERMALNE ENERGIJE V POSAVJU Ključne besede: geotermalna energija, Krško-Brežiško geotermalno področje, alternativni viri

Kristijan Češek

IZRABA GEOTERMALNE ENERGIJE V

POSAVJU

Krško, avgust 2011

I

I

Diplomsko delo visokošolskega strokovnega

študijskega programa

IZRABA GEOTERMALNE ENERGIJE V

POSAVJU

Študent: Kristijan Češek

Študijski program: VS Energetika

Mentor: izr. prof. dr. Jurij Avsec

Somentor: doc. dr. Zdravko Praunseis

Lektorica: Alenka Cizel, prof.

Krško, avgust 2011

II

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju izr. prof. dr. Juriju

Avsecu in somentorju doc. dr. Zdravku

Praunseisu za strokovno podporo, pomoč in

vodenje. Zahvaljujem se tudi vsem ostalim,

ki so mi tako ali drugače pomagali pri

izdelavi diplomske naloge.

Posebej se zahvaljujem staršema in celotni

moji druţini, ki me je ob študiju podpirala in

mi stala ob strani.

IV

IZRABA GEOTERMALNE ENERGIJE V POSAVJU

Ključne besede: geotermalna energija, Krško-Brežiško geotermalno področje,

alternativni viri

UKD: 621.577.2+662.997(043.2)

Povzetek

Diplomsko delo opisuje značilnosti in način rabe geotermalne energije na področju

Posavja. Opisane so bile značilnosti uporabe geotermalne energije glede na temperaturno

območje, nahajališče in namen uporabe. Opravljena je bila analiza dosedanjih raziskav in

izdelan primer uporabe geotermalne energije v Posavju. Analiza je bila izdelana po

zadnjih podatkih iz leta 1996. Kot primer izrabe je bila izdelana analiza možnosti izrabe

opuščene vrtine na Mostecu. Glede na opravljene izračune je bilo ugotovljeno, da bi bilo

daljinsko ogrevanje izvedljivo. Geotermalno energijo, posebej termalno vodo, bi bilo

možno bolje izkoriščati. Za dejansko izrabo pa bi bilo potrebno izvesti nove raziskave.

V

THE USE OF GEOTHERMAL ENERGY IN POSAVJE REGION

Key words: geothermal energy, Krško-Brežice geothermal area, alternative sources

UKD: 621.577.2+662.997(043.2)

Abstract

Diploma work describes the characteristics and use of geothermal energy in the Posavje

region. The characteristics of geothermal energy use were described according to the

temperature range, location and the intention of the usage. An analysis of previous

research, and an example of using geothermal energy in the Posavje region were made.

The analysis was made based on the latest data from the year 1996. As an example of

utilization, an analysis and the possibility of using abandoned thermal borehole in

settlement Mostec was made. The district heating would be possible acording to the

estimates and calculations. Geothermal energy, especially thermal water could be better

exploited. For the actual use, new research should be done.

VI

KAZALO

1 UVOD ............................................................................................................................. 1

1.1 Energetska politika.................................................................................................. 2

1.2 Obnovljivi viri energije ........................................................................................... 2

1.2.1 Prednosti uporabe obnovljivih virov energije ..................................................... 3

1.2.2 Deleţ OVE v Sloveniji in Evropski uniji ............................................................ 4

2 GEOTERMALNA ENERGIJA ...................................................................................... 9

2.1 Energija Zemlje ....................................................................................................... 9

2.2 Delovanje Zemlje .................................................................................................. 10

2.3 Lastnosti geotermalne energije ............................................................................. 13

2.3.1 Prednosti geotermalne energije ......................................................................... 14

2.3.2 Slabosti geotermalne energije ........................................................................... 15

3 UPORABA GEOTERMALNE ENERGIJE ................................................................. 16

3.1 Geotermalna energija v svetu................................................................................ 20

3.2 Geotermalna energija v Sloveniji.......................................................................... 23

3.2.1 Potenciali geotermalne energije v Sloveniji ...................................................... 25

3.2.2 Uporaba geotermalne energije v Sloveniji ........................................................ 26

3.3 Pravna ureditev rabe geotermalne energije v Sloveniji ........................................ 27

4 IZRABA GEOTERMALNE ENERGIJE V POSAVJU .............................................. 29

4.1 Raziskave geotermalne energije ........................................................................... 29

4.1.1 Potek pridobivanja in izrabe geotermalne energije ........................................... 29

4.1.2 Cilji izvedbe izrabe ........................................................................................... 30

4.2 Izvedbe raziskav za izrabo geotermalne energije ................................................. 30

4.3 Viri geotermalne energije ..................................................................................... 31

4.4 Tehnologija izrabe geotermalne energije .............................................................. 32

VII

4.4.1 Ogrevanje z geotermalno energijo .................................................................... 32

4.4.2 Pridobivanje električne energije ........................................................................ 40

4.5 Geotermalna energija v Posavju ........................................................................... 44

4.5.1 Pregled dosedanjih geotermičnih raziskav ........................................................ 45

4.5.2 Geotermalna energija na Krško-Breţiškem polju ............................................. 48

4.5.3 Vrtina na Mostecu ............................................................................................. 51

4.6 Primer izrabe geotermalne energije v Posavju (vrtina na Mostecu) ..................... 54

4.6.1 Pridobivanje električne energije ........................................................................ 54

4.6.2 Daljinsko ogrevanje .......................................................................................... 54

5 SKLEP .......................................................................................................................... 62

6 VIRI, LITERATURA ................................................................................................... 63

7 PRILOGE ...................................................................................................................... 66

7.1 Seznam slik ........................................................................................................... 66

7.2 Seznam tabel ......................................................................................................... 67

7.3 Izjava o istovetnosti tiskane in elektronske verzije diplomskega dela in objavi

osebnih podatkov avtorja ................................................................................................. 68

Univerza v Mariboru – Fakulteta za energetiko

1

1 UVOD

V preteklosti smo z razvojem industrije ljudje naravo jemali kot samoumevno, kot nekaj, s

čimer lahko delamo, kar hočemo, vendar nam narava zadnjih nekaj desetletij vsakodnevno

sporoča, da smo se glede tega močno zmotili in da tako več ne moremo nadaljevati. V

Sloveniji in po svetu je veliko področij, kjer se naravni viri energije izrabljajo nepravilno.

Z napačno izrabo teh virov energije pa lahko naredimo več škode kot koristi, zato je

potrebno pred vsakim posegom v okolje razmisliti in izvršiti natančne raziskave.

Namen diplomskega dela je analiza geotermalne energije oziroma analiza dosedanjih

raziskav izrabe in potenciala geotermalne energije na področju Posavja. V diplomskem

delu je analizirana tudi tehnologija, ki bi omogočala izrabo geotermalnih virov v različne

namene, prav tako pa tudi moţnosti izrabe geotermalne vrtine na Mostecu za ogrevanje

naselja Mostec. V sklopu diplomskega dela sem ţelel izvesti meritve pretoka in

temperature termalne vode, vendar je ţal vrtina v lasti drţave in ţe samo za kakršne koli

raziskave bi bilo potrebno pridobiti ustrezna dovoljenja.

Geotermalna energija se je ţe v antičnih časih uporabljala za ogrevanje. Danes pridobiva

vse več zanimanja ter zagotavlja toploto za ogrevanje in hlajenje vseh tipov zgradb.

Geotermalna energija je veliko bolj perspektiven vir energije. Uporaba geotermalne

energije se razlikuje glede na vir toplote, nahajališče in glede na področje uporabe. V

Sloveniji je veliko bogatih geotermalnih področij, kjer prevladuje uporaba nizko- in

srednjetemperaturnih virov geotermalne energije.

Panonski bazen in Krško-Breţiška regija sta najbolj perspektivni območji za izrabo

geotermalne energije. Na teh območjih načrpajo največ termalne vode z najvišjo

temperaturo. Ţal se na mnogih mestih termalna voda le črpa in ne vrača v podzemlje. Tako

ravnanje vodi do ekološke in gospodarske škode. Termalna voda je nizkomineralizirana in

primerna za neposredno uporabo. Kljub dosedanji izrabi je geotermalna energija na

področju Posavja in Slovenije slabo izkoriščena. Zaradi velikega potenciala bi se lahko v

večji meri uporabljala za ogrevanje gospodinjstev in industrij. Opuščene vrtine so znaki

slabega izkoriščanja in zanemarjanja geotermalne energije. Na Mostecu, ki leţi na levem

bregu Save med Breţicami in Dobovo, se nahaja opuščena vrtina, s katero bi bilo moţno

ogrevati celotno naselje Mostec. Termalna voda je do nedavnega iz zanemarjenega ventila

odtekala v bliţnji potok. Na voljo je veliko tehnologije, ki je še vedno v razvoju, za

učinkovito rabo geotermalne energije in ostalih naravnih virov, vendar pa naletimo na

teţave, saj igrajo največjo vlogo investicije.


– Fakulteta za energetik

2

1.1 Energetska politika

Zaradi vse večjih potreb ljudi po energiji so se emisije toplogrednih plinov izrazito

povečale. Toplogredni plini nastajajo z izgorevanjem fosilnih goriv, v kmetijstvu, pri

ravnanju z odpadki, kakor tudi z izpušnimi plini prevoznih sredstev in industrijskih

procesov. Da bi temu naredili konec oziroma spodbudili rabo obnovljivih virov energije, je

16. februarja 2005 začel veljati Kjotski protokol z rusko ratifikacijo, ki ga je do sedaj

sprejelo in podpisalo 141 drţav, med katerimi je tudi Slovenija. Ta protokol je mednarodni

sporazum, ki skuša omejiti emisije ogljikovega dioksida in ostalih toplogrednih plinov, ki

vplivajo na toplotno sevanje zemeljske površine. Emisije drţav, ki so sporazum ratificirale,

predstavlja 61 %. Prvo ciljno obdobje je bilo postavljeno od leta 2008 do 2012, v katerem

skušajo drţave z ratificiranim protokolom emisije zmanjšati za najmanj pet odstotkov v

primerjavi z letom 1990. Za uresničitev tega mednarodnega sporazuma je na voljo veliko

pristopov in virov energije, ki povzročajo znatno manjše emisije. Med največje

onesnaţevalce spadajo fosilna goriva. Zaradi vse večje potrebe energije se povečuje tudi

izraba fosilnih goriv, kar povzroča nestabilne cene in vse večje zanimanje za obnovljive

vire energije. Teh virov energije je na voljo v izobilju, vendar je teţava s trenutno

tehnologijo za izrabo teh virov, nizki izkoristek, visoka cena in nezanesljivost zaradi

odvisnosti od narave. Slovenija ima enako dobre ali celo boljše naravne potenciale za rabo

obnovljivih virov energije v primerjavi z ostalimi drţavami EU. Eden izmed večjih, zelo

slabo izkoriščenih potencialov je geotermalna energija. Ta vir energije ima v primerjavi s

fosilnimi gorivi številne prednosti, predvsem to, da je čist in varen za okolje. Geotermalna

energija je praktično neizčrpen vir energije. [1]

1.2 Obnovljivi viri energije

Industrializirani svet je oskrbovan z ogromnimi količinami energije, ki jo potrebujemo, v

obliki elektrike. Električna energija je najbolj običajna in najbolj primerna oblika energije

za prenos od mesta proizvodnje do mesta porabe. Vendar smo pri odločitvi, kako najbolje

proizvesti vse večje količine električne energije, postavljeni pred nezavidljivo izbiro. Na

eni strani se ne moremo izogniti postopno naraščajoči škodi, ki jo zgorevanje premoga in

nafte povzroča okolju, na drugi strani pa se izpostavljamo nenehno preteči nevarnosti,

povezani z jedrsko energijo. Iz dneva v dan raste potreba po energiji in z njo cena ter

okoljski vplivi, ki s trenutno porabo energije postajajo vse bolj nesprejemljivi. Posledice

izrabe fosilnih goriv so vidne po celem svetu. Premog, nafta in zemeljski plin sproščajo

ogromne količine ogljikovega dioksida in ostalih toplogrednih plinov, ki so ob prevelikih

koncentracijah škodljivi. Ti izpusti povzročajo številne škodljive posledice (kisel deţ,

obolenja dihal itd.). Med obnovljivimi viri energije so do pred nekaj časa pomembno vlogo

geotermalne energije pri zmanjševanju onesnaţevanja z ogljikovim dioksidom zanikali. Pri



3

njeni uporabi se sproščajo snovi in plini iz zemlje, ki so lahko škodljivi, vendar so s

pravilnim ravnanjem te količine zanemarljive v primerjavi s fosilnimi gorivi.

1.2.1 Prednosti uporabe obnovljivih virov energije

Med obnovljive viri energije spadajo viri iz stalnih naravnih procesov. To so sončno

sevanje, veter, vodni tok v rekah ali potokih (hidroenergija), fotosinteza, s katero rastline

gradijo biomaso, bibavica in zemeljski toplotni tokovi (geotermalna energija). Večina

obnovljivih virov, razen geotermalne in energije bibavice, izvira iz sprotnega sončnega

sevanja. Nekatere oblike obnovljivih virov so shranjena sončna energija, deţ, vodni tokovi

ter veter so posledica kratkotrajnega shranjevanja sončne toplote v atmosferi. Biomasa se

nabira v teku obdobja rasti enega leta ali več let v lesni biomasi. Električna energija,

ogrevanje in hlajenje ter promet so tri področja, ki so odvisna od odločitev drţave članice,

kako bo porazdelila povečanje uporabe obnovljive energije v vsakem od teh sektorjev, da

bo dosegla zastavljene cilje. [2]

Varovanje okolja: Manjše emisije toplogrednih plinov, od tega največ ogljikovega

dioksida (CO2), od 600 do 900 milijonov ton na leto, izboljšajo kakovost okolja in

preprečujejo nadaljnje spremembe podnebja.

Zmanjševanje uvozne odvisnosti: Obnovljivi viri kot del narave so dostopni na

mnogih področjih in jih je moţno prilagoditi lokalnim potrebam. Z uporabo

obnovljivih virov se bo posledično zmanjšala tudi letna poraba fosilnih goriv do 300

milijonov ton, kar bo tudi pripomoglo k večji stabilnosti dobave energije v Evropsko

unijo zaradi manjše odvisnosti od uvoza fosilnih goriv.

Večja konkurenčnost: Industrija obnovljivih virov energije je eden najhitreje rastočih

sektorjev, katerim se s čedalje večjo uporabo povečuje cenovna konkurenčnost

fosilnim gorivom.

Obnova zastarelih tehnologij s pomočjo investicij: Velik del obstoječih elektrarn

uporablja zastarele in neučinkovite tehnologije, kar privlači investicije za njihovo

obnovo, brez katerih obnova ne bi bila mogoča.

Razvoj novih gospodarskih priložnosti in delovnih mest: Obnovljivi viri energije ne

prinašajo le novih gospodarskih priloţnosti, temveč tudi nova delovna mesta. S

postopnim zniţevanjem uporabe fosilnih goriv se bo sicer zmanjšalo število delovnih

mest v tradicionalnih panogah za proizvodnjo energije, toda hkrati se bodo odprle

priloţnosti za nova delovna mesta. Obnovljiva energija v EU trenutno nudi pribliţno

350.000 delovnih mest. Zaposlitvene moţnosti so raznovrstne in segajo od

visokotehnoloških do vzdrţevalnih del ter del v kmetijstvu, na primer pri proizvodnji.

[2]



4

1.2.2 Delež OVE v Sloveniji in Evropski uniji

Evropska unija je 23. januarja 2008 sprejela nov cilj, katerega sestavni del boja proti

podnebnim spremembam so obnovljivi viri energije, obenem pa ti viri prispevajo tudi h

gospodarski rasti, k novim delovnim mestom za zaposlitve in povečanju energetske

varnosti. Bistvo nove zakonodaje je, da naj bi do leta 2020 deleţ obnovljivih virov energije

dosegel 20 % v končni porabi energije, da bi prihranili 20 % energije in zmanjšali izpuste

toplogrednih plinov za 20 %. Pri tem je potrebno zagotoviti pravično porazdelitev bremena

tega cilja po posameznih članicah EU. Eden izmed ciljev zakonodaje do leta 2020 za vse

članice EU je tudi posvečen prometu, ki določa najmanj 10 % za uporabo

biogoriv. Sloveniji je bil predlagan 25 % deleţ obnovljivih virov energije v energetski

bilanci, po zadnjih podatkih pa znaša deleţ obnovljivih virov energije dobrih 10 % in

predstavlja velik izziv za slovensko gospodarstvo. [2]

Slika 1.1: Bruto domača poraba goriva (EU-27, 2008) [3]

Drţave Evropske unije so še vedno v veliki večini odvisne od uvoza fosilnih goriv

(predvsem nafte in plina) za njihov promet in pridobivanje električne energije. Bruto

poraba fosilnih goriv v EU zavzema več kot polovico vseh virov (glej Slika 1.1), in sicer

79 %. Očitno je, da v prihodnosti noben vir energije ne bo prevladal oziroma popolnoma

nadomestil fosilna goriva, vendar jih lahko prihranimo z uporabo obnovljivih virov

energije, kar ţeli doseči EU z novim sveţnjem.

36,5 %

24,5 %

17,1 %

13,4 %

8,5 %

Bruto domača poraba goriva (EU-27, 2008)

Nafta

Plin

Trdna goriva

Jedrska energija

Obnovljivi viri



5

Tabela 1.1: Primerjava proizvodnje primarne energije iz OVE (EU-27) [3]

Leto: Biomasa

Geotermalna

energija

Sončna

energija

Vetrna

energija Hidroenergija

2007 69,8 % 4,1 % 0,9 % 6,4 % 18,9 %

2008 69 % 3,9 % 1,2 % 6,9 % 19 %

Po Statističnem uradu EU je poraba goriva iz OVE leta 2008 znašala 8,5 %, od tega

največ iz proizvodnje biomase, vključno z odpadki. Porablja se v vseh treh sektorjih

(električna energija, toplota in transport). Biomasa in odpadki predstavljajo 69 % bruto

domače porabe energije iz obnovljivih virov v EU, vendar je v primerjavi z letom 2007

poraba padla za 0,8 odstotne točke (Tabela 1.1). Poraba biomase in odpadkov je leta 2007

znašala 98,3 Mtoe. Hidroenergija je drugi največji OVE v EU z 18,9 % deleţem in s

porabo 26,6 Mtoe (2007), njen deleţ pa se je leta 2008 rahlo povečal na 19 %. Deleţ

geotermalne energije je padel na 3,9 %, za 0,2 odstotne točke niţje kot v letu 2007. V

primerjavi z ostalimi viri energije se je poraba vetrne energije še najbolj povečala, in sicer

s 6,4 % z leta 2007 na 6,9 %. Na zadnjem mestu, kot najmanj uporabljen OVE, je sončna

energija, vendar se njena raba povečuje. [3]

Slika 1.2: Proizvodnja energije iz OVE (EU-27, 2008) [4]

Biomasa 69 %

Biogorivo 6,9 %

Geotermalna energija 3,9 %

Sončna energija 1,2 %

Vetrna energija 6,9 %

Hidroenergija 19 %

Bioplin 5,1 %

Trdi komunalni odpadki

10 %

Les 47 %

Proizvodnja primarne energije iz obnovljivih virov energije virov

(EU-27, 2008)



6

V primerjavi z Evropsko unijo je tudi Slovenija v velikem obsegu odvisna od uvoza

energije. Ob premogu predstavljajo obnovljivi viri energije pomemben vir primarne

energije. V Sloveniji so praktično edini instrument poleg učinkovitejše rabe energije za

zmanjšanje energetske odvisnosti. Ne moremo spregledati, da se okoli 70 % (lej Slika 1.3)

celotne primarne energije za potrebe Slovenije uvozi. Povečanje deleţa obnovljivih virov

energije (hidroelektrarn, lesne biomase, uporabe sonca in geotermalne energije) mora

pomeniti strateško usmeritev tudi za Slovenijo. Uporaba obnovljivih virov energije ima

poleg zmanjšanja odvisnosti še mnoge druge prednosti, ki imajo ugodne posledice

socialnih in okoljskih učinkov. Največji deleţ OVE v Sloveniji zajemajo hidroelektrarne

(velike) in biomasa (les in lesni ostanki), na voljo pa imamo tudi veliko ostalih virov

energije, ki so slabo koriščeni, predvsem velike zaloge geotermalne energije. [5]

Slika 1.3: Poraba goriva iz primarne energije (Slovenija, 2008) [6]

V Sloveniji so leta 2008 predstavljala fosilna goriva 67,4 % bruto domače porabe goriva,

ki se delijo na nafto (35,6 %), zemeljski plin (12,4 %) in trdna goriva (19,4 %). 20,7 %

deleţ zavzema jedrska energija in le 11 % obnovljivi vire energije. Po zadnjih podatkih

Statističnega urada Evropske unije je v energetski bilanci Slovenije leta 2008 deleţ

obnovljivih virov energije, vključno s hidroenergijo (velike hidroelektrarne) znašal 15,1 %

vse primarne energije in se še povečuje.

V naslednji tabeli (Tabela 1.2) so podani deleţi obnovljivih virov energije v skupni porabi

primarne energije v EU v primerjavi od leta 1995 do 2007, ki pa ne zajemajo

hidroenergije.

35,6 %

12,4 % 19,4 %

20,7 %

11 %

Bruto domača poraba goriva (Slovenija, 2008)

Nafta

Plin

Trdna goriva

Jedrska energija

Obnovljivi viri



7

Tabela 1.2: Deleţ obnovljivih virov energije v EU [7]

Delež obnovljivih virov energije v skupni porabi primarne energije v EU (%)

leta 1995 leta 2000 leta 2007 do leta 2020

Švedska 26 29,5 32,1 49

Latvija 27,2 33 30,1 40

Avstrija 21,8 21,1 25,3 34

Finska 21,1 23,4 25,2 38

Danska 7,6 16,4 18,1 30

Portugalska 16,2 13,2 17,8 31

Romunija 5,9 12,6 13,5 24

Estonija 8,7 10,6 11 25

SLOVENIJA 9,4 10,6 11 25

Litva 5,7 8,8 9,3 23

Nemčija 1,9 5,1 8,6 18

Italija 4,8 6,4 7,8 17

Španija 5,4 6 7,7 20

Francija 7,5 5,9 7,4 23

Madţarska 2,4 4,4 6,1 13

Poljska 3,9 4,8 5,7 15

Slovaška 2,8 4,3 5,5 14

Češka republika 1,4 4,1 5 13

Grčija 5,3 5,2 5 18

Bolgarija 1,6 5,6 4,9 16

Nizozemska 1,5 3,4 4,2 14

Belgija 1,3 2,4 3,7 13

Irska 1,4 2,4 3,6 16

Ciper 2,1 1,9 3 13

Luksemburg 1,4 1,6 2,7 11

Zdruţeno kraljestvo 0,9 1,8 2,6 15

Malta 0 0 0,1 10

EU-27 5,1 6,6 8,4 20

Po podatkih iz leta 2007 je največji deleţ obnovljivih virov energije imela Švedska (32,1

%), sledi Latvija s 30,1 % deleţem in Avstrija s 25,3 % deleţem. Slovenija pa z 11 %

zaseda sam vrh članic EU na devetem mestu.



8

Slika 1.4: Deleţ obnovljivih virov energije v skupni porabi primarne energije (EU-27) [7]

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

EU-27

Malta

Zdruţeno kraljestvo

Luksemburg

Ciper

Irska

Belgija

Nizozemska

Bolgarija

Češka republika

Grčija

Slovaška

Polska

Madţarska

Francija

Španija

Italija

Nemčija

Litva

Estonija

SLOVENIJA

Romunija

Portugalska

Danska

Finska

Avstrija

Latvija

Švedska

Deleţ obnovljivih virov energije (%)

Delež obnovljivih virov energije (EU-27)

cilj do 2020

leta 2007


9

2 GEOTERMALNA ENERGIJA

Geotermalna energija je definirana kot naravna toplota, ki je shranjena v Zemljini

notranjosti. Je čist in obnovljiv vir energije. Geotermalni izvor predstavlja toplotna

energija, ki akumulira in nastaja v notranjosti Zemlje oziroma v masi kamnin in tekočih

fluidih Zemljine skorje. Toplotna energija nastaja pri razpadu radioaktivnih elementov v

Zemljini skorji in drugih kemičnih procesih, ki se v njej dogajajo. Zaradi nenehnega

akumuliranja toplotne energije se tvorijo plasti vroče vode in pare, ki vsebujejo različne

druge kemične spojine. Te kemične spojine so pogosto agresivne. Geotermalni viri se

nahajajo v različnih globinah. Te globine segajo od plitve površine Zemeljske skorje do

več kilometrov globokih hranilnikov tople vode in pare, ki se lahko privedejo do površine

in izkoristijo. Izraba geotermalne energije je najugodnejša na področjih, kjer je vir toplote

bliţje površini. To je na vulkansko aktivnih področjih. V naravi se geotermalna energija

največkrat pojavi kot vulkan, izvir tople vode ali gejzirja, kar pomeni, da se večina

toplotne energije prenaša s konvekcijo toplote in z masnim pretokom.

Toplota iz Zemljine notranjosti sestoji iz treh komponent:

energetski tok skozi Zemljino skorjo v obliki prenosa snovi (magma, voda, para),

prevodnost toplotnega toka ali kondukcija,

energija, ki je shranjena v kamninah in fluidih zemljine skorje.

2.1 Energija Zemlje

Ocenjuje se, da toplotni tok iz notranjosti Zemlje do površja znaša 42 TW. Od tega pride 8

TW iz zemljine skorje, ki predstavlja le 2 % celotnega obsega, vendar je bogata z

radioaktivnimi izotopi. 32,3 TW toplotnega toka iz plašča znaša 82 % in le 1,7 TW iz jedra

predstavlja 16 % obseg, vendar ni radioaktivnih izotopov. Do sedaj se je z radioaktivnim

razpadom sprostilo 1/3 nakopičene energije. Vsa geotermalna energija na Zemlji znaša

12,6 ∙ 1024

MJ, v skorji Zemlje pa 5,4 ∙ 1021

MJ. Z ohladitvijo 1 m3 kamnine, ki jo ohladimo

na 80 ºC, pridobimo 45 milijard kWh toplote, katero lahko primerjamo s toploto,

pridobljeno iz 8 milijonov sodčkov nafte. Potencial geotermalne energije po vsem svetu v

primerjavi s pridobljeno energijo iz naftnih goriv in zemeljskega plina je za 50000-krat

večji in za skoraj 35 milijard-krat večji od zneska sedanje potrebe po energiji. Kljub

velikemu potencialu se da le majhen del geotermalne energije do globine 5000 m

učinkovito izkoristiti. [8]


10

2.2 Delovanje Zemlje

Naš planet sestoji iz več plasti, ki se med sabo razlikujejo. Tik pod površjem se nahaja

skorja, z debelino pribliţno od 20 do 65 km na celinskem območju in okoli 5 do 6 km na

oceanskem območju. Debelina plašča znaša pribliţno 2900 km in jedro okoli 3480 km v

polmeru (Slika 2.1). Skorja, plašč in jedro se razlikujejo od površine proti središču Zemlje

po fizikalnih in kemijskih lastnostih.

Kamnita zunanja površinska plast našega planeta se imenuje litosfera, ki je razbita na

posamezne tektonske plošče in vključuje skorjo ter zgornji del plašča. Debelina litosfere je

manj kot 80 km na območjih oceanov in več kot 200 km na območjih kontinentov. Pod

litosfero leţi astenosfera (Slika 2.2) in je področje Zemlje v pasu od 100 do 200 km pod

površjem, lahko pa sega tudi do 400 km pod površje. Astenosfera je plastični ţidki pas

zgornjega dela plašča, ki leţi pod litosfero in postane duktilna (kamnina astenosfere

prenese plastično deformacijo, ne da bi se zlomila). Deformacije in premiki so merjeni v

cm/leto. Kamnina nad astenosfero se zaradi velikih deformacij obnaša elastično, včasih

poka in nastanejo geološke prelomnice. Tektonske plošče se premikajo kot pri

konvekcijskem toku in pri tem ţarčijo toploto Zemlje, ki nastaja v notranjosti zaradi

razpada radioaktivnih elementov. [9]

Slika 2.1: Struktura Zemlje



11

Geotermalna energija se uporablja ţe tisočletja v obliki zdravilišč. Razvoj znanosti se ni

omejil le na področja medicinske uporabe geotermalne energije, ampak se je usmeril v

proces za ogrevanje in proizvodnjo električne energije. Vroča voda iz vrtin, ki segajo od

2000 do 3000 m globoko, se po svetu uporablja za ogrevanje domov in industrijskih

obratov. Največje rezerve geotermalne energije se nahajajo pri 6000 m globine, vendar je

teţje in draţje izčrpati toploto zaradi suhih kamnin in je predhodno potrebno shraniti vodo.

Na globini 30 km pod površjem imajo kamnina temperaturo okoli 900 °C. Temperatura pa

z globino narašča, kar izraţa geotermalni gradient.

Geotermalni gradient izraţa povečanje temperature (ΔT) z globino (ΔZ) v Zemljini skorji.

Do globine okoli 10 km je geotermalni gradient pribliţno 0,03 °C/m oziroma 25–30

°C/km. V primeru, da je v nekaj metrih pod površjem okoli 15 °C, lahko sklepamo, da je

na globini 2000 m temperatura okoli 65–75 °C in na globini 3000 m od 90 do 150 °C.

Obstajajo geotermalna območja z zelo različnim geotermalnim gradientom. Na območjih,

kjer se je kamenje v globini začelo hitro posedati in so se prazni deli zapolnili z geološko

mladimi sedimenti, je lahko geotermalni gradient tudi manjši od 1 °C/100 m ali ravno

obratno. Ponekod je geotermalni gradient tudi do 10-krat večji od povprečja. Temperaturno

razliko v globokih in plitkih delih Zemlje ustvarja toplotni tok, ki neprestano teče od izvira

znotraj zemlje proti površju. Zemeljski celinski toplotni tok znaša 65 mW/m2

in 101

mW/m2

skozi oceansko skorjo. [10]

Slika 2.2: Geotermalni gradient v strukturi Zemlje



12

Najugodnejša izraba geotermalne energije je na področjih, kjer je vir toplote bliţje

površini. To so področja vulkanskega delovanja, kjer so temperature drastično višje (200–

300 °C), geotermalni gradient pa znaša pribliţno 30 do 50 °C/km. Vročo vodo in vodno

paro dobimo skozi umetne vrtine na zemeljsko površje, kjer se njena notranja in tlačna

energija koristno uporabita. Področja, ki jih je mogoče izkoriščati, kjer je zemeljska

notranjost nadpovprečno močno ogreta in se istočasno nahajajo nad plastmi vklenjena

večja leţišča vode in vodne pare, se nahajajo do globine 5000 m. Take pogoje je moţno

izkoriščati samo na nekaterih mestih, kjer imamo na voljo mlajše zemeljske plasti, ki so

sestavljene iz sedimentnih in fragmentiranih kamnin. To so področja visokega

geotermalnega gradienta, ki so bila oziroma so še vedno vulkansko aktivna.

Slika 2.3: Nahajališče vira toplote glede na področje

Visok geotermalni gradient je prisoten na vulkanskih področjih, kjer prihaja do subdukcije

(pribliţevanje litosferskih plošč, kjer se tanjše plošče upognejo in podrinejo pod debelejše)

oceanske litosfere. Območja gorskih pasov so področja, kjer je geotermalni gradient nizek

zaradi hladnih kamnin, ki se nahajajo globlje v Zemlji. To je posledica relativno hladnejših

sedimentov in tekočin (morska voda). Povprečen geotermalni gradient se nahaja na

stabilni celinski litosferi, kjer so sedimenti starejši in oddaljeni od tektonsko aktivnih

območij.



13

2.3 Lastnosti geotermalne energije

Lastnosti obnovljivega vira energije

Geotermalna energija spada med obnovljive vire energije. Da je vir obnovljiv, mora biti

trajen in v razumnem časovnem obdobju obnovljiv. Obnovljivost opisuje notranje

posebnosti naravnih energetskih virov, ki so odvisne od določenih procesov v naravi.

Trajnost opisuje, kako so naravni viri podvrţeni izkoriščanju ljudi, vendar pa ne definira

notranjih lastnosti naravnih virov. Ponazarja človeška dejanja in odločitve o stopnji

izkoriščanja vira v določenem časovnem obdobju. Trajnost vira je odvisna od količine vira

in njegove stopnje porabe, ki načeloma traja za nedoločen čas. Vir se med izkoriščanjem

ponovno proizvaja. Kljub obnovljivosti se ob napačnem ravnanju in izrabi vira lahko ta

krog izkoriščanja postopoma izčrpa, če stopnja porabe preseţe hitrosti nastajanja vira. Da

ne pride do izčrpanja vira energije, moramo izbrati pravilen pristop in upoštevati faktorje

trajnosti in obnovljivosti, ki pa so sledeči:

Nivo temperature: Toploto geotermalne energije lahko uporabimo do globine 10 km,

ki znaša več 100 °C.

Proces pridobivanja toplote: Toploto pridobivamo s termalno prevodnostjo, ki je

stalen, vendar počasen proces konvekcije tekočine, ki je odvisna od geološke sestave

tal ter vulkanske aktivnosti.

Viri, zaloge

Tehnologija izkoriščanja toplote geotermalnih virov: Toplota v zgornjem sloju

Zemlje je shranjena v kamninah in plasteh z vročo vodo ter paro. Najlaţje dostopna

toplota pa je shranjena v tekočinah.

Lastnosti medija toplote: Termalna voda vsebuje razne kemične spojine, ki so po

navadi agresivne. Te spojine povzročajo korozijo in rjavenje.

Časovna konsistenca: Geotermalna področja imajo svoje določene lastnosti, ki so

odvisne od hidrogeoloških seizmoloških in tektonskih pogojev.

Glede na podane faktorje je obstojnost geotermalnega vira odvisna od dolgotrajnosti

izrabljanja, stopnje in količine izločene toplote ter geološke sestave tal. Od začetka je

obnavljanje vira toplote intenzivnejše, nato pa se začne stabilizirati in upadati na začetno

stopnjo pred izrabo. [10]



14

2.3.1 Prednosti geotermalne energije

Z geotermalno energijo doseţemo veliko večjo učinkovitost za ogrevanje kakor s

standardnimi načini ogrevanja, saj ima geotermalna energija za 48 % večjo učinkovitost

kot peči na plin in več kot 75 % kakor peči na olje. Zmogljivost elektrarn na geotermalno

energijo dosega tudi do 95 %, medtem ko jedrskih in termoelektrarn do 70 %. [10]

Ostale prednost geotermalne energije so:

Neodvisnost od zunanjih dejavnikov: V primerjavi z ostalimi naravnimi viri energije,

kot so sončna, vetrna, hidroenergija, je geotermalna energija konstantna in neodvisna od

zunanjih dejavnikov.

Manjše dimenzije: Za proizvodnjo električne energije geotermalne elektrarne ne

zavzemajo veliko prostora v primerjavi s termoelektrarnami in jedrskimi elektrarnami.

Geotermalne elektrarne so zgrajene neposredno na viru energije. Poleg majhnih dimenzij

so takšne elektrarne zelo zanesljive, saj je njihova zmogljivost 95 %.

Varovanje okolja: Uporaba toplote zemlje oddaja zanemarljivo nizke emisije

toplogrednih plinov v ozračje. Je čista energija, ki se pridobiva brez kurjenja fosilnih

energentov. Geotermalne elektrarne v okolje spuščajo le paro. Vrednost emisij CO2

(ogljikov dioksid) je praktično zanemarljiva, saj znaša le šestino vrednosti v primerjavi z

drugimi elektrarnami. Edini odpadek, ki nastaja, je tona fine silicijeve mivke na MW moči

na dan, ki pa je za okolje nestrupena.

Dolgoročen vir energije: Med najpomembnejše prednosti geotermalne energije

štejemo, da za razliko od energije, pridobljene na osnovi ogljikovih virov, tega vira

energije nikoli ne bo zmanjkalo. Geotermalna energija je dosegljiva vsepovsod in kljub

visokim začetnim investicijam cena energije pridobljene iz toplote zemlje, sčasom ne bo

naraščala.

Zmanjševanje uvozne odvisnosti: Je obnovljiv vir energije, kar pomeni, da z njegovo

uporabo zmanjšamo porabo fosilnih goriv in s tem posledično vplivamo na manjšo uvozno

odvisnost.

Perspektiven vir energije: Geotermalno energijo je moţno izkoriščati v kmetijstvu,

ţivilstvu (rastlinjaki, sterilizacija zemlje itd.), reji vodnih vrst ţivali (vzgajanje redkih vrst

rib, alg itd.), v industrijskih procesih (obdelava lesa, proizvodnja papirja, tekstilna

industrija,itd.), za ogrevanje in hlajenje (stanovanja, industrija, naselja,itd.), ter v

proizvodnja električne energije. Uporaba geotermalnih črpalk na 1000 gospodinjstev

prihrani 2–5 MW energije. [10]



15

2.3.2 Slabosti geotermalne energije

Vsak poseg v okolje ima negativne vplive. Kljub mnogim pozitivnim učinkom ima

geotermalna energija škodljive vplive na okolje. V določenih primerih geotermalna

energija ni 100 % čista oblika energije. Ogrevanje s toplotno črpalko uporablja električno

energijo, ki je običajno proizvedena iz premoga, v ozračje pa se še vedno sprosti določena

količina toplogrednih plinov. Ostale negativne lastnosti so:

Visoki zagonski stroški: Načeloma so zagonski stroški visoki. Obstaja veliko

dejavnikov, ki vplivajo na stroške izrabe geotermalne energije. Največje stroške zajemajo

raziskave geotermalnih področij in izdelava raziskovalnih vrtin. Vir toplote je dosegljiv na

različnih globinah, s katero narašča cena izdelave vrtin. V nasprotju s sončno in vetrno

energijo je geotermalna energija še vedno boljša naloţba med zelenimi viri zaradi niţjih

obratovalnih stroškov.

Usedanje tal: Na mnogih področjih se termalna voda le črpa, kar povzroča praznjenje

vodonosnikov in s tem usedanje tal. To je lahko povod za potresne pojave, ki so običajno

niţje stopnje kot 2,5 po Rihterjevi lestvici (potresi se običajno ne čutijo do 3,5). Eden

izmed vzrokov posedanja je črpanje brez uravnavanja pritiska. Posedanje se prepreči z

reinjektiranjem izrabljenih geotermalnih tekočin nazaj v rezervoarje, kar pripomore tudi k

obnavljanju geotermalnega vira.

Onesnaževanje voda: Ob nepravilni izrabi geotermalne energije lahko pride do

onesnaţevanja površinskih voda (toplotno onesnaţevanje površinskih voda, v katere

spuščamo zavrţeno geotermalno vodo). Z izlivom izkoriščene termalne vode v reke ali

jezera se poveča vsebnost škodljivih snovi (karbonati, silikati, sulfati, kloridi, Hg, Pb, Zn

itd.), trdnih snovi (pesek, mulj) in slanost.

Nastajanje usedlin: Termalna voda vsebuje različne raztopljene pline (O2, CO2) in

trdne snovi (apnenec, kremen, kalcijev sulfat, kalcijev fosfat), emulgirana olja, parafine,

pesek, mulj itd. Nekatere raztopljene snovi (H2S, O2, CO2) povzročajo tudi korozijo cevi.

Večina negativnih posledic nastane zaradi nepravilnega ravnanja in nepravilne izrabe

geotermalne energije, ki jih lahko preprečimo ţe pred samo uporabo. Kljub negativnim

lastnostim je veliko več pozitivnih, zaradi katerih je geotermalna energija perspektiven vir

energije. [10]



16

3 UPORABA GEOTERMALNE ENERGIJE

Neposredna uporaba geotermalnega ogrevanja je eno najstarejših prilagodljivih in najbolj

pogostih oblik izrabe geotermalne energije. Mnogi ljudje mislijo, da je geotermalna

energija uporabna samo za ogrevanje doma, vendar je veliko bolj perspektiven in uporaben

vir energije. Kopališča, javno ogrevanje, uporaba v kmetijstvu, v industriji so najbolj

poznane oblike izrabe.

Uporaba geotermalne energije v kmetijstvu in živilstvu

V kmetijstvu je neposredna uporaba geotermalne energije razširjena predvsem za

ogrevanje rastlinjakov in namakanje obdelovalnih površin. Zaradi številnih prednosti, kot

so preprečitev posledice nizkih temperatur v naravi, podaljšanje obdobja pridelave

(povečanje rasti pridelkov) in sterilizacije zemlje, je uporaba geotermalne toplote v

kmetijstvu na drugem mestu takoj za ogrevanjem prostorov.

Tehnologija z uporabo toplote zemlje omogoča ustvarjanje stabilnega ekosistema, ki ga je

moţno prilagajati potrebam rastlin. Na ta način je omogočeno pridelovanje zelenjave in roţ

izven njihovega obdobja pridelave ali v območjih z neugodnimi pogoji. Za doseganje

najboljših pogojev rasti poznamo različne moţnosti (optimalna temperatura posameznih

rastlin, količina svetlobe, vsebnost CO2, vlaţnost zemlje ter zraka, gibanje zraka itd.), ki jih

je moţno prilagajati glede na potrebe rastlin. Ogrevanje rastlinjakov lahko dopolnjuje

kroţenje zraka skozi rekuperator toplote, kroţenje tople vode skozi cevi ali skozi kanale, ki

so nameščene na tleh, s končnimi enotami na steni. Izraba geotermalne toplote pri

ogrevanju steklenjakov lahko zmanjša do 35 % proizvodnih stroškov.

Reja vodnih vrst živali

Toplota geotermalne energije omogoča najbolj optimalne temperature za vzrejo eksotičnih

vrst rib in izboljšavo proizvodnje itd. Tipične ribe, ki so rejene na tak način, so krapi, somi,

lososi, jegulje, kozice, jastogi, rečni raki, ostrige, školjke itd. S pomočjo geotermalne

energije vzrejajo tudi aligatorje in krokodile za turistično atrakcijo. Raziskave vzreje so

pokazale, da pri stalni temperaturi okoli 30 °C lahko aligator zraste v 3 letih do 2 metra,

medtem ko v naravnih pogojih zraste 1,2 metra v istem časovnem obdobju. Temperature za

vzrejo vodnih vrst ţivali so okoli 20–30 °C. Velikost inštalacijskega sistema je odvisna od

temperature geotermalnega vira, zahtevane temperature v bazenih z ribami in od toplotnih

izgub bazenov.

Z uporabo geotermalne energije bo mogoče ustvariti idealne pogoje za vzrejo alg

Spirulina. Alga Spirulina je enocelična, spiralne oblike, modro-zelena alga, ki jo je moţno

zaslediti pod imenom "super-hrana". Alga Spirulina se prodaja kot hranljivo dopolnilo k



17

hrani. Predlagano je bilo, da bi jo uporabili v najbolj revnih delih sveta za hrano, kjer vlada

lakota. Trenutno se alga proizvaja v številnih tropskih deţelah, v jezerih in umetnih

bazenih, kjer so pogoji idealni za njeno rast.

Uporaba v industriji

V industriji se izkorišča vse vrste geotermalnih virov, glede na njihovo temperaturo in

obliko (para ali voda). Uporablja se za ogrevanje, sušenje, destilacijo, sterilizacijo,

umivanje, odmrzovanje in izločanje soli. Industrijski proces ogrevanja se uporablja v 19

drţavah, kjer inštalacija poskrbi za visoko porabo energije. Geotermalna energija je

prisotna pri popravljanju betona, stekleničenju vode in pijač z vsebnostjo CO2, v

proizvodnji papirja in avtomobilskih delov, pri pasterizaciji mleka, proizvodnji usnja,

izločanju kemikalij itd. Obstajajo izrabe geotermalne energije za segrevanje ţeleznic in

letalskih pist (preprečevanje zmrzovanja). Na Japonskem se geotermalna energija

uporablja za proizvodnjo novih tkanin. Geotermalna energija se lahko koristi v skoraj vsaki

stopnji obdelave papirja. Stroški geotermalne energije so zelo nizki, ko je objekt

vzpostavljen za delovanje. Glede na moţne izrabe ima geotermalna energija veliko vlogo v

industrijskih procesih.

Ogrevanje in hlajenje

Geotermalna energije se je uporabljala ţe v antičnih časih za ogrevanje. Danes zagotavlja

toploto za ogrevanje in hlajenje vseh tipov zgradb (od domov, podjetij, do kmetij in drugih

objektov) z uporabo toplotne črpalke. Uporaba tega vira energije ne zagotavlja le toplote,

ampak popoln sistem za uravnavanje temperature. Na javnem trgu je dostopna tehnologija

absorpcijskih naprav, ki omogočajo ohlajanje. Absorpcijska naprava je priključena na

geotermalno porabo in omogoča izrabo energije za ohlajanje prostorov. V fiziki absorpcija

opisuje slabljenje energijskega toka pri prehodu skozi snov. Sodobni geotermalni sistemi

so sposobni prenašati toploto iz tal in povratno z minimalno porabo energije. Kljub

visokim začetnim stroškom se naloţba med obratovanjem sistema relativno hitro povrne.

Sistem za izrabo geotermalne energije za ogrevanje in hlajenje je eden od najbolj

učinkovitih sistemov, pri tem pa ne onesnaţuje okolja.

Proizvodnja električne energije

V primerjavi z nizko-in srednjetemperaturnimi viri geotermalne energije, ki se uporabljajo

za ogrevanje in v kmetijstvu, z visokotemperaturnimi proizvajamo električno energijo. Za

pogon generatorja se koristita voda in para iz Zemlje. Pri proizvodnji električne energije ne

pride do izgorevanja fosilnih goriv in izpusta škodljivih emisij v ozračje. Sprosti se le para.

Princip delovanja je preprost. Gre za kroţni proces, pri katerem hladna voda doteka preko

cevovoda do vroče granitne stene, ki je blizu površine. Temperatura pregrete kamnine se

prenaša na vodo, dokler se ta ne upari in vrne na površje. Temperatura pare doseţe več kot

200 °C in z visokim tlakom nato poganja generator. [10]



18

Glede na široko področje moţnosti uporabe geotermalne energije je glavni vir toplota, ki se

razlikuje glede na področje, nahajališče in namen. Najbolj pogost kriterij za razvrščanje

geotermalnih virov je entalpija geotermalne tekočine. Geotermalna tekočina deluje kot

delovni medij za prenos toplote iz globočinskega kamenja na površje. Entalpija (H) je

termodinamska spremenljivka, ki je definirana kot vsota notranje (Wn) energije in produkta

tlaka (p) ter prostornine (V).

(3.1)

Lastnost entalpije je, da je pri procesih, ki potekajo pri stalnem tlaku, sprememba entalpije

enaka dovedeni ali odvzeti toploti.

Z entalpijo lahko določimo vsebnost toplote v delovnem mediju (vodi), saj nam poda

grobo oceno količine toplote. Glede na vsebnost energije v tekočini in njene moţne oblike

izrabe so viri razdeljeni na nizko-, srednje- in visokoentalpijske vire.

Standardne metode razvrščanja bi preprečile nejasnosti in zmešnjavo. Dokler take metode

ne obstajajo, se morajo temperature ugotoviti od primera do primera znova.

Tabela 3.1: Izraba geotermalnih virov glede na stopnjo entalpije

NEPOSREDNA

UPORABA

PROIZVODNJA

ELEKTRIKE

300 °C

VISOKA ENTALPIJA

direktna proizvodnja

elektrike

spreminjanje lesa v

celulozo 200 °C

anorgansko sušenje

SREDNJA ENTALPIJA

izhlapevanje

150 °C

vrenje

binarni proces

ogrevanje prostorov

proizvodnja elektrike

sušenje, zmrzovanje 100 °C

kmetijstvo 80 °C

zdravljenje s kopelmi

NIZKA ENTALPIJA

hidrokultura

20 °C

0 °C



19

Leta 2001 (Tabela 3.2) je geotermalno izkoriščalo 28 drţav v Evropi. Visokotemperaturni

vir toplote, ki je primeren za proizvodnjo električne energije, je bil najden le v Italiji in

Islandiji. Po zadnjih podatkih iz leta 2010 v Evropi proizvajajo električno energijo

Islandija, Italija, Francija, Nemčija, Avstrija, Portugalska in Rusija. Večina Evrope

izkorišča srednje- in nizkotemperaturne vire. Ti viri so primerni za neposredno uporabo za

ogrevanje, rastlinjake, ribogojništvo, kopališča, izmed vseh pa prevladuje uporaba

toplotnih črpalk. Neposredna uporaba geotermalnega vira znaša 41,5 % svetovne porabe.

[10]

Tabela 3.2: Uporaba geotermalne energije v Evropi, junij 2001 ( 1 – ogrevanje prostorov,

2 – toplotne črpalke; 3 – rastlinjaki; 4 – terme, kopališča; 5 – javno ogrevanje; 6 –

industrija) [11]

Država Neposredna uporaba toplote Proizvodnja elektrike GLAVNA

UPORABA MW GW/leto MW HW

Islandija 1469 5603 170 1138 5, 3, 6

Turčija 820 4377 20 120 5, 6, 4

Švica 547 663 2, 4

Madţarska 473 1135 3, 5, 4

Nemčija 397 436 5, 2

Švedska 377 1147 2

Francija 326 1360 4 25 5, 2

Italija 326 1048 785 4403 5, 3, 6

Rusija 308 1707 23 85 1, 3, 6

Avstrija 255 447 1, 2

Romunija 152 797 < 2 8 5, 3, 4

Slovaška 132 588 1, 3, 4

Hrvaška 114 154 1, 4

Bolgarija 107 455 1, 3

Makedonija 81 142 3

Finska 80 134 2

Srbija 80 660 1, 3, 4

Poljska 68 76 5, 2

Grčija 57 107 3, 4

SLOVENIJA 42 196 1, 3, 4

Litva 21 166 2

Češka 12 36 4, 2

Nizozemska 11 16 2

Danska 7 21 5, 2

Norveška 6 9 2

Portugalska 6 10 16 94 3, 4

Belgija 4 30 3, 2

Velika Britanija 3 6 5, 2

SKUPAJ 6281 21526 1018 5873



20

3.1 Geotermalna energija v svetu

Največje zaloge geotermalne energije leţijo na področjih, kjer je vir energije bliţje

površju. To so vulkansko in potresno aktivna področja. Največje takšno področje leţi v

porečju Tihega oceana. Tako imenovani obroč ognja je področje, kjer se pojavlja veliko

število potresov in vulkanskih izbruhov v obrobju Tihega oceana. 40000 km dolgo

področje v obliki podkve je povezano s skoraj neprekinjeno serijo oceanskih jarkov,

vulkanskih lokov, vulkanskih pasov ali gibanja plašča. V obroču ognja je 452 vulkanov in

je dom več kot 75 % aktivnih in mirujočih vulkanov na svetu. Pribliţno 90 % vseh

potresov na svetu in 80 % največjih svetovnih potresov se pojavlja na tem območju. 10 %

vseh aktivnih vulkanov se nahaja na Japonskem, ki leţi v območju izjemne nestabilnosti

Zemeljske skorje. Poleg tega Japonska leţi na stičišču štirih tektonskih plošč:

Severnoameriške, Evrazijske plošče, Pacifiške plošče in Filipinske morske plošče. Te

plošče sestavljajo otok Honšu (Honshu), največji od številnih otokov, ki sestavljajo drţavo

Japonske, kar je razlog, zakaj je drţava zelo občutljiva na potrese. Na Japonskem

zabeleţijo pribliţno 1500 potresov letno, ki so velikosti od 4. do 6. stopnje po Richterjevi

lestvici. Podobna nevarnost potresov preti tudi na drugih področjih ognjenega obroča in

premika tektonskih plošč.

V Evropi je najbolj bogato geotermalno območje med Evrazijsko in Afriško tektonsko

ploščo. To območje pokriva večji del juţne in srednje Evrope, kjer leţi tudi Slovenija.

Slika 3.1: Nahajališča vročih področij po svetu, (obroč ognjen in tektonske plošče)



21

Leta 2010 je skupna proizvedena zmogljivost iz geotermalne energije na svetu znašala

(glede na proizvodnjo električne energije) 10715 MW. V primerjavi z letom 2005 (8933

MW) je proizvedena zmogljivost narastla za 20 % v 24 drţavah. Število drţav, ki so

pokazale zanimanje za geotermalno energijo v zadnjih nekaj letih, se je povečalo na 46

drţav (leta 2007). Do leta 2010 pa na 70 drţav, kar predstavlja rast za 52 %. Ne glede na

veliko rast števila drţav, ki izkoriščajo geotermalno energijo, je njen potencial še vedno

velik. Od 39 drţav, ki so bile leta 1999 opredeljene kot drţave, ki lahko 100 % svojih

potreb po električni energiji zagotovijo z uporabo geotermalne energije, jih ta vir energije

resno izkorišča 9. Za primerjavo z jedrsko elektrarno, ki ima zmogljivost od 846 MW, je

trenutno po svetu inštaliranih sistemov za proizvodnjo električne energije iz geotermalne

energije za več kot 12 povprečnih jedrskih elektrarn. Glede na primerjavo je torej po svetu

geotermalnih postrojenj, ki proizvajajo električno energijo, za pribliţno 11000 MWe

(Tabela 3.3). Postrojenj za pridobivanje toplotne energije pa še mnogo več. [12]

Tabela 3.3: Drţave, ki so v letu 2010 proizvedle največ električne energije iz geotermalnih

virov [13]

Država MW

1. ZDA 3.086

2. Filipini 1.904

3. Indonezija 1.197

4. Mehika 958

5. Italija 843

6. Nova Zelandija 628

7. Islandija 575

8. Japonska 536

9. El Salvador 204

10. Kenija 167

11. Kostarika 166

12. Nikaragva 88

13. Rusija 82

14. Turčija 82

15. Papua Nova Gvineja 56

16. Gvatemala 52

17. Portugalska 29

18. Kitajska 24

19. Francija 16

20. Etiopija 7,3

21. Nemčija 6,6

22. Avstrija 1,4

23. Avstralija 1,1

24. Tajska 0,3

Skupaj: 10709

Vodilna velesila, glede na proizvodnjo električne energije iz geotermalnih virov, so

Zdruţene drţave Amerike s 3086 MW zmogljivosti. Sledijo Filipini s 1904 MW,

Indonezija s 1197 MW, Mehika z 958 MW in Italija kot najboljša evropska drţava z 843

MW.

Evropske drţave, z najboljšimi pogoji za izkoriščanje geotermalne energije, so Islandija,

Italija in Grčija. Ostalim evropskim drţavam, kot so Francija, Latvija, Nemčija in Velika

Britanija, so bile v zadnjih letih predstavljene različne spodbude, ki zmanjšujejo tveganje

za neuspeh projektov za izrabo geotermalne energije.



22

Glede na izkoriščanje geotermalnega vira za pridobivanje električne energije je Italija

pionirska drţava. V Italiji je bila zgrajena največja elektrarna v Evropi ţe leta 1913 in ima

električno moč 390 MWe. Geotermalno energijo v Evropi za zdaj najbolj izkorišča Italija,

kjer je nameščeno skupno 843 MW in je enaka zmogljivosti povprečne jedrske elektrarne.

Na Islandiji je 99 % proizvedene električne energije iz obnovljivih virov, predvsem iz

vodne (74 %) in geotermalne energije (25 %). 30 % porabe električne energije je

zagotovljeno z visokotemperaturnimi geotermalnimi elektrarnami. 89 % hiš ogrevajo z

nizkotemperaturnim virom geotermalne energije. V Aziji se veliki geotermalni potenciali

nahajajo v Turčiji, Afganistanu, Sibiriji, na severu Indije in Japonskem, vendar so ti viri le

delno izkoriščeni.

Največji potenciali geotermalne energije pa so v porečju Tihega oceana. Na področju

Indoavstralske plošče, se geotermalna energija izkorišča za pridobivanje električne

energije, moči pribliţno 2500 MWe, v Avstraliji, Novi Zelandiji in v Pacifiškem otočju.

Velik potencial je še neizkoriščen na Havajskem otočju, kjer se naprave ţe gradijo.

Nacionalni energetski načrt Indonezije določa cilj 9500 MW geotermalne proizvodnje

električne energije, kar je povečanje proizvodnje za 800 %.

Zdruţene drţave Amerike so še vedno na prvem mestu v geotermalni proizvodnji

električne energije s pribliţno 3086 MWe obstoječe zmogljivosti 77 elektrarn. Področja, ki

so primerna za izkoriščanje, leţijo v Severni Ameriki, nekatera pa v Kanadi in Mehiki.

Največja elektrarna na svetu za izkoriščanje geotermalne energije, moči 907 MWe, se

nahaja v Kaliforniji. Zahodni del ZDA je dobro geološko raziskano področje, kjer so

globine vrtanja 3300 m in temperature vode do 115 °C. Velikost geotermalnega polja

(Rocky Mountains) znaša 3,5 x 106 km

2. V Srednji in Juţni Ameriki geotermalna polja

leţijo vzdolţ Pacifiške obale v drţavah Salvador, Čile, Nikaragva in drugih. Geotermalne

elektrarne zagotovijo 26 % električne energije v El Salvadorju.

Med dokaj neraziskana področja glede izkoriščanja geotermalne energije spada Afrika. V

Etiopiji so znana geotermalna polja, ki merijo 500 km2. Polja z geotermalno vodo so

odkrili tudi v Keniji in Tanzaniji. Kenija upa, da bo dosegla 490 MW proizvedene

električne energije iz geotermalnih virov do leta 2012 in kar 4000 MW v 20 letih.

Izmed mnogih obnovljivih virov je geotermalna energija uporabna v različne namene in

ekonomsko učinkovita. Koriščenje geotermalne energije omogoča zmanjšanje odvisnosti

od uvoţenih ekološko oporečnih fosilnih virov energije. Zaradi mnogih prednosti in

dosegljivosti se vse več drţav posveča raziskavam in rabi geotermalne energije. [14]



23

3.2 Geotermalna energija v Sloveniji

V Sloveniji je geotermalna energija kljub potencialom slabo izkoriščena. Zaradi raznolike

geološke sestave tal je v Sloveniji izraba geotermalne energije moţna na različnih

lokacijah. Največji deleţ površja Slovenije zavzemajo sedimentne kamnine (93 %). Ostali

deleţ je sestavljen iz magmatskih (4 %) in metamorfnih (3 %) kamnin. Najpogostejši

sedimentni kamnini sta apnenec (1/4 površja) in dolomit (1/7 površja). Geotermalno

najbogatejša in tudi najbolj raziskana so naslednja področja: Panonska niţina, Krško-

Breţiško polje, Rogaško-Celjsko območje, Ljubljanska kotlina, slovenska Istra in območje

zahodne Slovenije. Največji potencial geotermalne energije se nahaja v severovzhodni

Sloveniji s 65 % deleţem, kjer na globini 4.000 do 5.000 m voda doseţe temperaturo 170

do 200 oC. V Sloveniji se nahaja pribliţno 28 naravnih izvirov in 48 lokacij z vrtinami.

Skupna toplotna moč teh virov znaša okoli 130 MWt, uporablja se pribliţno 100 MWt in

letno proizvede okoli 400 GWh toplote. [15]

Prosto iztekajoča termalna in termomineralna voda iz 28-ih izvirov v Sloveniji ima

izdatnost 482 l/s in toplotno termično moč 3,5 MWt. Od tega se izkorišča 11 izvirov s

kapaciteto 368 l/s (Bled, Vrhnika, Spodnje Pirniče, Zagorje, Rimske Toplice, Topolščica,

Dobrna, Topličnik, Klevevţ, Šmarjeta, Dolenjske Toplice). Z vrtinami zajete količine

termalne vode so še precej večje. Na 38 lokacijah je zajeto 1.188 l/s, kar predstavlja

toplotno moč 117,1 MWt. Skupaj imamo v uporabi geotermalne vire na 29 lokacijah s

skupno izdatnostjo 651 l/s in 47 MWt toplotne moči oziroma 82 % (Zreče, Moravske

Toplice, Lendava, Banovci, Murska Sobota, Radenci, Moravci v Slovenskih goricah, Ptuj,

Maribor, Rogaška Slatina, Dobrna, Laško, Podčetrtek, Topolščica, Lajše, Rimske Toplice,

Medijske toplice, Čateţ, Dobova, Šmarješke Toplice, Dolenjske Toplice, Vaseno, Bled,

Furlanove toplice, Cerkno, Portoroţ, Dobrovnik, Benedikt v Slovenskih goricah). [16]

Geološka in tektonska zgradba Slovenije je zapletena. Gubanje in narivanje Afriške in

Evrazijske litosferske plošče je ustvarilo globoke prelomne cone, ki omogočajo globinsko

kroţenje vode in dostop termalne vode do površja. V Sloveniji ima več kot 20 termalnih

izvirov konstantno temperaturo 20 °C. Največji potencial ima SV Slovenija. Termal II je

edini visokotemperaturni vodonosnik v Sloveniji (110 °C) na globini 2000 m.

Na Geološkem zavodu Slovenije od leta 1994 poteka sistematičen periodičen pregled

neposredne izrabe geotermalne energije. Pridobivanje podatkov od uporabnikov poteka po

enotnem načinu z obrazci od urednikov svetovnega geotermalnega kongresa, ki se odvija

vsakih 5 let. Geotermalna energija se trenutno v Sloveniji direktno izrablja na 27 lokacijah.

Kopanje in plavanje, vključno z balneologijo (32 %), ter ogrevanje prostorov, vključno z

daljinskim ogrevanjem (34 %), sta pri nas glavni vrsti izrabe termalne vode. Ostale vrste

izrabe so še: ogrevanje toplih gred (15 %), geotermalne toplotne črpalke (14 %),

klimatizacija (3 %) in industrijski procesi (2 %). Določen odstotek uporabljene energije na



24

petih lokacijah gre letno skozi (večje) geotermalne toplotne črpalke (GTČ) za ogrevanje

prostorov, sanitarno toplo vodo in ogrevanje vode za plavalne bazene. [17]

Slika 3.2: Gostota toplotnega toka v Sloveniji

Raba geotermalne energije je v Sloveniji poznana zaradi nekaj površinskih izvirov tople

vode, ki premorejo temperaturo od 19 do 25 °C. Termalna voda se v Sloveniji najbolje

koristi za balneološke turistične objekte (terme, zdravilišča), ki jih premoremo kar nekaj.

Balneologija je veda, ki proučuje načine zdravljenja z naravnimi zdravilnimi sredstvi. Ti

objekti dejansko uporabljajo vir geotermalne energije za svojo dejavnost in velika večina

še nima urejenih koncesijskih razmerij za rabo naravnega vira energije. Večja teţava je, da

mnogi nimajo urejenega varovanja naravnega vira z vračanjem izrabljene vode v

vodonosnik, kar lahko povzroči izčrpanje vira termalne vode. Na ţalost ravno v

severovzhodni Sloveniji prevladuje pretirano črpanje termalne vode brez učinkovitega

nadzora in reinjektiranja izrabljene termalne vode. Z reinjektiranjem izkoriščene termalne

vode vračamo nazaj v vodonosnik. Tak način izrabe vira predstavlja geotermalno

rudarjenje in pripelje do izčrpanja vira.

V Sloveniji so v največji uporabi nizkotemperaturni geotermalni viri, ki predstavljajo

gospodarsko pomemben in lokalno pogojen vir toplotne energije. [17]



25

3.2.1 Potenciali geotermalne energije v Sloveniji

V Sloveniji se nahajajo v petih regijah:

Panonski bazen: V severovzhodni Sloveniji se nahaja toplota v peščeno-prodnih plasteh.

Terciarne plasti so debele od 400 do 5000 m, podlago pa tvorijo predvsem metamorfne

kamnine. Zaradi močnega, povišanega toplotnega toka je voda bolj ogreta, kot bi bila pri

siceršnjem geotermalnem gradientu. Pretok vode znaša več kot 100 l/s nizkomineralizirane

termalne vode, njena temperatura pa je od 40 do 70 °C. Viri so namenjeni zdraviliškemu in

rekreativnemu turizmu.

Rogaško-Celjsko-Šoštanjska regija: Debelina terciarnih plasti niha med 500 in 1500 m.

Podlago sestavljajo apnenci, dolomiti in skrilavci. Področja s termalno vodo so:

Topolščica, Frankolovo, Zbelovo, Zreče, Dobrna. Zajetje ima pretok 250 l/s in temperaturo

od 18,5 do 48 °C. Vodo uporabljajo v balneološke in rekreativne namene. Le v Topolščici

črpajo toplo vodo s pomočjo toplotne črpalke, ki se uporablja predvsem za ogrevanje

prostorov. V osrednjem delu regije potekajo raziskave, ker je toplotna plast debela od 1500

m in bi lahko termalna voda imela višjo temperaturo kot tista na obrobju. Pomembno je

tudi nahajališče mineralne vode s plinom CO2 v Rogaški Slatini.

Planinsko-Laško-Zagorska regija: Terciarne plasti so debele od 500 do 1500 m, podlago

tvorijo dolomiti. Področja s termalno vodo so: Medijske toplice, Trbovlje, Rimske Toplice,

Laško in Podčetrtek. Zajetja imajo pretok 150 l/s in temperaturo od 21 do 43 °C. Vodo

uporabljajo v balneološke in rekreativne namene.

Krško-Brežiška regija: Terciarne plasti so debele od 250 do 1000 m. Področja s termalno

vodo so: Šmarješke Toplice, Kostanjevica, Bušeča vas, Dolenjske Toplice in Čateške

toplice. Zajetja imajo pretok 240 l/s in temperaturo od 15 do 64 °C. Vodo uporabljajo v

balneološke in rekreativne namene, za ogrevanje hotelov ter toplih gred.

Ljubljanska kotlina: V predelu okrog Kranja in Radovljice tvorijo terciarne plasti

toplotno zaporo, na področju Sorškega polja pa so plasti razmeroma tanke (do 500 m).

Pojavi tople vode so na obrobju (Bled, Pirniče, Zgornja Besnica). Zajetja imajo pretok 150

l/s in temperaturo od 18 do 30 °C. Področje bi bilo moţno izkoriščati v energetske namene.

Na Ljubljanskem barju in na Ljubljanskem polju pojavi toplih vod niso znani, ker

raziskave še niso bile izvedene. Topli izviri (od 15 do 22 °C) se nahajajo na obrobju Barja,

pri Podpeči in na Vrhniki.

Najbolj perspektivni območji sta Panonski bazen in Krško-Breţiška regija. V teh regijah

načrpajo tudi največ termalne vode z najvišjo temperaturo. V Pomurju so zaradi črpanja

termalne vode v plitvejših plasteh stroški črpanja niţji. [18]



26

3.2.2 Uporaba geotermalne energije v Sloveniji

V Murski Soboti in Lendavi se raba geotermalne energije izvaja preko dveh projektov

daljinskega ogrevanja poslovnih in stanovanjskih objektov. V Murski Soboti se ogreva z

daljinskim ogrevanjem okoli 300 stanovanj skozi toplotne izmenjevalce. V Lendavi se

zaenkrat vrtina uporablja za ogrevanje trgovskega centra. Moţen je priklop še nekaterih

javnih objektov v širši okolici in s tem uvedba daljinskega ogrevanja. V Dobrovniku z rabo

geotermalne energije ogrevajo obrat proizvodnje okrasnih roţ. V Prekmurju je v pripravi

še nekaj podobnih projektov, ugoden geotermalni potencial dopušča tudi izgradnjo prve

geotermalne elektrarne v Sloveniji. Največ geotermalnih virov je v uporabi v balneološke

namene. Leta 2009 je bilo inštaliranih zmogljivostnih uporabnikov direktne izrabe okoli

64 MW z letno izrabo okoli 760 TJ, geotermalne toplotne črpalke s skupno močjo 19 MW

in letno izrabo 341 TJ. Skupna letna izraba je znašala okoli 1100 TJ.

Najbolj raziskana vodonosnika v Sloveniji sta Termal I in Termal II. Prvi se nahaja v

Prekmurju na globinah do 1200 m, temperatura termalne vode pa znaša okoli 50 °C.

Njegova ocenjena toplotna moč je 5,8 x 108 GJ. Vodonosnik Termal II se nahaja v

Radgonski depresiji v globini do 3000 m in v Ljutomerski depresiji do globine 4000 m.

Temperature termalnih voda, ki jih izkorišča, znašajo od 85 do 185 °C. Ocenjen potencial

znaša okoli 900 milijonov GJ, vendar je po ocenah strokovnjakov mogoče izkoristiti le 10–

15 % tega potenciala.

Razen v balneološke namene se v Sloveniji geotermalna energija uporablja posredno s

pomočjo vodonosnika na lokaciji globoke vrtine še v druge namene. Vedno bolj je

prepoznavna izraba geotermalne energije s pomočjo medija v vgrajenih geosondah v

zaprtih sistemih, kjer se prenaša toplota iz kamnine na medij. V tem primeru gre za plitke

geotermije. Proizvodnje električne energije iz geotermalnih virov v Sloveniji še ni. Najbolj

potencialno prepoznano je širše območje Lendave, kjer so ugotovljeni visokotemperaturni

viri (nad 150 °C) v primeru globokih (3 do 4 km) vrtin. Raziskave, ki bodo te ocene o

obstoju vira potrdile, še niso bile izvedene. Proizvodnja električne energije bi bila moţna

ţe iz srednjetemperaturnih virov z uporabo binarne tehnologije, kjer zadostujejo

temperature vode ţe nad 80 °C. [17]

Veliki potenciali geotermalnih virov v Sloveniji so obrodili sadove. V maju 2011 na

islandsko-slovenski poslovni konferenci v Reykjaviku je bila podpisana pogodba o

sodelovanju slovenskega podjetja Geoeks in islandskega partnerja Mannvit pri izgradnji

prve geotermalne elektrarne v Sloveniji, in sicer v Dobrovniku. V sodelovanju naj bi

podjetja v Dobrovniku izvrtala 5400 m globoko vrtino, ki bi stala od pet do sedem

milijonov evrov. Postavitev elektrarne s potrjenim visokotemperaturnim virom pa naj bi

bila formalnost. Poznavalci dvomijo, da so slovenske geološke danosti primerne za

geotermalno elektrarno, vendar je raziskave potrebno kljub temu izvesti. [19]



27

Pri projektu drţava zaenkrat ne nudi pomoči. V preteklosti je drţava diskriminirala rabo

geotermalne energije in je namenoma izpuščala moţnost subvencioniranja tega vira.

Drţavnim organom je bila predlagana moţnost subvencioniranja rabe geotermalne

energije:

pomoč v višini 20 % od investicijske vrednosti,

pri daljinskem ogrevanju na podlagi izdanih računov uporabnikom priznavanje

dodatka v višini 20 % za dobo 15 let,

ali preračunati zmanjšanje toplogrednih emisij zaradi konkretne rabe geotermalne

energije (preračunati zmanjšanje emisij v primerjavi s proizvedeno toplotno

energijo s fosilnim gorivom (npr. kurilno olje). Takšna drţavna pomoč je pribliţno

enaka, kakor je dana pomoč pri proizvodnji električne energije. [17]

3.3 Pravna ureditev rabe geotermalne energije v Sloveniji

V Sloveniji se je pred časom pričelo urejati pravne postopke za pridobitev upravnega

dovoljenja zaradi potreb vgradnje geosond na posamezni lokaciji.

Primerna pravna podlaga se nahaja v:

zakonu o rudarstvu,

energetskem zakonu.

zakonu o graditvi objektov,

zakonu o varstvu okolja in

zakonu o vodah.

Izkoriščanje geotermalne energije in vodonosnika sta dva različna sistema s potrebami po

različnih dovoljenjih.

Zakon o rudarstvu: V slovenski zakonodaji spada vgradnja geosond pod Zakon o

rudarstvu in ni direktno opredeljena. V Zakonu o rudarstvu (Uradni list RS, št. 56/99) je v

3. členu definiran geotermični energetski vir pod točko 14. Po Zakonu o rudarstvu spadajo

med rudarska dela tudi vrtine nad 30 m globine (4. člen, točka 4). Pod 6. točko navedenega

člena sodijo vsa dela s področja vgradnje in injektiranja geosonde, katere se do sedaj

vgrajujejo v globino med 70 in 150 m. Ker spadajo vrtine nad 30 m globine pod rudarska

dela, je potrebno za izvajanje del pridobiti rudarsko dovoljenje (50. člen in 51. člen) za

vgradnjo geosond. Rudarsko delo je sestavljeno iz vrtanja, vgradnje geosond in

injektiranja stabilizacijskega materiala. Izdelavo kinet za povezavo geosond s toplotno

črpalko štejemo med gradbena dela.



28

Zakon o graditvi objektov (Uradni list RS, št. 47/04): Vgradnja toplotnih črpalk z

nazivno močjo do 50 kW je opredeljena v podzakonskem aktu (Pravilnik o manj zahtevnih

objektih Ur. l. RS, št. 114/03) med objekti, za katere ni potrebno pridobiti gradbenega

dovoljenja. Za močnejše od 50 kW je potrebno pridobiti ustrezno gradbeno dovoljenje. V

primeru, če je gradbeno dovoljenje za posamezni objekt ţe izdelano, je potrebno iskati

ustrezno dopolnitev ali spremembo gradbenega dovoljenja.

Zakon o varstvu okolja (Ur. l, RS, št. 41/04): K rabi geotermalne energije spada

izkoriščanje vodonosnika, ki pa ni posebej opredeljena. Spada pod Zakon varstva okolja.

Zakon ne definira rabe geotermičnega energetskega vira (izraba podtalnice) in je potrebno

pred izvajanjem izrabe pridobiti ustrezno dovoljenje. Zakon o izkoriščanju podtalnice bi

bilo potrebno urediti, saj je potrebno z vodo varčevati in jo striktno vračati v vodonosnik

po odvzemu energije. Izvajanje monitoringa v času obratovanja in pred ponovnim

injektiranjem ne navdušuje investitorje, saj predstavlja dodaten strošek. Zaradi teh stroškov

se investitorji velikokrat odločajo za ilegalno izvedbo takega sistema.

Kljub pretekli diskriminaciji geotermalne energije bo morala drţava urediti rabo

geotermičnega vira z ustrezno zakonodajo in upravnim dovoljenjem. Investitorjem je

omogočeno s pridobljenim rudarskim dovoljenjem kandidiranje na razpis za nepovratna

sredstva za izvedbo investicije in sredstva iz Ekološkega sklada RS. Vsako investiranje,

vrtanje v globino prinaša podatke o sestavi tal in nove priloţnosti za izrabo geotermalne

energije. Pridobljeni podatki so uporabni za nadaljnje raziskave na drţavnem nivoju. [20]

Vpliv rabe geotermalne energije na makroekonomsko politiko

Povečanje rabe geotermalne energije istočasno pomeni tudi zmanjšanje odvisnosti od

uvoţenih ogljikovodikov. Kot izhodišče za izračun predlagam naslednje podatke: 1000

enot vgrajenih toplotnih črpalk z nazivno močjo 8 kW (ena toplotna črpalka nadomesti v

povprečju porabo 2000 l kurilnega olja). Ena toplotna črpalka za povprečno letno

obratovanje 1000 h porabi cca 1500 do 2000 kW/h. Pri tem je potrebno povedati, da je

proizvedena električna energija domači produkt. [17]



29

4 IZRABA GEOTERMALNE ENERGIJE V POSAVJU

V Sloveniji se je po podatkih iz leta 2005 geotermalna energija direktno izrablja na

pribliţno 27 lokacijah. Na področju Krško-Breţiškega polja se termalna voda izkorišča ţe

več kot 30 let v številne gospodarske in turistične namene. Glavni porabniki geotermalne

energije z najvišjo inštalirano toplotno močjo v Sloveniji so Terme 3000 v Moravcih ter

Terme Čateţ, ki izkoriščajo termalno vodo za zdraviliško dejavnost, in Agraria Cvetje

Čateţ na področju Posavja. V Termah Čateţ je danes 11 vrtin termalne vode, ki prihaja iz

globine 300 do 600 m s pretokom 60 l/s in temperaturo 42–63 °C. Kljub omenjeni izrabi s

strani Term Čateţ in Agrarie je geotermalna energija na področju Posavja malo koriščena

in bi bilo potrebno izvesti nadaljnje raziskave, ki bi omogočale pridobitev dodatne količine

termalne vode, katero bi lahko uporabili za komunalno ogrevanje (npr. Breţice), moţno pa

bi bilo povečati površine steklenjakov in rabo v balneologiji. [17]

4.1 Raziskave geotermalne energije

Za izrabo geotermalne energije je potrebno izvesti geološke raziskave in izbrati pravilen

pristop. Geologija je ena izmed zvrsti znanosti, ki preučuje to področje in pridobiva

potrebne podatke. Veliko informacij o sestavi zemeljske površine je prineslo izvajanje

različnih vrtin za potrebe pridobivanja fosilnih goriv, s katerimi lahko strokovnjaki

izdelujejo prognoze posameznih lokacij. Geološke raziskave so velikokrat prinesle

pozitivne rezultate, saj se je dostikrat pri izvajanju raziskovalnih vrtin naletelo na

vodonosnike z višjo temperaturo od povprečne letne temperature kraja. Iz teh raziskav se je

razvila definicija, da za termalno vodo štejemo vodo, ki ima višjo temperaturo od letne

povprečne temperature kraja, kjer se nahaja vrtina. [10]

4.1.1 Potek pridobivanja in izrabe geotermalne energije

izgradnja globokih raziskovalnih, proizvodnih in injekcijskih vrtin za termalno

oziroma termomineralno vodo;

preizkušanje in opremljanje vrtin;

uvajanje inovativne tehnologije za izboljšanje učinkovitosti izkoriščanja

geotermalne energije;

pridobivanje in izkoriščanje geotermalne energije za ogrevanje;

vzdrţevanje proizvodno-distribucijskih sistemov;

distribucija in prodaja geotermalne energije za ogrevanje objektov;

skrb za zadovoljstvo odjemalcev.



30

4.1.2 Cilji izvedbe izrabe

določitev geotermalnega pojava;

prepričati se, da obstaja na območju mogoča geotermalna proizvodnja;

ocenitev količine vira;

določitev vrste geotermalnega vira (temperaturno območje);

ugotovitev lokacije geotermalnih območij;

ugotovitev vsebnosti toplote v delovnem mediju geotermalnega sistema, ki bo

izločen z vrtinami;

izdelava baze podatkov, ki bo sluţila za nadaljnjo uporabo;

ugotovitev stopnjo prizadetosti okolja po obdobju izrabe;

seznaniti se z moţnimi lastnostmi sistema, ki bi lahko med delovanjem povzročile

probleme.

Trenutno je na voljo veliko metod in tehnologij za doseganje navedenih ciljev, katerih je v

trenutni uporabi po celem svetu. Ni nujno, da se bodo dosedanje tehnologije in metode, ki

so se izkazale kot najbolj ugodne za izkoriščanje nafte in zemeljskega plina, tudi izkazale

kot najbolj primerne pri izrabi geotermalnih virov. V nasprotnem primeru pa bi lahko bile

ustrezne tehnologije za manjša črpališča nafte za raziskave in iskanje geotermalnih virov.

4.2 Izvedbe raziskav za izrabo geotermalne energije

GEOLOŠKE IN HIDROGEOLOŠKE RAZISKAVE: Glavna naloga tovrstnih raziskav

je določanje pozicije in velikosti območja, vrednega za nadalje raziskovanje, ter poiskati

najbolj ugodno in primerno tehnologijo za to območje. Geološke in hidrogeološke

raziskave so začetna stopnja vsakega izkoriščanja in so pomembne za nadaljnja

raziskovanja geotermalnega območja, vse do določanja poloţaja vrtine. Te raziskave

omogočajo pridobitev podatkov, iz katerih je moţno določiti geotermalni sistem in

količino vira. Podatki pa so tudi uporabni med fazo proizvodnje, za ugotavljanje lastnosti

rezervoarja. Prednost dobrih raziskav je ta, da zaradi boljšega poznavanja geotermalnega

območja sistemu podaljšamo ţivljenjsko dobo.

GEOKEMIČNI PREGLED: Je pomemben za določanje vrste sistema. Pokaţe, ali v

sistemu prevladuje voda ali para, minimalno temperaturo na določeni globini, homogenost

zalog, kemične lastnosti geotermalne tekočine in vir nove geotermalne tekočine. Z

geokemičnim pregledom se pridobi kemična sestava mešanice, kar vpliva na strojno

opremo (korozija, rjavenje, luščenje itd.). S poznavanjem geokemične mešanice je

omogočen izbor pravilne tehnologije, ki je odpornejša na prisotne substance. Geokemični

pregled je cenejši postopek kakor geofizični, vendar z njim pridobimo pomembne podatke.



31

GEOFIZIČNI PREGLED: Z geofizičnim pregledom se pridobijo podatki geološke

sestave tal in njeni parametri, ki so sledeči:

temperatura (termalni pregled)

električna prevodnost (elektro in elektro-magnetni pregled)

hitrost elastičnih valov (seizmični pregled)

gostota (gravitacijski pregled)

magnetična dovzetnost (magnetni pregled)

Seizmične, gravitacijske in magnetne tehnologije se uporabljajo pri raziskovanju naftnih

nahajališč in so bolj primerne v začetnih raziskavah pred pozicioniranjem vrtine. S

seizmičnimi, gravitacijskimi in magnetnimi raziskavami pridobimo informacije glede

oblike, velikosti globine in druge lastnosti o globokih geoloških strukturah, ki lahko

vsebujejo geotermalne rezervoarje. Elektro in elektro-magnetne tehnologije pa omogočajo

pridobitev informacij o vsebnosti geotermalnih tekočin. S termalno tehnologijo (merjenje

temperature, zemeljskega toplotnega toka in določanje geotermalnega gradienta) pa je

moţno oceniti temperaturo na vrhu rezervoarja.

Geofizične raziskave so drage, kljub temu pa rezultati niso 100 % zanesljivi, zato moramo

vnaprej previdno in pravilno izbrati potrebne geofizikalne metode. Zadnji korak v

raziskovanju geotermalnih območij je vrtanje raziskovalnih vrtin in je edini način raziskav,

ki točno določi lastnosti geotermalnih rezervoarjev. Glavne geološke lastnosti pa je

potrebno vnaprej predpostaviti z drugimi tehnologijami. [10]

4.3 Viri geotermalne energije

V osnovi ločimo dva tipa geotermalnih območij glede na mejno temperaturo vira toplotne

energije in glede na geološko sestavo tal. Ta dva tipa virov sta nizkotemperaturni in

visokotemperaturni vir. Mejna temperatura med nizko in visokotemperaturnimi viri je 150

°C, tako da glede na temperaturo delimo vire na:

Nizkotemperaturne vire (temperatura, manjša od 90 °C)

Srednjetemperaturne vire (temperatura od 90 °C–150 °C)

Visokotemperaturne vire (temperatura, večja od 150 °C)

V svetu in Evropi prevladuje uporaba nizkotemperaturnih virov temperature med 50 °C in

100 °C. Nizkotemperaturni viri so primerni za neposredno izrabo za ogrevanje z uporabo

toplotnih črpalk, niso pa primerni za daljinsko ogrevanje. Ti viri so dosegljivi preko

naravnih izvirov ali pa preko umetnih vrtin. Nizkotemperaturni viri so primerni za uporabo

v industriji, gospodinjstvih, ribogojnicah, rastlinjakih, nekoliko višje temperature vira pa so

primerne za daljinska ogrevanja. V Sloveniji je bilo po podatkih iz leta 2005 v uporabi



32

okoli 500 toplotnih črpalk, ki izkoriščajo temperaturno območje pod 25 °C, s katerimi se

pridobiva okoli 14 GWh toplote. Največji vodonosnik pri nas je Termal I v Murski Soboti,

temperaturnega območja od 25 °C do 90 °C, ki je primeren za direktno izkoriščanje

energije, vendar ne za daljši transport. Z leti pa se uporaba toplotnih črpalk za ogrevanje še

povečuje. Visokotemperaturni viri so primerni za proizvodnjo električne energije in se

nahajajo pribliţno na 3000 m globine, kjer temperature doseţejo 150 °C. Na področjih,

kjer so prisotna vulkanska delovanja, pa so temperature drastično višje (200 °C–300 °C).

Ker se toplota nahaja v večjih globinah, kjer so prisotne višje temperature, dobimo na

površje preko umetnih vrtin vročo vodo in vodno paro, kjer se njena temperatura in tlačna

energija uporabita. Izdelave globokih vrtin pa so dokaj draţje od plitkih. Najbolj znan

visokotemperaturni vodonosnik v Sloveniji, ki izkorišča termalno vodo v temperaturnem

območju nad 90 °C, je Termal II. [21]

4.4 Tehnologija izrabe geotermalne energije

4.4.1 Ogrevanje z geotermalno energijo

Ogrevanje z geotermalno energijo predstavlja mnoge ugodnosti, zato se čedalje več ljudi

odloča za tovrstno ogrevanje. Glavne stroške sistema predstavlja začetno, raziskovalno

obdobje za izdelavo vrtin, za transmisijske črpalke, cevovode in distribucijski sistem, za

nadzorovalno opremo itd. Stroški obratovanja so občutno manjši od stroškov običajnih

sistemov. Strošek predstavlja potrebna energija za črpalke, vzdrţevanje sistema, nadzor in

upravljanje. Glavni dejavnik za ocenjevanje začetnih stroškov predstavlja gostota termalne

energije. Visoka gostota toplote določa ekonomično ugodnost projekta javnega ogrevanja.

Nekaj lahko prihranimo z mešanim sistem ogrevanja in ohlajevanja. Pri takih sistemih

mora biti gostota termalne energije večja.

Delovanje toplotnih črpalk

Izračuni in meritve na različnih izvedbah toplotnih črpalk so pokazali, da toplotne črpalke

porabijo med 34 in 49 % manj primarne energije kot plinski in oljni kondenzacijski kotli. Z

uporabo toplotnih črpalk se zelo zmanjša emisija CO2 in drugih škodljivih plinov, ki znaša

med 31 in 60 % v primerjavi z uporabo fosilnih goriv. Toplotna črpalka ima podoben

princip delovanja kot kompresorski hladilniki. Razlikuje se le v tem, da hladilniki z

uparjanjem hladilnega sredstva odvajajo toploto iz prostora, medtem ko toplotna črpalka

deluje ravno obratno. S kondenzacijo delovnega sredstva dovaja toploto v prostor.

Toplotne črpalke so hladilne naprave, ki izkoriščajo niţjo temperaturo iz okolice in jo

pretvarjajo v višjo temperaturo ter jo uporabijo za ogrevanje (objektov, sanitarne vode

itd.). Toplotna črpalka potrebuje 20 % električne energije za pogon kompresorja, 80 %



33

energije (toplote) pa pridobi iz okolja oziroma vira toplote. Glavni elementi toplotne

črpalke so (glej Slika 4.1) uparjalnik, kompresor, kondenzator in dušilni element.

Slika 4.1: Princip delovanja toplotne črpalke

Toplotna črpalka deluje na principu kroţnega procesa. Kroţni proces je vrstni red

sprememb v nekem sistemu, ki se po koncu zaključi v termodinamičnem enakem začetnem

stanju. Kroţni cikel delovanja toplotne črpalke (glej Slika 4.2) poteka v naslednjem ciklu.

V toplotni črpalki kroţi delovna snov (hladivo), ki spreminja agregatno stanje (plin,

kapljevina). To se uparja z dovodom toplote v uparjalnik in pri tem sprejema toploto iz

okolice (vir toplote). Iz uparjalnika sesa kompresor pregreto paro in jo tlači v kondenzator

(1–2), kjer se ta kondenzira (2–3) in pri kritični točki odda kondenzacijsko toploto.

Podhlajeno hladivo teče skozi dušilni element (3–4), kjer se duši iz tlaka kondenzacije na

tlak uparjanja pri konstantni entalpiji. S tem se cikel zaključi in proces se ponovi z

uparjanjem hladiva v uparjalniku (4–1).

Slika 4.2: Proces delovanja toplotne črpalke v p–h diagramu



34

Grelno število (COP, ang. Coefficient of performance) je osnovni pokazatelj učinkovitosti

delovanja toplotne črpalke. Enak je razmerju toplotne energije, ki jo je toplotna črpalka

dovedla nekemu prostoru ali mediju, in pogonske energije (mehanske, električne ipd.)

oziroma razmerju toplotne moči, ki jo toplotna črpalka preko kondenzatorja oddaja

prostoru ali mediju, ki ga je treba ogrevati, in električne moči elektromotorja, ki poganja

kompresor:

(4.1)

εTČ – grelno število toplotne črpalke, > 1 (vedno)

Qdov – dovedena toplota prostoru ali mediju, J

Epog – pogonska energija za doseganje procesa v toplotni črpalki, J

TČ – toplotna moč toplotne črpalke, J

Pel – nazivna električna moč toplotne črpalke, W

Tsr – srednja temperatura toplotnega vira, K

Tdv – temperatura dviţnega voda ogrevalnega medija, K

Hladilno število je osnovni pokazatelj učinkovitosti delovanja hladilnih naprav. Enak je

razmerju toplotne energije, ki jo je hladilna naprava odvedla iz nekega prostora ali medija,

in pogonske energije (mehanske, električne ipd.), s katero poteka proces v njem, oziroma

razmerju gladilne moči, ki jo hladilna naprava preko uparjalnika jemlje iz prostora ali od

medija, ki ga je treba hladiti, in električne moči elektromotorja, ki poganja kompresor

(4.2)

εh – faktor hlajenja hladilne naprave

Qodv – odvedena toplota iz prostora oziroma medija, J

Qh – hladilna moč hladilne naprave, W. [22]



35

Pomembni parametri za uporabo toplotne črpalke

Zahteve za zgradbo:

optimalna toplotna zaščita zunanjih površin

toplotnoizolacijska zasteklitev ter dobro tesnjenje oken

ugodna lega zgradbe in pravilna razporeditev prostorov

Zahteve za ogrevalni sistem:

natančna določitev toplotnih potreb zgradbe (izračun)

določitev potreb po topli sanitarni vodi (izračun)

uporaba nizkotemperaturnih sistemov (talno, konvektorsko, toplozračno)

izdelana tehnična dokumentacija (projekti)

kakovostna izvedba brez odstopanj od tehnične dokumentacije

Zahteve za vir toplote:

pravilna ocena razpoloţljivosti vira (količinsko in časovno)

razpolaganje z ustrezno velikim zemljiščem ali drugim virom toplote

predhodna pridobitev ustreznih soglasij in dovoljenj za uporabo

Viri toplote

Poleg toplote zemlje imamo na voljo veliko toplotnih virov, kateremu je vsak sistem

posebej prilagojen za izkoriščanje teh virov.

Najpogostejši viri toplote so:

podtalnica

zemlja

energetske vrtine

površinske vode

zunanji zrak

odpadni zrak prezračevalnih sistemov



36

Podtalna voda: Prednost izrabe podtalne vode je sorazmerno konstantni

temperaturni nivo na pribliţno od +6 do +10 °C. Izkoriščanje podtalnice je gospodarno, če

njena temperatura ni niţja od + 6 °C. Izvedba s toplotno črpalko je tehnično zahtevnejša in

povezana z večjimi investicijskimi stroški, kljub temu pa je izkoriščanje s toplotno črpalko

zelo ugoden energijski vir. Za izrabo podtalnice je potrebno zgraditi dva vodnjaka, in sicer

sesalnega, iz katerega s pomočjo potopne črpalke črpamo vodo do uparjalnika. Drugi

vodnjak sluţi kot ponor za vračanje vode nazaj pod površje. Pred uporabo podtalne vode je

potrebno preveriti pretok in temperaturo podtalnice, na osnovi česar določimo toplotno

moč vira. Pomembna je tudi globina, na kateri je razpoloţljiva voda, kajti cena vrtine z

globino močno narašča.

S kemično analizo je potrebno preveriti sestavo vode. Podtalna voda je lahko agresivna in

zahteva posebne izmenjevalce toplote, kar še dodatno podraţi investicijo. Preveriti je

potrebno tudi smer, v katero teče podtalnica. Ponorni vodnjak mora biti na razdalji od 15

do 20 m za sesalnim, gledano v smeri toka vode. Pred izvedbo sistema je od pristojnih

upravnih organov potrebno pridobiti dovoljenje za uporabo in izkoriščanje voda. Toplotne

črpalke za izkoriščanje toplote podtalnice največkrat uporabljamo za ogrevanje zgradb in

pripravo sanitarne vode. Za oceno toplotne moči vira je za 1 kW pridobljene toplotne moči

potrebno 1400 litrov/h vode pri temperaturni razliki Dt = 3K, oziroma 1000 litrov/h pri Dt

= 5K. Tabela 4.1 ponazarja potrebno količino vode za ogrevanje prostorov poljubne

površine ter specifične porabe toplote W/m2.

Tabela 4.1: Potrebna količina vode za ogrevanje [23]

Površina

stanovanja (m2)

Specifična poraba toplote (W/m2)

50–70 m3/h 70–90 m

3/h 90–110 m

3/h

100 1,00 1,30 1,60

120 1,20 1,60 1,90

150 1,50 1,90 2,40

180 1,80 2,30 2,80

200 2,00 2,60 3,20

Zemlja in kamniti masivi: Toplota, akumulirana v zemlji in kamnitih masivih,

predstavlja zanesljiv vir toplote, katerega prednost je njegova konstantna vrednost

razpoloţljive toplote. Povprečni odvzem toplote iz zemlje na globini 1,5 do 2,0 m znaša od

15 do 35 W/m2. Tako potrebujemo za 1 kW potrebne toplotne moči od 30 do 40 m

2

površine, velja tudi ocena, da mora biti površina zemlje 3–4-krat večja od površine

ogrevanih prostorov. Pri izvedbi je potreben večji poseg v zemljišče. Cevni prenosnik, ki

predstavlja uparjalnik, je potrebno poloţiti v eni ali več plasteh. Cevi so lahko poloţene v

obliki spirale, vzporedno ali na drug način. Povprečna razdalja med cevni je pribliţno 60



37

cm, delovni medij je največkrat voda. Pred izvedbo je potrebno preveriti nivo podtalnice,

velikost zemljišča ter urbanistično ureditev prostora.

Tabela 4.2: Povprečni odvzem toplote iz zemlje glede na njeno sestavo [23]

Vrsta zemlje Odvzem toplote (W/m2)

Suha, peščena tla 10–15

Suha, ilovnata tla 15–20

Vlaţna, ilovnata tla 25–30

Močvirna tla 30–35

Granit 60–65

Glede na površino ogrevanih prostorov ter specifično porabe toplote v zgradbi lahko s

pomočjo Tabele 4.3 določimo okvirno površino zemlje, v katero je potrebno poloţiti cevni

prenosnik.

Tabela 4.3: Potrebna površina zemlje za ogrevanje objekta [23]

Površina

ogrevanih

prostorov v m2

Specifična poraba toplote W/m2

50 60 70 80 90 100 110

Potrebna površina zemlje m2

Monovalentno obratovanje

100 100 120 140 160 180 200 220

150 150 180 210 240 270 300 330

180 180 216 252 288 324 360 396

200 200 240 280 320 360 400 440

Bivalentno obratovanje

100 50 60 70 80 90 100 110

150 75 90 110 120 135 150 165

180 90 116 126 144 162 189 198

200 180 120 140 160 180 200 220

Pri nas manj razširjen način je izkoriščanje toplote, akumulirane v toplotnih masivih.

Značilnost teh sistemov je sistem črpanja toplote iz globine kamnin. Potrebne so

sorazmerno globoke vrtine, v katere dovajamo vodo ali kakšno drugo snov, ki sluţi za

prenos toplote. V notranjosti kamnin se voda segreje ter se po vzporedni vrtini segreta

vrača na površje. Sistem je investicijsko zahtevnejši, predvsem zaradi izvedbe vrtin.



38

Površinska voda: Kot toplotni vir je površinska voda manj primerna. Njena

temperatura se spreminja in je odvisna od okoliškega zraka, zato so za izkoriščanje bolj

zanimive stoječe vode (jezera ali morje), kjer je temperatura vode na določeni globini

dokaj konstantna. V Sloveniji uporaba toplotnih črpalk za izkoriščanje toplote površinskih

vod ni razširjena.

Sončna energija: Neposredna uporaba sončne energije kot toplotnega vira temelji

na sistemih z veliko akumulacijo sončne energije, na primer sončne strehe, ograje, posebni

sprejemniki, vkopani v tla ali vgrajeni v masivne betonske površine ipd. V vgrajenih

cevnih prenosnikih se skozi vse leto segreva določen medij, največkrat slanica, odporna

proti zmrzovanju, ki absorbirano sončno energijo preko posebnega prenosnika odda

uparjalniku. V gospodinjstvih takšni sistemi niso doţiveli široke uporabe, predvsem zaradi

visoke cene. Neposredno sončno energijo je ceneje izkoriščati z direktnimi solarnimi

sistemi.

Zrak: Toplota zunanjega zraka je neizčrpen vir. Največja izdatnost toplote je v

poletnem času, njegova slabost pa je manjša razpoloţljivost toplote v zimskem času. V

zimskem času ogrevalni sistem potrebuje največ toplote, zato je treba sistem dodatno

ogrevati. Minimalna temperatura zunanjega zraka, ki je potreben za ogrevanje, je +5 °C,

izjemoma do 0 °C. Pri niţjih temperaturah pa teţave povzroča nabiranje sreţa na

uparjalniku. Zunanji zrak se največkrat uporablja kot toplotni vir pri toplotnih črpalkah, ki

obratujejo v bivalentnem sistemu. Ta sistem je primeren za segrevanje sanitarne vode. Za

ogrevanje prostorov je primeren predvsem na področjih, kjer se temperature ne spustijo

pod ustrezno temperaturo za delovanje toplotne črpalke. Za 1 kW toplotne moči je

potrebna količina zraka od 400 do 600 m3/h, odvisno od temperature zraka. Za

intenzivnejši pretok zraka v uparjalnik je toplotna črpalka opremljena z ventilatorjem, ki

poveča pretok zraka. Izkoriščamo lahko tudi toploto zraka v zaprtih prostorih, ki jih na ta

način tudi hladimo. Praktičen primer takšne uporabe je hlajenje kleti.

Odpadna toplota: Odpadna toplota pri najrazličnejših tehnoloških procesih je

zanimiv in največkrat cenejši vir toplote, vendar ne toliko uporaben v gospodinjstvih kot v

obrti in industriji. Toplota, ki nastaja pri različnih tehnoloških procesih kot stranski

produkt, je od vseh do sedaj naštetih virov največkrat na najvišjem temperaturnem nivoju.

Teţavo pri uporabi lahko prestavlja kemična agresivnost vira toplote, zato ga je potrebno

včasih prečistiti, filtrirati, nevtralizirati ipd., kar podraţi investicijo. V kmetijstvu lahko s

toploto, ki se sprošča v hlevu, hladilnici mleka ipd., ogrevamo domačijo in sanitarno vodo.

Gostinski lokali lahko toploto, ki jo oddajajo hladilne naprave, izkoriščajo preko toplotne

črpalke za segrevanje sanitarne vode. Energetsko učinkovita je uporaba kombinacije

hladilne naprave in toplotne črpalke. Tako zmanjšamo obratovalne in investicijske stroške

za hladilno in ogrevalno napravo. [23]



39

Vrste toplotnih črpalk

V osnovi ločimo tri osnovne vrste toplotnih črpalk glede na okolje/medij, ki ga hladimo in

prostor/medij, ki ga ogrevamo. To so sistemi:

zrak/zrak,

zrak/voda,

voda/voda in

zemlja/voda.

Pri označevanju tipa je na prvem mestu medij, ki ga hladimo, na drugem pa medij, ki ga

grejemo.

Toplotna črpalka zrak/zrak: Toplotne črpalke zrak/zrak so pravzaprav vse vrste

klima naprav, ki ohlajajo in vzdrţujejo temperaturo v določenem prostoru ter toploto

predajajo v sosednji prostor ali okolico. Izkoriščanje toplote zunanjega zraka je še posebej

primerno pri ogrevanju prostorov z električno energijo. Za nekatere prostore, kot sta

denimo klet in podstrešje, lahko koristimo tudi toploto notranjega zraka. V objektih, ki

imajo obvezno prezračevanje preko zračnih kanalov, pa je najbolj primerno izkoriščanje

toplote prezračevalnih sistemov. Takšno ogrevanje je občutno varčnejše, saj je sicer tu

poraba energije za ogrevanje sveţega zraka le do okoli 45 % skupne letne rabe za

ogrevanje. Tako pa se odpadno toploto uporabi za ogrevanje vstopnega sveţega zraka,

ogrevanje objekta ali za ogrevanje sanitarne vode.

Toplotna črpalka zrak/voda: Toplotna črpalka zrak/voda se uporablja za

ogrevanje sanitarne vode in je navadno nameščena na grelnik vode. Z ogrevalno močjo od

2 do 3 kW segreje do 1400 litrov vode na dan. Ker vodo segreva do 55 °C, je toplotna

izguba v hranilniku vode in na ceveh manjša, prav tako je manjše tudi nalaganje vodnega

kamna na ogrevalne površine. Njena glavna prednost pa je, da ima trikrat manjšo porabo

električne energije kot klasični električni grelec.

Toplotna črpalka voda/voda: Varčno in okolju prijazno je ogrevanje voda/voda s

toploto površinskih voda. Jezera, reke in morje absorbirajo solarno energijo in lahko

delujejo kot naravni hranilniki. Toploto lahko pridobivamo preko kolektorja, ki ga

namestimo na dno vodnega zajetja, jezera ali druge vodne površine, njegovo dolţino pa

prilagodimo energetskim potrebam objekta. Nestrupeno sredstvo z obtočno črpalko

vodimo od kolektorja, v katerem se za nekaj stopinj ogreje, do toplotne črpalke, ki toploto

odvzame. Sistem je zanesljiv in obratuje tudi, kadar se temperatura vode pribliţuje ničli.

Res pa je vgradnja tovrstnih toplotnih črpalk zaradi dostopa oziroma odročnosti do vira

toplote nekoliko omejena. Podobno lahko ogrevamo s toploto podtalnice, kjer s pomočjo

potopne črpalke talno vodo vodimo skozi uparjalnik. Tu se voda hladi oziroma ji



40

uparjalnik odvzame toploto, ki preide na delovno snov oziroma hladilno sredstvo. Za tak

sistem je treba ob zgradbi izvrtati v zemljo dve vrtini, eno za črpanje in drugo za vračanje

podtalnice. V vrtino potisnemo cev, v katero vgradimo potopno črpalko, ki jo poveţemo s

toplotno črpalko. Talna voda mora imeti pretok vsaj 2 m³/h in minimalno +3 °C, po navadi

pa se temperatura giblje med 8 in 12 °C.

Toplotna črpalka zemlja/voda: Zanesljiv in trajni vir energije je tudi toplota v

zemlji. V poletnem času, predvsem ob sončnih dneh, se vrhnja plast zemlje hitro ogreje.

Toplota se uskladišči v zemlji, in čeprav se, ko se ohladi, ta porazgubi, se v globljih plasteh

še vedno obdrţi. To toploto lahko izvrstno izkorišča toplotna črpalka. Poloţitev kolektorja

je prilagojena tako, da je delovanje sistema uravnovešeno preko celega leta, obenem pa

intenzivnost izkoriščanja zemeljske toplote ne vpliva na floro. Na globini 1 m temperatura

zemlje doseţe ledišče oziroma pride do zamrznitve. Na globini 2 m je minimalna

temperatura +5 °C. Z naraščanjem globine narašča temperatura zemlje, zmanjšuje pa se

toplotni tok s površine zemlje (sončna energija in toplota padavin). V primeru, da pride do

zamrznitve tal in zamrznitve kolektorja, se lahko zgodi, da ne pride do odmrznitve tudi

poleti. Iz teh razlogov znaša globina polaganja klasičnega horizontalnega kolektorja

najmanj 1,2 m in največ 1,5 m. V primeru polaganja cevi v širok jarek je lahko globina 1,

25 m. [24]

4.4.2 Pridobivanje električne energije

V primerjavi z nizkotemperaturnimi viri je proizvodnja električne energije moţna le z

visokotemperaturnimi viri. Ta vir ima temperaturno območje nad 150 °C in se nahaja

pribliţno na 3000 m globine. Visokotemperaturni viri so dostopni le preko globokih vrtin,

ki pa so drage za izdelavo. Za pogon generatorja se koristi voda in para z zemlje. Pri

proizvodnji električne energije pa ne pride do izgorevanja fosilnih goriv in izpusta

škodljivih emisij v ozračje ampak se sprosti le para. Princip delovanja je preprost, saj gre

za kroţni proces pri katerem hladna voda doteka preko cevovoda do vroče granitne stene,

ki so blizu površine. Temperatura pregrete kamnine se prenaša na vodo, dokler se ta ne

upari in vrne na površje. Temperatura pare doseţe več kot 200 °C in z visokim tlakom nato

poganja generator. Prva geotermalna elektrarna je bila zgrajena v Landrellu v Italiji, druga

pa v Novi Zelandiji. Visokotemperaturni viri so dosegljivi predvsem na področjih, kjer je

vir toplote bliţje površju.

Trenutno so v uporabi tri osnovne vrste geotermalnih elektrarn:

Princip suhe pare (Dry-Steam power plant)

Princip ločevanja pare (Flash-steam power plant)

Binarni proces (Binary cycle power plant)



41

Princip suhe pare (Dry-Steam): je najenostavnejši, najcenejši in najstarejši postopek

izrabe geotermalnega vira toplote za proizvodnjo električne energije. Ta postopek

potrebuje za delovanje zelo visoke temperature, ki so višje od 150 °C. Običajno se

uporablja zelo vroča para s temperaturo okoli 235 °C in tlakom nad 4 bare. Para doteka

preko vrtin neposredno v elektrarno, kjer poganja generatorje. Tlak in temperatura sta niţja

kot pri običajnih parnih elektrarnah, zato je potrebno namestiti posebne turbine. Posledica

so višji obratovalni stroški in manjša učinkovitost. Cikel se zaključi, ko se ohlajena para

spusti v atmosfero ali pa se jo v tekočem agregatnem stanju odvaja v zemljo. Na tem

principu deluje najstarejša geotermalna elektrarna, ki je bila leta 1904 zgrajena v Italiji

(Lardarello) in je še vedno zelo učinkovita. Zmogljivost manjše elektrarne je od 5 do 22

MW, najmočnejša pa ima moč do 100 MW.

Princip ločevanja pare (Flash-Steam): Elektrarna za delovanje uporablja

geotermalno vodo s temperaturo nad 180 °C, ki priteče na površje zaradi visokega pritiska

v tekočem stanju. Za razliko od sistema, ki deluje na principu suhe pare, ima ta tip

elektrarne med ločevalnikom pare in turbino nameščen uparjalnik. V uparjalniku vroča

voda zaradi niţjega tlaka v trenutku izpari, para pa se usmeri v nizkotlačno turbino, ki

ţene generator. Ko para zapusti generator, potuje v hladilni stolp, kjer kondenzira in se po

injekcijski vrtini vrne nazaj v vodonosnik. Nekaj zgoščenih hlapov pa se lahko uporablja

za pitje in namakanje, saj je voda destilirana. Uparjalnik je potrebno redno čistiti in

izpirati, saj se v njem nabirajo minerali. Če voda vsebuje več mineralov, je postopek

čiščenja potrebno izvajati pogosteje.

Slika 4.3: Shema sistema ločevanja pare

Binarni proces (Binary cycle): Večina geotermalnih elektrarn potrebuje

visokotemperaturni vir, ta sistem pa omogoča pridobivanje električne energije iz nizko-

oziroma srednjetemperaturnih virov (voda s temperaturo nad 85 °C do 170 °C). Binarni

procesi uporabljajo sekundarni delovni medij, po navadi organsko tekočino, ki ima nizko

stopnjo vrenja in visok pritisk izhlapevanja pri nizkih temperaturah. Najpogosteje se

uporablja freon, izobutan ali amonijak. Ta medij deluje preko navadnega Rankine kroga



42

(Organic rankine cycle–ORC). Geotermalna tekočina preda toploto na sekundarno tekočino

preko rekuperatorja (izmenjevalnik toplote), v katerem je tekočina ogreta in uparjena. Para

poganja aksialno točno turbino. Delovni medij nato kondenzira in se vrne v prenosnik

toplote, kjer se cikel ponovi. [25]

Slika 4.4: Shema binarnega procesa

Zgornja temperaturna meja je odvisna od temperaturne stabilnosti delovnega medija,

spodnji temperaturni nivo pa od tehničnih in ekonomičnih faktorjev. Pod 85 °C se velikost

rekuperatorja zelo poveča in to naredi sistem neekonomičen. Binarni procesi so ponavadi

inštalirani v majhnih enotah od nekaj 100 kWe do nekaj MWe zmogljivosti. Te enote so

lahko povezane in ustvarjajo nekaj deset MWe. Cena takih enot je odvisna od večih

dejavnikov, v glavnem pa od temperature geotermalnega vira, ki vpliva na velikost turbine,

rekuperatorja in hladilnega sistema. Tehnologija binarnega procesa je učinkovit način

proizvajanja elektrike pri geotermalnih sistemih, kjer prevladuje voda (pod 170 °C). [10]

Kalinov proces (Kalina cycle): Je dokaj nov binarni proces, ki je bil razvit v 90-ih. Za

delovni medij uporablja mešanico vode in amonijaka. Delovni medij se razširi skozi

turbino z zelo visokimi temperaturami in tlakom, nato se ponovno ogreje, preden vstopi v

turbino z nizkim tlakom. Po drugem širjenju se nasičena para pred kondenzatorjem (vodno

hlajenje) pomakne proti rekuperatorju. Kalinov proces je pribliţno 50 % bolj učinkovit od

Rankine binarnega procesa (ORC), vendar je bolj zahteven za izdelavo. Ti sistemi niso

veliko v uporabi saj so tehnično zahtevnejši za izdelavo in zahtevajo visoke cene. Primerni

so za oskrbo z električno energijo območij, ki niso dobro dostopna. Povezovanje z

regionalno električno mreţo pa bi bilo predrago. V primerjavi z najbolj enostavnim

transportiranjem elektrike z lesenimi drogovi stane najmanj 12.658,23 €/km. Za primerjavo

stane binarna enota, brez vrtine, okoli 949,37–1.582,28 €/kW. V manj razvitih delih sveta

znašajo potrebe po električni energiji okrog 0,2 kW v bolj razvitih pa do 1 kW. Elektrarna

s 100 kWe lahko zadovoljuje potrebe 100–500 ljudi, 1000 kWe bi zadovoljevala potrebe

1000 do 5000 ljudem.



43

Največji energetski sistem deluje na območju Geysers v severni Kaliforniji z močjo več

kot 2000 MW in zadostuje potrebam mesta z več milijoni prebivalcev. V Islandiji

zagotavlja geotermalna energija vir energije za 80 % vseh domov. Večina geotermalnih

toplarn stoji na območjih, ki so bila vulkansko aktivna oziroma so še vedno. Tak primer je

geotermalna elektrarna Krafla na Islandiji, kjer v njeni neposredni bliţini brbotajo vrelci. Iz

vrelca izpuhtevajo številni plini s temperaturo okoli 200 do 800 °C. Prednost na takih

področjih so visoke temperature, ki so bliţje površju, vendar pa lahko vulkanski izbruhi

povzročijo veliko škodo. Na otoku Heimeay toplarna mesta Vestmanneyjar izkorišča

toploto nedavno izbruhane lave ognjenika Eldfell, ki je leta 1973 po pet tisoč letih

mirovanja nenadoma izbruhnil in uničil velik del mesta. Moţnosti razvoja izkoriščanja

geotermalne energije so dosti večje. Eno izmed najbolj perspektivnejših je območje

kotlaste globeli na vrhu ognjenika Newberry v Oregonu v ZDA, kjer intenzivno raziskujejo

moţnost izkoriščanja 16000 MW moči. [10]

Princip pridobivanja električne energije in sistema za izrabo je odvisen od mnogih

dejavnikov. Geotermalni viri se med seboj razlikujejo glede na temperaturo, globino,

kakovosti vode in pare v izbranih regijah. Tem razmeram je potrebno prilagoditi vsak

sistem za izrabo posebej. Največje moţnosti za proizvodnjo električne energije so pa na

področjih kjer so dosegljivi visokotemperaturni viri. Bliţje kot so površju, cenejša je

izdelava geotermalne vrtine. Tehnologije za proizvodnjo električne energije iz

geotermalnih virov se iz dneva v dan še razvijajo. V vseh primerih je treba geotermalno

energijo pravilno izrabljati in kondenzirano paro ter ostanke tekočine vračati v podzemlje.



44

4.5 Geotermalna energija v Posavju

Področje Posavja zajema občine Breţice, Krško, Kostanjevica na Krki, Sevnica, od

nedavnega pa tudi občini Radeče in Bistrica ob Sotli. Območje Posavja oziroma Krško-

Breţiško polje je od nekdaj znano po številnih izvirih termalne vode, ki se pojavljajo

vzdolţ juţnega in zahodnega obrobja. Krško-Breţiško polje sega do Otočca na zahodu,

Sotle na vzhodu proti severu in jugu pa je omejeno z Gorjanci. To področje je posebej

bogato s termalno vodo, ki jo je moţno izkoriščati na skoraj celotnem področju.

Slika 4.5: Karta termalnih izvirov Krško-Breţiške kotline

Področja s termalno vodo so Šmarješke Toplice, Kostanjevica na Krki, Bušeča vas in

Čateške toplice. Zajetje pa ima po zadnjih podatkih pretok 240 l/s, temperaturno območje

pa sega od 15 do 64 °C. Na shematski karti so podane lokacije izvirov s povišano

temperaturo vode, ki so bili locirani v sklopu raziskav, ki so potekale med leti 1973 do

1978. Večina izvirov se je nahajala ob juţnem in zahodnem obrobju Krško-Breţiškega

polja na stiku z mezozojskimi kamninami ali v njegovi neposredni bliţini. Voda je imela

pri izviru temperaturo 32 °C. Okoli 7 km proti zahodu pri Bušeči vasi se je nahajalo več

izvirov s temperaturo 27 °C. Naslednji proti zahodu je izvir pri Topličniku in več izvirov v

strugi Krke s temperaturo do 22 °C. Na skrajnem zahodu pa je močan izvir v strugi Krke

pri Otočcu s temperaturo okoli 20 °C. Pri Šmarjeških Toplicah pa je izvirala voda s



45

temperaturo 33 °C in pri Klevevţu s temperaturo od 18 do 20 °C. O obstoju teh naravnih

virov pa bi bilo potrebno izvesti ponovne raziskave. [26]

4.5.1 Pregled dosedanjih geotermičnih raziskav

Od leta 1973 do 1978 je bilo obravnavano celotno področje Posavja v kompleksni

raziskovalni nalogi. Raziskave so potekale v petih fazah pod naslovom Raziskave območja

termalnih izvirov jugovzhodne Slovenije, nosilec pa je bil Geološki zavod Ljubljana.

Opravljena je bila rembulacija oziroma dopolnitev ţe znanih podatkov, dodatno pa so bile

izvedene regionalne geofizikalne, hidrogeološke in tektonske raziskave. Registrirani so bili

obstoječi termalni izviri, hidrogeološko so bili klasificirani tipi vodonosnikov, opravljena

je bila hidro-geokemična interpretacija, z geofizikalnimi metodami in geološko-tektonsko

študijo pa je bila interpretirana struktura tega območja.

Podrobneje je bilo raziskano območje Čateških toplic in Topličnika pri Kostanjevici. Tu so

bile izdelane številne raziskovalne in kaptaţne vrtine. Raziskave na obeh področjih so se

nadaljevale v letih 1985 do 1986, in sicer z dodatnimi geofizikalnimi meritvami in izdelavo

dveh vrtin (globine 800 m) pri Kostanjevici in 700 m pri Mostecu. Izvedene so bile tudi

geofizikalne meritve refleksijske seizmike v več vzporednih profilih v smeri sever–jug

preko celega obravnavanega področja. Seizmičnost je niz geofizikalnih metod, ki temeljijo

na določenih mehansko induciranih potresnih valovih po vrnitvi iz podzemlja. Izdelala jih

je Geofizika Zagreb leta 1984 za potrebe naftnih raziskav. Z njimi je bila ugotovljena

homogena sinklinalna zgradba. Sinklinala je ugreznjena strukturna guba na zemeljskem

površju, katere pobočja se na obe strani od njenega centra vzdigujejo.

Pregled rezultatov globinskih vrtanj

Najbolj je preiskano področje Čateţa, kjer je bilo izvrtanih okoli 20 vrtin. Razen ene so vse

locirane ob desnem bregu Save. Globoke so do 450 m, njih izdatnost je do 50 l/s (K-1) in

temperatura do 64 °C (V-12). Vrtina L-1/86 je izvrtana na levem bregu Save pri Mostecu.

Globoka je 700 m, njena izdatnost je 40 l/s in temperatura do 61 °C. Ugotovljeno je, da

pada kontakt terciarja oziroma zgornje krede v krovnini z dolomitom v podlagi strmo proti

severu. Največji dotoki so bili ugotovljeni ob kontaktu. Temperatura narašča od juga (od

Perišča) proti severu in doseţe največ 64 °C.

Vrtina L-1/86 kaţe izraziti temperaturni obrat, ki kaţe na tok hladnejše vode v večji

globini, od juga proti severu. Po Nosanu (1973) bi bilo moţno na celotnem področju

Čateţa izkoriščati do 120 l/s vode z zmesno temperaturo 60 °C. Z vrtino L-1/86 je

potrjeno, da se visoke temperature vode nadaljujejo proti severu, proti vzhodu in zahodu pa

z dosedanjimi raziskavami niso omenjene. Proti jugu, torej proti obrobju, temperatura pada

zaradi mešanja s hladno podtalnico v karbonatnih vodonosnikih Gorjancev. Pri

Kostanjevici je bila podrobno raziskana hidro-geološka zgradba neposredne okolice

http://sl.wikipedia.org/wiki/Zemljino_povr%C5%A1je

http://sl.wikipedia.org/wiki/Zemljino_povr%C5%A1je



46

Topličnika. Proti severovzhodu je bila izvrtana vrtina SI-1/86. Pri Topličniku je bilo

izvrtanih šest strukturno-kaptaţnih vrtin, globine 45–192 m, in dve termometrični vrtini

globine 100 m. Raziskovalna kaptaţna vrtina je namenjena pregledu vodnih plasti. Z vrtino

V-6 (45 m) je bilo v jurskem apnencu kaptiranih 40 l/s s temperaturo 27 °C, kar je najvišja

temperatura pri Topličniku. Vrtina s karbonatno podlago pada strmo proti severu. To

kaţejo tudi geoelektrične meritve, opravljene v letih 1985 in 1986, severno in

severovzhodno od Topličnika. Termometrična vrtina V-7, locirana v podaljšku cone

povišanih temperatur proti severu, kaţe izrazito povišanje temperaturnega gradienta, ostala

pa je v miocenskem laporju.

V letu 1986 je bila pri Sajevcih izvrtana 800 m globoka vrtina SI-1/86. Na njej je moţno

črpati 45 l/s termalne vode s temperaturo 35,5 °C. Kot vodonosnik nastopa triasni apnenec,

navrtan v globini 633 m. Nad njim leţe miocenski laporji in karbonatni peščenjaki. Dotoki

vode v vrtino so razporejeni od globine 633 m do dna. Z globinskim vrtanjem je bilo

podrobneje preiskano širše področje Šmarjeških Toplic. Izvrtanih je bilo 11 globljih vrtin

do 495 m in ugotovljene najvišje temperature 34,5 °C. Kot vodonosnik nastopajo

mezozojski karbonati.

Možnosti izkoriščanja termalne vode

Za določitev lokacije in širine pasov iztekanja termalne vode bi bilo potrebno izvrtati

termometrične vrtine, globine do 100 m, in z geofizikalnimi meritvami določiti globino

karbonatne podlage. V prvi fazi bi se bilo potrebno usmeriti na področje proti severu od

zunanjih termalnih izvirov ob obrobju Gorjancev. Na tem področju bi bile moţne

temperature najvišje (do 65 °C) v globinah od 500 do 700 m. Izdatnosti na vrtino bi bile do

50 l/s, skupne izdatnosti na posameznih področjih pa najmanj od 300 do 500 l/s. To

predstavlja ob vhodni temperaturi 60 °C, pretoku 300 l/s in temperaturnem izkoristku 30

°C termično moč okoli 38 MWt za posamezno področje. Vode so nizkomineralizirane in

primerne za neposredno uporabo. Navedene temperature pa je moţno pričakovati tudi

zunaj pasov iztekanja termalne vode, le da bi bila v tem primeru globina vrtin za iste

temperature od 1200 do 1500 m. [26]

Dejansko energetsko izrabo termalne vode pokaţe le povprečni pretok pri celotni izrabi. V

zadnjih nekaj letih se je maksimalni pretok zvišal pri nekaterih glavnih uporabnikih zaradi

izboljšav v konstrukciji vrtin in črpalk (Moravci, Banovci), zniţal pa se je pri nekaterih

drugih uporabnikih (Murska Sobota, Šmarješke Toplice, Terme Olimia). Zaradi dejanskega

zmanjšanja izkoriščanja termalne vode se je pretok prepolovil v Termah Olimia pri

Podčetrtku in v vrtinah Cvetja Čateţ.

Glavni uporabniki geotermalne energije z najvišjo inštalirano toplotno močjo so Terme

3000 (140 TJ) v Moravcih, Terme Čateţ (173 TJ) in Cvetje Čateţ (69 TJ). Pri povprečni

letni uporabi (v letu 2004) se izrablja predvsem pretok vode v intervalu 30–39,9 °C (okrog



47

32 %) in preko 60 °C (okrog 34 %), manj v intervalu 20–29,9 °C ter precej manj v razponu

40–59,9 °C. Razlike v instalirani toplotni moči se pojavljajo predvsem zaradi slabe ocene

pretoka s strani upravljavca, zaradi konstrukcijskih sprememb v opremi vrtin ali črpalk in

tudi zaradi izdelave novih proizvodnih vrtin na isti lokaciji. Glavni razlog je največkrat

slaba ocena pretoka s strani upravljavca geotermalnega vira. Na večini aktivnih

geotermalnih lokacij je zelo teţko določiti maksimalni moţni pretok termalne vode in še

to samo z velikimi stroški ter skrbno interpretacijo meritev, ker se vrtine vklapljajo in

izklapljajo po trenutni proizvodni potrebi. Prav tako je sistem monitoringa na večini

geotermalnih lokacij šele v začetni fazi. Na tistih lokacijah, za katere smo do sedaj izdelali

strokovne osnove za pridobitev vodnega dovoljenja za izkoriščanje termalne vode, se je

izkazalo, da je maksimalni moţen pretok v večini primerov niţji od prej sporočanega. [16]

Predvideni geotermični model Krško-Brežiškega polja

Geološka in hidrogeološka zgradba Krško-Breţiškega polja predstavlja strukturo, ki je

ugodna za nastopanje površinskih temperatur. Debela skladovnica miocenskih laporjev v

sinklinali ima toplotno prevodnost okoli 1,7 Wm/K. Karbonati v podlagi pa okoli 4,5

Wm/K. Ob enakem toplotnem toku je ob niţji toplotni prevodnosti temperaturni gradient v

laporju povišan. Prenos toplote poteka zaradi višje vodoprepustnosti karbonatov tudi

konvektivno. Topla voda se ob kontaktu lapor-karbonati dviguje ob nagnjeni podlagi proti

severu in se tam segreva. Vrtine bliţje obrobja imajo zato z večanjem globine do

karbonatov višjo temperaturo. Ob obrobju se termalna voda meša s hladno podtalnico v

karbonatih Gorjancev; širina področja mešanja je od nekaj sto metrov do 1 km pri Čateţu.

Vzpostavitev navadnega pogoja toka je, da se ob obrobju javljajo termalni izviri, ki

predstavljajo naravno dreniranje. Termalna voda teče od severa proti jugu v širokih

pasovih. Ti nastopajo v Čateţu, Bušeči vasi, Topličniku in verjetno tudi drugje. Če

lociramo vrtine v teh pasovih proti severu, temperatura narašča, dokler smo v področju

mešanja, ustaljena vrednost pa ostaja enaka do najglobljih delov sinklinale. V globini kroţi

hladnejša voda.

Najvišje temperature, ki jih lahko doseţemo na celotnem polju, so do okoli 65 °C, s tem da

je zaradi dane geološke zgradbe moţnost teh temperatur večja od Kostanjevice proti

vzhodu. Na mestih zunaj področij iztekanja termalne vode so temperaturni gradienti sicer

povišani, vendar znatno niţji kot v njih. [26]



48

4.5.2 Geotermalna energija na Krško-Brežiškem polju

Krško-Breţiško polje je poleg Panonskega bazena najperspektivnejše območje za izrabo

geotermalne energije. Na področju Krško-Breţiškega polja se termalna voda uporablja za

reaktivne, balneološke namene, ogrevanje poslopij in toplih gred. Vode so

nizkomineralizirane in primerne za neposredno rabo. V novejšem času pa se je povečala

uporaba toplotnih črpalk za ogrevanje privatnih individualnih hiš z geotermalno energijo iz

lastnih vrtin. Termalno vodo pa bi lahko bolje izkoriščali, saj bi jo lahko uporabili za

ogrevanje gospodinjstev in v industriji.

Na področju Krško-Breţiškega polja prevladujejo terciarne in jurske karbonatne kamnine,

debelina vodonosnika pa je ocenjena na 400 m in maksimalna energija znaša 11,2 GJ/m2.

Geotermalni potencial celotnega Krško-Breţiškega polja znaša 0,5 x 1018

J na 118 km2.

Krško-Breţiška regija ima površino 550 km2, od tega so področja s termalno vodo

Šmarješke Toplice, Kostanjevica, Bušeča in Čateške toplice. Skupna izdatnost zajetij ima

pretok več kot 240 l/s vode s temperaturami med 15 in 64 °C. Termalna voda se izliva na

površino ob prelomih na robu kotline. Šmarješke toplice, Klevevţ, Topličnik pri

Kostanjevici ter Bušeča vas s temperaturo 21–34°C. V Čateških Toplicah ima termalna

voda 60 °C v zahodnem podaljšku kotline so Dolenjske Toplice s termalno vodo

temperature 36–38 °C. Za termalno vodo v Termah Čateţ skrbi 11 vrtin, prihaja pa iz

globine od 300 do 600 m s pretokom 60 l/s in temperaturami od 42 do 63 °C. [26]

Na Geološkem zavodu Slovenije je bila Leta 2002 izdelana porazdelitev znanih

geotermalnih vodonosnikov glede na vir geotermične energije. Upoštevana je bila

ekonomičnost in geološko jamstvo o viru geotermalne energije.

Tabela 4.4: Podatki o ekonomičnosti za področje Krško-Breţiške regije [16]

Dokazani ekonomični viri

Kostanjevica z okolico (Sajevce pri Topličniku), zahodni

del Krške kotline (Dolenjske Toplice, Šmarješke Toplice)

Verjetni ekonomični viri Krška kotlina med Kostanjevico in Dobovo

Neodkriti ekonomični viri Zahodni del Krške kotline

Subekonomični viri Severni rob Gorjancev, juţno od Čateškega polja

Zadnja študija izrabe geotermalne energije na področju Posavja je bila izvedena leta 1996,

od koder izvirajo tudi podatki. Novejših podatkov ni bilo moţno pridobiti, saj bi bilo za

raziskave geotermalnega področja potrebno pridobiti ustrezna dovoljenja. Po izkušnjah

uporabnikov pritisk in pretok v vrtinah med letom nihata, z leti pa tudi upadata. Razloge za

upadanje pretoka je moţno samo ugibati. Ena izmed večjih moţnosti je, da sta geotermalna



49

vodi v breţiški dolini in okolici Zagreba povezani, kjer izdatno črpajo geotermalno

energijo. Zaradi padca pretoka pa so uporabniki primorani izvajati vedno globlje vrtine.

Prekomerno izčrpanje ne bi bilo tako problematično, če bi se termalna voda pravilno

izkoriščala, saj mnogi uporabniki termalne vode ne vračajo v zemljo, temveč, le-ta odteka

v kanalizacijo.

Po zadnjih podatkih iz leta 1996 so na Krško-Breţiškem polju evidentirane naslednje

vrtine:

Tabela 4.5: Podatki o vrtinah na Krško-Breţiškem polju [16]

Vrtina Kapaciteta

(L/s)

Temp. term. vode

(°C)

Lastnik /

Uporabnik

Max.

razpoložljiva

toplotna moč

(MW)

1. V14/72 40 57 Terme + Agraria 4,5

2. V12/72 5 63 Terme 0,7

3. V4/64 10 42 Terme 0,5

4. K1/69 30 60 Terme 3,8

5. V2/69 40 58 Terme 4,7

6. V10/71 5 57 Terme 0,5

7. V3/69 20 48 Agraria 1,5

8. 2 vrtini Terme 10 56 Agraria 1

9.

Vrtina na Mostecu

(ni v uporabi) 40 60 Terme + Agraria 5

10. Dobova 16 60 AFP Dobova 2

Σ 216 24,2

Poleg navedenih obstoja še nekaj manjših vrtin, ki so opuščene ali niso sposobne za

izkoriščanje. Termalna voda se nikjer ne vrača nazaj v podzemlje, vrtine pa niso

nadzorovane z merilnimi napravami pretokov, tako da njihove dejanske kapacitete niso

znane. Prav tako niso znani dejanski pretoki vode, niti količine letno porabljene termalne

vode. Po mnenju in izkušnjah uporabnikov količina termalne vode ni konstantna in je v

določeni meri odvisna od količine padavin v predhodnem obdobju z zamikom okoli pol

leta. Povezava med količino padavin in kapaciteto vrtin v krajšem časovnem obdobju pa ni

bilo strokovno temeljiteje raziskana. Razpoloţljive informacije o moţnosti izkoriščanja

geotermalnega potenciala v občini Breţice še niso raziskane, saj so podatki in informacije

ţal iz leta 1996.

Pri izrabi geotermalne energije na področju Posavja in širne Slovenije ponekod naletimo na

večje pomanjkljivosti. V Dobovi se termalna voda uporablja za ogrevanje poslovnega

poslopja AFP (Polovič), vendar se ne izkorišča pravilno in odteka v kanalizacijo. Ista

teţava je v Termah. Termalna voda s temperaturo od 30 do 35 °C odteka v kanalizacijo,

voda se ne vrača v vrtine, kar je dolgoročno slabo. [16]



50

Večje izgube pa predstavljajo opuščene vrtine, katere bi lahko uporabili v številne namene.

V občini Kostanjevica na Krki sameva vrtina, ki je bila narejena leta 1986. Vrtina leţi na

meji z občino Krško na poplavnem območju Krke pri naselju Sajevec. Zemljišče je v lasti

novomeške škofije. Termalna voda ima temperaturo okoli 35 °C, katero ţeli škofija

izkoristiti za ogrevanje objekta ob vrtini (Leničev dom), vendar nimajo koncesije. Teţavo

predstavlja premalo zanimanja za urejanje koncesije in iskanja potencialnih vlagateljev. S

termalno vodo bi lahko ogrevali celotno mesto Kostanjevica, vendar bi morali rešiti teţavo

s toplotnimi izgubami. Bolj ugodno za izrabo je opuščena vrtina na Mostecu, ki leţi v

središču naselja, z njo bi lahko ogrevali stanovanjske hiše v naselju Mostecu. [27]

Terme Paradiso, Spa & Wellness Hotel Dobova

Celotni kompleks, v okviru katerega so Spa & Wellness center Paradiso s hotelom in

Picerijo Valentina v Dobovi, se ogreva s termalno vodo iz vrtine. Vrtina (VC-1/09) stoji v

Dobovi juţno od ţelezniške postaje Dobova (ţelezniška povezava Ljubljana–Zagreb).

Vrtalna dela z aktiviranjem vrtine so bila končana konec julija 2009 in predstavlja zadnje

podatke o stanju geotermalnega vira na tem področju Posavja.

Predhodno je bila izvrtana raziskovalna termometrična vrtina do globine 100 m zahodno

od trenutnega nahajališča vrtine. Rezultati raziskovalne vrtine so bili neuspešni saj so na

globini 100 m naleteli na suha tla, zato je bila izdelava globlje vrtine zelo vprašljiva. Kot je

znano so izdelave vrtin za izkoriščanje geotermalne energije drage in velikokrat neuspešne.

Geološka sestava tal se razlikuje, posledica tega pa so velika tveganja za investitorje.

Kljub začetnim neuspehom je naročnik po svetovanju z geologom tvegal in izdelal glavno

vrtino, ki pa je prinesla pozitivne rezultate. Termalna vrtina VC-1/09 je izvrtana do globine

706,5 m s skupno temperaturo vode od 54°C do 56 °C in pretokom od 7,5 l/s do 17,5 l/s.

Do takšne temperature pride zaradi mešanja termalne vode iz odjemov, ki se nahajajo na

različnih globinah. Odjem vode se začne nekje na 300 m globine iz različnih manjših

vodnih zajetij do dna termalne vrtine, kjer so moţne temperature do 65 °C. Po podatkih iz

raziskav, ki so potekale leta 1986 (Vir: [26]), je voda na tem področju nizkomineralizirana

in primerna za neposredno uporabo. Kljub temu pa je vodo potrebno pripraviti za

balneološko izrabo saj vsebuje veliko ţeleza in ostalih nečistoč. Kakor v Termah Čateţ

tudi mnogi ostali uporabniki termalne vode na tem mestu ne vračajo v podzemlje.

Termalno vodo trenutno izkoriščajo za ogrevanje hotela, picerije in v balneološke namene.

Za večji izkoristek ima naročnik v namenu uporabiti termalno vodo za talno ogrevanje

površine okoli bazenov.

Izraba termalne vode za ogrevanje je tvegana, zato se večkrat ljudje odločajo za ogrevanje

z uporabo geosonde. Odjem termalne vode je moţen na različnih globinah zaradi geološke

sestave tal, saj se voda kopiči v neprepustnih sedimentih. Tako da je to moţno izkoriščati

na nekaterih področjih na različnih globinah v odvisnosti od nahajališča vira termalne

vode. [28]

http://www.paradiso.si/



51

4.5.3 Vrtina na Mostecu

Mostec je naselje 60 hiš, ki leţi na levem bregu Save med Breţicami in Dobovo. Terme

Čateţ in Agraria cvetje sta naročili vrtino leta 1987 zaradi načrtovane širitve dejavnosti.

Količina vode in temperatura sta ustrezali potrebam, vendar so se v termah zaradi toplotnih

izgub pri napeljavi cevovodov čez Savo odločili za novo vrtino bliţje zdraviliškemu

kompleksu. Vrtina na Mostecu pa je pripadla cvetličarni Agraria, ker so tam nameravali

zgraditi rastlinjake. Agraria je nekaj let za tem končala v stečaju, zemljišče številke 137/1,

na katerem stoji vrtina, pa je prišlo v last drţave. Vrtina leţi v krajevnem središču naselja

Mostec. Termalna voda dosega temperature 60 °C in pretok 40 l/s. Po zadnjih podatkih, iz

leta 1996, pa vrtina dosega maksimalno razpoloţljivo moč 5 MW in bi lahko ogrevala

celotno naselje s pribliţno 60 stanovanjskimi objekti. [29]

Slika 4.6: Zanemarjena vrtina na Mostecu leta 2008

Dolga leta je dragocena termalna voda odtekala v bliţnji potok zaradi zanemarjenega

zapornega ventila, za katerega se ni do nedavnega, ko je bil ventil vendarle obnovljen,

zmenil nihče, glede na to, da izdelava takšne vrtine stane najmanj pol milijona evrov.



52

Slika 4.7: Vrtina na Mostecu (junij 2011)

V juniju sem obiskal Mostec, kjer se nahaja vrtina in si jo natančneje ogledal. Vrtina še

vedno ni popolnoma tesnjena, saj na določenih mestih voda še vedno oziroma ponovno

odteka (Slika 4.4), vendar manj. Termalna voda je bila na dotik povsem hladna, kar lahko

pomeni, da je pretok dovolj ustavljen, voda pa se hladi preko cevi na površje. V sklopu

diplomskega dela sem hotel izvesti ponovne meritve pretoka in temperature vrtine, vendar

bi bilo potrebno pridobiti ustrezna dovoljenja s strani drţave. Termalna voda kot naravni

vir je v lasti drţave, občina pa v tem primeru nima dovoljenja za njeno izkoriščanje.

Slika 4.8: Vrtina na Mostecu (avgust 2011)

V avgustu (2011) se je stanje na vrtini ţe poslabšalo, saj voda iz ventila odteka z večjim

pretokom kot meseca junija (2011). Menim, da bi bilo potrebno vrtino izkoristiti, saj bo v

nasprotnem primeru propadla.



53

V sklopu raziskav, ki so potekala med letoma 1973 do 1978, je bil izdelan termograf za

vrtino na Mostecu.

Slika 4.9: Termograf vrtine L-1/86 na Mostecu [26]

Bilo je ugotovljeno, da vrtina na Mostecu kaţe izrazit temperaturni obrat, do katerega pride

zaradi morebitnega toka hladnejše vode v večji globini, od juga proti severu. Po

ugotovitvah bi bilo moţno na celotnem področju Čateţa izkoriščati do 120 l/s vode z

zmesno temperaturo 60 °C. Potrjeno je bilo, da se visoke temperature vode nadaljujejo

proti severu. Proti jugu temperatura pada zaradi mešanja s hladno podtalnico v karbonatnih

vodonosnikih Gorjancev. V smereh vzhod in zahod pa raziskave niso bile omenjene. [26]

Na Geološkem zavodu Ljubljana so raziskave pokazale, da si Mostec, AFP Dobova

(Polovič) in Terme Čateţ delijo isti vodonosnik; pretirano, predvsem pa nepravilno,

izkoriščanje termalne vode lahko povzroči veliko škodo. Kakršna koli raziskava pa

predstavlja strošek, zato bi se po pomoč lahko obrnili na lokalno skupnost, ki bi

pripomogla pridobiti drţavno subvencijo. Za izrabo vrtine na Mostecu za ogrevanje

celotnega naselja bi bilo potrebno pridobiti dovoljenja s strani drţave. Projekt bi bil teţko

izvedljiv brez ustrezne podjetniške pobude.

Glede na številne prednosti in moţnosti rabe geotermalne energije na področju Posavja

imamo na voljo veliko tehnologije, ki se še vedno razvija, največjo oviro pa predstavljajo

finance.

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

30 70 110 150 190 230 270 310 350 390 430 470 510 550 590 630 670 710

Tem

pera

tura

(°C

)

Globina (m)

Vrtina na Mostecu L-1/86

Temperatura …



54

4.6 Primer izrabe geotermalne energije v Posavju (vrtina na Mostecu)

Vrtina na Mostecu se ţe dobrih 20 let zanemarja. Izdelava geotermalnih vrtin lahko stane

tudi do pol milijona evrov in več. Kadar gre za termalno vodo, je taka naloţba večkrat

tvegana, saj lahko naletimo na suha tla. Glede na tveganja izdelave je vrtina na Mostecu

neprecenljiv vir energije, ki lahko zadovolji potrebe po ogrevanju celotnega naselja. V

nasprotnem primeru pa bo vrtina propadla.

4.6.1 Pridobivanje električne energije

Teoretično bi bila na Mostecu proizvodnja električne energije moţna le z binarnim

procesom, kjer se toplota vira preko izmenjevalca toplote prenaša na delovni medij,

katerega temperatura uparjanja je niţja kot temperatura vira toplote. Moţna bi bila tudi

večstopenjska izraba termalne vode. Na ta način bi proizvajali električno energijo v

binarnem procesu, termalne vode pa ne bi sproti vračali v vodonosnik, ampak bi vodo

preusmerili skozi celotno naselje, kot vir toplote za ogrevanje. Proizvodnja električne

energije iz srednje-temperaturnih virov bi bila moţna, vendar se zaradi ekonomičnosti

tehnologije ne izplača. Trenutno je na trgu tehnologija, ki z uporabo binarnega procesa

omogoča pridobivanje električne temperature iz vira s temperaturo nad 80 °C (Vir: [10]).

Temperatura vrtine na Mostecu znaša 60 °C, kar ţal ne zadostuje. Iz termograma (Slika

4.9) je razvidno, da z globino nad 700 m začne temperatura upadati, saj je prisotna

podtalnica, ki termalno vodo ohlaja in moţnost, da bi z globljo vrtino prišli do višje

temperature, verjetno ni mogoča. Tehnologija za pridobivanje električne energije pa iz

dneva v dan napreduje, tako da bo v bodoče moţno izkoriščati tudi srednjetemperaturne

vire za proizvodnjo električne energije.

4.6.2 Daljinsko ogrevanje

Po ocenah glede na zadnje podatke iz leta 1996 izdatnost termalne vode na Mostecu

ustreza potrebam za daljinsko ogrevanje celotnega naselja.

Daljinsko ogrevanje je sistem, kjer na osrednjem mestu proizvajamo toploto, katero po

obseţnem cevnem omreţju vodimo do oddaljenih uporabnikov. Prednost daljinskega

ogrevanja je manjše onesnaţevanje zraka, kar dobiva vse večji pomen. Sistemi se

razlikujejo glede na vrsto odjemalca in način proizvodnje toplote. Toplarna (ali

termoelektrarna) je običajno na robu območja pokrivanja. Vsaka stavba pa je priključena

na osrednji del cevnega omreţja daljinskega ogrevanja. Izvedba ogrevanja je s toplo ali

vročo vodo do 120 °C. Na splošno pa ni potreben stalen nadzor. Daljinsko ogrevanje nima

namena ustvarjanje dobička, temveč se stroški porazdelijo na potrošnjo in uporabnike.



55

Slika 4.10: Princip delovanja daljinskega ogrevanja

Toplovodno ogrevanje: Na tem principu se ogrevajo stanovanja, poslovne, proizvodne

stavbe in javni objekti, vse na podlagi trţnih zakonitosti. Proizvodnja in distribucijsko

omreţje sta zasnovana tako, da so omogočene dodatne priključitve odjemalcev na omreţje.

V toplarnah se izključno proizvaja toplota za ogrevanje. Izkoristi se tudi odpadna toplota,

saj s tem povečamo učinkovitost sistema za pribliţno 35 %. Pri soproizvodnji v

termoelektrarnah pa na 70 do 80 %. Stroški za pridobivanje toplote so relativno nizki,

razdelitev stroškov na uporabnike pa je vseeno visoka. Strošek se zmanjša z večjim

številom odjemnikov (minimalno 4000 stanovanjskih enot). Običajno daljinsko ogrevanje

sestavljajo štiri enote:

Termoelektrarna ali toplarna,

Omreţje daljinskega ogrevanja,

Hišna postaja (= predajno mesto + hišna postaja),

Hišni sistem.

Kljub velikim obseţnostim sistemov so ti primeri za mesta, kjer ni vira toplote. Na

Mostecu pa je vir toplote termalna voda iz ţe izdelane vrtine in je glavni del enote ţe

zagotovljen. Osrednjo dobavljeno toploto lahko vodimo do porabnika neposredno za

ogrevanje ali pa jo moramo še predhodno (neposredno) pripraviti s pomočjo toplotnega

menjalnika.

Prednosti daljinskega ogrevanja:

zmanjšan vpliv na okolje in boljša regulacija zgorevanja

povečano udobje (brez potrebnega posredovanja pri posameznem potrošniku)

manjše dimenzije (prednja postaja zavzame veliko manjši prostor kot lastna kotlovnica)

velika zanesljivost (neposredno upravljanje in vzdrţevanje)

Slabosti:

visoki naloţbeni stroški (pri majhnem toplotnem odvzemu ni gospodarno)

odvisnost od dobavitelja daljinskega ogrevanja



56

Presoja terena pri daljinskem ogrevanju: Je zelo pomemben pogoj, ki ga je potrebno

izpolniti za gospodarsko oskrbo z daljinskim ogrevanjem. Cevni razvodi po ravnem,

suhem delu in s kratkimi priključnimi mesti na terenu so preprosti in ugodni za izvedbo.

Potrebno je paziti na podzemne vode, ki še posebej vplivajo na korozijo in zaradi niţjih

temperatur na toplotne izgube. Večji strošek predstavljajo razne prekinitve delovanja in

iskanja okvar ter popravila. Do nepravilnega delovanja lahko pride ţe v začetnih fazah, če

dela niso izvedena točno po navodilih lastnika. Običajno so večji sistemi povezani v

kroţno omreţje (za obseţnejše naprave oz. velike sisteme) (glej Slika 4.11), manjši sistemi

pa kot klasično razdelilno omreţje. Cevovodno omreţje je v glavnem poloţeno ob ali v

samo cestno omreţje. Glavne razdelilne veje se najpogosteje delijo v podsklope, od koder

vodijo manjše dimenzije cevnih priključkov do posameznih uporabnikov. Veliki sistemi so

draţji, vendar varnejši v obratovanju.

Slika 4.11: Razdelitev omreţja za daljinsko ogrevanje

Pri daljinskem ogrevanju se najpogosteje uporablja topla ali vroča voda. Topla voda do

100 °C (po DIN 4751 del 2 in 4), kamor sodi tudi termalna voda na Mostecu (60 °C), je

primerna večinoma za ogrevanje in pripravo tople vode. Moţna je tudi uporaba

temperature, na primer 90/60 °C ali 100/60 °C. Prednost: dobra regulacija. Vroča voda

100 do 120 °C (po DIN 4751 del 4): za ogrevanje, pripravo sanitarne tople vode in

produkcijsko toploto. Vroča voda preko 120 °C (po DIN 4752): za ogrevanje, pripravo

sanitarne tople vode in produkcijsko toploto.

Pri večjih višinskih razlikah je potrebno paziti na tlačno razmerje v toplovodnem omreţju.

V takem primeru so potrebne velike črpalne moči za kroţenje vode. Naselje Mostec leţi na

ravnici, kjer zadostujejo dosti manjše črpalne moči. [30]



57

Tabela 4.6: Podatki o vrtini na Mostecu (1996) [16]

Vrtina Kapaciteta

(L/s)

Temp. term. vode

(°C)

Lastnik /

Uporabnik

Max. razpoložljiva

toplotna moč (MW)

Vrtina na Mostecu 40 60 RS 5

Mostec je naselje 60 hiš in če vzamemo, da posamezno gospodinjstvo potrebuje slabih 30

kW toplotne moči za ogrevanje znaša, za celotno naselje 1800 kW oziroma 1,8 MW.

Daljinsko ogrevanje pa prinaša določene toplotne izgube. Z upoštevanjem toplotnih izgub

(20 %) maksimalna razpoloţljiva toplotna moč znaša 4 MW, tako da ostane še vedno 2,2

MW toplotne energije neizkoriščene. Po grobem izračunu skupna toplotna moč, ki jo je

moţno pridobiti iz vrtine, zadostuje, poleg tega ostane še veliko toplotne moči

neizkoriščene. Za preračun so bile izbrane povprečne vrednosti. Voda ni agresivna in je

primerna za neposredno uporabo. Toplotni prenosnik predstavlja dodatne izgube, zato ni

bil vštet v preračun, vendar je bil kljub temu dimenzioniran.

V kolikor se osnovni parametri vrtine na Mostecu niso spremenili po podatkih iz leta 1996,

vrtina zadostuje potrebam za ogrevanja naselja. Po informacijah iz Geološkega zavoda

Slovenije naj bi Terme Čateţ, vrtina na Mostecu in pri Poloviču (AFP) v Dobovi leţali na

istem vodonosniku. Glede na geografsko lego vrtina v Termah Paradiso (Dobova) leţi med

vrtino na Mostecu in Polovičem (AFP) v Dobovi. Po vsej verjetnosti se v Termah Paradiso

termalna voda črpa iz istega vodonosnika.

Dimenzioniranje toplotnega prenosnika

Toplotni prenosnik predstavlja dodatne toplotne izgube. Glede na neizkoriščeno toplotno

moč bi imel sistem z uporabo toplotnega prenosnika še vedno dovolj toplotne moči za

ogrevanje celotnega naselja. V tem primeru je bil dimenzioniran naslednji toplotni

prenosnik:

Izbira prenosnika:

Slika 4.12: Skica prereza cevi prenosnika toplote



58

Izbran je bil enostavni protitočni cevni toplotni prenosnik, ki je sestavljen iz snopa cevi v

cilindrični plošči. Grelni medij je termalna voda iz vrtine. Cevi so izdelane iz jekla toplotne

prevodnosti λ = 59

z debelino sten δ = 3 mm in premerom d = 10 cm. Dolţina

toplotnega prenosnika je L = 3 m.

Znani so naslednji podatki:

Razpoloţljiva toplotna moč termalne vode Q = 5MW

Srednja logaritemska temperaturna razlika ΔtLN = 10 °C

Prestopnostni koeficient vode αvode = 1400

Izračun:

Površina toplotnega prenosnika:

Δ

koeficient toplotnega prehoda

δλ

Število cevi toplotnega prenosnika:

Znani so podatki dimenzij toplotnega prenosnika, ki bi zagotovil ogrevanje in sanitarno

vodo za celotno naselje. Na zemljišču, kjer se nahaja vrtina, je dovolj prostora za

postavitev prenosnika. Toplotni prenosnik bi bilo moţno postaviti na katero drugo mesto v

središču naselja, do katerega bi preko cevovodov vodili termalno vodo. Vodo za uporabo

bi črpali iz vodovodnega omreţja oziroma posredno iz reke Save, ki teče v bliţini naselja

Mostec. Teţavo predstavlja termalna voda iz vrtine, katero bi bilo po izrabi potrebno z

reinjektiranjem vračati v podzemlje. To pomeni, da bi bilo potrebno izdelati novo vrtino,

kar predstavlja dodatne stroške. V nasprotnem primeru bi bilo termalne vode škoda

spuščati v kanalizacijo, uporabili bi jo lahko za rastlinjake ali ribogojništvo.



59

Po podatkih, ki so bili pridobljeni leta 2009 z izdelavo vrtine za Terme Paradiso v Dobovi,

menim, da je toplotne energije še vedno dovolj za ogrevanje celotnega naselja. V

nasprotnem primeru padca razpoloţljive moči je po izračunih še vedno dovolj toplotne

energije neizkoriščene.

Leta 2009 so bili v sklopu novelacije energetskega koncepta v občini Breţice(Vir: [16])

izdelani grobi izračuni stroškov za oskrbo enostanovanjske hiše s toploto. Stroški so

prikazani v tabeli (Tabela 4.7).

Tabela 4.7: Grobi izračuni stroškov v primeru enostanovanjske hiše

Strojnica

Cena

zemeljskih

vrtin

Instalacije

objektov Skupaj

Geotermalna energija s

sondo 6.000 € 7.000 € 15.000 € 28.000 €

Geotermalna energija z

izkoriščanjem tople

vode

2.500 € 30.000 € 15.000 € 47.500 €

Ogrevanje na olje 5.000 € 15.000 € 20.000 €

Ogrevanje z zemeljskim

plinom 4.800 € 15.000 € 19.800 €

Ogrevanje z biomaso 8.000 € 15.000 € 23.000 €

Ogrevanje s tekočim

plinom 4.800 € 15.000 € 19.800 €

Če vzamemo podatke iz tabele za ogrevanje enostanovanjske hiše, je očitno razvidno, da je

ogrevanje z izkoriščanjem tople vode najdraţje, vendar ima za svojo ceno številne

prednosti, ki so znane. Glede na to, da je v naselju Mostec ţe izdelana vrtina, stroški

izdelave vrtine ne pridejo v poštev. Edini večji strošek predstavlja postavitev cevnega

omreţja in instalacije objektov.



60

Razdelitev cevnega omrežja naselja Mostec

Ogrevanje naselja Mostec je mali sistem omreţja. Cevni sistem je moţno povezati v

kroţno omreţje ali v klasično razdelilno omreţje, vendar za mali sistem zadostuje klasično

razdelilno omreţje. Cevno omreţje bi bilo najugodnejše poloţiti ob samem cestnem

omreţju, v kolikor bi bilo to moţno. Glavne razdelilne veje se delijo v podsklope od koder

se vodijo manjše dimenzije cevnih priključkov do posameznih uporabnikov. Dolţina

glavnega voda bi bila okoli 1600 m, do posameznih uporabnikov pa še pribliţno 1500 m.

Izvedba cevnega omreţja je simbolično prikazana na naslednji sliki.

Slika 4.13: Omreţje daljinskega ogrevanja naselja Mostec



61

Primerjava cen energentov

V spodnji tabeli je prikazana primerjava med cenami energentov glede na koristno

energijo.

Tabela 4.8: Primerjava cen energentov (22. 4. 2011) [31]

Energent

Kurilnost

kWh/

enoto

Cena

končne

energije

€/kWh

Izkoristek

Cena koristne

energije

€ centi /kWh

Sekanci 800 0,0213 80 % - 90 % 2,66

Drva – bukev 2410 0,0228 65 % - 90 % 3,51

Peleti 5 0,044 85 % - 90 % 5,18

Lesni briketi 4600 0,0626 85 % - 90 % 7,35

Rjavi premog 5000 0,0454 60 % - 70 % 7,56

Daljinska toplota

8,38

Zemeljski plin 9,5 0,083 90 - 95 % 9,22

Kurilno olje 10 0,0964 85 % - 90 % 11,34

Elektrika I. tarifna

stopnja 0,1194 95% 12,57

Elektrika II. tarifna

stopnja 0,12116 95% 12,75

Elektrika III. tarifna

stopnja 0,12124 95% 12,76

UNP propan-butan

(cisterna) 7,23 0,1222 90 % - 95 % 13,58

UNP propan (cisterna) 6,53 0,1373 90 -95 % 15,25

UNP propan-butan

(jeklenka) 12,8 0,22656 90 % - 95 % 25,17

Iz tabele je razvidno da, je najcenejši energent glede na ceno koristne energije (€ centi

/kWh) biomasa in ravno zato se zadnje čase čedalje več ljudi odloča za ogrevanje z njo.

Daljinsko ogrevanje, ki bi prišlo v poštev za ogrevanje naselja Mostec, je v primerjavi z

ostalimi energenti, kot so zemeljski plin, kurilno olje, elektrika in utekočinjeni naftni plin

(UNP), še vedno dosti cenejši.



62

5 SKLEP

Namen diplomskega dela je bila raziskava izrabe geotermalne energije kot obnovljivega

vira na področju Posavja in predstavitev moţnih rešitev za izrabo.

Vse večji pomen ima narava, katero se je dolga leta zanemarjalo. To je povzročilo velike

ekološke škode, ki so iz dneva v dan čedalje bolj vidne. Potreba po energiji pa še vedno

narašča. Da obvarujemo naravo pred ekološkimi škodami in zagotovimo vsakdanje potrebe

po energiji, je potrebno izbrati pravilen pristop, ki je opisan v uvodnem 1. poglavju. Poleg

učinkovitejše rabe energije imajo pomembno vlogo obnovljivi viri energije, ki so del

narave. Geotermalna energija je eden izmed najperspektivnejših naravnih virov energije,

kar je natančneje opisano v 2. poglavju. Mogoče jo je uporabiti v številne namene, ki so

navedeni v 3. poglavju diplomskega dela.

V Slovenija je zaradi raznolike geološke sestave tal izraba geotermalne energije moţna na

različnih območjih. Ta območja so posebej bogata z zalogami termalne vode. Termalna

voda se v Sloveniji najbolje koristi za balneološke turistične objekte (terme, zdravilišča), ki

jih premoremo kar nekaj. V 4. poglavju je natančneje opisana izraba geotermalne energije

v Posavju. Zadnje temeljite raziskave geotermalne energije v Posavju so bile izvedene v

letih od 1973 do 1978. Na področju Posavja leţi Krško-Breţiško polje, ki je poleg

Panonskega bazena najperspektivnejše za izrabo geotermalne energije. Najvišje

temperature, ki jih doseţemo na celotnem polju, so do okoli 65 °C. Termalna voda se

največ uporablja za balneološke namene (Terme Čateţ, Terme Paradiso) in ogrevanje

poslopij. Največjo teţavo predstavlja pretirano črpanje termalne vode, ki se nikjer ne vrača

v podzemlje. Največje izgube predstavlja opuščena vrtina s termalno vodo v naselju

Mostec pri Čateţu. Vrtino bi bilo potrebno izkoristiti, saj bo v nasprotnem primeru

propadla. Zadnje meritve termalne vode iz vrtine so bile izvedene leta 1996. Kot primer

izrabe geotermalne energije v Posavju (podpoglavje 4.6) je bil izdelan primer daljinskega

ogrevanja naselja Mostec. Izračuni so bili izvedeni glede na zadnje pridobljene podatke.

Izkoriščanje bi bilo moţno neposredno, saj je voda nizkomineralizirana. Dimenzioniran je

bil tudi cevni toplotni prenosnik, ki bi prišel v poštev za posredno izrabo termalne vode.

Ogrevanje naselja Mostec je mali sistem cevnega omreţja. Izvedba cevnega omreţja je bila

tudi simbolično prikazana na sliki. Poleg vrtine, ki je ţe izdelana, edini večji strošek

predstavlja izdelava cevnega omreţja. Iz rezultatov je bilo ugotovljeno, da bi bilo daljinsko

ogrevanje moţno, vendar bi bilo potrebno izdelati nove raziskave in meritve. Vrtina je v

lasti drţave in bi za kakršna koli dela na vrtini bilo potrebno pridobiti ustrezna dovoljenja.



63

6 VIRI, LITERATURA

[1] Kjotski protokol. Wikipedija (Čas zadnje spremembe: 11. 5. 2011). URL:

http://sl.wikipedia.org/wiki/Kjotski_protokol (29. 3. 2011)

[2] Evropa.gov URL: http://www.evropa.gov.si/si/energetika/obnovljivi-viri-energije/ (29.

3. 2011)

[3] European Commision. Europe's energy position markets and supply. (2009) "Market

observatory for energy" URL: http://www.energy.eu/publications/KOAE09001_002.pdf

(13. 4. 2011)

[4] European commission (2010). "Renewables make the Difference". Directorate-General

for Energy. URL:

http://ec.europa.eu/energy/publications/doc/2011_renewable_difference_en.pdf (11. 4.

2011)

[5] Teja Rutar. "Evropski teden trajnostne energije 2011" Statistični urad Republike

Slovenije (2011). URL: http://www.stat.si/novica_prikazi.aspx?id=3837 (22. 3. 2011)

[6] Statistični urad Republike Slovenije, Letna energetska statistika, Slovenija (2008).

URL: http://www.stat.si/novica_prikazi.aspx?id=2643 (30. 3. 2011)

[7] Eurostat Portal. Environment and Energy (2011). Slovenia's development. URL:

http://www.umar.gov.si/fileadmin/user_upload/publikacije/pr/2011/a_SRS/5/PDF/Renewa

ble%20energy%20sources.pdf (11. 4. 2011)

[8] Wikipedija. Geotermalna energija (Čas zadnje spremembe: 19. 6. 2011). URL:

http://sl.wikipedia.org/wiki/Geotermalna_energija (2. 5. 2011)

[9] Wikipedija. Zemlja (Čas zadnje spremembe: 31.7.2011). URL:

http://sl.wikipedia.org/wiki/Zemlja (9. 5. 2011)

[10] Mateja Bogovič, Geotermalna energija (2008). KOSTAK komunalno in stavbno

podjetje, d. d., Krško

[11] Lund, J. W. and D. H. Freeston, 2001. “World-wide Direct Uses of Geothermal

Energy 2000,” Geothermics, 30/1, Elsevier Science, Ltd., Oxford, UK, pp. 29–68. URL:

http://geoheat.oit.edu/bulletin/bull22-2/art1.pdf (17. 7. 2011)

[12] Izvori energije (2010). "Pregled geotermalne energije za 2010". URL:

http://www.izvorienergije.com/news/pregled_geotermalne_energije_za_2010.html (17. 7.

2011)

http://sl.wikipedia.org/wiki/Kjotski_protokol

http://www.evropa.gov.si/si/energetika/obnovljivi-viri-energije/

http://www.energy.eu/publications/KOAE09001_002.pdf

http://ec.europa.eu/energy/publications/doc/2011_renewable_difference_en.pdf

http://www.stat.si/novica_prikazi.aspx?id=3837%20

http://www.stat.si/novica_prikazi.aspx?id=2643%20

http://www.umar.gov.si/fileadmin/user_upload/publikacije/pr/2011/a_SRS/5/PDF/Renewable%20energy%20sources.pdf

http://www.umar.gov.si/fileadmin/user_upload/publikacije/pr/2011/a_SRS/5/PDF/Renewable%20energy%20sources.pdf

http://sl.wikipedia.org/wiki/Geotermalna_energija

http://sl.wikipedia.org/wiki/Zemlja

http://geoheat.oit.edu/bulletin/bull22-2/art1.pdf

http://www.izvorienergije.com/news/pregled_geotermalne_energije_za_2010.html



64

[13] Wikipedia. Geothermal electrisity. (nazadnje posodobljeno 30. 8. 2011) URL:

http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_electricity (30. 8. 2011)

[14] Bojan Grobovšek (2004). Moţnosti koriščenja geotermalne energije. ENSVET. URL:

http://gcs.gi-zrmk.si/Svetovanje/Clanki/Grobovsek/PT228.htm (17.8.2011)

[15] Agencija za prestrukturiranje energetike, d. o. o., Ljubljana. URL:

http://194.249.18.202/slojoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=32&Item

id=31 (18. 7. 2011)

[16] Simon Štancer, A. Predin, J. Avsec, G. Hren, Novelacija študije energetski koncept v

občini Breţice (2009), Tehnocenter Univerze v Mariboru, d. o. o. (18.7.2011)

[17] Boţo Dikić. (2009) "Geotermalna energija–potencial v slovenskem prostoru in odprta

vprašanja o njeni rabi". Inštitut za obnovljive vire energij, Kranj. URL:

http://emsi.em.com.hr/media/eges/casopis/2009/5/62.pdf (18. 7. 2011)

[18] Danijela Horvat (2010). Diplomsko delo: "Značilnosti uporabe geotermalne energije v

občini Moravske Toplice, Univerza v Ljubljani. URL: http://geo2.ff.uni-

lj.si/pisnadela/pdfs/dipl_201003_danijela_horvat.pdf (18. 7. 2011)

[19] Andreja Šalamon. 2011" V Dobrovniku bodo morda dobili geotermalno elektrarno

"Častnik Finance URL:http://www.times.si/svet/v-dobrovniku-bodo-morda-dobili-

geotermalno-elektrarno--cf0d2afe4e-78e0ef9518.html (19. 7. 2011)

[20] Bojan Grobovšek (2010). Energetika.NET: "Uporaba geotermalne energije za

ogrevanje in pripravo tople vode". URL: http://www.energijadoma.si/znanje/strokovnjak-

svetuje/uporaba-geotermalne-energije-za-ogrevanje-in-pripravo-tople-vode (20. 7. 2011)

[21] Andrej Petek, Uporaba geotermalne energije po svetu in v Sloveniji (2001/02). URL:

http://lab.fs.uni-lj.si/ee/EnergijaInOkolje/seminarji/2002/petek.pdf (24. 8. 2011)

[22] Grobovšek B. Praktična uporaba toplotnih črpalk. Energetika Marketing, d.o.o.

Ljubljana (2009)

[23] Rotnik K. Praznik M. Toplotne črpalke. Udis, Komunala Velenje, Gradbeni inštitut–

ZRMK. URL: http://gcs.gi-zrmk.si/Svetovanje/Publikacije.URE/URE1-12.htm (2. 9.

2011)

[24] Klima AS, d. o. o., Toplotne črpalke (2011). URL: http://www.klima-

as.com/index.php?option=com_content&view=article&id=120&Itemid=119 (3. 9. 2011)

[25] Dvoršak A. Diplomsko delo: "Analiza moţnosti uporabe geotermalne energije za

proizvodnjo električne energije". Univerza v Ljubljani (2009). URL:

http://www.cek.ef.uni-lj.si/UPES/dvorsak439.pdf (2. 9. 2011)

http://en.wikipedia.org/wiki/Geothermal_electricity

http://gcs.gi-zrmk.si/Svetovanje/Clanki/Grobovsek/PT228.htm

http://194.249.18.202/slojoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=32&Itemid=31%20%20%20%20

http://194.249.18.202/slojoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=32&Itemid=31%20%20%20%20

http://emsi.em.com.hr/media/eges/casopis/2009/5/62.pdf

http://www.times.si/svet/v-dobrovniku-bodo-morda-dobili-geotermalno-elektrarno--cf0d2afe4e-78e0ef9518.html

http://www.times.si/svet/v-dobrovniku-bodo-morda-dobili-geotermalno-elektrarno--cf0d2afe4e-78e0ef9518.html

http://www.energijadoma.si/znanje/strokovnjak-svetuje/uporaba-geotermalne-energije-za-ogrevanje-in-pripravo-tople-vode

http://www.energijadoma.si/znanje/strokovnjak-svetuje/uporaba-geotermalne-energije-za-ogrevanje-in-pripravo-tople-vode

http://lab.fs.uni-lj.si/ee/EnergijaInOkolje/seminarji/2002/petek.pdf

http://gcs.gi-zrmk.si/Svetovanje/Publikacije.URE/URE1-12.htm

http://www.klima-as.com/index.php?option=com_content&view=article&id=120&Itemid=119%20

http://www.klima-as.com/index.php?option=com_content&view=article&id=120&Itemid=119%20



65

[26] Renato Verbovšek (1988/89), Geologija 31, 32, str. 581–592 "Geotermični model

Krško-Breţiškega polja", Geološki zavod Ljubljana. URL: http://www.geologija-

revija.si/dokument.aspx?id=910 (citirano: 24. 8. 2011)

[27] Ernest Sečen (2007). Članek: Ob Krki bo zraslo dvoje toplic. Dnevnik.si. URL:

http://dnevnik.si/tiskane_izdaje/dnevnik/228253 ˙(25. 8. 2011)

[28] Paradiso M. Cvetkovič, s. p., Termometrična vrtina VC-1/09, Cvetkovič - Dobova

(2009) (Osebni vir)

[29] Ernest Sečen (2008). Članek: Nikogar ne moti, da termalna voda neizkoriščena teče v

potok. Dnevnik.si. URL: http://www.dnevnik.si/novice/slovenija/328928 (25. 8. 2011)

[30] E-Revija (2011) Energija, Daljinsko ogrevanje. URL:

http://www.erevija.com/clanek/1540/Daljinsko_ogrevanje (6. 9. 2011)

[31] Ensvet Nova Gorica, primerjava cen energentov, končne in koristne energije (22. 4.

2011). URL: http://www2.arnes.si/~mlicen3/html/cene_energentov.html (6. 9. 2011)

http://www.geologija-revija.si/dokument.aspx?id=910%20

http://www.geologija-revija.si/dokument.aspx?id=910%20

http://dnevnik.si/tiskane_izdaje/dnevnik/228253

http://www.dnevnik.si/novice/slovenija/328928

http://www.erevija.com/clanek/1540/Daljinsko_ogrevanje

http://www2.arnes.si/~mlicen3/html/cene_energentov.html



66

7 PRILOGE

7.1 Seznam slik

Slika 1.1: Bruto domača poraba goriva (EU-27, 2008) [3] ................................................... 4

Slika 1.2: Proizvodnja energije iz OVE (EU-27, 2008) [4] .................................................. 5

Slika 1.3: Poraba goriva iz primarne energije (Slovenija, 2008) [6] ..................................... 6

Slika 1.4: Deleţ obnovljivih virov energije v skupni porabi primarne energije(EU-27) [7] . 8

Slika 2.1: Struktura Zemlje .................................................................................................. 10

Slika 2.2: Geotermalni gradient v strukturi Zemlje ............................................................. 11

Slika 2.3: Nahajališče vira toplote glede na področje ......................................................... 12

Slika 3.1: Nahajališča vročih področij po svetu, (obroč ognjen in tektonske plošče) ......... 20

Slika 3.2: Gostota toplotnega toka v Sloveniji .................................................................... 24

Slika 4.1: Princip delovanja toplotne črpalke ...................................................................... 33

Slika 4.2: Proces delovanja toplotne črpalke v p–h diagramu ............................................ 33

Slika 4.3: Shema sistema ločevanja pare ............................................................................. 41

Slika 4.4: Shema binarnega procesa .................................................................................... 42

Slika 4.5: Karta termalnih izvirov Krško-Breţiške kotline ................................................. 44

Slika 4.6: Zanemarjena vrtina na Mostecu leta 2008 .......................................................... 51

Slika 4.7: Vrtina na Mostecu (junij 2011) .......................................................................... 52

Slika 4.8: Vrtina na Mostecu (avgust 2011) ........................................................................ 52

Slika 4.9: Termograf vrtine L-1/86 na Mostecu [26] .......................................................... 53

Slika 4.10: Princip delovanja daljinskega ogrevanja ........................................................... 55

Slika 4.11: Razdelitev omreţja za daljinsko ogrevanje ....................................................... 56

Slika 4.12: Skica prereza cevi prenosnika toplote ............................................................... 57

Slika 4.13: Omreţje daljinskega ogrevanja naselja Mostec ................................................ 60



67

7.2 Seznam tabel

Tabela 1.1: Primerjava proizvodnje primarne energije iz OVE (EU-27) [3] ........................ 5

Tabela 1.2: Deleţ obnovljivih virov energije v EU [7] ......................................................... 7

Tabela 3.1: Izraba geotermalnih virov glede na stopnjo entalpije ....................................... 18

Tabela 3.2: Uporaba geotermalne energije v Evropi, junij 2001 [11] ................................ 19

Tabela 3.3: Drţave, ki so proizvedle največ električne energije iz geotermalnih virov[13]21

Tabela 4.1: Potrebna količina vode za ogrevanje [23] ........................................................ 36

Tabela 4.2: Povprečni odvzem toplote iz zemlje glede na njeno sestavo [23] .................... 37

Tabela 4.3: Potrebna površina zemlje za ogrevanje objekta [23] ........................................ 37

Tabela 4.4: Podatki o ekonomičnosti za področje Krško-Breţiške regije [16] .................. 48

Tabela 4.5: Podatki o vrtinah na Krško-Breţiškem polju [16] ............................................ 49

Tabela 4.6: Podatki o vrtini na Mostecu (1996) [16] .......................................................... 57

Tabela 4.7: Grobi izračuni stroškov v primeru enostanovanjske hiše ................................. 59

Tabela 4.8: Primerjava cen energentov (22. 4. 2011) [31] .................................................. 61



68

7.3 Izjava o istovetnosti tiskane in elektronske verzije diplomskega dela in objavi

osebnih podatkov avtorja

Documents

IZRABA GEOTERMALNE ENERGIJE V POSAVJU · IV IZRABA GEOTERMALNE ENERGIJE V POSAVJU Ključne besede: geotermalna energija, Krško-Brežiško geotermalno področje, alternativni viri