Široké spektrum odborných článkov a prezentácie spoločností, odborníkov pôsobiacich v oblasti stavebníctva, dopravy, strojárstva, ťažby surovín a environmentálnych technológií vo všetkých odvetviach priemyselnej výroby.

ZEMSKÁ KÔRA, TRVALÝ ZDROJ TEPLA, CHLADU A ELEKTRINY


Neobnoviteľné zdroje energie, ktoré doteraz tvoria zdroje tepla, chladu a elektriny nielen na Slovensku, sa vyčerpávajú a navyše tvoria veľké množstvo skleníkových plynov, ktoré už začali pôsobiť na zemskú klímu zrýchleným tempom, čoho sme očitými svedkami po celom svete či už pri topení ľadovcov, alebo zmenšovaní snehovej pokrývky plôch v Alpách, Himalájach a na póloch Zeme. Narastá aj znečistenie zemskej kôry a podzemnej vody .

Zmena klímy sa prejavuje tiež enormnými výkyvmi počasia na miestach, kde sa vôbec nevyskytovali napríklad hurikány, alebo rýchlym a náhlym zvyšovaním priemerných teplôt až o viac ako 1° C, čo už je kritická hodnota pre nezvratné zmeny klímy vo svete. A súvislosti z toho vyplývajúce si človek ani nedokáže predstaviť, ale boli realitou pred pár tisíckami rokov – zelená Sahara alebo obyvatelia a lovci na severnom póle. A to pred necelými 10-tisíc rokmi.

Pritom riešenie, ktoré máme prakticky pod nosom a pod nohami, a to trvale a zadarmo, je v zemskej kôre a jej využití. Ale firmy a spoločnosti v oblasti dodávok tepla, chladu a elektriny z neobnoviteľných zdrojov „nepočúvajú a nevidia alebo sa hrajú na mŕtveho chrobáka“, pretože nechcú ani počuť, ani vidieť.

Ale to nie je nič nové, pretože ešte v minulom storočí pred 80 rokmi veľkí myslitelia a svetoví vynálezcovia ako N. Tesla alebo A. Stodola už vedeli to, čo dnes potrebujeme ako ľudstvo, a vlády za ich života v domovskej krajine nechceli nič nové, len zaužívané. Dnes je to rovnako.

Myšlienka Nikolu Teslu z roku 1931 je nadčasová s hlbokou pravdou aj v súčasnosti, vyslovil ju v období technologickej revolúcie:

„Všetko, čo je potrebné na vytvorenie nekonečného zdroja energie pre celý svet, je objaviť spôsob lacnej a rýchlej stavby hlbokých šácht.“ Naša budúca hnacia sila, 1931. 

Preto pri dnešnom uhle pohľadu musíme nielen na Slovensku rozmýšľať strategicky a nezamerať sa len na jeden druh riešenia, ale, naopak, poňať všetko ako jeden celok, rovnako ako je celá príroda, ktorá žije v symbióze. Fauna a flóra sú navzájom od seba závislé a fungujú milióny rokov bez ľudského zásahu.

Súčasnú situáciu v dodávkach tepla, chladu alebo elektriny zobrazujú viaceré internetové portály, príklad uvádzam na elipse, kde všetky obrázky v elipse, okrem vodnej energie alebo jadrovej energie, sú už neobnoviteľné zdroje energie, hoci solárna, ako aj veterná energia je obnoviteľná, no niet zatiaľ priestor na skladovanie. Musí existovať rýchle riešenie pre sieť, aby neskolabovala. Je to pa-roplyn tvoriaci emisie a používajúci neobnoviteľný zdroj. Čiastočný problém stability siete je medzinárodné prepojenie sietí, ale straty sú pomerne veľké. Čiastkovo stabilitu siete riešia batériové úložiská elektriny, ale ak sú v nich použité kyselinové alebo lítiové batérie s obsahom ťažkých kovov poškodzujúcich životné prostredie alebo toxických odpadov pri ich výrobe, zdá sa, že ide o neriešiteľný problém. Vidíte na obrázku niekde zmienku o geotermálnej energii zemskej kôry?


Predkladám návrhy, ako na to, pre dlhšiu alebo krátku návratnosť a realizovateľnosť projektov vymyslených a realizovaných na Slovensku, a to do 5 rokov alebo do 15 až 20 rokov

VEĽKÉ HĹBKY – pre možnosti využitia potenciálu zemskej kôry v hlbokých horninových štruktúrach sa dá ísť do väčších hĺbok a dnes existujú dve možnosti.

Prvou z nich je plnoprofilový ohybný raziaci stroj jediný svojho druhu na svete, ktorý dokáže okrem priameho razenia s nastaviteľným priemerom 6,5 až 7,5 m zahýbať, teda vytvárať oblúk, resp. kruh alebo špirálu s polomerom 120 m. Prvýkrát ho nasadili vo Švédsku. 

Druhým zariadením pre veľké hĺbky je zariadenie KOVLAD s overenou funkčnosťou, vyvinuté vo VUNAR Nové Zámky za účasti STU. Zariadenie môže hĺbiť kolmé šachty rozmerov 6 x 6 m systémom kombinácie kolmých jadrových vrtov na umiestnenie diamantových lán. Toto zariadenie pomenované po slovanskom bohovi dokáže bloky vytiahnuť zo svojho miesta po podrezaní dna bloku a následne sa bloky režú na rozmer 3 x 1,5 m alebo 6 x 1,5 m, prípadne aj 1,5 x 1,5 m, čo je zároveň komerčný rozmer na predaj jednotlivých elementov ako napríklad mramorové alebo žulové bloky.

Vo väčších hĺbkach sa už väčšinou vyskytujú súdržné materiály a horninové prostredie je stabilné. Ale teploty horninového masívu stúpajú pre exploatáciu zemského tepla hlavne na výrobu elektriny, ukladanie elektriny do vysokoteplotných batérií alebo ako úložiská tepla, ako vidíte na obrázku.

Razenie v špirále ohybným plnoprofilovým raziacim strojom vľavo alebo blokovou ťažbou vpravo a predpokladané teploty masívu.


DILEMA SÚČASNOSTI – kým sa dostaneme do väčších hĺbok

Prvá možnosť, ako to vidíte na vizualizáciách, na exploatáciu zemského tepla, výrobu elektriny a jej uskladnenie je už dnes možné použiť stroje a zariadenia na hĺbkové vŕtanie pre získavanie geotermálnej energie zemskej kôry na výrobu tepla a na výrobu elektriny s pracovnou teplotou do 250 °C pomocou súčasných technológií a následne geotermálnymi elektrárňami – ide o možných 26 lokalít na Slovensku.

Zároveň sa vytvoria podmienky na prevádzku soľných alebo sírnych batérií s pracovnou teplotou do 250 °C. Napríklad vieme využiť sanačnými metódami viaceré nevyužité a realizované vrty na Slovensku, ktoré sú navŕtané do hĺbok 4 až 6 km a pri ktorých máme presné údaje o chemickom zložení termálnej vody, liečivosti alebo o priemyselnom využití, ako aj o ich teplotách, ktoré dosahujú 120-160 °C, dokonca až 180 °C.

Druhá možnosť je ďalším praktickým a rýchlo realizovateľným riešením s najrýchlejšou návratnosťou pre oblasť nízkoteplotných zdrojov na Slovensku, respektíve využitie teplých banských vôd, teplých vôd z čističiek vôd alebo odpadového tepla vypúšťaného do vodných tokov, ako sú termálne kúpaliská alebo kúpele. Ide o využitie vysokopozitívnych výsledkov systému ALOP overeného od roku 2015, výrobok roka ČR 2015, ktorého výsledky vysokej tepelnej a chladovej výkonnosti sa potvrdili v Certifikovanej meracej komore Žilinskej univerzity.

ALOP systém je plne použiteľný nielen pre horizontálne banské diela, ale aj pre vertikálne banské diela alebo pre studne s podzemnou vodou a suché studne, a to kdekoľvek na svete, ale to bude už predmetom ďalších článkov. 

ZADARMO – posúďte sami podľa vizualizácií. Samozrejme, boli využi-té skúsenosti vlastného vývoja od roku 2013 a špeciálne výrobné hla-vice na omega profil vyvinuté a financované bez podpory štátu v roku 2014 a 2017 mojou spoločnosťou.

Opis, ako z banských štôlní trvale získavať nízkoteplotné teplo, respektíve chlad, je na vizualizácii vrátane prívodu nízkopotenciálneho tepla a chladu do výmenníkových staníc v Prievidzi, Handlovej a Novákoch. V staniciach by sa doplnili len tepelné čerpadlá a riadiaci systém a vyrábalo by sa teplo na vykurovanie do 70 °C a teplá užitková voda. Jediný rozdiel oproti dnešku by bol, že obyvatelia by platili minimálne o 40 % menej za rovnaké množstvo tepla ako doteraz a straty v súčasnom vedení tepla z ENO do Prievidze vo výške minimálne 5 % by už obyvateľstvo neplatilo vôbec.

Vznikla by aspoň čiastočná zamestnanosť baníkov na rekonštrukciách banských diel na energetické účely a veľa súvisiacich profesií, čím by bola dlhodobo zachovaná zamestnanosť aj možnosť doťaženia nevyťažených veľkých zásob uhlia pomocou nanorobotov alebo baktérií, resp. chemickou ťažbou alebo inak, pretože by zásoby uhlia boli prístupné kedykoľvek.

A výsledok? Baníci dostanú doživotnú rentu a bane sa zatopia. Energia zadarmo z banských diel nebude k dispozícii, azda len pomocou výtoku vôd a exploatáciou cez zdrojové studne alebo výtokové prahy – to je však už o niečom inom a v inom článku.

POZITÍVUM

Ako sa teda podľa uvedených faktov a riešení v krátkodobých alebo dlhodobých horizontoch dá ísť na plné využitie obnoviteľných zdrojov zo zeme trvale zadarmo?

Ak nebude mať štát jedného koordinátora – poverenca pre zelenú energiu, tak sa naďalej budú trieštiť sily jednotlivých rezortov (každý si bude chcieť pre svoj rezort niečo z plánu obnovy získať bez jasných priorít), jednoducho pokiaľ vedenie štátu nedá prioritu riešeniam, ktoré existujú, a neprestane brzdiť návrhy odborníkov, nič sa nestane, ale zmeny klímy sa stanú nezvratnými a potom už naozaj nepomôže žiadna snaha. Slovensko prakticky nemá žiadnu alternatívu, ak sa zastaví výroba automobilov. Sú tu však riešenia či pre baníkov, pre univerzity a iných odborníkov byť lídrami vo svete – pretože ak vieme, aká je vodivosť a teplotné gradienty zemskej kôry u nás, v Egyp-te, v Novosibirsku alebo na Mauríciu, stále ide o to isté teplo alebo chlad zo zemskej kôry trvale zadarmo. Je to iným spôsobom overené, že nízkoteplotný systém na vykurovanie a chladenie funguje, zatiaľ cez tzv. suché vrty pre tepelné čerpadlá, ale to sú asi 100-metrové vrty s priemerom 15 cm. Navrhnuté zdrojové studne majú priemer 100 cm (pozrite si viac v mojej prezentácii na medzinárodnej konferencii Eco & Energy z roku 2020). 

Môj celoživotný optimizmus mi nedovolí myslieť negatívne, preto napriek doterajšej snahe presadiť overené alebo patentované slovenské riešenia (nielen moje) predkladám v tomto príspevku návrh, ako na to, pre obnoviteľné zdroje ako celok, aby Slovensko mohlo dosiahnuť strategické ciele v získavaní energie zo zemskej kôry trvale a zadarmo a cez aplikovaný výskum a vývoj do 2 až 5 rokov v praxi.

  • Geotermálna energia je na Slovensku dostupná a máme aj technológie na jej dosiahnutie, vrátane finančného zabezpečenia a odbornosti pracovnej sily. Patrí sem nízko- (do 100 °C), stredne- ( do100-150 °C) a vysokoteplotná energia (nad 150 °C) zemskej kôry v teplotách nielen termálnej alebo podzemnej vody, ale aj teplotách horninového prostredia zemskej kôry. Minimálne exploatácia nízkoteplotnej energie zo zemskej kôry je riešiteľná do 3, maximálne 5 rokov, rovnako ako využitie súčasných nepoužívaných viacerých vrtoch v hĺbkach 4-6 km.
  • Uskladnenie tepelnej, chladovej alebo elektrickej energie je druhým prvkom, ktorý je znovu riešiteľný rýchlo pre oblasť teplôt do 250 °C súčasnými technológiami exploatácie zemského tepla a jeho zhodnocovania minimálne na úrovni geotermálnych zálivov na Slovensku, kde teploty v hĺbkach 4-6 km dosahujú teplotu až 180 °C alebo aj väčšiu. Na uskladnenie tepla a chladu do akumulačných nádrží existujú materiály, ktoré majú tepelnú odolnosť do 300 °C a viac, a teda nemusia byť hlboko pod povrchom, ale ich izolácia umožní akumulačné nádoby uložiť aj do plytkých hĺbok do 5 m. Toto riešenie je zároveň zárukou, že môžeme využiť ekologické, prakticky trvale fungujúce soľné batérie s pracovnou teplotou 230 °C vždy priamo v mieste spotreby, kde bude zároveň zdroj tepla a chladu alebo elektriny pre 26 lokalít na Slovensku, alebo aj viac.
  • Synergický efekt je pritom jednoznačný, veď uvedené riešenia budú podporovať nielen priemyselný rozvoj, strojársku, banícku, chemickú a stavebnú výrobu, ale aj vznik nových profesií napríklad energetický baník, strojár, stavbár a chemik, ale aj rozvoj školstva a nových technológií a, samozrejme, celého ľudstva trvale, ak sa Slovensko stane lídrom vo svete a nahradí svoju závislosť od výroby automobilov

Záver – resumé

Bývalé Československo bolo svetovým lídrom nielen v baníctve, čo dokazuje prvá Banícka a lesnícka akadémia na svete v Banskej Štiavnici – dnes uplynulo od je založenia 258 rokov a prvé čerpanie banských vôd a systém tajchov bolo v Banskej Štiavnici. Podobne sa Slováci a Česi uplatnili ako prví v strojárstve a zbraňovom priemysle, v aviatike a iných odvetviach, napr. ČKD, Škoda, Križík. Slovák Aurel Stodola vynašiel tepelné čerpadlo a parnú turbínu, Banič padák, Slovák je podpísaný na dolárovej bankovke. A celý rad iných úspešných Slovákov, resp. Čechoslovákov. Všetci však nemali doma podporu a uplatnili sa až v zahraničí, inak by ich vynálezy zrejme nikdy neuzreli svetlo sveta.

Preto si kladiem otázky, kedy sa konečne predstavitelia Slovenskej republiky prestanú hrať na ľúbivú politiku pre ľudí a začnú sa zaujímať o hotové alebo skoro hotové riešenia – niektoré som opísal v prvej časti – a začnú reálne požadovať konkrétne riešenia s veľkou pridanou hodnotou a nie viesť žabomyšie vojny – ako predstaviteľka okresného mesta podporujúca riešenie pomocou neobnoviteľných zdrojov tvoriacich emisie a skleníkové plyny pri náhrade Elektrárne Nováky. Má to byť riešenie s drevoštiepkou ako náhradou uhlia miesto toho, aby sa jasne postavila na stranu plne obnoviteľných zdrojov. Veď z chodieb bane Cígeľ vieme trvale exploatovať skoro toľko tepla ako súčasná elektráreň v Novákoch, a keď k tomu pridáme množstvo tepla získaného z teplých banských vôd a zhodnoteného tepelným čerpadlom s vykurovacím faktorom 5 až 7 na 70 °C, je možné nahradiť komplet výkon celej elektrárne a minimalizovať straty vo vedení vysokoteplotného tepla z Novák do Prievidze, ktoré sú niekoľko MW ročne a platia ich užívatelia – ľudia. 

Osobne mám hneď k dispozícii niekoľko riešení, napríklad zásadne novy typ závlahového systému, podklad pre energiu zo zemskej kôry máte vo vizualizácii, geotermálnych elektrární alebo energiu z vody pomocou zdrojových studní trvale a zadarmo. Podotýkam, že mojimi riešeniami neporušujeme vodný zákon (mám o tom písomný doklad z MŽP SR), preto na záver otázka pre predstaviteľov štátu a investorov – ak je návratnosť riešení do 5 rokov a zdroj energie je trvale a zadarmo a nízkoteplotné teplo zhodnocujeme s vysokým vykurovacim faktorom tepelným čerpadlom až 9 – môže existovať ešte lepšie riešenie?

Áno, perpetuum mobile, na ktorom tiež pracujeme, ale bude potrebovať len malé množstvo dodanej energie, aby fungovalo.             


 Prof. Ing. Michal Bartko, CSc., laureát Štátnej ceny za vedu a techniku

Certifikovaná osoba pre OZE pre EÚ (fotovoltika, tepelné čerpadlá, chladiace a vykurovacie systémy, biomasu)

Certifikovaná osoba pre 7 odborov a 5 oblastí EIA a pre podzemné staviteľstvo a projektovanie a činnosti vykonávané banským spôsobom a iné oblasti.


Fotogaléria k článku