Pod našima nohama se skrývá obrovská zásoba energie, kterou lze efektivně využít k vytápění domů i ohřevu vody. Geotermální energie nabízí ekologický a úsporný způsob vytápění – a tepelné čerpadlo dokáže tento potenciál proměnit v realitu. Jak tento systém funguje a jaké výhody přináší?
Obsah
Co je to geotermální energie?
Geotermální energie, skrytá hluboko pod povrchem země, představuje nevyčerpatelný zdroj tepelné energie. Vzniká ze zbytkové energie z formování naší planety a rozpadu radioaktivních prvků. Směrem k jádru Země se teplota zvyšuje, v průměru o 25–30 °C na každý kilometr hloubky. Geotermální energii rozlišujeme na mělkou a hloubkovou. V našich podmínkách je získávání hloubkové zemské energie značně omezeno vysokými náklady na její čerpání, zato mělká geotermie je vzhledem k rostoucí nejistotě ohledně dodávek plynu stále častějším řešením pro vytápění budov a ohřev vody.
Jak funguje tepelné čerpadlo země–voda

Tepelná čerpadla pracují na principu předávání rozdílu teplot mezi dvěma prostředími. Proto bývá jeho fungování často přirovnáváno k chladničce, až na to, že pracují opačným směrem. Zatímco chladnička odvádí teplo z vnitřního prostoru ven (proto je její zadní strana teplá), tepelné čerpadlo přejímá energii ze země nebo obecně z okolního prostředí a ohřívá jím vnitřní prostor. Jako teplonosné medium slouží nemrznoucí kapaliny, které kolují v hadicích uložených buď v plošném kolektoru, nebo v hlubinném vrtu.
Tato nemrznoucí směs přebírá tepelnou energii ze země a přenáší ji do výparníku, kde se potkává s chladivem, což je speciální látka, která se snadno vypařuje. Teplo z nemrznoucí kapaliny způsobí, že se chladivo vypaří a změní se v plyn. Plynné chladivo poté putuje dále do kompresoru, který jej stlačí, čímž se výrazně zvýší jeho teplota. Horký plyn z kompresoru následně cestuje do kondenzátoru, kde odevzdá své teplo vodě, která proudí v topném systému vašeho domu (například v radiátorech nebo podlahovém topení). Poté se plynné chladivo ochladí, změní se zpět na kapalinu a celý cyklus se opakuje.
Jaké jsou možnosti instalace?
Existují dva hlavní způsoby získávání tepelné energie ze země: plošný kolektor nebo geotermální vertikální sondy. Plošný kolektor se skládá z hadic položených horizontálně v hloubce 1,2 až 1,5 metru pod povrchem. Vyžaduje velkou plochu, obvykle dvojnásobek vytápěné obytné plochy, ale jeho instalace je levnější. Naproti tomu hlubinný vrt, tvořený dvěma jednoduchými smyčkami potrubí zapuštěnými do vrtu o hloubce 60 až 300 m, zabere minimum prostoru a poskytuje stabilnější výkon i při extrémních teplotách. Výběr závisí na geologických podmínkách a dostupném prostoru.
Výhody oproti jiným zdrojům tepla

Oproti plynovým kotlům nebo elektrickému vytápění má geotermální systém výrazně nižší provozní náklady a neprodukuje žádné emise. Není závislý na fosilních palivech a jeho výkon zůstává stabilní i v extrémních mrazech, což je velká výhoda oproti vzduchovým tepelným čerpadlům. Na rozdíl od fotovoltaiky nebo větrných elektráren, jejichž efektivita kolísá v závislosti na počasí, poskytuje tento obnovitelný zdroj energie spolehlivý výkon po celý rok. Celý systém je tichý, prakticky neviditelný a pracuje zcela bezobslužně.
Slabé stránky tepelného čerpadla
Tepelné čerpadlo země-voda sice nabízí efektivní a ekologické vytápění, ale má i své nevýhody. Pořizovací náklady jsou vyšší než u jiných typů tepelných čerpadel a instalace je technicky náročnější. U hlubinného vrtu je navíc nutné provést geologický průzkum a získat stavební povolení, což může celý proces značně zdražit a prodloužit. Plošné kolektory zase vyžadují velkou volnou plochu, na níž nelze stavět cesty ani vysazovat stromy, aby nedošlo k narušení jejich funkce.
Účinnost systému
Účinnost tepelného čerpadla země–voda se měří pomocí takzvaného topného faktoru (COP), který udává, kolik tepelné energie dokáže systém vyrobit z každé 1 kWh elektřiny, kterou spotřebuje. U těchto čerpadel se topný faktor obvykle pohybuje mezi 4 a 5, což znamená, že za jednu jednotku spotřebované elektřiny získáte čtyři až pět jednotek tepla. Díky tomu je provoz výrazně levnější než u elektrických kotlů nebo plynového vytápění.
Náklady a návratnost investice
Počáteční investice do tepelného čerpadla je sice vysoká, ale díky nízkým provozním nákladům a dlouhé životnosti se obvykle vrátí během 7 až 12 let, v některých případech i rychleji. Cena instalace se pohybuje od 300 000 Kč u menších rodinných domů až po milionové částky u větších projektů. K této částce je však nutné připočítat další náklady, například na geologický průzkum v případě hlubinného vrtu. Náklady lze snížit pomocí státních dotací – v rámci dotačního programu Nová zelená úsporám lze v roce 2025 získat příspěvek až 150 000 Kč.
Geotermální vytápění: Investice do budoucnosti
Tepelná čerpadla země–voda nabízejí ekologické a úsporné řešení vytápění s dlouhodobou návratností a stabilním výkonem za každého počasí. I přes vyšší pořizovací cenu z nich nízké provozní náklady a možnost propojení s fotovoltaikou či podlahovým topením činí stále oblíbenější volbu pro domácnosti i firmy. Jejich popularitu má na svědomí i tlak na snižování emisí a rostoucí ceny energií. Technologie jsou navíc stále promyšlenější a dostupnější, takže lze s jistotou konstatovat, že geotermální vytápění má před sebou zářnou budoucnost.
Zdroje: Dřevostavitel.cz, Geotermálníenergie.cz, Kanceláře.cz, Oenergetice.cz, U.S. Department of Energy, Ústav fyziky a materiálového inženýrství

Sára Aiblová je studentkou brněnské právnické fakulty. Kromě práva se zajímá o psychologii, kulturu a cestování. Baví ji prozkoumávat aktuální témata ze světa technologií či wellness a předávat je čtenářům.