Výměníky tepla implementované v konstrukčních prvcích podzemních staveb

1. Úvod

Projekt „Výměníky tepla implementované v konstrukčních prvcích podzemních staveb“, který je součástí Operačního programu Technologie a aplikace pro konkurenceschopnost (OP-TAK) Ministerstva průmyslu a obchodu, je multidisciplinárním projektem založeným na spolupráci žadatele projektu firmy SAGASTA s.r.o. s výzkumnou organizací Vysokou školou báňskou – Technickou univerzitou Ostrava (partner projektu), v rámci které na projektu spolupracují odborní pracovníci Fakulty stavební, Fakulty elektrotechniky a informatiky a Výzkumného energetického centra. Toto uskupení tvoří synergický celek využívající odborností a zkušeností pracovníků uvedených pracovišť, přičemž složení řešitelského týmu pokrývá odbornosti potřebné k dosažení cílů projektu.

Firma SAGASTA s.r.o je v České republice průkopníkem v problematice získávání geotermální energie z konstrukcí podzemních staveb. Je autorem studie o možnosti využití geotermální energie ze stanic a traťových tunelů pražského metra linky „D“ v úseku od stanice Olbrachtova až po stanici Depo Písnice zpracované pro Dopravní podnik hlavního města Prahy. Na základě této studie byla na doporučení komise Rady hlavního města Prahy pro klima a výboru pro energetiku MHMP dále rozpracována dokumentace ve stupni PDPS pro využití geotermální energie z jednolodní ražené stanici Nové Dvory a navazujících traťových tunelech pro vytápění a chlazení nově vzniklé čtvrti v blízkém nadloží stanice. Další studii vypracovala pro Ředitelství silnic a dálnic ČR pro zjištění možnosti využití geotermální energie z dálničních a silničních tunelů ve správě této organizace jak pro potřeby jejich správy a údržby, tak jejího případného využití pro objekty třetích stran v nadloží nebo blízkosti portálů tunelů.

2. Anotace projektu

Neustále se zvyšující potřeba a spotřeba energie, zvýšené úsilí o snížení uhlíkových emisí i geopolitické důsledky války na Ukrajině vedou k nutnosti rozšiřování využívání obnovitelných zdrojů energie, včetně geotermální energie. Standardní vrtané tepelné výměníky (GSHP – Ground Source Heat Pump) pro potřeby čerpání energie z horninového prostředí jsou i v podmínkách České republiky dnes již celkem běžnou technologií. Jinak je tomu v případě implementace tepelných výměníků přímo do podzemních či základových konstrukcí. Tyto obecně nazývané energetické geokonstrukce mohou být různého typu. Nejčastěji se jedná o energetické piloty, energetické základové desky, energetické opěrné a podzemní stěny, energetická ostění tunelů a energetické kotvy.

Na kontaktu konstrukce s horninovým prostředím jako tepelným zásobníkem dochází k výměně tepla, což může být vhodně využito pro účely vytápění či chlazení objektů či konstrukcí. V zimě je teplo z horninového prostředí čerpáno a využíváno pro vytápění objektů, v letním období je naopak zbytkové teplo získané z chlazení objektů ukládáno do horninového prostředí pro následné využití. Jednotlivé typy energetických geokonstrukcí mohou být v rámci lokality vhodně kombinovány. Tak lze dosáhnout vyšší efektivity z hlediska přenosu tepla z horninového masivu do podzemní konstrukce, nebo naopak vytvořit z horninového masivu „akumulátor“ pro uložení tepla z chlazení objektů na povrchu a zvýšit účinnost celého geotermálního systému.

Energetické geokonstrukce plní duální funkci. Jejich primární funkcí je funkce statická a užitná z hlediska konkrétního typu stavby, sekundární funkcí je jejich energetické využití. Ve srovnání s vrtanými tepelnými výměníky (GSHP – Ground Source Heat Pump), zřizovanými pouze pro účely jejich geotermálního využití, mají energetické geokonstrukce při minimálních dodatečných nákladech spojených s instalací geotermálního systému velmi významnou přidanou hodnotou, neboť jsou z hlediska primární funkce a investičních nákladů s ní spojených nutnou součástí stavby.

Energetické geokonstrukce mohou být využity zejména pro:

vytápění či chlazení budov v blízkosti podzemních staveb,
vytápění či chlazení nástupišť tunelů,
pro eliminaci zamrzání požárních a drenážních potrubí v tunelech,
eliminace tvorby námraz a rampouchů na samotném ostění tunelů, zejména při portálech tunelů,
pro eliminaci tvorby náledí na nástupištích, chodnících, přilehlých mostech, železničních tratích
či silničních komunikacích,
ochlazování příp. vytápění vnitřního prostředí podzemních staveb

V případě implementace tepelných výměníků do ostění liniových tunelových staveb přispívá k vyšší energetické efektivitě fakt, že kontakt mezi horninovým prostředím a ostěním je v porovnání s vrtanými tepelnými výměníky, pilotami či plošnými základy mnohem rozsáhlejší a tato konstrukce je tedy z hlediska množství vyměněného tepla efektivnější.

3. Zaměření projektu

Česká republika v implementaci technologie energetických geokonstrukcí ve srovnání se zahraničím výrazně zaostává. V rámci České republiky je dosud realizováno pouze několik instalací energopilot (např. budova AZ Tower v Brně), využití dalších energetických geokonstrukcí, včetně konstrukčních prvků podzemních staveb, dosud v rámci České republiky zcela chybí. Do značné míry je tento stav dán tím, že investoři, projektanti konstrukcí i zhotovitelé staveb nemají znalosti a zkušenosti s aplikací této progresivní inovativní technologie, z čehož plyne jejich určitá nedůvěra k této technologii. Chybí podpora norem a doporučení, formulace této technologie i vyhodnocení efektivity těchto konstrukcí ve specifických podmínkách. Dosažení cílů projektu výrazně přispěje k odstranění těchto bariér a k širší implementaci energetických geokonstrukcí s cílem zvýšení využívání obnovitelných zdrojů energie a snížení uhlíkové stopy, což je při současné geopolitické situaci žádoucí.

Projekt se zaměřuje na:

Optimální návrh konstrukčních prvků podzemních staveb s implementovanými tepelnými výměníky
Technologické aspekty jejich aplikace v podzemním stavitelství
Vývoj inovativního prototypového zařízení pro testování jejich energetické účinnosti ve specifických podmínkách
Vývoj inovativního monitorovacího systému chování těchto energetických geokonstrukcí založeného na principu fotonických prvků s využitím křemičitých vláken (funkční vzorek a užitný vzor)
Numerické simulace mechanické a tepelné odezvy energetických konstrukčních prvků za předpokladu variabilních podmínek lokality a variabilního materiálového a geometrického charakteru konstrukce s cílem formulovat doporučení pro dosažení optimálního dlouhodobého fungování celého spolupracujícího systému, a to jak z hlediska technického a ekonomického, tak i z hlediska dlouhodobé udržitelnosti a funkčnosti.
Ověření technologie využití implementovaných tepelných výměníků v konstrukčních prvcích podzemních staveb k energetickým účelům a redukci využívání neobnovitelných zdrojů energie.

Žádný z dosud řešených projektů z oblasti využití geotermální energie není z hlediska obsahu, podstaty, činností a předpokládaných výsledků duplicitní k předkládanému projektu. Tematicky nejblíže k předkládanému projektu byl projekt TAČR TA01020932 „Využití tepelné energie zemské kůry pro zřizování obnovitelných zdrojů energie včetně ověření možnosti akumulace tepla“ (2011 – 2014), který byl však zaměřen pouze na problematiku vrtaných tepelných výměníků, nikoliv výměníků v konstrukčních prvcích staveb. Problematikou vrtaných tepelných výměníků se zabývá i dílčí část současně řešeného projektu REFRESH – Research Excellence For REgion Sustainability and High-tech Industries. Ani v tomto projektu není řešena problematika implementace tepelných výměníků do konstrukčních prvků podzemních staveb. Mezinárodní projekt řešený v rámci programu HORIZON 2020: Geothermal Energy in Special Underground Structure (2020-2023) byl sice zaměřen na i na energetické geostruktury, ale nejednalo se o projekt s výzkumnými aktivitami, ale o projekt pro navázání mezinárodních kontaktů a rozvoj spolupráce s předními evropskými výzkumnými institucemi (konkrétně s University of Vaasa ve Finsku a s Fraunhofer Institut v Německu) a přenos metodiky jejich výzkumu směrem k VŠB-TUO. Některé další projekty zejména pracovníků Fakulty elektrotechniky a informatiky pak byly zaměřeny na vývoj fotonických sensorů pro geotechnické aplikace, žádný z nich však neřešil specializované fotonické systémy pro účely monitoringu energetických geostruktur v podzemním stavitelství.

4. Věda a výzkum v oblasti Deep Tech

Předmět a výsledky projektu jsou v souladu v rámci oblastí Deep Tech zejména s prioritou Udržitelná energie a čisté (nízkoemisní) technologie, a to konkrétně v oblastech: Pokročilé systémy obnovitelné energie a Inovace systémů skladování energie. Dílčím způsobem i s prioritou Elektronika a fotonika.

Předkládaný projekt je zaměřen na vysoce náročný technický a technologický problém. Samotná realizace podzemních staveb patří do kategorie nejnáročnějších staveb s potřebou řešení mnoha náročných technických a technologických problémů. Pokud k problémům spojeným se zajištění statické funkce konstrukčních prvků podzemních staveb přistoupí problematika využití těchto konstrukčních prvků pro získávání či ukládání tepelné energie z či do horninového prostředí, náročnost řešení problému se ještě zvýší, neboť je nutno řešit i teplotní odezvu konstrukčního prvku a okolního horninového prostředí na cyklické teplotní změny, některé technologické problémy spojené s instalací tepelných výměníků v konstrukčních prvcích a dále efektivitu, spolehlivost a udržitelnost celého systému a jeho optimální režimové nastavení z hlediska energetického pro zajištění dlouhodobé udržitelnosti. Této charakteristice projektu odpovídají i náročné a ambiciózní VaV aktivity, které budou v rámci projektu realizovány multidisciplinárním řešitelským týmem. Náročnost VaV vyplývá z nutnosti analýzy a vývoje metod a testovacích zařízení pro monitoring sdružených termo-hydromechanických časově závislých procesů, které probíhají v systému „energetický strukturní prvek podzemní stavby – horninové prostředí“, a to jak s využitím experimentálních metod s využitím vyvinutých monitorovacích zařízení, tak i numerických simulačních prostorových modelů.

5. Výstupy projektu

5. 1 Funkční vzorek fotonického senzorického řešení

Senzorické řešení pro sledování teplotní a deformační odezvy energetické konstrukce a okolního horninového masivu v oblasti podzemních staveb

Fotonické senzorické řešení bude založeno na principu fotonických prvků s využitím křemičitých vláken pro kontinuální sledování teploty v rozsahu – 40 °C až + 50 °C a deformačních změn v řádu mikrometrů, v celém rozsahu monitorované energetické konstrukce podzemních staveb, resp. monitorovacích radiálních vrtů v přilehlém horninovém masivu.

Senzorické řešení se bude skládat z nosných a spojovacích prvků určených k implementaci fotonických prvků do energetické konstrukce, resp. monitorovacího vrtu, a samotného multimódového křemičitého vlákna. Nosné a spojovací prvky zajistí bezpečnou fixaci křemičitého vlákna v energetické konstrukci a co možná nejlepší kontakt s ohledem na smršťování betonu v průběhu jeho zrání. Vlastní křemičité vlákno musí být pak opatřeno patřičnou ochranou s ohledem na implementaci senzorického systému do dílčích prvků monolitického tunelového ostění (primární, resp. sekundární). V případě monitoringu teploty a deformace v monitorovacím vrtu hloubky 4 až 5 metrů v horninovém masivu musí technologie uchycení na nosný element zajišťovat především patřičnou fixaci křemičitého vlákna po celé délce vrtu během provádění injektáže injektážním mediem, ale zároveň musí být zajištěna také dostatečná pružnost tohoto dílčího senzorického systému, aby byly během monitoringu zachyceny deformační změny, které se budou z masivu na senzorický systém přenášet.

Součástí celého fotonické senzorické řešení pro monitoring teplot a deformací budou také pokročilé metody zpracování signálu pro evaluaci dat v reálném čase.

5. 2 Užitný vzor pro monitoring teploty a deformací

Finální vyvinuté senzorické řešení pro sledování teplotní a deformační odezvy energetické konstrukce a okolního horninového masivu v oblasti podzemních staveb

Fotonické senzorické řešení založené na principu fotonických prvků s využitím křemičitých vláken bude umožnovat kontinuální sledování teploty v rozsahu – 40 °C až + 50 °C a deformačních změn v řádu mikrometrů, po celé délce křemičitého vlákna v monitorované energetické konstrukci podzemních staveb, resp. monitorovacích radiálních vrtů v přilehlém horninovém masivu.

Senzorické řešení se bude skládat z nosných a spojovacích prvků určených k implementaci fotonických prvků do energetické konstrukce, resp. monitorovacího vrtu, a samotného multimódového křemičitého vlákna. Nosné a spojovací prvky zajistí bezpečnou fixaci křemičitého vlákna v energetické konstrukci na jejím rubu i líci a co možná nejlepší kontakt s ohledem na smršťování betonu v průběhu jeho zrání. Vlastní křemičité vlákno musí být pak opatřeno patřičnou ochranou z akrylátových, polyimidových nebo ormocerových materiálů ideálně v kombinaci s mikrovrstvou na bázi uhlíkových a grafitových vláken s ohledem na na implementaci senzorického systému do dílčích prvků monolitického tunelového ostění (primární, resp. sekundární). V případě monitoringu teploty a deformace v monitorovacím vrtu hloubky 4 až 5 metrů v horninovém masivu musí technologie uchycení na nosný element zajišťovat především patřičnou fixaci křemičitého vlákna po celé délce vrtu během provádění injektáže injektážním mediem, ale zároveň musí být zajištěna také dostatečná pružnost tohoto dílčího senzorického systému, aby byly během monitoringu zachyceny deformační změny, které se budou z masivu na senzorický systém přenášet.

Dílčí nosné a spojovací prvky celého senzorického systému v energetické konstrukci i v monitorovacím vrtu budou realizovány za využití technologie 3D tisku s použitím pokročilých materiálů s obsahem např. uhlíkových vláken. Součástí celého fotonické senzorické řešení pro monitoring teplot a deformací budou také pokročilé metody zpracování signálu pro evaluaci dat v reálném čase.

5. 3 Prototyp zařízení pro Thermal Performance Test

Inovativní zařízení pro testování přenosu tepla mezi horninovým prostředím a tepelným výměníkem implementovaným do konstrukčního prvku podzemní stavby – tzv. Thermal Performance Test (TPT).

Cílem tohoto úkolu je navrhnout přenosné zařízení pro Thermal Performance Test (TPT) s inovativními prvky, které zajistí vysokou přesnost měření v různorodých půdních podmínkách. TPT test je jeden ze základních testů pro zhodnocení přenosu tepla mezi strukturním prvkem podzemní stavby a horninovým prostředím. Zařízení pro realizaci TPT testu zahrnující zejména elektrokotel, oběhové čerpadlo, akumulační a expanzní nádoby, soustavu ventilů, teplotních a průtokových měřících zařízení a trubic s cirkulující teplonosnou kapalinou s konstantní teplotou na vstupu do výměníkového systému Tin (inlet temperature) a monitorující výstupní teplotu Tout (outlet temperature) ze systému. Zařízení bude navrženo tak, aby bylo snadno transportovatelné pomocí automobilu nebo přívěsného vozíku, což umožní flexibilní použití v terénu. Návrh zahrne optimalizaci hmotnosti, robustnosti a efektivity energetického využití, čímž zajistí stabilní výkon při různých podmínkách měření.

5. 4 Ověřená technologie pro čerpání a ukládání geotermální energie

Ověřená technologie pro čerpání a ukládání energie s využitím konstrukčního prvku podzemní stavby (se zaměřením na dvouplášťové ostění tunelu) s instalovanými tepelnými výměníky

Ověřená technologie bude zahrnovat zásady a doporučení optimálního návrhu konstrukčních prvků podzemních staveb s implementovanými tepelnými výměníky. Dále bude pozornost věnována technologickým otázkám, zejména z hlediska uchycení trubic s teplonosnou kapalinou v dvouplášťovém ostění konvenčně ražených tunelů tunelu s různým řešením hydroizolačního systému s cílem eliminovat porušení těsnosti izolace a zajistit spolehlivost a funkčnost tunelového ostění jako celku.

Při výstavbě tunelů v České republice se zpravidla používají hydroizolační systémy s fóliovou izolací, vyloučit však nelze ani použití stříkané hydroizolační membrány nebo použití vodonepropustného sekundárního ostění. Rozdílné varianty hydroizolačních systémů tunelů budou vyžadovat rozdílný způsob instalace tepelných výměníků do ostění. Projekt předpokládá výzkum technologických aspektů implementace trubic geotermálního systému do konstrukčního systému podzemních staveb se zaměřením na dvouplášťové ostění konvenčně ražených tunelů s mezilehlou izolací, kritickou analýzu výsledku výzkumu v této oblasti a doporučení pro řešení upevnění potrubí v jednotlivých typech konstrukcí bude rovněž součástí ověřené technologie.

Ověřená technologie bude zahrnovat i výsledky experimentálních měření a numerických simulací přenosu tepla mezi tunelovým ostěním a horninovým prostředím s využitím vyvinutého prototypového zařízení v závislosti na specifických podmínkách a geometrických a materiálových charakteristikách tepelného výměníku (vzdálenost trubic, materiál trubic, průřez trubic apod.), a to se zřetelem na optimální návrh konstrukčních prvků podzemních staveb s implementovanými tepelnými výměníky, dokumentaci funkčnosti a bezpečnosti celého systému a jeho dlouhodobou udržitelnost.

V rámci projektu budou ověřovány a formulovány provozní podmínky technologie s cílem zajistit její bezpečnost, spolehlivost, energetickou a ekonomickou efektivitu. Rovněž budou dokladovány výsledky monitorovacích měření mechanického, tak i tepelného chování celého technologického systému.

6. Etapy zpracování projektu

Etapa I.

Kvalitativní a kvantitativní stanovení tepelných charakteristik horninového masivu zájmových lokalit a zpracování inženýrskogeologického a hydrogeologického modelu reprezentativních částí zájmových lokalit.

Hlavní aktivity:

Tvorba 3D inženýrskogeologického a hydrogeologického modelu

Výzkum inženýrskogeologických a hydrogeologických (IGHG) podmínek vybrané reprezentativní části horninového prostředí na zájmových lokalitách

Laboratorní a terénní testování pro stanovení základních tepelných charakteristik horninového prostředí zájmových lokalit, jejich analýza a vyhodnocení

Etapa II.

Vývoj metod a technologie instalace tepelných výměníků ve strukturních prvcích staveb se zaměřením na podzemní stavby

Hlavní aktivity:

Vývoj konstrukčního řešení tepelných výměníků a technologie jejich instalace včetně vedení přímo navazujícího potrubí pro vedení média v podzemních stavbách se zajištěním vodotěsnosti ostěním z vodotěsného betonu.
Vývoj konstrukčního řešení tepelných výměníků a technologie jejich instalace včetně vedení přímo navazujícího potrubí pro vedení média v podzemních stavbách se zajištěním vodotěsnosti deštníkovým systémem hydroizolace.
Vývoj konstrukčního řešení tepelných výměníků a technologie jejich instalace včetně vedení přímo navazujícího potrubí pro vedení média v podzemních stavbách se zajištěním vodotěsnosti tlakovým systémem hydroizolace s použitím mezilehlé hydroizolační fólie.

Etapa III.

Experimentální testování přenosu tepla mezi horninovým prostředím a strukturním prvkem podzemní stavby.

Hlavní aktivity:

Vývoj a výroba prototypového zařízení pro realizaci Thermal Performance Testu (TPT)
Ověření funkčnosti vyvinutého prototypu zařízení v laboratorních podmínkách
Vlastní realizace TPT na experimentálním výměníku vybudovaném na štole Štramberk, analýza výsledků, optimalizace TPT zařízeníRealizace TPT na reálné stavbě, analýza výsledků
Finální optimalizace prototypového zařízení na základě analýzy výsledků experimentálních měření

Etapa IV.

Numerické simulace transportu tepla v horninovém prostředí a chování systému „horninové prostředí – konstrukční prvek podzemní stavby“

Hlavní aktivity:

Tvorba numerického modelu přenosu tepla mezi horninovým prostředím a strukturním prvkem na testovací lokalitě (štola Štramberk), kalibrace modelu na základě TPT
Tvorba numerického modelu přenosu tepla mezi horninovým prostředím a strukturním prvkem na reálné podzemní stavbě a kalibrace modelu na základě výsledků in-situ testování s využitím testu TPT
Dlouhodobé simulace chování systému s využitím kalibrovaného numerického modelu, formulace doporučení pro optimalizaci čerpání či ukládání tepla (citlivostní analýza chování systému vzhledem k variantním geometrickým i materiálovým vstupním datům modelů modelů).

Etapa V.

Vývoj postupů a metod pro monitoring chování energetického konstrukčního prvku a okolního horninového prostředí vystaveného kombinaci termo-mechanického zatížení.

Hlavní činnosti:

Vývoj funkčního vzorku a užitného vzoru fotonického sensorického monitorovacího systému
Testování optovláknového monitorovacího systému v laboratoři a terénu, komparace výsledků měření teplot a deformací s výsledky získanými ze standardních sensorů.

Etapa VI.

Zpracování dokumentace k ověřené technologii

Hlavní činnosti:

Analýza výsledků z etap I-V, včetně ověřovacích testovacích zkoušek a protokolů z realizovaných zkoušek
Zpracování technické dokumentace ověřené technologie
Zhodnocení předpokládaných ekonomických přínosů ověřené technologie

7. Použití výstupů v praxi

Výsledky získané v rámci tohoto projektu mají široký aplikační potenciál nejen v oblasti podzemních staveb, ale i v dalších sektorech průmyslu a energetiky. Hlavní přínosy lze identifikovat v dále uvedených klíčových oblastech. Díky těmto možnostem přispěje projekt nejen k technologickému pokroku v oblasti využívání obnovitelných zdrojů energie, ale i k širší implementaci různých typů energetických geokonstrukcí v České republice a jejich zavedení do běžné praxe stavebního a energetického inženýrství.

7.1 Možné využití získaných poznatků VaV pro budoucí aplikace

Technologie implementace tepelných výměníků do konstrukčních prvků podzemních staveb představuje inovativní přístup k využívání geotermální energie. Tyto znalosti lze aplikovat na:

Efektivnější návrh a optimalizaci geotermálních výměníků – včetně jejich instalace v železničních a silničních tunelech, podzemních parkovištích, stanicích metra či kolektorech.
Rozvoj tepelných akumulačních systémů – vhodných pro ukládání přebytečné energie
získané z obnovitelných zdrojů, čímž se posiluje energetická stabilita.
Integraci s chytrými měřicími systémy – využití optovláknových senzorů umožní detailní
monitoring tepelných toků a mechanické stability konstrukcí.

7. 2 Potenciál pro průlomové technologie a nové produkty, procesy a služby

Projekt může být podkladem pro následující technologické inovace:

Vývoj nových typů konstrukčních prvků s implementovanými výměníky – s využitím pokročilých materiálů a optimalizovaného designu pro zlepšení přenosu tepla.
Inovativní monitorovací systémy založené na optovláknové technologii – umožňující objektivnější analýzu teplotních změn a mechanických napětí v konstrukčním prvku.
Speciální návrhové metodiky a pokročilé komplexní numerické modely – využitelné nejen v geotechnickém a stavebním inženýrství, ale i při plánování komplexních energetických systémů.

7. 3 Možnost uplatnění v dalších odvětvích a oblastech

Získané poznatky mají potenciál využití v různých sektorech mimo přímé zaměření projektu:

Energetika – návrh inovativních tepelných výměníků pro budovy s nízkou energetickou náročností, aplikace v kombinaci s tepelnými čerpadly.
Dopravní infrastruktura – využití energetických geokonstrukcí pro temperování povrchů (např. nástupišť, silnic či mostů), což zvyšuje komfort a bezpečnost v zimních měsících.
Průmyslové chlazení a vytápění – integrace principů geotermální výměny do velkokapacitních skladových a výrobních areálů.
Chytré městské energetické systémy (Smart Cities) – optimalizace distribuce a využití energie v městských aglomeracích prostřednictvím prediktivního řízení energetických toků.

8. Závěr

Efektivita projektu bude záviset na množství instalací výměníků tepla do tunelových ostění nebo obecně konstrukcí podzemních staveb a vhodnosti lokality pro využití geotermální energie. Na rozdíl od finančně nákladných geotermálních vrtů realizovaných pouze pro čerpání geotermální energie se pro instalaci výměníků tepla používá tunelové ostění, které je nedílnou součástí každé podzemní stavby. Tím se efektivita investice výrazně zvyšuje. Zkušenosti z obdobných zahraničních projektů ukazují velmi nízké počáteční náklady spojené s instalací výměníků. Pro efektivitu konkrétní instalace v podzemní stavbě je klíčové její situování v blízkosti zástavby. Proto je tento typ čerpání geotermální energie jako obnovitelného zdroje v intravilánu měst a obcí. Dalším potenciálním odběratelem zdroje energie jsou technologické objekty související s provozováním podzemní stavby. Jedná se zejména o provozně technologické objekty dálničních a městských tunelů, nově projektovaných tunelů na konvenčních i vysokorychlostních tratích a případně městských kolektorů nebo tras metra. Konkrétní příklad z vídeňského metra, trasy U2 ukazuje, že investiční náklady spojené s instalací prvků pro čerpání geotermální energie ve čtyřech hloubených stanicích se pohybují v nižších desítkách milionů Kč. Návratnost investice bude záležet na aktuálních cenách energie v daném období. V každém případě se jedná o zdroj obnovitelné energie, který lze po počáteční investici čerpat bez omezení.

Poptávka v oblasti technologií pro využívání obnovitelných zdrojů energie je již v současné době vysoká a lze předpokládat, že se bude v budoucnu z důvodu ekonomických, ekologických, geopolitických i dalších ještě zvyšovat. Ve spojení se stále větším rozvojem využívání podzemí pro různé společenské aktivity (dopravní tunely, kolektory, podzemní úložiště, zásobníky apod.) i se stále se zvyšující cenou pozemků na povrchu městských lokalit se tato technologie využití konstrukčních prvků podzemních staveb i pro energetické účely jeví z hlediska poptávky a tržního potenciálu jako vysoce progresivní.

—

Projekt je spolufinancován z prostředků Evropské unie, konkrétně OPTAK – Operačního programu Technologie a aplikace pro konkurenceschopnost.

Poskytovatel: Ministerstvo průmyslu a obchodu

Registrační číslo: CZ.01.01.01/01/24_063/0006929

Příjemce: SAGASTA s.r.o.

Doba trvání: 1.4.2026 – 30.6.2028