System 4 - Deep green heat
Deep borehole thermal energy extraction is the only system completely independent of climatic conditions and potentially available regardless of the season. In order to achieve the highest possible temperature, ideally around 100°C, the boreholes must be approximately 3 to 3.5 km deep. This temperature level will allow direct connection to the central heating system, without the need for additional temperature increases using a high-temperature heat pump. Artificial fissure heat exchanger technology is used to extract the heat. The water injected through one borehole is heated to the temperature of the surrounding rock as it passes through the fissures and the hot water flows through a second borehole to the surface where it is used for energy purposes. Part of the energy consumption will be covered by a photovoltaic source and in winter by electricity generated by a fuel cell using hydrogen produced by System 2.
System 4 represents the biggest research challenge of the whole project, which will involve scientists from Europe and overseas.
Hlubinné vrty jsou zapotřebí k dosažení vysoké teploty v puklinovém výměníku, typicky okolo 100°C. Taková teplota je v Litoměřicích v hloubce asi 3–4 km. Vrtání hlubokých vrtů je technologicky náročný, ale zvládnutelný proces. Jeho hladkému průběhu významně pomáhá geologický a geofyzikální průzkum, který umožňuje předpovídat typ hornin v hloubce a tedy náležitě přizpůsobit konstrukci vrtu, použitou metodu vrtání a typ vrtného nářadí. Kromě využití vrtů na jímání tepla mají hluboké vrty také jedinečný vědecký význam. Poskytují přesný obraz o typu a vlastnostech hornin ve velké hloubce, tedy jedinečné informace, které nelze jiným způsobem získat.
Puklinový výměník funguje podobně průtokový ohřívač, který je však umístěný v horninovém prostředí s vysokou teplotou, tedy v hloubce prvních kilometrů pod povrchem. Jako teplosměnná plocha se využívá přirozená puklinová síť horninového masivu. Protože má voda velkou tepelnou kapacitu, je potřeba aby kapalina proudila dostatečně pomalu na to, aby se stačila o horniny ohřát. Pomalé proudění ve výměníku tedy vyžaduje, aby byla využita poměrně velká plocha puklin vyvinutá v objemu i několika krychlových hektarů horninového masivu. Chladná voda se do podloží vhání injekčním vrtem. Ohřátá voda se z masivu čerpá vrtem produkčním, který je od injekčního vrtu vzdálený několik desítek až první stovky metrů a je s ním rovnoběžný. Pro využití v teplárenství mohou protékat produkčním vrtem až desítky litrů horké vody za vteřinu. Při malých průtocích přirozené puklinové sítě lze její efektivitu navýšit tzv. stimulací, tedy rozevřením puklin, vytvořením puklin nových a zabráněním jejich zavírání. Stimulace je řízený a bezpečný proces, kterým se vhání tlaková voda s pískem do podloží, tím se pukliny rozevírají a písek poté brání jejich opětovnému uzavření.
Palivový článek je elektrochemické zařízení přeměňující přímo chemickou energii paliva a okysličovadla na energii elektrickou. V podstatě jde o galvanický článek, skládající se ze dvou elektrod oddělených membránou nebo elektrolytem. K záporné elektrodě je přiváděno palivo, ke kladné elektrodě pak okysličovadlo. V prostoru mezi elektrodami se pak obě látky katalyticky slučují. Palivový článek může teoreticky pracovat nepřetržitě, dokud není přerušen přívod paliva nebo okysličovadla k elektrodám, protože ty jsou katalyticky i reaktivně stabilní.
Centrální zdroj tepla zásobuje teplem budovy ve městě Litoměřice. Jeho provozovatelem je firma ENERGIE Holding a. s. V současnosti spaluje štěpku a uhlí, od roku 2027 by měl díky projektu SYNERGYS využívat geotermální energii.
