Energia geotermală pe înțelesul tuturor: centrale

Nucleul Pământului este fierbinte, în jur de 5.000 °C sau mai mult, iar căldura lui curge constant spre exterior, completată de dezintegrarea radioactivă. Sub picioarele noastre temperatura crește de obicei cu 25–30 °C pe kilometru. În regiunile vulcanice, precum Islanda, Kenya, Indonezia și Noua Zeelandă, căldura ajunge aproape de suprafață, iar oamenii produc electricitate din ea de peste un secol. Căldura din stratul superficial al solului se poate folosi, în schimb, aproape oriunde, prin pompe de căldură. O nouă generație de tehnologii de foraj ar putea face accesibilă și căldura de adâncime mult dincolo de zonele vulcanice. Ghidul de față le acoperă pe toate trei.

Resursele geotermale: o gamă largă de temperaturi

Resursă	Temperatură	Adâncime	Utilizare tipică
Sol superficial	8–15 °C	1–200 m	Pompe de căldură sol-apă pentru încălzire și răcire
Acvifere de entalpie joasă	30–100 °C	0,5–3 km	Termoficare, sere, stațiuni balneare, căldură industrială
Entalpie medie	100–180 °C	1–4 km	Centrale cu ciclu binar, cogenerare
Entalpie înaltă (vulcanică)	180–350 °C și peste	0,5–3 km	Centrale cu abur flash și cu abur uscat
Rocă fierbinte uscată / EGS	150–300 °C	3–7 km	Electricitate din sisteme stimulate (în curs de apariție)
Supraîncălzit / supercritic	>374 °C	2–10 km	Cercetare (Iceland Deep Drilling Project)

În scoarța continentală, gradientul geotermic este în medie de 25–30 °C/km, dar în zonele vulcanice și de rift poate depăși 50–100 °C/km. În Islanda poți ajunge la 150 °C la 2 km, în timp ce în mare parte din Europa ai nevoie de 5 km.

Centralele geotermale

Prima electricitate din abur geotermal s-a produs la Larderello, în Italia, în 1904. Azi se folosesc trei tipuri principale de centrale:

Abur uscat: aburul din zăcământ acționează direct turbinele. Astfel de resurse sunt rare. Larderello este una; The Geysers din California, cel mai mare complex geotermal din lume, este alta.
Abur flash: apa fierbinte sub presiune mare (peste ~180 °C) se vaporizează brusc („flash”) când presiunea scade. Este tipul cel mai răspândit.
Ciclu binar (ORC): apa la temperatură moderată (100–180 °C) încălzește un al doilea fluid, cu punct de fierbere mai scăzut, iar acesta acționează turbina. Este un circuit închis cu emisii foarte mici și tipul care crește cel mai repede.

Puterea termică a unei sonde = ṁ × c_p × (T_extracție − T_reinjecție)

Puterea electrică = puterea termică × randamentul de conversie (≈ 8–15% binar, 15–20% flash)

Exemplu: 80 kg/s saramură, 160 °C → 70 °C, c_p ≈ 4.2 kJ/kg·K Termic: 80 × 4.2 × 90 = 30,240 kW ≈ 30 MW_th Electric la 12% (binar): ≈ 3.6 MW_e

Termodinamica ține randamentul de conversie la un nivel scăzut (la aceste temperaturi limita Carnot este de doar 20–30%), dar combustibilul nu costă nimic. Centralele geotermale funcționează cu factori de capacitate de 70–95%, printre cei mai mari dintre toate sursele, și livrează energie regenerabilă fermă, de bază.

Capacitatea globală

Potrivit datelor IRENA și IEA, puterea instalată în centrale geotermale este de circa 16–17 GW. Ele produc aproximativ 95–100 TWh pe an, sub 0,5% din electricitatea mondială.

Țară	Putere aproximativă	Pondere / observații
Statele Unite	~3,9 GW	Cea mai mare; mai ales California și Nevada
Indonezia	~2,6 GW	Cel mai mare potențial din lume (estimat la ~24 GW)
Filipine	~1,9 GW	~10% din electricitate
Turcia	~1,7 GW	Creștere rapidă în anii 2010
Noua Zeelandă	~1,0 GW	~18–20% din electricitate
Kenya	~0,9–1,0 GW	Aproximativ 40–45% din electricitate în ultimii ani
Mexic, Italia, Islanda, Japonia	0,4–1,0 GW fiecare	Islanda folosește energia geotermală pentru ~30% din electricitate și ~90% din încălzirea locuințelor

Puterile sunt aproximative (IRENA / ThinkGeoEnergy, 2024–2025). Centralele individuale apar pe harta centralelor electrice.

Utilizarea directă: căldura geotermală

Folosită direct, căldura geotermală e mult mai eficientă decât transformată în electricitate. Studiul global al lui Lund și Toth a estimat utilizarea directă la circa 1.020 PJ (aproximativ 280 TWh) pe an în 2019, de peste două ori cât electricitatea geotermală, peste jumătate venind de la pompele de căldură sol-apă. Principalele utilizări:

Termoficarea. Reykjavik își încălzește circa 90% din clădiri cu apă geotermală. Parisul folosește acviferul Dogger din anii 1970 și încălzește astfel peste 250.000 de locuințe, iar Münchenul vrea ca rețeaua de termoficare să funcționeze în mare parte pe energie geotermală până în 2040.
Sere și agricultură (Țările de Jos, Kenya, Islanda).
Căldură industrială pentru uscare, procesarea alimentelor și celuloză.
Băi și stațiuni balneare, istoric cea mai mare utilizare.

Pompele de căldură sol-apă: energie geotermală pentru toți

Strict vorbind, căldura din stratul superficial al solului este în mare parte energie solară stocată, dar pompele de căldură sol-apă (GSHP) sunt de obicei socotite ca geotermale. La câțiva metri adâncime, solul rămâne tot anul aproape de temperatura medie anuală a aerului, circa 8–12 °C în Europa Centrală. O pompă de căldură legată de un foraj sau de un colector orizontal extrage iarna căldură din sol (și vara poate evacua căldură în sol, pentru răcire), cu un COP sezonier de 3,5–4,8.

Tip de colector	Extracție tipică	Cost instalat (Europa)
Foraj vertical (50–200 m)	40–70 W pe metru	40–80 € pe metru forat
Colector orizontal (1,2–2 m adâncime)	10–35 W pe m² de teren	Mai mic, dar cere suprafață mare de teren
Piloți energetici / fundații	20–60 W pe metru	Integrați în clădirile noi

O casă tipică de 10 kW are nevoie de aproximativ 150–200 m de foraj. Dimensionează-ți sistemul cu calculatorul pentru pompa de căldură sol-apă și compară-l cu variantele aer-apă în calculatorul pentru pompa de căldură. Suedia, Elveția și Germania au cele mai dense piețe rezidențiale de pompe sol-apă.

Costuri

Indicator	Interval tipic
Cost instalat, centrală electrică	3.000–6.000 $/kW (IRENA; mai mult la proiectele mici sau EGS)
Ponderea forajului în cost	30–50%
Adâncimea și costul unei sonde	1,5–4 km; 3–10 milioane $ pe sondă
LCOE, convențional (media globală IRENA, ultimii ani)	~0,06–0,07 $/kWh
LCOE, EGS (demonstrațiile actuale)	Mai mare; ținte de 0,05–0,07 $/kWh până în 2035 (DOE Enhanced Geothermal Shot: 45 $/MWh)
Factor de capacitate	70–95%

Riscul de explorare este cel mai mare obstacol. Un dezvoltator poate cheltui 10–30 de milioane $ pe sonde de explorare înainte să afle dacă zăcământul va produce. Ajută schemele de partajare a riscului, precum Geothermal Risk Mitigation Facility din Africa de Est. Compară costurile cu calculatorul LCOE.

Sistemele geotermale stimulate: un posibil salt

Energia geotermală convențională are nevoie de trei lucruri în același loc: căldură, fisuri naturale și apă. EGS le creează artificial pe ultimele două. Se forează sonde în roca fierbinte, se pompează apă sub presiune ca să deschidă fisuri, apoi fluidul circulă între sondele de injecție și cele de extracție. Progrese recente:

Forajul orizontal și stimularea în mai multe etape, ambele preluate din industria gazelor de șist, au redus puternic durata și costul forajului. Project Red al Fervo Energy din Nevada a început să livreze energie în 2023, iar proiectul Cape Station de 500 MW din Utah țintește prima producție în jurul lui 2026.
Laboratorul de teren FORGE al DOE din Utah a conectat sonde în granit la ~230 °C.
„Sistemele geotermale avansate” în circuit închis circulă fluidul prin sonde etanșe și nu au nevoie de stimulare.

Studiul GeoVision al DOE a estimat că, cu tehnologii mai bune, energia geotermală ar putea furniza 60 GW în SUA până în 2050 (circa 8,5% din producție). Raportul IEA din 2024 sugerează că geotermalul de nouă generație ar putea acoperi până la 15% din creșterea cererii globale de electricitate până în 2050, dacă costurile scad cum se estimează. Iar acel „dacă” e mare.

Regiunea ta se pretează?

Potențialul geotermal depinde de cât de adânc trebuie să mergi ca să găsești temperaturi utile, de cât de permeabilă e roca și de prezența apei. Un ghid orientativ:

Context geologic	Exemple	Utilizări geotermale realiste
Arcuri vulcanice și rifturi	Islanda, Kenya (Riftul Est-African), Indonezia, Filipine, Noua Zeelandă, America Centrală, Japonia	Centrale convenționale flash și binare, căldură directă
Bazine de extensie și acvifere sedimentare calde	Bazinul Panonic (Ungaria, vestul României), Grabenul Rinului Superior, Bazinul Parizian, Molasa bavareză, vestul Turciei	Termoficare, centrale binare, cogenerare
Scoarță continentală stabilă cu gradienți moderați	Cea mai mare parte a Marii Britanii, Scandinavia, estul SUA	Pompe de căldură sol-apă; căldură de adâncime pentru termoficare; EGS în viitor
Oriunde	–	Pompe de căldură sol-apă și stocare sezonieră la mică adâncime

Institutele geologice naționale publică hărți ale fluxului de căldură și ale temperaturii în adâncime, iar multe țări oferă instrumente online pentru autorizarea forajelor și pentru evaluarea potrivirii cu pompele sol-apă. Înainte ca cineva să se angajeze la o sondă de explorare pentru un proiect de adâncime, un studiu de fezabilitate adună de obicei datele din sondele de petrol și gaze existente, prospecțiunile seismice și analizele geochimice. Ungaria, de exemplu, are unele dintre cele mai mari fluxuri de căldură din Europa continentală și încălzește mai multe orașe cu apă termală. În România, Oradea folosește apa geotermală pentru termoficare din anii 1990.

Pentru o gospodărie decizia e mai simplă. Aproape orice grădină cu loc pentru un foraj sau un colector orizontal poate primi o pompă de căldură sol-apă, cu respectarea autorizațiilor locale și a regulilor de protecție a apelor subterane.

Impactul asupra mediului

Emisii. Centralele binare nu emit aproape nimic în funcționare. Centralele cu abur flash și abur uscat eliberează gaze necondensabile din zăcământ, mai ales CO₂ și hidrogen sulfurat. Emisiile din funcționare sunt de regulă de 5–100 g CO₂/kWh, dar unele câmpuri cu zăcăminte bogate în carbonați, cum sunt unele zone din vestul Turciei, depășesc 400 g/kWh. Medianele pe ciclu de viață sunt în jur de 30–40 g CO₂e/kWh (IPCC). Proiectul islandez CarbFix pompează CO₂ și H₂S înapoi în subteran, unde se mineralizează și devin rocă.

Seismicitatea indusă. Cele mai multe tremure sunt prea mici ca să fie simțite, dar proiectele EGS au provocat evenimente resimțite: Basel (2006, M3,4, proiect anulat) și Pohang, Coreea de Sud (2017, M5,5, legat de proiect de o anchetă guvernamentală). Proiectele moderne folosesc monitorizare în timp real și protocoale de tip „semafor”, care reduc injecția când activitatea seismică se intensifică.

Teren și apă. Energia geotermală ocupă puțin teren, cam cât nuclearul pe unitatea de energie sau mai puțin. Centralele binare cu răcire pe aer folosesc puțină apă. În unele câmpuri au apărut tasări ale terenului și daune izvoarelor termale și gheizerelor (Wairakei, Noua Zeelandă).

Pe scurt

Energia geotermală este singura sursă regenerabilă care livrează o producție constantă, zi și noapte, aproape oriunde pe Pământ, dar e rentabilă doar acolo unde căldura e la îndemână. Pentru electricitate rămâne o nișă, concentrată în țările vulcanice. Pentru căldură este deja o sursă majoră în locuri precum Islanda și Parisul, iar pompele de căldură sol-apă aplică același principiu oricărei case. Dacă sistemele geotermale stimulate își ating țintele de cost, ar putea deveni o sursă importantă de energie curată fermă. Vezi ce țări sunt în frunte pe harta mondială a energiei și modelează energia geotermală de mică adâncime pentru casa ta cu calculatorul pentru pompa de căldură sol-apă.

Calculatoare pentru acest subiect

Pompă de căldură geotermală Dimensionează o pompă de căldură sol-apă după necesarul tău de căldură: puterea în kW, metrii de foraj sau suprafața colectorului orizontal pentru solul ori roca ta (ratele de extracție VDI 4640), COP-ul sezonier, costul de funcționare și costul instalării, comparate cu o pompă aer-apă și cu gazul. Costul de funcționare al pompei de căldură Simulează lună de lună o pompă de căldură aer-apă în clima ta: necesarul de căldură, COP-ul la fiecare temperatură exterioară și temperatură de tur, consumul de curent, costul de funcționare comparat cu centrala actuală și CO₂-ul economisit. Calculator LCOE Capex, O&M fix și variabil, combustibil și consum specific de căldură, factor de capacitate, durată de viață, WACC, durata construcției, degradare și prețul carbonului → costul nivelat pe MWh, defalcat pe componente și comparat cu 11 tehnologii. Electricitate kWh → CO₂ Transformă orice cantitate de electricitate în CO₂ pe baza celei mai recente intensități medii a emisiilor rețelei din peste 210 țări și îți arată cât ar emite aceiași kWh în rețele mai curate sau mai poluante.

Întrebări frecvente

Câtă electricitate se produce din energie geotermală?

Centralele geotermale produc aproximativ 95–100 TWh pe an, cu o putere instalată de circa 16–17 GW, adică sub 0,5% din electricitatea globală. În câteva țări este însă o sursă majoră: aproximativ 40–45% din electricitate în Kenya, aproape 30% în Islanda și în jur de o cincime în Noua Zeelandă.

Energia geotermală este regenerabilă?

Da, cu condiția ca extracția de căldură și de fluid să fie gestionată sustenabil. Un zăcământ se poate răci sau își poate pierde presiunea dacă e supraexploatat, cum s-a întâmplat la The Geysers, în California. De aceea centralele moderne reinjectează fluidul răcit ca să mențină presiunea.

Care e diferența dintre centralele geotermale și pompele de căldură sol-apă?

Centralele geotermale acționează turbine cu căldură de temperatură înaltă, adusă de la kilometri adâncime, de regulă peste 100–150 °C. Pompele de căldură sol-apă folosesc stratul superficial al solului, la circa 8–15 °C, ca sursă stabilă de căldură sau ca loc de evacuare a căldurii pentru încălzirea și răcirea clădirilor și funcționează aproape oriunde.

Ce sunt sistemele geotermale stimulate (EGS)?

Un EGS creează un rezervor în roca fierbinte și uscată. Se injectează apă la presiune mare ca să deschidă fisuri, apoi fluidul circulă între sonde. Tehnicile preluate din forajele pentru gaze de șist au redus costurile, iar proiecte demonstrative precum cele ale Fervo Energy din Utah și Nevada urmăresc să facă energia geotermală viabilă și departe de regiunile vulcanice.

Energia geotermală provoacă cutremure?

Poate declanșa cutremure mici, mai ales la sistemele stimulate, unde apa e injectată sub presiune. Un cutremur cu magnitudinea 5,5 din Pohang, Coreea de Sud, în 2017, a fost pus pe seama unui proiect EGS, iar un proiect din Basel a fost oprit în 2006. Proiectele moderne se bazează pe monitorizare seismică și pe protocoale de tip semafor.

Cât costă electricitatea geotermală?

IRENA estimează costul nivelat mediu ponderat global al centralelor geotermale recente la aproximativ 0,06–0,07 dolari pe kWh, cu costuri instalate de regulă de 3.000–6.000 de dolari pe kW. Forajul înseamnă cea mai mare parte din cost și din risc.

Surse și referințe

Cifrele din acest ghid sunt intervale tipice, preluate din sursele de mai sus; valorile tale depind de locație, prețuri și echipamente. Pentru estimări adaptate locului tău, folosește calculatoarele recomandate.