WODY GEOTERMALNE POLSKI.pdf

WODY GEOTERMALNE POLSKI

WOJCIECH GÓRECKI

Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. Mickiewicza

30, 30-059 Kraków

e-mail: wgorecki@uci.agh.edu.pl

Z zasobów energii odnawialnej w Polsce, jedną z pierwszoplanowych ról w lokalnym i

regionalnym bilansie nośników energii, moŜe odegrać w najbliŜszej przyszłości energia

pozyskiwana z wód geotermalnych. Wykorzystanie czystych ekologicznie zasobów energii

geotermalnej jest realne i ekonomicznie uzasadnione dla wielu obszarów na NiŜu Polskim , w

Karpatach i Sudetach.

Zasoby energii geotermalnej w Polsce związane są z wodami podziemnymi róŜnych pięter

stratygraficznych występującymi na róŜnych głębokościach w obrębie jednostek

geologicznych NiŜu Polskiego, Sudetów i Karpat. Podstawowe zasoby wód geotermalnych na

NiŜu Polskim związane są z warstwami wodonośnymi ery mezozoicznej. Wody geotermalne

zakumulowane są tutaj przede wszystkim w formacjach piaszczystych dolnej kredy i dolnej

jury (Sokołowski J. 1987; Ney R., Sokołowski J. 1987; Ney R. 1985; Górecki W. i in. 1990;

Górecki W. i in. 1995).

Znaczne zasoby energii geotermalnej zakumulowane są w wodach zbiorników:

górnojurajskiego, środkowojurajskiego, górnotriasowego i dolnotriasowego (Górecki W. i in.

2000).

Wielkość obliczonych zasobów dyspozycyjnych energii geotermalnej dla wymienionych

zbiorników mezozoicznych na NiŜu Polskim wynosi 6,6 x 10 18 J, co stanowi równowartość

około 1,5 x 10 8 TOE/rok.

Wielkość obliczonych zasobów dyspozycyjnych energii geotermalnej moŜna korelować z

wartością zasobów energii geotermalnej obliczoną dla obszaru Europy przez R.Cataldiego

(1993, 1994). Szacuje on wielkość zasobów energii geotermalnej ( geothermal reserves) na

6·10 19 J/rok (co odpowiada 1430·10 6 TOE/rok). R.Cataldi uwaŜa, Ŝe energię geotermalną

moŜna w Europie wykorzystywać na stosunkowo niewielkim obszarze, obejmującym w

sumie kilka tysięcy kilometrów kwadratowych, gdzie znajduje się 5-10% wymienionych

zasobów. Na obszarach tych własności zasobów geotermalnych są szczególnie korzystne, a

równocześnie warunki rynku ciepłowniczego są na tyle atrakcyjne, Ŝe mogą przyciągnąć

kapitał inwestycyjny.

Przy ocenie wielkości zasobów dyspozycyjnych i eksploatacyjnych oraz ocenie moŜliwości

budowy instalacji geotermalnych naleŜy wziąć pod uwagę następujące uwarunkowania:

– Energia uzyskana z wód geotermalnych moŜe być wykorzystywana w miejscach

wydobywania wód. Zasoby eksploatacyjne będą więc ograniczone do rejonów miast i

miejscowości, rejonów przemysłowych, rolniczych i rekreacyjno-wypoczynkowych.

– Ze względu na znaczną kapitałochłonność inwestycji geotermalnych, lokalny rynek

ciepłowniczy powinien być bardzo atrakcyjny, zdolny do przyciągnięcia inwestorów.

– Budowa instalacji geotermalnych w naturalny sposób ograniczona jest do obszarów,

gdzie występują wody geotermalne o optymalnych własnościach.

Czynniki decydujące o opłacalności wykorzystania ciepła wód geotermalnych

Czynniki zaleŜne od warunków hydrogeotermalnych występujących na danym obszarze:

– wydajność eksploatacyjna wód podziemnych (®moc cieplna ujęcia),

– temperatura wód geotermalnych (

moc cieplna ujęcia),

koszt wykonania otworów),

– skład chemiczny wody/mineralizacja (®koszty eksploatacji).

Czynniki zaleŜne od sposobu obciąŜenia instalacji ciepła geotermalnego:

– roczny współczynnik obciąŜenia instalacji – czas wykorzystania pełnej mocy cieplnej

ujęcia (

jednostkowe koszty produkcji ciepła),

– stopień schłodzenia wody geotermalnej (®moc cieplna ujęcia),

– odległość geotermalnych otworów wiertniczych od odbiorcy ciepła (

nakłady na

rurociąg przesyłowy wody geotermalnej),

– koncentracja zapotrzebowania na ciepło na obszarze jego odbioru (

nakłady na sieć

dystrybucji ciepła).

Czynniki zaleŜne od makrootoczenia:

– koszty

produkcji

ciepła

metodami

konwencjonalnymi/ceny

paliw

konkurencyjność),

– poziom stóp procentowych kredytów inwestycyjnych (®koszt obsługi zaciągniętych

zobowiązań finansowych),

– proekologiczna polityka państwa (

dostępność środków finansowych na zasadach

preferencyjnych),

– wysokość środków finansowych przeznaczonych na badania naukowe i promocję

odnawialnych źródeł energii (

koordynacja działań zmierzających do szerszego i

efektywnego zagospodarowania OZE, propagowanie rzetelnej wiedzy i know-how).

Warunki temperaturowe i hydrogeologiczne mają decydujący wpływ na ekonomiczną

zasadność wykorzystania zasobów wód i energii geotermalnej.

Innymi czynnikami wpływającymi na ekonomiczną zasadność wykorzystania energii

geotermalnej są (Kuźniak T. 1990):

– koszt wierceń na jednostkę pozyskanej energii geotermalnej, zł/kW,

– odległość między miejscem pozyskania wody geotermalnej a uŜytkownikiem energii

geotermalnej, km,

– koncentracja zapotrzebowania na energię geotermalną w obszarze jej odbioru, kW/km 2 ,

– nominalna moc instalacji geotermalnej, kW,

– roczny współczynnik obciąŜenia systemu odbioru energii geotermalnej.

Znaczenie wymienionych czynników jest konsekwencją struktury nakładów kapitałowych i

kosztów eksploatacji systemów wykorzystujących ciepło wód geotermalnych o niskiej

entalpii. Instalacje geotermalne charakteryzują się znacznymi nakładami inwestycyjnymi,

związanymi głównie z kosztami wierceń i bardzo niskimi kosztami bieŜącej eksploatacji.

Ponadto przewaŜająca część nakładów, ponoszonych na etapie budowy instalacji, jest

– głębokość zalegania warstwy wodonośnej (

(

niezaleŜna od ilości ciepła odbieranego z eksploatowanej wody geotermalnej. W celu

zapewnienia niskich jednostkowych kosztów pozyskania ciepła konieczne jest zatem

moŜliwie pełne wykorzystanie, w skali roku, potencjalnych zasobów energii cieplnej.

Zagadnienie powyŜsze sprowadza się do przestrzegania zasady minimalizacji temperatury

wody geotermalnej, kierowanej do otworu chłonnego, oraz maksymalizacji rocznego

współczynnika obciąŜenia, czyli innymi słowy, do utrzymywania odbioru ciepła na moŜliwie

wysokim, stałym poziomie w ciągu roku. Oba działania prowadzą do wzrostu rocznej

produkcji ciepła, a tym samym do obniŜenia jednostkowych kosztów energii cieplnej.

Wody geotermalne czystym ekologicznie ź ródłem energii

Energia pozyskania z wód geotermalnych jest energią przyjazną dla środowiska. Woda gorąca

wydobywana otworem eksploatacyjnym z warstwy wodonośnej po przejściu przez

wymiennik ciepła jest zatłaczana w ten sam horyzont otworem chłonnym. Przykładem

ograniczenia emisji zanieczyszczeń z tytułu funkcjonowania ciepłowni geotermalnej w

odniesieniu do emisji z ciepłowni węglowej o analogicznej co geotermalna produkcji ciepła

jest miasto Konin. Zbudowanie ciepłowni geotermalnej o nominalnej mocy 12 MW pozwoli

na wyeliminowanie zanieczyszczeń gazami i pyłami, co przedstawia poniŜsza tabela.

Składnik

Emisja zanieczyszczeń

ciepł. węglowej

E 1 [kg/rok]

Emisja

zanieczyszczeń ciepł.

geotermalnej

E 2 [kg/rok]

Procentowe

ograniczenie emisji

100%·(E 1 -E 2 )/E 1

[%]

Benzo(a)piren

18,85

100,00

Sadza

848,25

100,00

Pył

530 156,36

17,01

100,00

CO 2

24 740 630,05

2 303 639,10

90,69

117 812,52

316,69

99,73

NO x *

47 125,01

2 252,03

95,22

SO 2

188 500,04

100,00

Węglow. alifatyczne

23 562,50

105,09

99,55

Węglow.

aromatyczne

23 562,50

45,04

99,81

* emisja tlenków azotu w przeliczeniu na NO 2

Decentralizacja gospodarki energią i wprowadzenie tam gdzie jest to moŜliwe z

ekonomicznego i środowiskowego punktu widzenia, małych i ekologicznie bezpiecznych

systemów opartych o odnawialne źródła energii, w tym energii geotermalnej jest celem Unii

Europejskiej i Polski.

Literatura:

Cataldi R., 1993 – Problemy środowiska i kosztów zagospodarowania energii geotermalnej.

Tech.Poszuk.Geol. – Geosynoptyka i Geotermia nr 5-6.

Cataldi R., 1994 – Outline of General Problems and Costs of Geothermal Development, with

Particular Reference to Europe. Conference held at the University of Mining and

Metallurgy in Cracow, 9 June 1994.

Górecki W., Adamczyk A.F., Szczepański A., Szklarczyk T. 1990 - Atlas wód

geotermalnych NiŜu Polskiego. ISE AGH Kraków, Okr.Przeds.Geod.Kartogr. Poznań.

Górecki W., Kuźniak T., Łapinkiewicz A.P., Maćkowski T., Strzetelski W., Szklarczyk T.

1995 - Atlas zasobów energii geotermalnej na NiŜu Polskim. ZSE AGH, Towarzystwo

Geosynoptyków „GEOS”, Kraków.

Górecki W. i in., 2000 - Analiza geologiczna i ocena zasobów wód i energii geotermalnej w

formacjach jury środkowej i górnej oraz triasu na NiŜu Polskim. Projekt KBN. Arch.

ZSE AGH, Kraków.

Kuźniak T., 1990 - Odbiór i wykorzystania ciepła z wód geotermalnych o niskiej entalpii. W:

Atlas wód geotermalnych NiŜu Polskiego. Kraków.

Ney R., 1985 - Perspektywy wykorzystania energii geotermalnej. Mat.Konf., Zakopane.

Ney R., Sokołowski J., 1987 - Wody geotermalne Polski i moŜliwości ich wykorzystania.

Nauka Polska nr 6.

Sokołowski J., 1987 - MoŜliwości wykorzystania wód geotermalnych do uzupełnienia

bilansu energetycznego Polski. Mat.Konf., Wołomin.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: