Page 1

Reklama

mocne może być rozważenie oferty Deminga, mistrza zarządzania jakością. Stwierdził, że: „Liderzy powinni pracować nad systemami, a nie w systemach”.

Jak sobie radzisz w roli lidera? Liderzy mogą opracować plan poprawy równowagi swoich ról przywódczych poprzez samoocenę. Narzędzie znajduje się w ankiecie (rys. 1); jest to jeden ze sposobów oceny własnej aktualnego profilu przywództwa. Badanie samooceny to tylko szybkie zobrazowanie stylu. Obiektywnie patrząc na siebie poprzez ankietę, można lepiej zrozumieć obszary, które wymagają więcej uwagi. Oto krótki opis elementów ankiety: • Status zespołu – zespół powinien mieć status, by skupiać się na wymaganiach klientów, zapewniać wspólną misję i zapewniać zgodność z większymi celami organizacji. Status zapewnia zrozumienie, w jaki sposób zespół i osoby wpływają na większą organizację. • Konstrukcja zespołu – projektowanie zespołowe odnosi się do takich podstawowych procesów pracy, ról i obowiązków, zrozumienia, w jaki sposób praca jest ze sobą powiązana, oraz jasności procedur wykorzystywanych do wykonywania zadań. Konstrukcja zawiera również postanowienia dotyczące ulepszania obecnych procesów, sposobu oceny wkładu zespołu i  przyjęcia (gdy się pojawiają) dobrych pomysłów. Przywódcy dbają o to, by ich ludzie byli kompetentni technicznie do przeprowadzania procesów, za które odpowiedzialna jest każda osoba. • Relacje personalne – relacje w  zespole bardziej zajmują się kwestiami kulturowymi. Tożsamość grup, takich jak to, w jaki sposób pomagają sobie nawzajem, będąc wielozadaniowymi lub otwartymi na bycie dobrym kolegą z drużyny i w razie potrzeby służyć pomocą. Relacje są wspierane przez zasady i  procedury, które są uczciwe i  sprawiedliwe. Czy istnieje atmosfera koleżeństwa i  afiliacji zespołowej? W tych okolicznościach zaufanie i wzajemny szacunek są wysokie. Członkowie zespołu słuchają się nawzajem, a ludzie czują się bezpiecznie, wyrażając swoje opinie. Kiedy pojawiają się konflikty, T E Msą ATbardziej N U M Eproduktywnie R U I B E Z Prozwiązywane, I E C Z E Ń S T Wponieważ O ludzie szukają wzajemnie korzystnych rozwiązań.

NIE DOPUŚCIĆ DO KATASTROFY Zwróćmy uwagę, że te trzy obszary (status, konstrukcja i relacje) są dostosowane do atrybutów Pioniera (status), Architekta (konstrukcja) i Coacha (relacje).

*** I Bezpieczeństwo wybuchowe Wszyscy mamy skłonność w kierunku niektórych ról. Poprawa satysfakcji pracowników i ogólna I z pięciu Cyberbezpieczeństwo wydajność wynikają z bycia bardziej pracowitym w zaroli Pioniera, I stosowaniu Dostawy LNGArchitekta i Trenera. Pamiętaj, że sukces jako lidera zależy od zdolności do równoważenia pięciu ról odpowiednich do potrzeb organizacji.

Zapomniane katastrofy > 8

Wykorzystanie paliw z odpadów... > 30

Wsparcie dla energożerców > 36


D O DAT E K

I

ENERGETYKA EXTRA

CIEPŁO Z ZIEMI

O energii geotermalnej mgr Zygmunt Katolik niezależny ekspert

Skąd dokładnie bierze się energia geotermalna? Jak można wykorzystać ją do współpracy z systemami ciepłowniczymi, a jak zagospodarować poza ciepłownictwem? Jakie są zalety i wady źródeł geotermalnych oraz ryzyka występujące w tego typu przedsięwzięciach inwestycyjnych?

46 ECiz 8/2018


D O DAT E K

ENERGETYKA EXTRA

i zwierząt, wzmogły działania społeczeństw do poszukiwania nowych, bezpiecznych źródeł energii, bardziej przyjaznych środowisku naturalnemu oraz ludziom. Od momentu, kiedy ochrona środowiska pełni ważne miejsce w polityce gospodarczej kraju, szczególny nacisk kładzie się na rozważne i racjonalne korzystanie z zasobów naturalnych. Zapobieżeniem postępującej degradacji środowiska przyrodniczego są nie tylko remonty i modernizacja energetyki tradycyjnej. To przede wszystkim stopniowe eliminowanie paliw naturalnych i wykorzystywanie niekonwencjonalnych odnawialnych źródeł energii, a także wprowadzanie wysoce energooszczędnych materiałów i innowacyjnych technologii w przemyśle, budownictwie mieszkaniowym i gospodarstwach domowych. Rosnące koszty produkcji energii oraz wysokie ryzyko możliwości wyczerpania się nieodnawialnych zasobów energetycznych od wielu lat wzbudzało zainteresowanie zarówno naukowców, jak i licznych przedsiębiorców, skierowane na poszukiwanie niekonwencjonalnych źródeł energii. Szczególny wkład

Fot.: 123rf

W

codziennym powszechnym życiu energia była, jest i  zawsze będzie potrzebna ludziom1. Przede wszystkim jest niezbędna do ogrzewania hal fabrycznych, pomieszczeń, oświetlania ulic i mieszkań, w transporcie, w pracy maszyn i urządzeń w przemyśle, rolnictwie oraz w gospodarstwach domowych. W efekcie szybko postępującego rozwoju społeczno-gospodarczego krajów wzmaga się też popyt na energie elektryczną i cieplną. Zaspokojenie tego zwiększonego zapotrzebowania skutkuje wzrostem zużycia paliw kopalnych, których zasoby w przyrodzie powoli, stopniowo się wyczerpują, a paliwa te należą do surowców nieodnawialnych. Masowe spalanie paliw kopalnych oraz substancji powstałych w  wyniku ich przetworzenia generuje wiele negatywnych skutków w przyrodzie. W wysokim stopniu przyczynia się do zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego związkami trującymi, popiołami. Intensywność eksploatacji paliw kopalnych, ich szkodliwość dla otoczenia, zły wpływ na zdrowie ludzi

I

7/2018 47 ECiz 8/2018


energet y k a E X T R A

na tym polu mają badania geologiczne, wykonywane w celu poszukiwania, rozpoznania i udokumentowania zasobów wód geotermalnych na terenie kraju2. Alternatywę dla surowców energetycznych, takich jak: węgiel kamienny, brunatny, ropa naftowa i  gaz ziemny w  dzisiejszych uwarunkowaniach gospodarczych stanowią odnawialne źródła energii charakteryzujące się tym, że oddając energię, same nie znikają bezpowrotnie. Energia geotermalna to bez wątpienia jedno z ciekawszych rozwiązań technicznych dla tradycyjnych sposobów grzewczych.

Budowa Ziemi

Prowadzone badania geologiczne, a w szczególności obserwacje fal sejsmicznych powstających podczas trzęsień Ziemi, pozwoliły naukowcom dokładniej Rys. 1 poznać strukturę budowy planety. Na podstawie szczeWidok kuli ziemskiej gółowych analiz danych sejsmologicznych przyjęto w przekroju (źródło: opracowano tezę, że Ziemia ma budowę warstwową3. Według tej z wykorzystaniem: hipotezy wyróżnia się tu trzy warstwy, wśród których Energia geotermalna, znajdują się: skorupa ziemska, płaszcz oraz jądro. PoInternet: http:// szczególne warstwy przedstawione na rysunku 1 różnią ekowiedza.hol.es/ category/energiasię między sobą budową, składem chemicznym, jak geotermalna/) i właściwościami fizycznymi. Zewnętrzną i zarazem najcieńszą powłokę Ziemi stanowi skorupa. W jej w budowie wyróżnia się dwie warstwy: skorupę kontynentalną i oceaniczną. Obie skorupy posiadają różną grubość, budowę geologiczną, wiek i skład chemiczny, a także sposób powstania. W rejonach aktywnych tektonicznie grubość skorupy ziemskiej waha się od 35 km do 45 km, a w rejonach stabilnych oscyluje w przedziale od 55 km do 70 km. W  budowie Ziemi skorupa oceaniczna jest warstwą najcieńszą, a jej grubość zawiera się w przedziale od 10 do 12 km4. Kolejną powłokę Ziemi tworzy płaszcz ziemski. Jest to warstwa leżąca pomiędzy skorupą ziemską a jądrem Ziemi. Płaszcz ziemski znajduje się na głębokości od 35 do około 2900 km, co czyni go najgrubszą warstwą planety5. Płaszcz obejmuje dwie warstwy, które tworzą: płaszcz dolny i płaszcz górny. Płaszcz dolny zbudowany jest głownie z niklu, żelaza, krzemu i magnezu, natomiast płaszcz górny tworzą związki chromu, żelaza, krzemu i magnezu6. Trzecią, najgłębiej umieszczoną warstwę planety, stanowi jądro Ziemi. Zgodnie z  powszechnie przywano z wykorzystaniem: Energia geotermalna, Internet: http://ekowiedza.hol.es/category/energia-geotermalna/ jętymi poglądami jest ono kulą o  promieniu 3470 zarazem najcieńszą powłokę Ziemi stanowi skorupa. W jej w budowie wyróżnia km7. Dzielisię się dwie na dwie części: stałe jądro wewnętrzne orupę kontynentalną i oceaniczną. Obie skorupy posiadają różną grubość, budowę o promieniu około 1215 km i płynne jądro zewnętrzwiek i skład chemiczny, a także sposób powstania. ne wokół niego, o grubości 2270 km. Przyjmuje się, aktywnych tektonicznie grubość skorupy ziemskiej waha się od 35 kmżedo 45Ziemi km, amają w taki sam skład chemiczny, choć jądra bilnych oscyluje w przedziale od 55 km do 70 km. W budowie Ziemi skorupa oceaniczna występujący w innych stanach skupienia8. najcieńszą, a jej grubość zawiera się w przedziale od 10 do 12 kmiv. Wnętrze Ziemi pozostaje ciągle gorące, główokę Ziemi tworzy płaszcz ziemski. Jest to warstwa leżąca pomiędzy skorupą a po procesie formowania się nie jakoziemską pozostałość mi. Płaszcz ziemski znajduje się na głębokości od 35 do około 2900 globu km, co czyni go ziemskiego. Wraz z  głębokością poniżej jej dolny i płaszcz warstwą planetyv. Płaszcz obejmuje dwie warstwy, które tworzą: płaszczpowierzchni, im dalej w  głąb Ziemi, tym tempecz dolny zbudowany jest głownie z niklu, żelaza, krzemu i magnezu, natomiast płaszcz ratura staje się coraz wyższa. Na głębokości 35 związki chromu, żelaza, krzemu i magnezuvi. kilometrów notowana temperatura wynosi ponad głębiej umieszczoną warstwę planety stanowi, jądro Ziemi. Zgodnie900°C, z powszechnie a w pobliżu jądra jest bliska 4500°C. Ziemia jądro oglądami jest ono kulą o promieniu 3470 kmvii. Dzieli się na dwie części: posiadastałe własne źródło ciepła, którego generatorem o promieniu około 1215 km i płynne jądro zewnętrzne wokół niego, o grubości 2270 km. temperatura może dochodzić do jest jej jądro, gdzie 9 ę, że jądra Ziemi mają taki sam skład chemiczny, choć występujący w6000°C innych stanach od skorupy ziemskiej z każdym . Począwszy dodatkowym kilometrem w głąb Ziemi temperatura mi pozostaje ciągle gorące, głównie jako pozostałość po procesie formowania się globu wzrasta o około 30°C. Ciepło z głębi dociera do jej Wraz z głębokością poniżej jej powierzchni, im dalej w głąb Ziemi, tym temperatura staje część zostaje wypromieniowana powierzchni, a jego yższa. Na głębokości 35 kilometrów notowana temperatura wynosi ponad 900°C,kosmiczną. a w w przestrzeń opracowano B.Noga, posiada Analiza możliwości wykorzystania instalacji geotermalnych w województwie jest jej ao: kujawsko-pomorskim, jest bliska 4500°C. Ziemia własne źródło ciepła, którego generatorem Rys.z2wykorzystaniem: Ziemia stanowi ogromny rezerwuar zasobów s.2, Proces nagrzewania się wód termalnych z każdym temperatura może dochodzić do 6000°Cix. Począwszy od skorupy ziemskiej et: http://naszaenergia.kujawsko-pomorskie.pl/fileadmin/doc/konf2015-06/m1/ANALIZA-B.Noga.pdf energii cieplnej. Są one tylko w bardzo niewielkim (źródło: opracowano z wykorzystaniem: B.Noga, Analiza możliwości wykorzystania instalacji geotermalnych kilometrem w głąb Ziemi temperatura wzrasta o około 30°C. Ciepło z głębi dociera do jej stopniudowykorzystywane i  zagospodarowywane w województwie kujawsko-pomorskim, s.2, Internet: y pochodzące z opadów atmosferycznych (2)http://naszaenergia.kujawsko-pomorskie.pl/fileadmin/doc/ wsiąkają w powierzchniowe warstwy i przenikają a jego część zostaje wypromieniowana w przestrzeń kosmiczną. ludzi. rza Ziemi,konf2015-06/m1/ANALIZA-B.Noga.pdf) gdzie przepływając przez kanały skalne oraz szczeliny ogrzewają się.przez Ogrzane owi ogromny rezerwuar(5),zasobów energii cieplnej.głębokościach Są one tylko w bardzo niewielkim rają do stref wodonośnych zalegających na znacznych i wzbogacają zasoby orzystywane geotermalnych.i zagospodarowywane przez ludzi. o geotermalne zawarte w warstwie wodonośnej (5) pochodzi z wnętrza Ziemi. Jest przenoszone 48 poprzez ECiz 8/2018 odka Ziemi warstwy do powierzchnixi. Jego głównym źródłem jest płynna magma grzewania wód kolejne geotermalnych znajdująca się bezpośrednio pod skorupą ziemską. Głębokość jej zalegania jest bardzo e podziemnych zasobów geotermalnych w przyrodzie odbywa dzięki obiegowi ją stopiona masa się krzemianów i nicowana i zależy od budowy złóż strukturalnej skorupyxii. Stanowi przebiegu procesu nagrzewania się wód geotermalnych zobrazowano rysunku krzemów o temperaturze osiągającej nawet 1400°C. Zawarte w magmie (4) ciepłona wędruje od 2.


energet y k a E X T R A

Proces nagrzewania wód geotermalnych

Powstawanie podziemnych zasobów złóż geotermalnych w przyrodzie odbywa się dzięki obiegowi wody10. Istotę przebiegu procesu nagrzewania się wód geotermalnych zobrazowano na rysunku 2. Wody pochodzące z opadów atmosferycznych (2) wsiąkają w powierzchniowe warstwy i przenikają do wnętrza Ziemi, gdzie przepływając przez kanały skalne oraz szczeliny, ogrzewają się. Ogrzane docierają do stref wodonośnych (5), zalegających na znacznych głębokościach i wzbogacają zasoby wód geotermalnych. Ciepło geotermalne zawarte w  warstwie wodonośnej (5) pochodzi z  wnętrza Ziemi. Jest przenoszone ze środka Ziemi poprzez kolejne warstwy do powierzchni11. Jego głównym źródłem jest płynna magma (4) znajdująca się bezpośrednio pod skorupą ziemską. Głębokość jej zalegania jest bardzo zróżnicowana i  zależy od budowy strukturalnej skorupy12. Stanowi ją stopiona masa krzemianów i  glinokrzemów o  temperaturze osiągającej nawet 1400°C. Zawarte w  magmie (4) ciepło wędruje od stref cieplejszych ku chłodniejszym. Po drodze ten strumień energii pierwotnej jest dodatkowo zasilany opracowano z wykorzystaniem: S.Podkoński, P.Ignaczak, Analiza możliwości wykorzystania energii alternatywn ciepłem radiogenicznym pochodzącym z Źródło: rozpadu Rys. 3 gospodarce energetycznej województwa łódzkiego, Biuro Planowania Przestrzennego Województwa Łódzk Okręgi występowania pierwiastków promieniotwórczych, rozproszonych na terenie kraju. Najczęściej występują one grudzieńzacjach 2007, s.31. wód geotermalnych w skałach płaszcza i skorupy Ziemi. Nad magmą (4) na głębokości, która waha się od 1 km do 10 km. w Polsce Okręgami najbardziej atrakcyjnymi pod względem możliwości wykorzystania ciepła znajdują się skały krystaliczne (3) oraz warstwa wo- W związku z tym naturalny, samoistny wypływ gorą(źródło: opracowano geotermalnych na terenie kraju są: prowincja karpacka, obszar grudziądzko-warszawski oraz donośna (5). Płynna magma (4) nagrzewa do wyso- cej wody powierzchnię z taknajkorzystniejsze znacznych z wykorzystaniem: szczecińsko-łódzki. W termalnej prowincji na karpackiej występują warunki eksploatacji S. Podkoński, kiej temperatury leżącą nad nią warstwę wodonośną głębokości zdarza się bardzo Jednak w natugeotermalnych, natomiast sprzyjające – rzadko. w obszarze grudziądzko-warszawskim oraz w pa xiii P. I gnaczak, . szczecińsko-łódzkim (5), która od góry przykryta jest najczęściej warstwą rze, w przyrodzie bywają przypadki, że wypływa ona Analiza Głębokość, samoczynnie na jakiej umiejscowione są pokłady jestmożliwości zmienna w różn skalną, charakteryzującą się słabym przewodnictwem na powierzchnię ziemi wód pod geotermalnych, wpływem wykorzystania lokalizacjach na terenie kraju. Najczęściej występują one na głębokości, która waha się od 1 km do cieplnym. Ogrzana w ten sposób woda podziemna podwyższonego ciśnienia hydrostatycznego. W Polsce energii alternatywnej km. W związku z tym naturalny, samoistny wypływ gorącej wody termalnej na powierzchnię z w gospodarce może wędrować do powierzchni ziemi w znacznych postaci głębokości to ciekawe zjawisko można zaobserwować w dwóch zdarza się bardzo rzadko. Jednak w naturze, w przyrodzie bywają przypadki wypływa samoczynnie nauzdrowiskowych, powierzchnię ziemi pod wpływem energetycznej podwyższonego ciśnie gorącej wody lub pary, ewentualnie tworzyć gorące ona miejscowościach a  mianowicie 14 hydrostatycznego. W Polsce to ciekawe zjawisko można zaobserwowaćwojewództwa w dwóchłódzkiego, miejscowośc złoża wody zalegające na dużych głębokościach. w Cieplicach i Lądku Zdroju . Biuro Planowania uzdrowiskowych, a mianowicie w Cieplicach i Lądku Zdrojuxiv. W tabeli 1 zestawiono dane charakteryzujące kraPrzestrzennego W tabeli 1 zestawiono dane charakteryzujące krajowy potencjał zasobów geotermalnych. Województwa jowy potencjał zasobów geotermalnych. Złoża geotermalne w Polsce Łódzkiego, grudzień Tab. 1 Zasoby wód geotermalnych na terenie kraju Analiza danych z tabeli 1 potwierdza, że najbardziej Polska jest krajem, który posiada korzystne wa2007, s. 31) Zasoby energii Formacja Objętość wód na obszarze Polski runki występowania wód termalnych. Pomimo, że zasobnym w energię geotermalną Powierzchnia Lp. Nazwa rejonu cieplnej geologiczn geotermalnych 2 w tys. km leży w strefie poza obszarami aktywności tektonicznej jest okręg szczecińsko-łódzki, w którym skumulowana w mln tpuxv zbiorników w km3 szacowana jest na3 18  812 mln4 tpu. i  wulkanicznej, na jej terytorium występują 1bogate energia cieplna 2 5 6 kredowa Również znaczną zasobnością ok. energii cechuje złoża energii geotermalnej skumulowane w gorących 70 3 110 się 11 900 1 Okręg grudziądzko-warszawski jurajska wodnych podziemnych zbiorników. Wśród zbioru subbasen warszawsko-grudziądzki oraz przedkarpacki. kredowa ok. 67 2 854 18 812 2 Okręg szczecińsko-łódzki jurajska odnawialnych źródeł energii najwyższym potencja- Skumulowana energia cieplna w tych okręgach przyjjurajska 3 muje wartości odpowiednio 11 900 łem energetycznym wyróżnia się zwłaszcza energia ok. 39mln tpu i 1 555 155 995 triasowa Okręg podsudecko-północnoświętokrzyski permańska geotermalna, zgromadzona w  licznych zbiornikach mln tpu. jurajska W poszczególnych okręgach na terenie kraju pogeotermalnych umiejscowionych na terenie kraju w 10 triasowa permańska ok. 162 ok. 12oraz ich objętość ok. 21 4 Okręg pomorski wierzchnia zbiorników gorącej wody okręgach jej występowania (rysunek 3). karbońska Okręgami najbardziej atrakcyjnymi pod względem jest znacznie zróżnicowana, a co za tym idzie również możliwości wykorzystania ciepła wód geotermalnych poziom zasobów skumulowanej energii cieplnej w tych na terenie kraju są: prowincja karpacka, obszar gru- wodach jest też różny i oscyluje w przedziale, którego dziądzko-warszawski oraz pas szczecińsko-łódzki. dolną granicę szacuje się na 113 mln tpu, a górną na W prowincji karpackiej występują najkorzystniejsze 18 812 mln tpu. Złoża wód geotermalnych znajdują się pod powarunki eksploatacji złóż geotermalnych, natomiast sprzyjające – w  obszarze grudziądzko-warszawskim wierzchnią prawie 80% terytorium Polski16. Skalę oraz w pasie szczecińsko-łódzkim13. poziomu wielkości temperatur wód geotermalnych Głębokość, na jakiej umiejscowione są pokłady w  miejscach jej zalegania na terenie kraju przedstawód geotermalnych, jest zmienna w różnych lokali- wiono na rysunku 4.

ECiz 8/2018 49


energet y k a E X T R A

Lp.

Nazwa rejonu

1

2 Okręg grudziądzko-warszawski Okręg szczecińsko-łódzki Okręg podsudecko-północnoświętokrzyski

1 2

3

4

5 6 7

8

Okręg pomorski

Okręg lubelski Okręg przybałtycki Okręg podlaski

Okręg przedkarpacki

Okręg karpacki 9

10

Okręg sudecko-świętokrzyski

Tab. 1 Zasoby wód geotermalnych na terenie kraju (źródło: opracowano na podstawie: S. Podkoński, P.I gnaczak, Analiza możliwości wykorzystania energii alternatywnej w gospodarce energetycznej województwa łódzkiego, Biuro Planowania Przestrzennego Województwa Łódzkiego, grudzień 2007, s. 31-32)

50 ECiz 8/2018

3

4

Zasoby energii cieplnej w mln tpu15 5

ok. 70

3 110

11 900

kredowa jurajska

ok. 67

2 854

18 812

kredowa jurajska

ok. 39

155

995

jurajska triasowa permańska

Objętość wód Powierzchnia geotermalnych 2 w tys. km w km3

Formacja geologiczna zbiorników 6

jurajska triasowa ok. 12 ok. 21 ok. 162 permańska karbońska dewońska karbońska 12 30 193 dewońska permańska 15 38 241 kambryjska permańska 7 17 113 karbońska kambryjska mioceńska kredowa ok. 16 362 ok. 1 555 jurajska triasowa trzeciorzędowa kreda ok. 13 ok. 100 ok. 714 na Podhalu jurajska i triasowa Nieocenione ilościowo, ale znaczne zasoby energii geotermalnej związane są ze strefami dyslokacyjnymi sudeckich skał krystalicznych wraz z warstwami osadowymi i krystalicznymi Opolszczyzny.

Temperatura wód geotermalnych, w zależności od miejsca lokalizacji złoża na terenie kraju, kształtuje się różnie i zawiera się w przedziale, którego dolna granica wynosi 20°C, a górna 120°C, najczęściej z reguły nie przekracza 100°C17.

Eksploatacja wód geotermalnych – system dwuotworowy Wody geotermalne występujące na obszarze Polski znajdują się wyłącznie pod ziemią. Ich pokłady zalegają na głębokościach od kilku do kilkunastu kilometrów, co w bardzo wielu przypadkach uniemożliwia ich wydobycie i eksploatację18. O sposobie udostępnienia energii geotermalnej decydują przede wszystkim warunki geologiczne jej występowania. W celu jej wydobycia często wykonuje się odwierty, aby wydobyć zalegające tam pokłady gorącej wody19. Tworzone otwory wiertnicze do głębokości zalegania gorących wód geotermalnych są głównym sposobem jej wydobycia na powierzchnię. Dostęp do złóż geotermalnych umożliwiają kanały wydobywczo-zatłaczające. Można je podzielić na dwa podstawowe systemy eksploatacyjne, to jest na systemy dwuotworowe i jednootworowe20.

Wykorzystanie gorących wód geotermalnych obejmuje proces wydobycia ich ze złoża podziemnego na powierzchnię i odebranie skumulowanego w nich ciepła. Nośnikiem ciepła geotermalnego są zwykle wody złożowe, które – przeważnie jako solanki o  różnym stopniu stężenia – wypełniają pory i szczeliny skał21. Aby źródło geotermalne było odnawialne, woda musi systematycznie cyrkulować i być uzupełniana (w sposób naturalny lub też sztucznie), wodą dostarczaną z powrotem do strefy wygrzewania. Na rysunkach 5 i  6 przedstawiono przykłady dwuotworowego systemu eksploatacyjnego wód geotermalnych zwanym dubletem geotermalnym. W  Polsce funkcjonują systemy ciepłownicze wykorzystujące zasoby geotermalne z  pozyskaniem ciepła z  dubletu otworów. Dwuotworowy system eksploatacyjny wód geotermalnych przedstawiony na rysunku 5 składa się z dwóch geotermalnych otworów: eksploatacyjnego (7) i  chłonnego (8) zabudowanych w pewnej odległości od siebie. Podstawową zasadą działania dubletu geotermalnego jest zapewnienie ciągłości przepływu cieczy pomiędzy otworem eksploatacyjnym (7) a  otworem chłonnym (8) wynikające z konieczności wtłaczania w tym samym czasie wydobytej wody ze złoża (5)22. Woda geotermalna wydobywana za pomocą otworu eksploatacyjnego (7), rurociągiem tłoczona jest do Zakładu Geotermalnego (9), gdzie przepływając przez wymiennik ciepła ogrzewa wodę sieciową krążącą w obiegu zamkniętym odbiorców ciepła (10), która po oddaniu ciepła w urządzeniach odbiorczych powraca z powrotem do Zakładu Geotermalnego (9) celem ponownego ogrzania. Natomiast woda ze złoża geotermalnego, znacznie już schłodzona (6), jest transportowana do otworu chłonnego (8) i zatłaczana do warstwy wodonośnej (5), z  której została wydobyta na powierzchnię. Transport wody geotermalnej na powierzchnię i  jej ponowne zatłaczanie odbywa się przy użyciu pomp: głębinowej i zatłaczającej. W wariancie technologicznym przedstawionym na rysunku 6 występują również dwa niezależne zamknięte obiegi wody krążącej w układach ciepłowniczych. Jednym z nich jest układ wody geotermalnej składający się z otworu eksploatacyjnego (1), pompy głębinowej (9), dwóch głowic (8), rur obiegu wody geotermalnej (4), zespołu filtrów (7), systemu wymienników (3), pompy zatłaczającej (10) oraz otworu chłonnego (2). Drugi układ tak funkcjonującego systemu ciepłowniczego obejmuje obieg technologiczny wody sieciowej (5), zespół wymienników ciepła (3) oraz odbiorców ciepła w budynku wielorodzinnym (6). Zespół wymienników (3) stanowi dla obu obiegów instalacji technologicznej wspólne urządzenie, w którym następuje wymiana ciepła. Wydobywana z głębokiego odwiertu gorąca woda geotermalna otworem eksploatacyjnym (1) jest tłoczona przy użyciu pompy głębinowej (9) rurociągiem wody geotermalnej (4) do zespołu filtrów (7), skąd


energet y k a E X T R A

następnie jest kierowana do wymienników (3), gdzie przepływając oddaje swoje ciepło powracającej od odbiorców ciepła (6) wodzie sieciowej. Po oddaniu ciepła, co wiąże się z jej znacznym schłodzeniem, woda geotermalna jest zatłaczana pompą (10) do zespołu filtrów (7), skąd następnie kierowana jest rurociągiem (4) do otworu chłonnego (2), w którym płynie z powrotem do warstwy wodonośnej. Natomiast woda sieciowa obiegu technologicznego (5) po schłodzeniu u odbiorców (6) w budynku wielorodzinnym wraca do zespołu wymienników (3) celem ponownego ogrzania. W obu układach obiegu wody geotermalnej i sieciowej wymiana ciepła odbywa się w sposób ciągły. W technologii dwuotworowej pozyskiwania wód geotermalnych niezbędne jest zachowanie odpowiedniej odległości między otworami: eksploatacyjnym (produkcyjnym) i chłonnym (zatłaczającym). Wysoki stopień urbanizacji wpływa na lokalizację otworów wiertniczych, ograniczając w  znacznym stopniu możliwości lokalizacji nowych inwestycji23. Otwory geotermalne nie powinny być zlokalizowane zbyt blisko siebie, jak i  też być znacznie oddalone. Bliskie sąsiedztwo otworów: eksploatacyjnego i chłonnego, może przyczynić się do szybkiego wychłodzenia 4 geotermalne – ciepło wnętrza Ziemi w służbie człowieka, Uniwersytet Wrocławski, P strefy zbiornika wodnego umiejscowionego Źródło: między A.Hałuszczak,Rys. Wody Temperatury wód geotermalnych w Polsce slajd 21. otworami, a  tym samym doprowadzić do spadku (źródło: A.Hałuszczak, Wody geotermalne – ciepło wnętrza Ziemi w służbie człowieka, Uniwersytet Wrocławski, temperatury i  zmniejszenia mocy cieplnej systemu. slajd 21) Temperatura wód Prezentacja, geotermalnych, w zależności od miejsca lokalizacji złoża na terenie kraju, Natomiast znaczna odległość między otworami może się różnie i zawiera się w przedziale, którego dolna granica wynosi 20°C a górna 120°C, najc skutkować wysokimi stratami ciepła nareguły jego przesyle, nie przekracza 100°C.xvii wymuszać dużą moc pomp oraz generować znaczne zużycie energii elektrycznej na pompowanie wody wód geotermalnych – system dwuotworowy Eksploatacja termalnej. Wody geotermalne występujące na obszarze Polski znajdują się wyłącznie pod ziemią. Ich zalegają na W czasie projektowania dubletu geotermalnego od- głębokościach od kilku do kilkunastu kilometrów, co w bardzo wielu przy xviii uniemożliwia ległość między otworami wyznaczana jest za pomocą ich wydobycie i eksploatację . O sposobie udostępnienia energii geo decydują przede wszystkim warunki geologiczne jej występowania. W celu jej wydobyci modelu matematycznego w  taki sposób, aby zoptywykonuje się odwierty, aby wydobyć zalegające tam pokłady gorącej wodyxix. Tworzon malizować czas dojścia wody schłodzonej z  otworu wiertnicze do głębokości zalegania gorących wód geotermalnych są głównym sposobem jej w zatłaczającego do otworu eksploatacyjnego24. Jest ona na powierzchnię. Dostęp do złóż geotermalnych umożliwiają kanały wydobywczo-zatłaczając 25 zależna od parametrów poziomu wodonośnego . na dwa podstawowe systemy eksploatacyjne, to jest na systemy dwuotw je podzielić W przypadku, kiedy nie ma możliwości wykonania xx. jednootworowe odwiertu chłonnego w odległości gwarantującej prawi- gorących wód geotermalnych obejmuje proces wydobycia ich ze złoża podz Wykorzystanie dłową pracę układu, stosuje się odwierty nakierunkowe, powierzchnię i odebranie skumulowanego w nich ciepła. Nośnikiem ciepła geoterma zwykle wody złożowe, które – przeważnie jako solanki o różnym stopniu stężenia – wypełni które wchodzą w  złoże w  odpowiedniej odległości. szczeliny skałxxi. Aby źródło geotermalne było odnawialne, woda musi systematycznie cyrk Przedmiotowe rozwiązanie stosowane jest wyłącznie być uzupełniana (w sposób naturalny lub też sztucznie), wodą dostarczaną z powrotem podczas odbierania ciepła od wody termalnej krążącej wygrzewania. w obiegu zamkniętym. To najczęściej spotykane rozNa rysunkach 5 i 6 przedstawiono przykłady dwuotworowego systemu eksploatacyjne wiązanie eksploatacji wód geotermalnych26. geotermalnych zwanym dubletem geotermalnym. Ciecze geotermalne wypełniające podziemne Rys. 5 System eksploatacji podziemnych wód geotermalnych – dublet geotermalny warstwy wodonośne rzadko są wodami słodkimi. Najczęściej to wody zmineralizowane, a ich temperatura i stopień mineralizacji są różne w różnych zbiornikach Rys. 5 Źródło: opracowano z wykorzystaniem: B.Noga, Analiza możliwości wykorzystania instalacji geotermalnych w wojewód wodnych i zależą od gradientu geotermalnego i głęboSystem eksploatacji kujawsko-pomorskim, s.2, podziemnych wód geotermalnych – dublet geotermalny kości występowania27. (źródło: opracowano z wykorzystaniem: B.Noga, Analiza możliwości wykorzystania instalacji geotermalnych Internet: http://naszaenergia.kujawsko-pomorskie.pl/fileadmin/doc/konf2015-06/m1/ANALIZA-B.Noga.pdf w województwie kujawsko-pomorskim, s.2, Internet: http://naszaenergia.kujawsko-pomorskie.pl/fileadmin/doc/ Systemy dwuotworowe wykorzystywane są W Polsce funkcjonują systemy ciepłownicze wykorzystujące zasoby geotermalne z pozyska konf2015-06/m1/ANALIZA-B.Noga.pdf) zazwyczaj do eksploatacji zmineralizowanych wód ciepła z dubletu otworów. Dwuotworowy system eksploatacyjny wód geotermalnych przedstawion Zaletą jest uzyskanie termalnych. Drugim argumentem przemawiającym rysunku 5 składa się zsystemu dwóch dwuotworowego geotermalnych otworów: eksploatacyjnego (7) i chłonnego wydajności w  przypadku za zatłaczaniem wody z  powrotem do złoża jest dużych zabudowanych w pewnej odległościeksploatacyjnych od siebie. Podstawową zasadą działania dubletu geotermalnego jest zapewnienie ciągłości przepływu ci warunków złożowych. Rozwiązanie to zakonieczność ochrony złoża, tzn. utrzymanie w  nim korzystnych pomiędzy otworem eksploatacyjnym (7) a otworem chłonnym (8) wynikające z konieczn pewnia nie tylko odnawialność złoża oraz utrzymanie pierwotnych warunków ciśnieniowych. wtłaczania w tym samym czasie wydobytej wody ze złoża (5)xxii. Woda geotermalna wydobywana za pomocą otworu eksploatacyjnego (7), rurociągiem tłoczona do Zakładu Geotermalnego (9), gdzie przepływając przez wymiennik ciepła ogrzewa wodę siec krążącą w obiegu zamkniętym odbiorców ciepła (10), która po oddaniu ciepła w urządzen ECiz 8/2018 51 odbiorczych powraca z powrotem do Zakładu Geotermalnego (9) celem ponownego ogrz Natomiast woda ze złoża geotermalnego, znacznie już schłodzona (6), jest transportowana do ot chłonnego (8) i zatłaczana do warstwy wodonośnej (5), z której została wydobyta na powierzc


energet y k a E X T R A

Rys. 6 Schemat eksploatacji złoża geotermalnego za pomocą dubletu odwiertów (źródło: opracowano z wykorzystaniem: Technologia, Geothermal- Energy Resources, Internet: http://www.geo-energy. pl/en/technologia)

jego parametrów eksploatacyjnych, ale także spełnianie wymogów ochrony środowiska niepowodujących Drugi układ tak funkcjonującego systemu 28 degradacji wód podziemnych .

ciepłowniczego obejmuje obieg technologiczny wody sieciowej (5), zespół Eksploatacja wód geotermalnych wymienników ciepła (3) oraz odbiorców ciepła –wsystem jednootworowy budynku wielorodzinnym (6). Najprostszym sposobem ciepła Zespół wymienników (3) udostępnienia stanowi dla obu zawartego jest eksploatacja obiegów w wodach instalacji geotermalnych technologicznej wspólne jednootworowa odprowadzeniem urządzenie, w z którym następujewykorzystanej wymiana wody geotermalnej do cieków powierzchniowych29. ciepła. Wydobywana z głębokiego odwiertu gorąca Sposób wykorzystania ciepła zawartego w  wodzie woda geotermalna otworem eksploatacyjnym geotermalnej z  wykorzystaniem jednego otworu Ciecze geotermalne wypełniające podziemne eksploatacyjnego warstwy rzadko są 7.wodami słodkimi. (1) jest wodonośne tłoczona użyciu pompy ukazanoprzy na rysunku ZaprezenNajczęściej to wody zmineralizowane, a ich temperatura i stopień mineralizacji są różne w różnych głębinowej (9) rurociągiem wody geotermalnej towane rozwiązanie techniczne obejmuje dwa xxvii obiegi . zbiornikach wodnych i zależą od gradientu geotermalnego i głębokości występowania (4) do zespołu filtrów (7), skąd następnie jest (3) czynnika grzewczego: otwarty obieg geotermalny kierowana dodoeksploatacji wymienników (3), gdzie Systemy dwuotworowe wykorzystywane są zazwyczaj zmineralizowanych wód oraz zamknięty obieg technologiczny wody sieciowej przepływając oddaje swoje ciepło termalnych. Drugim argumentem przemawiającym za zatłaczaniem wody z powrotem do złoża jest (4). W  tym wariancie układ geotermalny składa się powracającej od odbiorcówciśnieniowych. ciepła (6) wodzie konieczność ochrony złoża, tzn. utrzymanie w nimz otworu pierwotnych warunków eksploatacyjnego (1), rurco obiegu geotermalsieciowej. Po oddaniu eksploatacyjnych ciepła, wiąże sięwz przypadku Zaletą systemu dwuotworowego jest uzyskanienego dużych wydajności oraz ciepłowni geotermalnej (2) wyposażonej jej (3) znacznym schłodzeniem, woda korzystnych warunków złożowych. Rozwiązaniew system to zapewnia nie tylko odnawialność złoża oraz wymienników ciepła i pomp obiegowych. geotermalna jest zatłaczana pompą (10) do utrzymanie jego parametrów eksploatacyjnych, ale także spełnianie wymogów ochrony środowiska Przy tego typu(7), systemie geotermalna doprozespołu filtrów skąd woda następnie kierowana . rurociągiem niepowodujących degradacji wód podziemnychxxviii wadzona jest do ciepłowni (2) najczęściej za pomocą jest (4) do otworu chłonnego (2), w którym płynie umieszczonej z powrotemw  do warstwy pompy głębinowej otworze eksplowodonośnej. Natomiast woda sieciowa atacyjnym (1) (rzadziej za pomocą samowypływu). Eksploatacja wód geotermalnych – system jednootworowy obiegu technologicznego (5) po schłodzeniu u Drugi układ obejmujegeotermalnych obieg technologiczny Najprostszym sposobem udostępnienia ciepła zawartego w wodach jest wody eksploatacja xxix odbiorców (6) w budynku wielorodzinnym (4), ciepłownię do geotermalną (2) oraz odbior. jednootworowa z odprowadzeniem wykorzystanejsieciowej wody geotermalnej cieków powierzchniowych wraca do(6)zespołu (3) Wydobyta celem ców ciepła z budynku wielorodzinnego. Sposób wykorzystania ciepła zawartego w wodzie geotermalnej z wymienników wykorzystaniem jednego otworu ponownego ogrzania. W obu układach obiegu na powierzchnię woda geotermalna z  otworu ekseksploatacyjnego ukazano na rysunku 7. Zaprezentowane rozwiązanie techniczne obejmuje dwa wody geotermalnej i sieciowej wymiana ciepła ploatacyjnego (1)oraz transportowana jest do ciepłowni obiegi czynnika grzewczego: otwarty obieg geotermalny (3) zamknięty obieg technologiczny odbywa się w sposób ciągły.

geotermalnej (2), gdzie oddaje swoje (1), rur wody sieciowej (4). W tym wariancie układ geotermalny składa się zw wymiennikach otworu eksploatacyjnego ciepło (2) wodzie sieciowej obiegu technologicznego obiegu geotermalnego (3) oraz ciepłowni geotermalnej wyposażonej w system wymienników ciepła (4). Krążąca w układzie zamkniętym woda sieciowa i pomp obiegowych. obiegu technologicznego (4) doprowadzona jest do

Źródło: opracowano z wykorzystaniem: Technologia, GeothermalEnergy Resources, Rys. 7. Jednootworowy otwarty system wydobycia wody geotermalnej odbiorców ciepła (6), gdzie oddaje swoje ciepło i poInternet: http://www.geo-energy.pl/en/technologia

Rys. 7 Jednootworowy otwarty system wydobycia wody geotermalnej (źródło: opracowanie własne z wykorzystaniem: Wykorzystanie energii geotermalnej, Internet: http:// docplayer.pl/185848851-wykorzystanie-energiigeotermalnej.html)

wraca do ciepłowni geotermalnej (2) celem ogrzania.

Przy tego typu systemiepo geotermalna woda geotermalna oddaniu ciepła W technologii dwuotworowej pozyskiwania wód Natomiast geotermalnych niezbędne jestwoda zachowanie doprowadzona jest do ciepłowni (2) najczęściej za odpowiedniej odległości między otworami: eksploatacyjnym i schłodzeniu może(produkcyjnym) być wprowadzonai do chłonnym jeziora lub pomocą pompy głębinowej umieszczonej w (zatłaczającym). rzeki (cieku wodnego) w przypadku posiadania niskiej Wysoki stopień urbanizacji wpływa na lokalizację otworów wiertniczych, ograniczając w znacznym otworze eksploatacyjnym (1) (rzadziej za pomocą mineralizacji. .W technologii Otwory geotermalne powinny być stopniu możliwości lokalizacji nowych inwestycjixxiii samo wypływu) pozyskiwanianie wody geotermalnej, zlokalizowane zbyt blisko siebie, jak i też być znacznie oddalone. Bliskie sąsiedztwo otworów: Drugi układ obejmuje obieg technologiczny w zaprezentowanym wariancie na rysunku 7, unika się wody eksploatacyjnego i chłonnego, może przyczynić sięsieciowej do szybkiego ciepłownię wychłodzeniageotermalną strefy zbiornika (2) oraz jej zatłaczania(4), po odebraniu od niej ciepła, co zmniejwodnego umiejscowionego między otworami, a tym samym doprowadzić do spadku temperatury i odbiorców ciepła (6) z budynku wielorodzinnego. sza koszty na etapie realizacji inwestycji oraz zwiększa zmniejszenia mocy cieplnej systemu. Natomiast znaczna odległość między otworami może skutkować Wydobyta na pomp powierzchnię woda geotermalna z efektywność instalacji geotermalnej, ale jednocześnie wysokimi stratami ciepła na jego przesyle, wymuszać dużą moc oraz generować znaczne otworu eksploatacyjnego (1) środowiska transportowana powoduje wzrost ryzyka degradacji natu- jest zużycie energii elektrycznej na pompowanie wody termalnej. do ciepłowni geotermalnej (2),jestwody gdzie w ralnego. W  przypadku wysokiej mineralizacji W czasie projektowania dubletu geotermalnego odległość między otworami wyznaczana za lub zawartości ponad normę szkodliwych wymiennikach oddaje swoje ciepło wodzie pomocą modelu matematycznego w taki sposób, abygeotermalnej zoptymalizować czas dojścia wody schłodzonej xxiv pierwiastków wody tetechnologicznego będą niekorzystnie sieciowej obiegu (4). Krążąca w . Jest ona zależna ododdziaływać parametrów poziomu z otworu zatłaczającego do otworu eksploatacyjnego xxv wodonośnego . na środowisko wodne (jezioro, rzeka, sieciowa cieki wodne). układzie zamkniętym woda obiegu W przypadku, kiedy nie ma możliwości wykonania Przedstawione odwiertu chłonnego w(4) odległości gwarantującej rozwiązanie technologiczne eksploatacji technologicznego doprowadzona jest do prawidłową pracę układu stosuje się odwierty kierunkowe, któreciepła wchodzą wgdzie złoże oddaje w odpowiedniej wód geotermalnych ma w  przypadku odbiorców (6),zastosowanie swoje ciepło i odległości. Przedmiotowe rozwiązanie stosowane jest wyłącznie podczas odbierania ciepła od wody wód niezmineralizowanych słabo zmineralizowapowraca do ciepłownilubgeotermalnej (2) celem termalnej krążącej w obiegu zamkniętym. To najczęściej spotykane rozwiązanie eksploatacji 3 30 wód nych, czyli o mineralizacji poniżej 1 g/dm . Wadą ogrzania. Natomiast woda geotermalna po xxvi geotermalnych . takiego rozwiązania wyczerpania złoża być oddaniu ciepłajest imożliwość schłodzeniu może przy zbyt długim okresie eksploatacji. Jednootworowy wprowadzona do jeziora lub rzeki (cieku wodnego) system eksploatacyjny uniezależnia wody w przypadku posiadania niskiejwydobycie mineralizacji. geotermalnej od chłonności złoża, ale może ograniczać intensywność eksploatacji ze względu na słabe

Źródło: opracowanie własne z wykorzystaniem: Wykorzystanie energii geotermalnej, Internet: http://docplayer.pl/18584885-1-wykorzystanie-energii-geotermalnej.html

52 ECiz 8/2018W technologii pozyskiwania wody geotermalnej, w zaprezentowanym wariancie na rysunku 7, unika

się jej zatłaczania po odebraniu od niej ciepła, co zmniejsza koszty na etapie realizacji inwestycji oraz zwiększa efektywność instalacji geotermalnej, ale jednocześnie powoduje wzrost ryzyka degradacji


W przypadku zaistnienia korzystnych warunków geologiczn wykonanymi w odwiercie, można prowadzić eksploatację wody g zatłaczać wykorzystując tylko jeden odwiert. Schemat ideowy tak energetna y k rysunku a EXTRA pozyskiwania ciepła geotermalnego zobrazowano 8. Rys. 8 Schemat jednootworowej eksploatacji złoża geotermalnego z zatłaczaniem

uzupełnianie złoża przez infiltrację wód gruntowych . Rys. 8 Przedstawione rozw Zaletą systemów jednootworowych są natomiast niSchemat z dwóch odrębnyc skie koszty na etapie realizacji inwestycji geotermalnej. jednootworowej czynnika grzewczeg eksploatacji złoża Systemy jednootworowe to rozwiązania stosooraz obiegu technol geotermalnego wane bardzo rzadko, głównie w warunkach niewyW tym wariancie u z zatłaczaniem starczającego zapotrzebowania na ciepło32. System (źródło: jest z otworu eksplo tego typu może mieć zastosowanie z powodzeniem opracowanie własne obiegu geotermal z wykorzystaniem: w  uzdrowiskach geotermalnych oraz kąpieliskach geotermalnej (3), Wykorzystanie energii rekreacyjnych. ciepła oraz zespo geotermalnej, Rezygnację z  zatłaczania wykorzystanej wody Internet: http:// układ przedmiotowe geotermalnej z  powodzeniem realizuje od paździerdocplayer. technologiczny wo pl/18584885-1nika 2007 roku Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej geotermalną (3) wykorzystanie-energiiGeotermia Podhalańska z Zakopanego. Od tego czasu zlokalizowanych w geotermalnej.html) około 200 m3/h schłodzonej wody do temperatury Wypływająca woda 26°C odbiera rzeka Biały Dunajec33. wydobywczej (1) k W przypadku zaistnienia korzystnych warunków geotermalnej (3), g geologicznych potwierdzonymi badaniami wykonaswoje ciepło w nymi w  odwiercie, można prowadzić eksploatację technologicznego wody geotermalnej i  jednocześnie ją zatłaczać, wyzamkniętym wo korzystując tylko jeden odwiert. Schemat ideowy technologicznego takiego układu technologicznego pozyskiwania ciepła urządzeń grzewczy geotermalnego zobrazowano na rysunku 8. (5), gdzie po oddan Przedstawione rozwiązanie techniczne składa się do ciepłowni geoter z dwóch odrębnych obiegów technologicznych czynniogrzania. Natom ka grzewczego: obiegu geotermalnego (2) oraz obiegu geotermalna zatłacz od poziomu temperatury wód geotermalnych istnieje wiele różnych sposobów technologicznego wody sieciowejW(4).zależności W tym wariancie przestrzenią zagospodarowania tego surowca. Na rysunku 9 ukazano wszystkie dostępne (8) na świecie kierunkipo układ geotermalny zbudowany jest z otworu eksploa obudową otworu l zastosowania wód oraz pary wodnej złoża geotermalnegoxxxviii. atacyjnego-chłonnego (1), rur obiegu geotermalnego (2) oraz ciepłowni geotermalnej Rys. 9 Wykorzystanie energii wody termalnej w zależności od jej temperatury – Diagram Lindala Źródło: opracowanie własne z wykorzystaniem: Wykorzystanie energii geotermalnej, (3), z  systemem wymienników Internet: http://docplayer.pl/18584885-1-wykorzystanie-energii-geotermalnej.html ciepła oraz zespołu pomp obiegowych. Drugi układ przedmioRozwiązanie techniczne w wariancie przedstawionym na rysunku towego wariantu obejmuje: obieg małych miejscowościach, pojedynczych zakładach przemysłowych, z technologiczny wody sieciowej (4), układy geotermalne funkcjonowały na Węgrzech”xxxiv. ciepłownię geotermalną (3) oraz odbiorców ciepła (5), zlokalizowaMożliwości wykorzystania energii wód geotermalnych nych w budynku wielorodzinnym. O atrakcyjności energii geotermalnej decyduje wiele czynników, wśród Wypływająca woda geotermalna jej uniwersalizmxxxv. Możliwości oraz sposoby wykorzystania wód z  rury kolumny wydobywczej (1) stopniu zależne od temperatury wody lub pary w złożu podzie kierowana jest do ciepłowni geoterwłaściwości fizyczno-chemicznych. Temperatura wody geotermalnej s malnej (3), gdzie w wymiennikach wody złożowej oraz obniżenia jej wartości podczas wydobycia na pow oddaje swoje ciepło wodzie sieciotemperatury źródła wody geotermalnej rosną możliwości jej go wej obiegu technologicznego (4). zastosowania. Krążąca w  układzie zamkniętym W polskiej rzeczywistości występowania złóż wód geotermalnych o woda sieciowa obiegu technolo100°C oraz sięgające stu kilkudziesięciu stopni w skrajnych przypad gicznego (4) doprowadzona jest do być wykorzystywane w mniejszej liczbie procesów niż zaznaczono to urządzeń grzewczych w  budynku szerokie spektrum możliwości zagospodarowania ich do różnorodnych wielorodzinnym (5), gdzie po oddaniu ciepła, schłodzona powraca do ciepłowni geotermalnej (3) celem ponownego ogrzania. Natomiast Źródło: Wykorzystanie. Woda geotermalna, Internet:http://geotermia-uniejow.pl/woda-geotermalna/wykorzystanie Rys. 9 schłodzona woda geotermalna zaWykorzystanie energii wody termalnej w zależności od jej temperatury – Diagram Lindala tłaczana jest do warstwy chłonnej Dane przedstawione na geotermalna, rysunku Internet:http://geotermia-uniejow.pl/woda-geotermalna/wykorzystanie) 9 wskazują zakresy temperatur właściwe dla różnych działalności (źródło: Wykorzystanie. Woda (8) przestrzenią pomiędzy kolumną bazujących na wykorzystaniu energii geotermalnej. Gorąca woda, para wodna ze źródła geotermalnego ma zastosowanie do wielumiejscowościach, różnych celów. Może stanowić dolne źródło ciepła dla wanie w  małych pojedynczych wydobywczą a  obudową otworu xxxix . absorpcyjnych lub sprężarkowych pomp ciepła zakładach przemysłowych, zespołach szklarni itp. lub odwrotnie. W energetyce wyróżnia się dwa główne sposoby zagospodarowania energii geotermalnej. Z jednej Rozwiązanie techniczne w  wariancie przed- Tego typu układy geotermalne funkcjonowały na strony jest to wykorzystanie płynów34 o odpowiednio wysokiej temperaturze i ciśnieniu do wykonania Węgrzech” stawionym na rysunku 8 „może mieć zastoso. energii elektrycznej, z drugiej – bezpośrednie wykorzystanie pracy w turbinie napędzającej generator 31

złóż nisko- i średniotemperaturowych głównie w ciepłownictwie (wody o temperaturze powyżej 50°Cxl). Energia zawarta w wodach geotermalnych w coraz większym stopniu (i to z powodzeniem) jest wykorzystywana w ciepłownictwie. To najprostszy, a zarazem najbardziej efektywny sposób jej ECiz 8/2018 53 zagospodarowania. Wody geotermalne o temperaturze powyżej 80°C w polskiej strefie klimatycznej xli mogą stanowić samodzielne źródło ciepła dla ogrzewania . W przypadkach poniżej tej temperatury, w okresach dużych spadków temperatury zewnętrznej powietrza (sezon grzewczy – zimowy), wymagają


kombinowany – w którym część zapotrzebowania odbiorców zaspakajana jest przez instalację rmalną (ciepło niskotemperaturowe), a pozostała część przez kotłownię konwencjonalną (ogrzewanie cyjne).

t blokowy ciepłowni pracującej energet y k a geotermalnej EXTRA kowanym wykresem ukazano na rysunku 10.

w

układzie

chemat blokowy i wykres uporządkowany układu monowalentnego

monowalentnym wraz

z

Możliwości wykorzystania energii wód geotermalnych

O atrakcyjności energii geotermalnej decyduje wiele czynników, wśród których nie bez znaczenia jest jej uniwersalizm35. Możliwości oraz sposoby wykorzystaGgeo – ilość ciepła pozyskana z geotermii nia wód geotermalnych są w wysokim stopniu zależne N – długość sezonu grzewczego od temperatury wody lub pary w złożu podziemnym oraz ich specyficznych właściwości fizyczno-chemiczŹródło: opracowano na podstawie: P.Podolski, B.Wnukowska, Bezpieczeństwo elektroenergetyczne…, op., cit., s. 19. nych. Temperatura wody geotermalnej stanowi wypadkową temperatury wody złożowej oraz obniżenia jej W zaprezentowanym na rysunku 10 wariancie technologicznym moc cieplna źródła geotermalnego pokrywa maksymalne potrzeby cieplne odbiorców lokalnych. Źródło geotermalne jest dostosowane do wartości podczas wydobycia na powierzchnię36. Wraz maksymalnego zapotrzebowania na moc cieplną, adekwatną dla obliczeniowej temperatury ze wzrostem temperatury źródła wody geotermalnej zewnętrznej. rosną możliwości jej gospodarczego wykorzystania Wadą tak zaprojektowanego układu grzewczego jest nadwyżka mocy poza szczytem obciążenia cieplnego. Zapotrzebowanie mocy cieplnej do podgrzewu ciepłej wodyi zastosowania. użytkowej jest zwykle W polskiej rzeczywistości występowania złóż wód kilkakrotnie niższe od potrzeb cieplnych w sezonie grzewczym. Stąd w okresie sezonu letniego stopień wykorzystania źródła geotermalnego nie jest zbyt wysoki. Niskie wykorzystanie mocy geotermalnych o temperaturze nie wyższej niż 100°C DA: Rys. 10 dyspozycyjnej źródła geotermalnego prowadzi do wzrostu kosztów oraz pozyskiwanego ciepła. otrzebowanie na ciepło sięgające stu kilkudziesięciu stopni w skrajnych Schemat blokowy i wykres uporządkowany układu monowalentnego Przedstawione rozwiązanie stosowane jest w warunkach wysokich temperatur charakteryzujących maksymalne zapotrzebowanie naliiiciepło LEGENDA: przypadkach, wody geotermalne mogą być wykorzyInnym sposobem technologicznym wykorzystania energii cieplnej źródła złoże geotermalne Q – zapotrzebowanie na ciepło; .Qmax – maksymalne zapotrzebowanie na ciepło; Ggeo – ilość ciepła pozyskana stywane w mniejszej liczbie procesów, niż zaznaczono geotermalnego układ biwalentny, przedstawiony na rysunku 11. z geotermii; N – długośćjest sezonu grzewczego to na rysunku 9, co i tak zapewnia szerokie spektrum (źródło: opracowano na podstawie: P. Podolski, B. Wnukowska, Bezpieczeństwo elektroenergetyczne…, op., cit., s. 19) Rys. 11 Schemat blokowy i wykres uporządkowany układu biwalentnego możliwości zagospodarowania ich do różnorodnych celów 37. W  zależności od poziomu temperatury wód geotermalnych istnieje wiele różnych sposobów zagospodarowania tego surowca. Na rysunku 9 ukazano wszystkie dostępne na świecie kierunki zastosowania wód oraz pary wodnej złoża geotermalnego38. Dane przedstawione na rysunku 9 wskazują zakresy temperatur właściwe dla różnych działalności LEGENDA: bazujących na wykorzystaniu enerRys. Q –11zapotrzebowanie na ciepło gii geotermalnej. Gorąca woda, Schemat blokowy i wykres uporządkowany układu biwalentnego Qmax - maksymalne zapotrzebowanie na ciepło para wodna ze źródła geotermalLEGENDA: Ggeo – ilość ciepła pozyskana z geotermii QN––zapotrzebowanie na ciepło; Qmax – maksymalne zapotrzebowanie na ciepło; Ggeo – ilość ciepła pozyskana z geotermii; N – długość nego ma zastosowanie do wielu długość sezonu grzewczego sezonu grzewczego różnych celów. Może stanowić dol(źródło: opracowano na podstawie: P. Podolski,P.Podolski, B. Wnukowska,B.Wnukowska, Bezpieczeństwo elektroenergetyczne…, cit., s. 20) Źródło: opracowano na podstawie: Bezpieczeństwo op., elektroenergetyczne…, op., cit., s. 20. ne źródło ciepła dla absorpcyjnych Rys. 12 Schemat blokowy i wykres uporządkowany układu kombinowanego lub sprężarkowych pomp ciepła39. W rozwiązaniu technicznym przedstawionym na rysunku 11 ciepłownia geotermalna pełni funkcję podstawowego źródła ciepła. Wspomagane jest ono jedynie kotłem szczytowym w okresach W energetyce wyróżnia się dwa największego zapotrzebowania na ciepło. główne sposoby zagospodarowania W tak zaprojektowanym układzie technologicznym przez większą część miesięcy w roku potrzeby energii geotermalnej. Z jednej strocieplne zaspakajane są przez ciepłownię geotermalną, a jedynie w okresach szczytu zwiększonych ny jest to wykorzystanie płynów potrzeb cieplnych uruchamiany jest układ z kotłem szczytowym. Funkcję tę najczęściej sprawuje o odpowiednio wysokiej temperakonwencjonalny kocioł będący na wyposażeniu istniejącej starej kotłowni. W innym przypadku konieczność instalowania dodatkowego nowego źródła energii zwiększyłoby koszty przedsięwzięcia turze i ciśnieniu do wykonania prainwestycyjnego. W przedstawionym rozwiązaniu projektowym samo złoże geotermalne oraz jego cymoc w turbinie napędzającej generadyspozycyjna wykorzystywane są bardziej efektywnie niż ma to miejsce w przypadku układów tor energii elektrycznej, z  drugiej liv monowalentnych . – bezpośrednie wykorzystanie złóż Kolejnym wariantem umożliwiającym w wbudowanie instalacji źródła geotermalnego w system on z i  średniotemperaturowych technologiczny kotłowni jest układ kombinowany zaprezentowany na rysunku 12lv. Składa sięniskociepłowni geotermalnej oraz z tradycyjnych kotłów zainstalowanych w kotłowni. głównie w  ciepłownictwie (wody o temperaturze powyżej 50°C40). Energia zawarta w  wodach LEGENDA: Rys. 12 geotermalnych w coraz większym Q – zapotrzebowanie na ciepło Schemat blokowy i wykres uporządkowany układu kombinowanego Qmax - maksymalne zapotrzebowanie na ciepło stopniu (i to z powodzeniem) jest LEGENDA: Ggeo – ilość ciepła pozyskana z geotermii wykorzystywana w  ciepłownicQ – zapotrzebowanie na ciepło; Qmax – maksymalne zapotrzebowanie na ciepło; Ggeo – ilość ciepła pozyskana z geotermii; N – długość N – długość sezonu grzewczego twie. To najprostszy, a  zarazem sezonu grzewczego; OC1 – odbiorcy ciepła 1; OC2 – odbiorcy ciepła 2 OC1 – odbiorcy ciepłana1podstawie: P. Podolski, B. Wnukowska, Bezpieczeństwo elektroenergetyczne…, op., cit., s. 20) (źródło: opracowano najbardziej efektywny sposób jej OC2 – odbiorcy ciepła 2 Źródło: opracowano na podstawie: P.Podolski, B.Wnukowska, Bezpieczeństwo elektroenergetyczne…, op., cit., s. 20.

54 ECiztechnicznym 8/2018 W wariancie zobrazowanym na rysunku 12, do produkcji ciepła wykorzystywana jest instalacja geotermalna oraz urządzenia konwencjonalne stanowiące wyposażenie tradycyjnej kotłowni. Część odbiorców jest zasilana w ciepło przez ciepłownię geotermalną (ogrzewanie


energet y k a E X T R A Rys. 13 Schemat ideowy układu z kaskadowym wykorzystaniem ciepła wody sieciowej

zagospodarowania. Wody geotermalne o temperaturze powyżej 80°C w  polskiej strefie klimatycznej mogą stanowić samodzielne źródło ciepła dla ogrzewania41. W przypadkach poniżej tej temperatury, w okresach dużych spadków temperatury zewnętrznej powietrza (sezon grzewczy – zimowy), wymagają wspomagania tradycyjnym źródłem ciepła lub pompą ciepła. Systemy centralnego ogrzewania oparte na energii geotermalnej funkcjonują z powodzeniem w wielu krajach, m.in. we Francji, Islandii, Japonii, Polsce, Turcji i USA42. Ciepło odbierane wodzie geotermalnej jest coraz powszechniej wykorzystywane: w  rolnictwie do nawadniania pół, podgrzewania gleby, do jej wyjaławiania; w ogrodnictwie szklarniowym – do upraw warzyw, roślin i kwiatów. Ogrzewanie wodą termalną roślin przyczynia się do przyspieszenia zbiorów i zwiększenia plonów, nie wspominając o korzyściach ekologicznych w  postaci całkowitego ograniczenia emisji zanieczyszczeń pochodzących z procesów spalania węgla43. Z  dobrodziejstw wód geotermalnych korzysta także przemysł, gdzie znajdują one zastosowanie Źródło: opracowano źród Rys. 13 między innymi w procesach pasteryzacji mleka, pro- z wykorzystaniem: Ł.Mruk, Analiza możliwości wykorzystania niekonwencjonalnych obiekcie budowlanym, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 2004, s.66. Schemat ideowy dukcji papieru czy prania wełny i barwienia tkanin. Zdarza się też tak, że niektóre ciepłownie kierują wody układu z kaskadowym Rys. 14 Kaskadowe wykorzystania energii geotermalnej Ciepło wód geotermalnych wykorzystywane jest geotermalne, po ich odpowiednim uzdatnieniu, do wykorzystaniem ciepła do ogrzewania obiektów przemysłowych i  suszenia rurociągów z  przeznaczeniem do celów gospodarwody sieciowej (źródło: opracowano (np. drewna). Jest przydatne w  chłodnictwie, gdzie czych48. Tego typu rozwiązania są przydatne w  miaz wykorzystaniem: uczestniczy w procesach chłodzenia przy użyciu tzw. stach, gdzie brakuje dużych rzek, jezior czy zbiorników Ł. Mruk, Analiza 44 absorpcyjnych pomp ciepła . wodnych. możliwości Znane jest też coraz częściej w  infrastrukturze wykorzystania niekonwencjonalnych technicznej miast, gdzie wykorzystuje się je do pod- Układy ciepłownicze w instalacjach źródeł energii w obiekcie grzewania gruntu (np. boiska sportowe), ogrzewania geotermalnych budowlanym, Akademia chodników lub pasów startowych na lotniskach, aby Z  punktu widzenia energetyki cieplnej nadrzędGórniczo-Hutnicza, zapobiec ich oblodzeniu45. nym celem instalacji geotermalnej jest produkcja Kraków 2004, s. 66) Wody podziemne charakteryzujące się szcze- ciepła użytkowego o parametrach wymaganych przez gólnymi właściwościami fizyczno-chemicznymi są odbiorców wraz z zapewnieniem dostarczanego komwykorzystywane w różnych dziedzinach gospodarki. fortu cieplnego niezależnie od zmiennych warunków Oprócz lecznictwa uzdrowiskowego, geotermii, rozlew- atmosferycznych i klimatycznych, przy maksymalnej nictwa, rekreacji i agroturystyki są wykorzystywane efektywności termodynamicznej i  ekonomicznej49. do warzenia soli jadalnych i leczniczych oraz wytwa- Podstawę do projektowania układów geotermalnych rzania innych produktów leczniczych, w  produkcji stanowią wykresy uporządkowane zapotrzebowania kosmetyków oraz ciekłego dwutlenku węgla46. Znaj- ciepła. Są one szczególnie pomocne przy ustalaniu dują zastosowanie w odnowie biologicznej – zawarte koncepcji i projektowania źródła ciepła, a zwłaszcza w nich gazy i borowina leczą schorzenia szczególnie przy wyborze zestawu urządzeń do odbioru energii o charakterze przewlekłym. Są wykorzystywane w re- wód geotermalnych50. W funkcjonujących systemach habilitacji i profilaktyce. ciepłowniczych spotyka się kilka sposobów rozwiązań Aktywny wypoczynek w basenach napełnionych techniczno-technologicznych wykorzystania energii Źródło: opracowano z wykorzystaniem: Wykorzystanie energii geotermalnej, tego rodzaju wodami oraz pasywny w  ośrodkach cieplnej ze źródła geotermalnego. Warianty technoInternet: http://docplayer.pl/18584885-1-wykorzystanie-energii-geotermalnej.html typu SPA pozwalają na regenerację i  usprawnienie logiczne zabudowy instalacji geotermalnej spotykane organizmów ludzi47. Kąpiele w  wodach w ciepłownictwie zależne są od parametrów wykorzytermalnych W systemie technologicznym zobrazowanym na rysunkach 13 i 14 schładzanie wody o różnych cieplnych. Ciepło zawarte w gorącej wodzie jest wodypotrzebach geotermalnej oraz wielkości zapotrzeoddziaływają relaksująco, wpływają zasileniu kojąco na odbiorców układ stywanej przekazywane w taki sposób,51. że końcowej fazie obiegu techno bowaniaodbiorcom na ciepło przez odbiorców mięśniowy, stawowy i  nerwowy oraz poprawiają kolejnym W  w zależności zostaje schłodzone do odpowiednio niskiej temperatury. Zastosowanie kaskadowego odb ogólne samopoczucie. od stopnia wielkości udziału energii geotermalnej prowadzi do poprawy efektywności zarówno energetycznej, jak i ekonomicznej W pobliżu niektórych źródeł geotermalnych coraz w zaspakajaniu potrzeb cieplnych odbiorców spotyka lix . Takie rozwiązanie technologiczne pozwala wykorzystać wody geotermalne geotermalnej powszechniej spotyka się (jako obiekty towarzyszące) się trzy podstawowe układy technologiczne, wśród zakresie temperatur, co zwiększa efektywność systemu ciepłowniczego. 52 aquaparki wykorzystujące ciepło wód podziemnych. których znajdują się : Obiekty rekreacyjne bazujące na wodach termalnych • układ monowalentny – w  którym całe ciepło wpływają korzystnie na rozwój turystyki w miastach. grzejne pobierane jest z instalacji geotermalnej,

ECiz 8/2018 55


energet y k a E X T R A

opracowano z wykorzystaniem: Ł.Mruk, Analiza możliwości wykorzystania niekonwencjonalnych źródeł energii w biekcie budowlanym, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 2004, s.66.

Kaskadowe wykorzystania energii geotermalnej

W tak zaprojektowanym układzie technologicznym przez większą część miesięcy w roku potrzeby cieplne zaspakajane są przez ciepłownię geotermalną, a jedynie w okresach szczytu zwiększonych potrzeb cieplnych uruchamiany jest układ z kotłem szczytowym. Funkcję tę najczęściej sprawuje konwencjonalny kocioł będący na wyposażeniu istniejącej starej kotłowni. W innym przypadku konieczność instalowania dodatkowego nowego źródła energii zwiększyłoby koszty przedsięwzięcia inwestycyjnego. W  przedstawionym rozwiązaniu projektowym samo złoże geotermalne oraz jego moc dyspozycyjna wykorzystywane są bardziej efektywnie, niż ma to miejsce w przypadku układów monowalentnych54. Kolejnym wariantem umożliwiającym w  wbudowanie instalacji źródła geotermalnego w  system technologiczny kotłowni jest układ kombinowany zaprezentowany na rysunku 12 55. Składa się on z ciepłowni geotermalnej oraz z tradycyjnych kotłów zainstalowanych w kotłowni. W  wariancie technicznym zobrazowanym na opracowano z wykorzystaniem: Wykorzystanie energii geotermalnej, Rys. 14 http://docplayer.pl/18584885-1-wykorzystanie-energii-geotermalnej.html • układ biwalentny – w którym źródło geotermalne rysunku 12, do produkcji ciepła wykorzystywana jest Kaskadowe wykorzystania energii instalacja geotermalna oraz urządzenia konwencjowspomagane jest kotłami, emie technologicznym na rysunkach 13 i 14 schładzanie wody polega na geotermalnej zobrazowanym nalne stanowiące wyposażenie tradycyjnej kotłowni. • układ kombinowany – w którym część zapotrzeiu odbiorców o różnych (źródło: opracowano potrzebach cieplnych. Ciepło zawarte w gorącej wodzie jest stopniowo Część odbiorców jest zasilana w ciepło przez ciepłowbowania odbiorców zaspakajana jest przez instazywane kolejnym odbiorcom w taki sposób, że w końcowej fazie obiegu technologicznego z wykorzystaniem: nię geotermalną (ogrzewanie niskotemperaturowe), lację niskotemperaturowe), schłodzone do odpowiednio niskiejgeotermalną temperatury.(ciepło Zastosowanie kaskadowego odbioru ciepła Wykorzystanie energii zi do geotermalnej, poprawy Internet: efektywności zarówno energetycznej, i ekonomicznej instalacjiz kotłowni konwencjonalnej realizującej a pozostali a pozostała część przez kotłownięjak konwencjonalną http://docplayer. rozwiązanie technologiczne pozwala wykorzystać wody geotermalne w pełnym tradycyjne. Skojarzenie obu systemów malnejlix. Takie ogrzewanie (ogrzewanie tradycyjne). e temperatur,pl/18584885-1co zwiększa efektywność systemu ciepłowniczego. umożliwia w znacznie większym stopniu wykorzystawykorzystanie-energiiSchemat blokowy ciepłowni geotermalnej pracu- nie mocy źródła geotermalnego i zmniejszenie kosztu geotermalnej.html) jącej w układzie monowalentnym wraz z uporządko- produkcji ciepła56. wanym wykresem ukazano na rysunku 10. Łączna praca ciepłowni geotermalnej oraz kotłów W  zaprezentowanym na rysunku 10 wariancie konwencjonalnych występuje tylko w  zimniejszych technologicznym moc cieplna źródła geotermalnego okresach szczytu sezonu grzewczego. Poza czasem pokrywa maksymalne potrzeby cieplne odbiorców zwiększonego zapotrzebowania ciepła, kotły tradycyjne lokalnych. Źródło geotermalne jest dostosowa- zostają wyłączone z eksploatacji, a ciepłownia geoterne do maksymalnego zapotrzebowania na moc malna przyjmuje na siebie produkcję ciepła do celów cieplną, adekwatną dla obliczeniowej temperatury grzewczych oraz podgrzewu ciepłej wody użytkowej. zewnętrznej. Wyboru jednego z przedstawionych na rysunkach Wadą tak zaprojektowanego układu grzewczego jest 10, 11 i  12 wariantów rozwiązań technologicznych nadwyżka mocy poza szczytem obciążenia cieplnego. budowy obiektów energetycznych z wykorzystaniem Zapotrzebowanie mocy cieplnej do podgrzewu ciepłej energii geotermalnej dokonuje się po uwzględnieniu wody użytkowej jest zwykle kilkakrotnie niższe od aspektów techniczno-eksploatacyjnych i ekonomiczpotrzeb cieplnych w sezonie grzewczym. Stąd w okresie nych. Jest on uzależniony w wysokim stopniu od losezonu letniego stopień wykorzystania źródła geoter- kalnych warunków geotermalnych, a także możliwości malnego nie jest zbyt wysoki. Niskie wykorzystanie racjonalnego zagospodarowania ciepła geotermalnego, mocy dyspozycyjnej źródła geotermalnego prowadzi do zwłaszcza poza sezonem grzewczym57. wzrostu kosztów pozyskiwanego ciepła. Przedstawione W instalacjach tego typu wysokość kosztu jednostrozwiązanie stosowane jest w  warunkach wysokich kowego ciepła geotermalnego jest zależna od stopnia temperatur charakteryzujących złoże geotermalne53. schłodzenia wody geotermalnej zatłaczanej z powroInnym sposobem technologicznym wykorzystania tem do miejsca jej pozyskania. Niska temperatura energii cieplnej źródła geotermalnego jest układ biwa- wody zatłaczanej do złoża to wyższa efektywność ekonomiczna instalacji geotermalnej, a także wzrost lentny, przedstawiony na rysunku 11. W rozwiązaniu technicznym przedstawionym na w przedsiębiorstwie przychodów ze sprzedaży energii rysunku 11 ciepłownia geotermalna pełni funkcję cieplnej. Niezmiernie ważnego znaczenia nabiera podstawowego źródła ciepła. Wspomagane jest ono kompletne zagospodarowanie energii geotermalnej. jedynie kotłem szczytowym w okresach największego Kaskadowe wykorzystanie energii geotermalnej jest tym sposobem, który obniża koszty jej pozyskazapotrzebowania na ciepło.

56 ECiz 8/2018


 czynniki zależne od warunków hydrogeotermalnych,  czynniki zależne od sposobu obciążenia instalacji,  czynniki zależne od makrootoczenia.

Na rysunku 15 wskazano bariery rozwoju inwestycji geotermalnych energetwystępujące y k a E X T Rprzy A realiz projektów geotermalnych. Rys. 15 Bariery rozwoju inwestycji geotermalnych

nia, poprawiając znacznie efektywność instalacji58. Przykłady technologicznych układów kaskadowego wykorzystania energii geotermalnej ukazano na rysunkach 13 i 14. W  systemie technologicznym zobrazowanym na rysunkach 13 i  14 schładzanie wody polega na zasileniu odbiorców o różnych potrzebach cieplnych. Ciepło zawarte w  gorącej wodzie jest stopniowo przekazywane kolejnym odbiorcom w  taki sposób, że w końcowej fazie obiegu technologicznego zostaje schłodzone do odpowiednio niskiej temperatury. Zastosowanie kaskadowego odbioru ciepła prowadzi do poprawy efektywności zarówno energetycznej, jak i  ekonomicznej instalacji geotermalnej59. Takie rozwiązanie technologiczne pozwala wykorzystać wody geotermalne w pełnym zakresie temperatur, co zwiększa efektywność systemu ciepłowniczego.

Ryzyko inwestycji geotermalnych

Źródło: opracowanie własne z wykorzystaniem: A.Gąsiewicz i inni, Potencjał i perspektywy wykorzystania zaso

Rys. 15

w Polsce. Wspieranie przez PIG-PIB rozwoju geotermii w Polsce, Prezentacja. uwzględnienie ryzyka geologicznego. Przy obecnym Budowa instalacji geotermalnej stanowi poważ-geotermalnych Bariery rozwoju ne przedsięwzięcie biznesowe, które obarczone jest stanie wiedzy i możliwościach technicznych badań inwestycji W ocenie gospodarczego ryzyka inwestycyjnego dla budowy ciepłowni geotermalnej bardzo ważne geotermalnych jest ono trudne określenia. Projekty tego typuodbiorców najznacznym ryzykiem oraz wysokimi początkowymi znaczenia nabierają czynnikido takie jak: istnienie potencjalnych ciepła, sieci ciepłownic (źródło: oraz zwartej zabudowy w terenie zsądostateczną liczbą odbiorców na produkowane ciepło częściej determinowane przez wystąpienie takich nakładami finansowymi. Wśród barier rozwoju inwelxi własne . maksymalnym obciążeniem 63 przez możliwie długi okres czasu w ciągu roku opracowanie stycji geotermalnych występuje wiele czynników. Jako zjawisk, jak: z wykorzystaniem: Zagospodarowanie podziemnych wód termalnych wiąże się z wykonaniem jednego otw najważniejsze z nich wymienić można:60 otwór wiertniczy,od przyjętej technologii pozyskiwania A. Gąsiewiczwody i inni, geotermaln wiertniczego• lubsuchy dwóch, w zależności Potencjał i perspektywy • czynniki zależne od warunków hydrogeotermal• jego niższa niż przewidywana wody geoProjektowanie konstrukcji oraz samo temperatura wykonanie ma decydujące znaczenie dla późniejsze wykorzystania zasobów procesu eksploatacji instalacji termalnej. Odpowiedni rodzaj konstrukcji (sposób zarurowani nych, termalnej, geotermalnych zafiltrowania, gatunek materiałów, z którego są wykonane itp.) ma olbrzymie znaczenie • czynniki zależne od sposobu obciążenia instalacji, • niższe niż przewidywano zasoby wody geoterw Polsce. Wspieranie właściwego procesu eksploatacji instalacji geotermalnej oraz dla racjonalizowania i tak wysok • czynniki zależne od makrootoczenia. malnej,przedsięwzięcialxii. przez PIG-PIB rozwoju kosztów początkowych geotermii • gorszy od przewidywanego wody Doświadczenia podmiotów wykorzystującychskład wodychemiczny geotermalne wskazują, żew Polsce, na poszczególn Prezentacja) etapach przygotowania inwestycji do realizacji począwszy od planowania do projektowania, a pote geotermalnej. Na rysunku 15 wskazano bariery rozwoju infunkcjonowania przedsiębiorstw konieczne staje się uwzględnienie ryzyka geologicznego. P westycji geotermalnych występujące przy realizacji obecnym stanie wiedzy i możliwościach technicznych badań jest ono trudne do określenia. Proje projektów geotermalnych. Za największe ryzyko geologiczne w  projektach tego typu najczęściej determinowane są przez wystąpienie takich zjawisk, jak:lxiii W  ocenie gospodarczego ryzyka inwestycyjnego geotermalnych uznaje się niewystarczającą wydajność  suchy otwór wiertniczy, dla budowy ciepłowni geotermalnej bardzo ważnego złoża wody termalnej i zbytwody niską jego temperaturę64.  niższa niż przewidywana temperatura geotermalnej, znaczenia nabierają czynniki, takie jak: istnienie Przed przytępieniem do wykonania odwiertu geo niższe niż przewidywano zasoby wody geotermalnej,  gorszy odtermalnego przewidywanego skład wody geotermalnej. potencjalnych odbiorców ciepła, sieci ciepłowniczej inwestor niechemiczny ma stuprocentowej pewności, oraz zwartej zabudowy w terenie z dostateczną liczbą że ilość wody w danej lokalizacji oraz jej temperatura odbiorców na produkowane ciepło, z maksymalnym będzie zgodna z przewidywanym zapotrzebowaniem obciążeniem przez możliwie długi okres czasu w ciągu produkcyjnym. Jest to bardzo trudne do przewidzenia roku61. na etapie planowania i  projektowania zamierzenia Zagospodarowanie podziemnych wód termalnych inwestycyjnego. Powyższe czynniki są ważne i w przywiąże się z wykonaniem jednego otworu wiertnicze- padku ich zaistnienia mogą być przyczyną poniesienia go lub dwóch, w zależności od przyjętej technologii dużych kosztów nowych odwiertów w terenie, którego pozyskiwania wody geotermalnej. Projektowanie jego struktura geologiczna nie jest dobrze znana. Sytuację konstrukcji oraz samo wykonanie ma decydujące zna- taką określa się terminem „ryzyko poszukiwawcze”65. czenie dla późniejszego procesu eksploatacji instalacji Istotny jest również skład chemiczny wody tertermalnej. Odpowiedni rodzaj konstrukcji (sposób malnej w  danym odwiercie. Wysoka mineralizacja zarurowania i  zafiltrowania, gatunek materiałów, wód termalnych może stanowić poważne zagrożenie z którego są wykonane itp.) ma olbrzymie znaczenie dla eksploatacji instalacji geotermalnej. Zatłaczanie dla właściwego procesu eksploatacji instalacji geo- wód wysoko zmineralizowanych obarczone jest termalnej oraz dla racjonalizowania i  tak wysokich dużym ryzykiem wystąpienia zjawiska kolmatacji kosztów początkowych przedsięwzięcia62. przestrzeni międzyziarnowych, która prowadzi do Doświadczenia podmiotów wykorzystujących utraty zdolności chłonnych przez górotwór66. W skrajwody geotermalne wskazują, że na poszczególnych nych przypadkach zjawisko to może doprowadzić do etapach przygotowania inwestycji do realizacji po- zatrzymania eksploatacji wód geotermalnych przez cząwszy od planowania do projektowania, a potem przedsiębiorstwo, a koszty związane z przywróceniem i funkcjonowania przedsiębiorstw konieczne staje się właściwej chłonności górotworu mogą przyczynić się

ECiz 8/2018 57


poważnymi problemami ze zbytem nadwyżki tej energii. Dla ograniczenia ryzyka geologicznego w budowie obiektów geotermalnych wskazane jest wykonanie szczegółowych badań geofizycznych przed przystąpieniem do prac wiertniczych. Metody badań geofizycznych są podstawowym narzędziem do ograniczenia ryzyka geologicznego. Na rysunku 16 energet a E X Twykorzystywaną RA zobrazowano jednąyzk metod w badaniu geofizycznym.

Rys. 16. Badanie geofizyczne przed przystąpieniem do prac wiertniczych

a także umożliwiają dokładniejsze określenie wymaganej głębokości projektowanego otworu.

Zalety i wady inwestycji geotermalnych

Wdrażając przedsięwzięcia związane z energią geotermalną, wybiera się jednoznacznie czyste źródła ciepła. Energia geotermalna bazuje na odnawialnej energii pochodzącej z wnętrza Ziemi. Zasoby złoża geotermalnego nigdy się nie wyczerpią tak jak złoża kopalne. Odnawialność i niewyczerpalność to jedna z największych zalet energii geotermalnej. Posiada ona ekologiczny charakter. Ze źródeł geotermalnych Źródło: opracowano Rys. z wykorzystaniem: Technologia, Poszukiwanie wód termalnych Internet: http://www.geonie są emitowane żadne szkodliwe 16 energy.pl/en/technologia Badanie geofizyczne do niepowodzenia całej inwestycji. Bardzo wysokie substancje, które szkodziłyby ludziom i  środowisku przed przystąpieniem ryzyko kolmatacji strefy przyotworowej wyklucza naturalnemu przy prawidłowo działającej instalacji W tego typu niezwykle istotne jest dokładne rozpoznanie budowy geologicznej do pracprzedsięwzięciach wiertniczych To naturalne źródło pozyskiwania enermożliwość wykorzystania termalnych do celów geotermalnej. terenu objętego zakresem inwestycji, określeniewód warunków hydrogeologicznych oraz możliwości (źródło: opracowano 67 gii cieplnej nie powoduje ciepłowniczych . wiertniczegolxviii. Badanie geofizyczne z wykorzystaniem: przedstawione na produkcji spalin i smogu, ani temperaturowych przed lokalizacją otworu Technologia, trzy etapy. szkodliwych Przewymiarowanie grozi znacznym rysunku 16 obejmuje W pierwszym projektu etapie następuje wzbudzanieniefalgeneruje sejsmicznych, co odpadów. wód O atrakcyjności wód geotermalnych świadczy ich wzrostem kosztów produkcji popolega na Poszukiwanie wytwarzaniu niewielkich drgań gruntuenergii przy cieplnej użyciu oraz specjalnego pojazdu zwanego termalnych, Internet: wibratorem, który wyposażony jestproblemami w mechanizm do wytwarzania falenergii. sejsmicznych. Wytworzone fale łatwa dostępność. Występujące pokłady gorących wód ważnymi ze zbytem nadwyżki tej http://www.geo-energy. przedostająpl/en/technologia) się w głąb ziemi, przechodząc przez warstwy w różny sposób, reagujące na drgania Dla ograniczenia ryzyka geologicznego w budowie i pary są zasobami lokalnymi. Mogą być pozyskiwane sejsmiczne i powracają naobiektów powierzchnię, gdzie są wskazane odbieranejest przez czujniki odbierające odbite od w pobliżufale miejsca użytkowania, wydobycie wody geogeotermalnych wykonanie poszczególnych warstw podłoża zwane geofonami i rejestrowane. Ostatni trzeci etap to zgrywanie szczegółowych badań geofizycznych przed przystąpie- termalnej i jej dystrybucja odbywają się na miejscu. danych i ich obróbka. Na podstawie analizy wyników prac sejsmicznych zostają opracowane mapy niem do prac wiertniczych. Metody badań geofizycz- W  zależności od miejsca lokalizacji może być ona geologiczne, które potwierdzają lub wykluczają możliwość występowania skał zawierających złoża lub mniejszym nych są podstawowym narzędziem ograniczenia termalne. Przeprowadzone badania geofizyczne pozwalajądona wytypowaniew większym strefy korzystnej dla stopniu wykorzystywana. Energia geotermalna w przeciwieństwie do energii ryzyka geologicznego. Na rysunku 16 zobrazowano jedną z  metod wykorzystywaną w  badaniu geofi- wiatru czy energii słońca dostępna jest zawsze, niezależnie od warunków pogodowych i  klimatu. Działa zycznym. W tego typu przedsięwzięciach niezwykle istotne z  jednakową wysoką wydajnością w  ciągu całego jest dokładne rozpoznanie budowy geologicznej terenu roku. Korzystanie z  ciepła Ziemi może odbywać się objętego zakresem inwestycji, określenie warunków w trybie ciągłym. Wykorzystywanie ciepła geotermalnego do ogrzehydrogeologicznych oraz możliwości temperaturowych przed lokalizacją otworu wiertniczego68. Badanie geofi- wania wyklucza zagrożenie pożarem lub wybuchem, zyczne przedstawione na rysunku 16 obejmuje trzy ponieważ nie wymaga stosowania paliw, które są etapy. W pierwszym etapie następuje wzbudzanie fal niebezpieczne w  obsłudze. Jest to ogromna zaleta sejsmicznych, co polega na wytwarzaniu niewielkich w zakresie bezpieczeństwa ludzi. Technologie wykorzystywane w  geotermii są drgań gruntu przy użyciu specjalnego pojazdu zwanego wibratorem, który wyposażony jest w  mechanizm sprawdzone. Od strony ekonomicznej instalacje do wytwarzania fal sejsmicznych. Wytworzone fale bazujące na energii geotermalnej charakteryzują się przedostają się w głąb Ziemi, przechodząc przez war- stosunkowo niskimi kosztami eksploatacji, natomiast stwy w różny sposób, reagujące na drgania sejsmiczne od strony estetycznej w niewielkim stopniu wpływają i powracają na powierzchnię, gdzie są odbierane przez na ukształtowanie lokalnego krajobrazu. Geotermia czujniki odbierające fale odbite od poszczególnych w pełni integruje się z krajobrazem w odróżnieniu od warstw podłoża zwane geofonami i  rejestrowane. elektrowni wiatrowych czy słonecznych, a urządzenia Ostatni trzeci etap to zgrywanie danych i ich obróbka. techniki geotermalnej nie zajmują zbyt wiele miejsca Na podstawie analizy wyników prac sejsmicznych w  terenie. Zastąpienie źródła konwencjonalnego zostają opracowane mapy geologiczne, które po- energią geotermalną pozwala na znaczną redukcję twierdzają lub wykluczają możliwość występowania zanieczyszczeń do atmosfery zwłaszcza w  sezonie skał zawierających złoża termalne. Przeprowadzone zimowym, co znacznie wpływa na poprawę stanu badania geofizyczne pozwalają na wytypowanie stre- środowiska naturalnego, poprawę jakości powietrza, fy korzystnej dla lokalizacji otworu geotermalnego, a tym samym na polepszenie warunków ludzi w nim

58 ECiz 8/2018


energet y k a E X T R A

żyjących. Energię geotermalną można zaadoptować do funkcjonujących systemów grzewczych podczas ich rozbudowy lub w efekcie przeprowadzenia modernizacji, eliminując paliwa kopalne. Instalacja geotermalna podnosi bezpieczeństwo energetyczne i  pewność zasilania w  energię. Wykorzystanie wód geotermalnych przyczynia się do rozwoju gospodarczego gminy i podniesienia standardu jakości życia jej mieszkańców. Poza szeregiem licznych zalet energia geotermalna posiada także i minusy, co oznacza, że ma też i słabe punkty. Choć jest ona szeroko rozpowszechniona, nie wszędzie, gdzie występuje, można ją łatwo pozyskiwać z głębi Ziemi. Dogodne warunki do jej wykorzystania występują tylko w niewielu miejscach. Jej pozyskanie często wiąże się z bardzo dużymi początkowymi nakładami finansowymi, co stanowi dużą barierę dla potencjalnych inwestorów. Wiercenia geotermalne stanowią wysokie koszty i duże ryzyko, a na ich koszt wpływa w znacznym stopniu głębokość zalegania złoża. W niektórych lokalizacjach potencjał do wykorzystania energii geotermalnej może być niewystarczający. Efektem ubocznym korzystania z energii geotermalnej może być niebezpieczeństwo zanieczyszczenia atmosfery, a  także wód powierzchniowych i  głębinowych przez szkodliwe gazy i  minerały. Wymienić tutaj można głównie gazy, takie jak radioaktywny radon, trujący siarkowodór, amoniak oraz toksyczne związki rtęci, arsenu, baru oraz antymonu. Istnieje też wysokie prawdopodobieństwo przemieszczania się złóż geotermalnych, które na długie lata mogą „uciec” z miejsca eksploatacji. W tego typu instalacjach mogą występować problemy natury technicznej, z korozją rur oraz związane z utrzymaniem urządzeń instalacji w sprawności. Niektóre istniejące w Polsce ciepłownie wymagają dodatkowego źródła energii (np. gazu lub biomasy) do dogrzania zbyt chłodnej wody. Inwestycje geotermalne charakteryzują się zbyt długim okresem zwrotu poniesionych nakładów. Wadą energii geotermalnej jest fakt, że sama w sobie nie jest niezależna. Oznacza to, że chcąc pozyskiwać energię z Ziemi musimy w jakiś sposób zasilać pompy (instalację) służące do tego celu. Nie ma możliwości indywidualnego wykorzystania potencjału tej energii przez małych i indywidualnych odbiorców. W  tego typu instalacjach zachodzi silna zależność wyników ekonomicznych od skali sprzedaży ciepła. Poważnym mankamentem wód geotermalnych jest ich lokalne wykorzystanie, bo przesył energii cieplnej na znaczne odległości jest technicznie i ekonomicznie nieuzasadniony.

Koszy inwestycji geotermalnych Na terenie Polski możliwości pozyskania gorących wód geotermalnych są różne. Górotwór zmienia się praktycznie z każdym kilometrem w głąb. Głębokość zalegania złoża geotermalnego w znacznym stopniu decyduje o  jego kosztach wydobycia na powierzchnię69. W  tego typu przedsięwzięciach koszty maleją

w sytuacjach, gdy ciepłe wody są umieszczone płyciej pod powierzchnią Ziemi oraz gdy ich temperatura jest wyższa. W przypadku tego rodzaju inwestycji nie jest możliwe opracowanie uniwersalnego projektu instalacji geotermalnej, który mógłby być wykorzystywany w  wielu lokalizacjach na obszarze kraju. Instalacje geotermalne powinno się projektować z  uwzględnieniem każdorazowo specyficznych zaistniałych warunków. Ostateczny koszt projektu geotermalnego jest determinowany lokalnymi czynnikami70. To, czy złoże geotermalne będzie się nadawało do wykorzystania, jest uzależnione od warunków geologicznych,

Technologie wykorzystywane w geotermii są sprawdzone. Od strony ekonomicznej instalacje bazujące na energii geotermalnej charakteryzują się stosunkowo niskimi kosztami eksploatacji, natomiast od strony estetycznej w niewielkim stopniu wpływają na ukształtowanie lokalnego krajobrazu

efektywności termodynamicznej zastosowanych procesów, kalkulacji ekonomicznych i struktury odbiorców ciepła. Na warunki geologiczne składa się przede wszystkim temperatura wód geotermalnych, mineralizacja, głębokość zalegania złoża oraz wydajność eksploatacyjna. Wymienione czynniki badane są w  procesie rozpoznania geologiczno-złożowego i to właściwie one decydują o opłacalności i kosztach wydobycia. Pozyskanie energii geotermalnej wiąże się z  bardzo dużymi wydatkami inwestycyjnymi, wśród których jako główne można wymienić nakłady na71: • opracowania wstępne i koncepcje, • oceny geologiczne, • rozpoznanie zasobów, • badania, opinie ekspertyzy itp., • koszty wystąpień koncesyjnych, • koszty projektów, • koszty pozyskania środków pomocowych, • wiercenia otworów i ich wyposażenie, • wykonanie centrali ciepłowniczej, w tym: wymienniki ciepła, źródło szczytowe, pompy cyrkulacyjne, instalacja, opomiarowanie, automatyka, • wykonanie sieci dystrybucji ciepła, • zagospodarowanie terenu. Warunkiem wdrożenia technologii w konkretnych lokalizacjach jest wykonanie oceny ekonomicznej efektywności przedsięwzięcia i jej pozytywny wynik. Dla zapewnienia opłacalności inwestycji konieczne jest utrzymanie maksymalnego odbioru ciepła w ciągu całego roku. Należy mieć na uwadze również to, że po wdrożeniu projektu inwestycyjnego znaczną pozycję

ECiz 8/2018 59


energet y k a E X T R A

wialne źródło energii całkowicie niezależne od pogody oraz zjawisk atmosferycznych zachodzących na planecie, co jest bardzo ważne z punktu widzenia bezpieczeństwa energetycznego. Charakteryzuje się niezależnością od dostaw paliw kopalnych oraz stałym dopływem strumienia ciepła z wnętrza Ziemi. Z  upływem lat energia geotermalna staje się coraz bardziej popularna w  polskiej energetyce. Z  uwagi na rosnące ceny paliw kopalnych oraz świadomość negatywnego oddziaływania emisji gazów, energia geotermalna zaczyna się cieszyć coraz większym zainteresowaniem inwestorów. Ze względu na posiadane zalety jest opracowano na podstawie: Czynniki wpływające na opłacalność geotermii,stanowić Rys. 17 coraz częściej wykorzystywana w kraju i na świecie, w  bilansie przedsiębiorstw geotermalnych Prognoza kosztu https://swiatoze.pl/czynniki-wplywajace-oplacalnosc-geotermii/ do różnych celów. Wśród jej wielu zalet dominują będą środki finansowe na72: produkcji energii korzyści ekologiczne związanedo z czystością powietrza, • podatki, geotermalnej Firmy rysunku 18 pokazują, że koszty produkcji energii geotermalnej w roku 2010 w odniesieniu Frost & Sullivan na rok • remonty i rekonstrukcje (np. poprawa chłonności brakiem emisji gazów cieplarnianych do otoczenia oraz 005 ulegają spadkowi. Przewidywana prognoza Firmy Frost & Sullivan na rok 2020 potwierdza 2020 w [euro/MWh] złoża), nd. Jest to(źródło: informacja bardzo korzystna dla krajowych inwestorów. zanieczyszczeń środowiska naturalnego. opracowano Z uwagi na posiadany potencjał swoich zasobów • bieżące utrzymanie urządzeń w sprawności (serna podstawie: Czynniki energetycznych może być wykorzystywana w  elekwis, naprawa, przeglądy), wpływające na opłacalność geotermii, • zakup energii i  paliw (w  tym zasilania źródła trowniach i  ciepłowniach pracujących na pokrycie Internet: https:// zaopatrzenia na moce zarówno podstawowego, jak szczytowego), swiatoze.pl/ i szczytowego obciążenia cieplnego • wynagrodzenia pracowników spółki, w  tym wnętrza a geotermalna występuje na całej kulidlaziemskiej. Jest to energia Ziemi powstała w 73. Może być rówczynniki-wplywajacerównież załogi z uprawnieniami górniczymi, promieniotwórczych. nież używana do celów grzewczych tworzenia się planety oraz wskutek rozpadu pierwiastków Stanowi ją i produkcji energii oplacalnosc-geotermii/) bieżące badania i analizy, od pogody oraz elektrycznej. Ciepłownie geotermalne mogą pracować alne źródło energii • całkowicie niezależne zjawisk atmosferycznych zakup zimnejważne wody użytkowej, jako niezależne źródło ciepła lub jako urządzenia zących na planecie, co• jest bardzo z punktu widzenia bezpieczeństwa energetycznego. • opłaty eksploatacyjne, wspomagające istniejące miejskie teryzuje się niezależnością od dostaw paliw kopalnych oraz stałym dopływem strumienia ciepła systemy ciepłowni• ubezpieczenia, cze zasilane przez tradycyjne źródła ciepła. za Ziemi. • marketing, Budowa ciepłowni geotermalnych ma ekonomiczne wem lat energia geotermalna staje się coraz bardziej popularna w polskiej energetyce. Z uwagi • raty kredytów, uzasadnienie przede wszystkim w  miejscowościach nące ceny paliw kopalnych oraz świadomość negatywnego oddziaływania emisji gazów, energia • opłaty za wynajem, o  dużej liczbie mieszkańców oraz rozbudowanym malna zaczyna się cieszyć coraz większym zainteresowaniem inwestorów. Ze względu na • opłaty leasingowe, przemyśle. Pozyskanie energii geotermalnej wymaga ane zalety jest coraz częściej wykorzystywana w kraju i na świecie, do różnych celów. Wśród jej • opłaty z tytułu dzierżawy, jednak poniesienia dużych nakładów inwestycyjnych alet dominują korzyści ekologiczne związane z czystością powietrza, brakiem emisji gazów • opłaty z tytułu koncesji, na budowę instalacji, co stanowi poważną barierę w renianych do otoczenia oraz zanieczyszczeń środowiska naturalnego. • prawa do informacji geologicznej, alizacji projektów tego typu. Niemniej jednak, z uwagi gi na posiadany potencjał swoich zasobów energetycznych może być wykorzystywana w • zakup materiałów. na coraz bardziej restrykcyjne wymogi w  zakresie wniach i ciepłowniach pracujących na pokrycie zaopatrzenia na moce zarówno podstawowego, ochrony środowiska naturalnego, efektywność źródeł lxxiii Może być również używanageotermalnych do celów będzie grzewczych i zczytowego obciążenia Na cieplnego rysunku 18. przedstawiono prognozę kosztu wzrastać nawet w przypadkach cji energii elektrycznej.produkcji Ciepłownie geotermalne mogą pracować jako niezależne źródło ciepła energii geotermalnej Firmy Frost & Sullivan spadku cen paliw kopalnych. W miarę rozwoju postępu o urządzenia wspomagające istniejące miejskie systemy ciepłowniczetechnologicznego zasilane przez tradycyjne koszt wydobycia wód geotermalnych na rok 2020. ciepła. Dane z rysunku 17 pokazują, że koszty produkcji będzie stawał się coraz tańszy. a ciepłowni geotermalnych ma ekonomiczne uzasadnienie przede wszystkim w energii geotermalnej w roku 2010 w odniesieniu do owościach o dużej liczbie mieszkańców oraz rozbudowanym przemyśle. roku 2005 ulegają spadkowi. Przewidywana prognoza PrzypisyPozyskanie energii malnej wymaga jednakFirmy poniesienia dużychnanakładów inwestycyjnych co Frost & Sullivan rok 2020 potwierdza ten 1 na Zob.budowę Alternatywne instalacji, źródła energii. Internet: http://www.naukowiec.org/wiedza/inzynieria-srodowiska/alternatywi poważną barierę w realizacji projektów tego typu. Niemniej jednak, z uwagi na coraz bardziej trend. Jest to informacja bardzo korzystna dla krajone-zrodla-energii_840.html 2 B. Noga, Analiza możliwości wykorzystania instalacji geotermalnych wychochrony inwestorów. cyjne wymogi w zakresie środowiska naturalnego, efektywność źródeł geotermalnych

***

w województwie kujawsko-pomorskim, s.1, Internet:

wzrastać nawet w przypadkach spadku cen paliw kopalnych. W miarę rozwoju postępu http://naszaenergia.kujawsko-pomorskie.pl/fileadmin/doc/konf201506/m1/ANALIZA-B.Noga.pdf *** ogicznego koszt wydobycia wód geotermalnych będzie stawał się coraz tańszy. 3 Budowa wnętrza Ziemi a przebieg fal sejsmicznych, Instytut Geofizyki Energia geotermalna występuje na całej kuli ziemskiej. Jest to energia z wnętrza Ziemi, powstała w wyniku tworzenia się planety oraz wskutek rozpadu pierwiastków promieniotwórczych. Stanowi ją odna-

zypisy

60 ECiz 8/2018

4 5 6 7

Polskiej Akademii Nauk, Zakład Sejsmologii i Fizyki Wnętrza Ziemi, Internet: http://private.igf.edu.pl/~pwiejacz/l/01budziem.pdf Zob. Internet: https://pl.wikipedia.org/wiki/Ziemia#Skorupa Internet: https://pl.wikipedia.org/wiki/Ziemia#Skorupa Internet: https://pl.wikipedia.org/wiki/Ziemia#Skorupa Internet: https://pl.wikipedia.org/wiki/J%C4%85dro_Ziemi


energet y k a E X T R A

8 9

Podaję za: Internet, https://pl.wikipedia.org/wiki/Ziemia Podaję za: Internet, https://pl.wikipedia.org/wiki/Ziemia W samym środku jądra Ziemi temperatura może sięgać nawet 6000°C, a ciśnienie osiąga do 360GPa. 10 Elektrownia geotermalna – jak to działa?, Internet: http://swiatoze.pl/ jak-dziala-elektrownia-geotermalna/ 11 Energia geotermalna, Internet: http://www.energy-region.eu/index.php/ pl/energia-geotermalna 12 J. Iberszer, Geotermia-ciepło wnętrza ziemi, TWÓJ PORADNIK BUDOWLANY 4/01, s. 34, Internet: http://www.proper.com.pl/pliki/Geotermia-cieplo_wnetrza_ziemi.pdf 13 S. Podkoński, P. Ignaczak, Analiza możliwości wykorzystania energii alternatywnej w gospodarce energetycznej województwa łódzkiego, Biuro Planowania Przestrzennego Województwa Łódzkiego, grudzień 2007, s. 33. 14 Podaję za: Internet: https://pl.wikipedia.org/wiki/Energia_geotermalna 15 tpu – tona paliwa umownego (węgla), 1 tpu = 29,3 GJ 16 W. Kwinta, Geotermia bez większych perspektyw, Polska Energia nr 9/2009 17 W literaturze specjalistycznej można spotkać różne informacje na temat górnej granicy temperatury wody geotermalnej występującej na terenie Polski. 18 Zob. Odnawialne źródła energii, Internet:http://ekowiedza.hol.es/ category/energia-geotermalna/ 19 Podaję za: red. E.Stasiak, Niebezpieczna geotermia, Internet: http:// www.dw.com/pl/niebezpieczna-geotermia/a-16987422 Typowa głębokość zalegania złóż wody geotermalnej waha się w granicach od 1000 do 4500 metrów. Można oczywiście wiercić znacznie głębiej, ale to zwiększa koszt instalacji. 20 W. Nowak, A. Stachel, Ocena możliwości pozyskania…, op. cit. 21 B. Noga i inni, Analiza możliwości i występowania zagospodarowania wód termalnych w Gminie Końskie w ramach realizacji projektu pn. „Świętokrzysko-Podkarpacki Klaster Energetyczny – Kontynuacja”,s.20, Internet: http://pliki.umkonskie.pl/strona/konskie_analiza_geotermalna_10_02_2015.pdf 22 B. Noga, Analiza możliwości wykorzystania…, op. cit. s.1. 23 A.Wachowicz-Pyzik, A.Sowiżdżał, L.Pająk, Wykorzystanie modelowania numerycznego do określenia wpływów konfiguracji otworów na parametry eksploatacyjne dubletu geotermalnego w rejonie Choszczna, Internet: http://doi.prz.edu.pl/pl/pdf/biis/736 24 B. Noga, Analiza możliwości wykorzystania…, op. cit. s.1. 25 Podaję za: Internet: http://www.wodadlazdrowia.pl/pl/526/0/wodygeotermalne-wykorzystanie.htm Nie można zatłaczać schłodzonej wody zbyt blisko miejsca, z którego jest pompowana. Otwór wtłaczający musi znajdować się poza zasięgiem oddziaływania drugiego otworu i  być umiejscowiony zgodnie z kierunkiem spływu wód – ponad otworem eksploatacyjnym. 26 M.Kaczmarczyk, Geotermia podstawy, GLOBEnergia 2/2009, Internet: http://globenergia.pl/geotermia-podstawy/ 27 W. Nowak, A. Stachel, Ocena możliwości pozyskania i wykorzystania energii geotermalnej w Polsce do zasilania ciepłowni i elektrociepłowni, Internet: http://www.cire.pl/pliki/2/ocena_mozliwosci_nowak-Stachel2. pdf, s. 67. 28 M.Kaczmarczyk, Geotermia…, op. cit. 29 Wykorzystanie energii geotermalnej, Internet: http://docplayer. pl/18584885-1-wykorzystanie-energii-geotermalnej.html 30 W.Nowak, A.Stachel, Ocena możliwości pozyskania…, op. cit. s. 67. 31 W.Nowak, A.Stachel, Ocena możliwości pozyskania…, op. cit. s. 67. 32 Metody pozyskiwania energii geotermalnej, Internet: http://www. instsani.pl/407/metody-pozyskiwania-energii-geotermalnej 33 W. Jaraczewski, M. Huculak, M. Dej, Wykorzystanie energii geotermalnej w Polsce, Prace Geograficzne, zeszyt 141, Instytut Geografii i Gospodarki Przestrzennej Uniwersytetu Jagiellońskiego, Kraków, s 94. 34 Wykorzystanie energii geotermalnej, Internet: http://docplayer.pl/18584885-1-wykorzystanie-energii-geotermalnej.html 35 W. Olejnik, Gorące wody – konkurencyjny nośnik energii. Geotermia: za i przeciw, „Energia Gigawat” Nr 8-9/2005, Internet: http://www.rynek-gazu.cire.pl/pliki/2/3708geotermia.pdf 36 Czynniki wpływające na opłacalność geotermii, ŚWIATOZE. Bez tajemnic, Internet: https://swiatoze.pl/czynniki-wplywajace-oplacalnosc-geotermii/ 37 Podaję za: Geotermia w Polsce, Polska Geotermalna Asocjacja im. Prof. Juliana Sokołowskiego, Internet: http://www.pga.org.pl/geotermia-zasoby-polskie.html Polska leży poza strefami współczesnej aktywności tektonicznej i wulkanicznej, stąd też pozyskiwanie złóż pary z dużych głębokości do produkcji energii elektrycznej jest na dzisiejszym etapie technologicznym nieopłacalne ekonomicznie. Występują natomiast w naszym kraju naturalne baseny sedymentacyjno-strukturalne, wypełnione gorącymi wodami o  zróżnicowanych temperaturach. Temperatury tych wód wynoszą od kilkudziesięciu do ponad 90°C, a w skrajnych przypadkach osiągają sto kilkadziesiąt stopni, co sprawia, że znajdują one zastosowanie głownie w energetyce cieplnej. 38 Wykorzystanie. Woda…, op. cit. 39 R.Grabiec, P.Matyja, Charakterystyka środowiskowa odniesiona…, op. cit. s.7 40 R. Grabiec, P. Matyja, Charakterystyka środowiskowa odniesiona do przeprowadzonych Geotermii Pyrzyce testów metody super miękkiego kwasowania, ETAP II- WYNIKI realizowania w ramach Projektu „Demonstracja nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej

wód geotermalnych, Pyrzyce 2014, s. 6-7. 41 R.Grabiec, P. Matyja, Charakterystyka środowiskowa odniesiona…, op. cit. s.8 42 Zob. M.Ł.Michalski, Kierunki wykorzystania światowych zasobów energii geotermalnej, Politechnika Krakowska, „Energetyka”-czerwiec-lipiec 2007, Internet: http://www.cire.pl/pliki/2/kierunkigeoterm.pdf 43 W. Olejnik, Gorące wody – konkurencyjny…, op. cit. 44 Podaję za: M.Ł. Michalski, Kierunki wykorzystania światowych zasobów…, op., cit. Zastosowania chłodnicze na dużą skalę nie są jednak popularne ze względu na stosunkowo niską sprawność oraz wymaganą wysoką temperaturę wody geotermalnej. 45 Podaję za: Internet: http://geotermia-uniejow.pl/woda-geotermalna/ wykorzystanie Uniejów to jedyne miejsce w Polsce, gdzie murawa boiska piłkarskiego podgrzewana jest wodą geotermalną, dzięki czemu murawa jest zielona przez cały rok. Ponadto w  ten sam sposób podgrzewane są ścieżki spacerowe w  parku zamkowym, co zapewnia bezpieczeństwo osób przechadzających się po parku. 46 Inne wykorzystanie, Państwowy Instytut Geologiczny, Internet: http:// mineralne.pgi.gov.pl/inne-wykorzystanie.html 47 Rekreacja, Państwowy Instytut Geologiczny, Internet: http://mineralne. pgi.gov.pl/rekreacja.html 48 W. Olejnik, Gorące wody – konkurencyjny…, op. cit. 49 Metody pozyskiwania energii geotermalnej, Internet: http://www.instsani. pl/407/metody-pozyskiwania-energii-geotermalnej 50 P. Podolski, B. Wnukowska, Bezpieczeństwo elektroenergetyczne z wykorzystaniem źródeł geotermalnych, s. 19, Internet: https://www.google.pl/search?q=P.Podolski%2C+B.Wnukowska%2C+Bezpieczeństwo+elektroenergetyczne+z+wykorzystaniem+źródeł+geotermalnych&oq=P.Podolski%2C+B.Wnukowska%2C+Bezpieczeństwo+ele 51 Zob. P. Podolski, B. Wnukowska, Bezpieczeństwo elektroenergetyczne …,op. cit. s.19 52 W.Nowak, A.Stachel, Ocena możliwości pozyskania…, op. cit. s. 68. 53 Metody pozyskiwania energii…, op. cit. 54 Metody pozyskiwania energii…, op. cit. 55 Zob. J.Studencka, Metody oceny celowości wykorzystania źródeł geotermalnych do współpracy z  systemem ciepłowniczym, Praca Doktorska, Politechnika Krakowska, Kraków 2011, s. 42-43. 56 P.Podolski, B.Wnukowska, Bezpieczeństwo elektroenergetyczne…, op. cit. s. 20. 57 Zob. P.Podolski, B.Wnukowska, Bezpieczeństwo elektroenergetyczne…, op. cit. s. 20. 58 B.Igliński, R.Buczkowski, M.Cichosz, G. Piechota, TECHNOLOGIE geoenergetyczne. Monografia, Wydawnictwo Naukowe Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Toruń 2010, s. 36. 59 A.Sapińska-Śliwa, Warunki technologiczno-ekonomiczne zagospodarowania wody termalnej w  Uniejowie, Rozprawa doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 2009, s. 45. 60 A.Gąsiewicz i  inni, Potencjał i  perspektywy wykorzystania zasobów geotermalnych w  Polsce. Wspieranie przez PIG-PIB rozwoju geotermii w Polsce, Prezentacja. 61 Gospodarcze ryzyko inwestycyjne budowy ciepłowni geotermalnych, Państwowy Instytut Geologiczny-Państwowy Instytut Badawczy, Internet: http://mineralne.pgi.gov.pl/ryzyko-inwestycyjne.html?id=2449 62 Gospodarcze ryzyko inwestycyjne budowy…, op. cit. 63 M.Ł.Michalski, Kierunki wykorzystania światowych zasobów…, op. cit. 64 Przystępując do realizacji projektu geotermalnego ryzyko geologiczne winno być one ograniczone do minimum. 65 M.Ł.Michalski, Kierunki wykorzystania światowych zasobów…, op. cit. 66 Geologiczne ryzyko inwestycyjne budowy ciepłowni geotermalnych, Państwowy Instytut Geologiczny-Państwowy Instytut Badawczy, Internet: http://mineralne.pgi.gov.pl/ryzyko-inwestycyjne.html?id=245 67 Geologiczne ryzyko inwestycyjne…, op. cit. 68 Technologia, Poszukiwanie wód termalnych, Geothermal- Energy Resources, Internet: http://www.geo-energy.pl/en/technologia 69 Podaję za: Internet: https://swiatoze.pl/czynniki-wplywajace-oplacalnosc-geotermii/ Dostępna technologia pozwala na ekonomicznie uzasadnione wydobycie wód do głębokości 4 kilometrów. Również struktura odbiorców ciepła musi być odpowiednia do występujących parametrów złoża. 70 Podaję za: http://www.wodadlazdrowia.pl/pl/526/0/wody-geotermalne-wykorzystanie.html Jeden odwiert na głębokość 1-1,5 km to koszt co najmniej 7-10 milionów złotych. Prócz kosztów wierceń, drogi jest również np. transport energii geotermalnej do odbiorcy, na ogół wymaga bowiem zastosowania rur preizolowanych. 71 A.Sapińska-Śliwa, Warunki technologiczno-ekonomiczne zagospodarowania wody termalnej w  Uniejowie, Rozprawa doktorska, Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Kraków 2009, s. 66-67. 72 A. Sapińska-Śliwa, Warunki technologiczno-ekonomiczne…, op., cit., s. 67 73 P.Podolski, B.Wnukowska, Bezpieczeństwo elektroenergetyczne…, op. cit.…, s.20 _______________________________________________

Literatura dostępna na portalu www.kierunekENERGETYKA.pl

ECiz 8/2018 61

Profile for BMP Sp. z o.o.

ENERGETYKA EXTRA 8/2018 Energetyka Cieplna i Zawodowa  

ENERGETYKA EXTRA 8/2018 Energetyka Cieplna i Zawodowa  

Profile for marfi1976
Advertisement