Wykorzystanie energii geotermalnej w projekcie Świętokrzyski Park OZE

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Wykorzystanie energii geotermalnej w projekcie Świętokrzyski Park OZE"

Leszek Podgórski
5 lat temu
Przeglądów:

1 Wykorzystanie energii geotermalnej w projekcie Świętokrzyski Park OZE

2 Klasyfikacje i metodyka oceny zasobow energii geotermalnej Zasoby geotermalne jest to całkowita ilość energii (ciepła) nagromadzonej w skorupie ziemskiej, do danej głębokości, w odniesieniu do określonego obszaru bilansowego (obliczeniowego) oraz średniej rocznej temperatury na powierzchni ziemi (Muffler, Cataldi, 1978). Energia zakumulowana w skorupie ziemskiej moŝe przybierać roŝne formy. Z tego względu moŝemy wyróŝnić: a) energię hydrogeotermalną - w której nośnikiem energii jest ciepła woda podziemna, eksploatowana otworami wiertniczymi; b) energię petrogeotermalną (zasoby ciepła skał) - w której nośnikiem energii (ciepła) są media (zwykle woda) wprowadzane otworami wiertniczymi do nagrzanych formacji skalnych tzw. suche gorące skały (HDR - Hot Dry Rocks) lub wysady solne; c) energię geociśnień - energia hydrauliczna zakumulowana w skorupie ziemskiej, w płynach występujących pod ciśnieniem litostatycznym (ciśnienie nadkładu skał) przekraczającym normalne ciśnienie hydrostatyczne; d) energię magmy - gdzie źródłem anomalii cieplnych są ciała magmowe oraz intruzje gorącej magmy penetrujące uskoki tektoniczne, podgrzewające otaczające skały oraz infiltrujące w głąb skał wody opadowe.

11 Cykl Kaliny

24 Uniejów

25 Uniejów

26 Uniejów

27 Słomniki

32 X 3

39 Wody termalne jako kopalina Zgodnie z Rozporządzeniem Rady Ministrów (Rozporządzenie RM, 2006) do wód termalnych zaliczamy te wody, które na wypływie z ujęcia posiadają temperaturę co najmniej 20 o C. Jest to umowna, przyjęta w Polsce, granica pomiędzy wodami termalnymi i niskotemperaturowymi, która wynika z relacji do temperatury ciała ludzkiego i moŝliwości wykorzystania wód do celów balneologicznych (Dowgiałło, Karski, Potocki, 1969). Prawo geologiczne i górnicze mówi, Ŝe wody termalne stanowią kopalinę podstawową, na wydobycie której niezbędne jest uzyskanie koncesji, której udziela Minister Środowiska. Z uwagi na niski próg temperatury przyjęty w definicji wód termalnych (20 o C) praktycznie kaŝda inwestycja związana z udostępnieniem geotermalnego źródła ciepła wymaga zastosowania podobnych procedur prawnych dla uzyskania niezbędnych koncesji.

41 Tab.1. Podział wód leczniczych na podstawie zawartości składników swoistych (na podst. Rozporządzeń: Dz.U , Dz.U ). Woda zawiera w 1 dm 3 co najmniej: Nazwa wody od 1000 mg rozpuszczonych składników stałych mineralna 10 mg jonu Ŝelazawego Ŝelazista 2 mg jonu fluorkowego fluorkowa 1 mg jonu jodkowego jodkowa 1 mg H 2 S (siarki dwuwartościowej) siarczkowa 70 mg kwasu metakrzemowego krzemowa 250 mg CO 2 niezwiązanego kwasowęglowa ( mg CO 2 ) szczawa (od 1000 mg CO 2 ) 74 Bq radonu radonowa temperatura od 20 C termalna

43 Rozmieszczenie uzdrowisk statutowych na terenie Polski.

54 Temperatury eksploatowanych wód termalnych w uzdrowiskach polskich. Uzdrowisko Temperatura wód [ C] Ciechocinek 27 Konstancin 30 Cieplice 20-86,7 Lądek Ustroń 28 Rabka 28 Iwonicz 20

55 Wymagania stawiane wodom do kąpieli. Rodzaj kąpieli Temperatura wody [ C] Mineralizacja wody [g/dm 3 ] rekreacyjne do 35 rekreacyjno-leczniczy do 40 lecznicze do 60

56 Do najczęściej stosowanych zabiegów balneoterapeutycznych, które wykorzystują wody mineralne naleŝą: kąpiele lecznicze; kuracja pitna (krenoterapia); inhalacje; irygacje, płukania.

57 Temperatury wód stosowanych w hydroterapii (Ponikowska, Ferson, 2009). Typ zabiegu Temperatura wody [ C] chłodny letni ciepły gorący 38-42

58 Energetyczny aspekt wykorzystania wód termalnych z rejonu NiŜu Polskiego ZaleŜność temperatur i strumieni mieszających się wód moŝna zobrazować w poniŝszym wzorem: Gdzie: strumień masy wody dostarczonej po wymieszaniu; strumień masy wody słodkiej; strumień masy wody geotermalnej na wylocie z otworu; c v ciepło właściwe mieszaniny; c v1 ciepło właściwe wody słodkiej; c v2 ciepło właściwe wody geotermalnej na wylocie z otworu; T temperatura wody dostarczonej do odbiornika; T 1 temperatura wody słodkiej; T 2 temperatura wody geotermalnej na wylocie z otworu; Przy czym ciepło właściwe mieszaniny c v jest równe: Daje to w ostateczności temperaturę wody rozcieńczonej T wynoszącą:

61 Stopień rozcieńczenia wody jest czynnikiem determinującym jej mineralizację w basenie oraz temperaturę, poniŝszy wzór przedstawia zaleŝność stopnia rozcieńczenia od: zadanego, w zaleŝności od potrzeb, stęŝenia procentowego solanki w basenie S b ; mineralizacji wody złoŝowej S 2.

62 Wzór ogólny na moŝliwą do uzyskania temperaturę wody na wejściu do basenu przedstawia się następująco: gdzie: - ciepło właściwe wody termalnej na głowicy otworu wiertniczego eksploatacyjnego Ryc.9.; - temperatura wody termalnej na głowicy otworu wiertniczego eksploatacyjnego.

63 dalej gdzie: - długość otworu wiertniczego eksploatacyjnego; - temperatura wody termalnej w złoŝu; - gęstość wody termalnej.

66 Tab. 13. Wielkości strat jednostkowych dla okresu 01 maja - 30 września (sezon wakacyjny 3500h) i róŝnych temperatur wody w misce basenowej, dla prędkości wiatru 1;2;4 m/s. Czas trwania sezonu 01 maja - 30 września (sezon wakacyjny 3500h) temp wody o C nasłonecznienie v=1 m/s Qk Qr Qp Qc Q kj/(m 2 *sezon) Qcc v=2 m/s Qk Qr Qp Qc Q kj/(m 2 *sezon) Qcc v=4 m/s Qk Qr Qp Qc Q kj/(m 2 *sezon) Qcc

67 Tab. 14. Wielkości strat jednostkowych dla okresu 15 kwietnia - 15 października (4300h) i róŝnych temperatur wody w misce basenowej, dla prędkości wiatru 1;2;4 m/s. Czas trwania sezonu 15 kwietnia - 15 października (4300h) temp wody o C nasłonecznienie v=1 m/s Qk Qr Qp Qc Q kj/(m 2 *sezon) Qcc v=2 m/s Qk Qr Qp Qc Q kj/(m 2 *sezon) Qcc v=4 m/s Qk Qr Qp Qc Q kj/(m 2 *sezon) Qcc

68 Tab. 15. Wielkości strat jednostkowych dla okresu 15 października - 15 kwietnia (4300h) i róŝnych temperatur wody w misce basenowej, dla prędkości wiatru 1;2;4 m/s. Czas trwania sezonu 15 października - 15 kwietnia (4300h) temp wody o C nasłonecznienie v=1 m/s Qk Qr Qp Qc Q kj/(m 2 *sezon) Qcc v=2 m/s Qk Qr Qp Qc Q kj/(m 2 *sezon) Qcc v=4 m/s Qk Qr Qp Qc Q kj/(m 2 *sezon) Qcc

69 Tab. 16. Wielkości strat jednostkowych dla okresu 01 maja - 30 września (sezon wakacyjny 3500h) i róŝnych temperatur wody w misce basenowej, dla basenu zadaszonego. Czas trwania sezonu 01 maja - 30 września (sezon wakacyjny 3500h) temp wody C nasłonecznienie kj/(m2 *h) v=0 m/s Qc Q kj/(m 2 *sezon) Tab. 17. Wielkości strat jednostkowych dla okresu 15 kwietnia - 15 października (4300h) i róŝnych temperatur wody w misce basenowej, dla basenu zadaszonego. Czas trwania sezonu 15 kwietnia - 15 października (4300h) temp wody C nasłonecznienie v=0 m/s Qc Q kj/(m 2 *sezon) Tab. 18. Wielkości strat jednostkowych dla okresu 15 października - 15 kwietnia (4300h) i róŝnych temperatur wody w misce basenowej, dla basenu zadaszonego. Czas trwania sezonu 15 października - 15 kwietnia (4300h) temp wody C nasłonecznienie kj/(m2 *h) v=0 m/s Qc Q kj/(m 2 *sezon)

70 Dla basenów krytych określenie zapotrzebowania na energie cieplną wymaga określenia następujących parametrów: temperatura wody w basenie o C temperatura powietrza w hali basenowej o C wilgotność powietrza - max 70% ilość powietrza zewnętrznego - wentylacja - 10 m 3 /h m 2 zapotrzebowanie świeŝej wody w basenie - 50 kg/ m 2 d powierzchnia szatni - 0,5 m 2 /m 2 powierzchnia hallu wejściowego - 0,1 m 2 /m 2 powierzchnia innych pomieszczeń - 0,1 m 2 /m 2 ilość natrysków - 0,08 szt./m 2 ilość dni pracy w roku - ok. 330 ilość godzin pracy na dobę - ok. 14 h Straty ciepła na odparowanie wody z basenu dla załoŝonej średniej wilgotności 60% wynoszą ok. 250 kj/ h m 2. Stratę ciepła na ogrzewanie oblicza się w oparciu o Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 17 marca 2009 r. w sprawie szczegółowego zakresu i form audytu energetycznego oraz części audytu remontowego, wzorów kart audytów, a takŝe algorytmu oceny opłacalności przedsięwzięcia termomodernizacyjnego (Dz.U ).

71 Bilans ciepła krytego basenu przedstawia się następująco: gdzie: całkowite zapotrzebowanie na ciepło; - straty ciepła przez parowanie; wydatek cieplny na ogrzewanie; straty ciepła poprzez wentylację pomieszczeń; zyski lub straty (w zaleŝności od temperatury wody) ciepła od ludzi w basenie; wydatek energetyczny na wymianę wody lub świeŝą wodę geotermalną; wydatek cieplny na natryski; straty ciepła poprzez ściany basenu; straty ciepła poprzez konwekcję.

72 Ryc.13. Roczne jednostkowe zapotrzebowanie na energię cieplną dla basenów zabudowanych (Recknagel i in., 1994).

73 Dziękuję za uwagę

Podobne dokumenty

Wody mineralne i lecznicze Polski, wody jako źródło energii. Akademia Górniczo-Hutnicza Katedra Hydrogeologii i Geologii InŜynierskiej

Wody mineralne i lecznicze Polski, wody jako źródło energii Akademia Górniczo-Hutnicza Katedra Hydrogeologii i Geologii InŜynierskiej PODZIAŁ WÓD PODZIEMNYCH ZWYKŁE WODY PODZIEMNE (SŁODKIE WODY PODZIEMNE)