CHARAKTERYSTYKA ŚRODOWISKOWA ODNIESIONA DO PRZEPROWADZANYCH W GEOTERMII PYRZYCE TESTÓW METODY SUPER MIĘKKIEGO KWASOWNIA

Transkrypt

1 CHARAKTERYSTYKA ŚRODOWISKOWA ODNIESIONA DO PRZEPROWADZANYCH W GEOTERMII PYRZYCE TESTÓW METODY SUPER MIĘKKIEGO KWASOWNIA ETAP II - WYNIKI realizowana w ramach projektu Demonstracja nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych Demonstration of the innovative technology of the improvement of absorption of the geothermal deposit layer Opracował zespół w składzie: Konsultacje: Romuald Grabiec Bogdan Noga Piotr Matyja Henryk Biernat Izabela Wodzyńska Pyrzyce, Październik 2014

2 SPIS TREŚCI Rozdział 1. WPROWADZENIE Charakterystyka energii geotermalnej Systemy pozyskiwania wody termalnej Istniejące ciepłownie geotermalne w Polsce Rozdział 2. CIEPŁOWNIA GEOTERMALNA W PYRZYCACH Lokalizacja Budowa geologiczna Warunki hydrogeologiczne Otwory geotermalne System geotermalny w Pyrzycach Rozdział 3. IDENTYFIKACJA PROBLEMÓW EKSPLOATACYJNYCH Korozja Agresywność korozyjna wód termalnych Korozja w otworze chłonnym Pyrzyce GT Korozja w otworze chłonnym Pyrzyce GT Korozja w otworze eksploatacyjnym Pyrzyce GT Kolmatacja Zjawisko inkrustacji Czystość wody termalnej Metody zapobiegania kolmatacji Czyszczenie mechaniczne Stosowanie inhibitorów chemicznych Zabiegi kwasowania Miękkie kwasowanie Inne metody stymulacji otworów geotermalnych...38 Rozdział 4. DOTYCHCZASOWE PRÓBY ZAPOBIEGANIA KOLMATACJI Problemy z zatłaczaniem schłodzonej wody termalnej

3 4.2. Czyszczenie mechaniczno-chemiczne otworu chłonnego Pyrzyce GT Czyszczenie mechaniczno-chemiczne otworu chłonnego Pyrzyce GT Metoda miękkiego kwasowania Rozdział 5. METODA SUPER MIĘKKIEGO KWASOWANIA Ogólna charakterystyka metody Projektowane parametry techniczne Zakres prac związanych z super miękkim kwasowaniem Prace wstępne Stabilizacja pracy instalacji geotermalnej Dobór składników kondycjonujących Możliwość zwiększenia wydajności eksploatacji Metody poboru próbek i wykonywania pomiarów Wymiana filtrów Wykonywanie pomiarów Pobór próbek...65 Rozdział 6. CHARAKTERYSTYKA ELEMENTÓW PRZYRODNICZYCH Rezerwaty przyrody Obszar Natura Pomniki przyrody Użytki ekologiczne Opis zabytków Rozdział 7. CHARAKTERYSTYKA ELEMENTÓW ŚRODOWISKA Geomorfologia Geologia Surowce mineralne Wody podziemne Wody powierzchniowe Gleby Warunki klimatyczne

4 7.8. Szata roślinna i fauna Stan powietrza atmosferycznego Stan klimatu akustycznego Rozdział 8. WSTĘPNA OCENA ODDZIAŁYWANIA NA ŚRODOWISKO Obszary i obiekty przyrodnicze będące pod ochroną Szata roślinna i fauna Krajobraz Wody powierzchniowe Wody podziemne Gleby Powietrze atmosferyczne Klimat akustyczny Efekt ekologiczny Rozdział 9. DEMONSTRACJA METODY SUPER MIĘKKIEGO KWASOWANIA NA INSTALACJI GEOTERMALNEJ W PYRZYCACH Stanowisko badawcze Dozowanie cieczy kondycjonującej Ocena wpływu metody super miękkiego kwasowania na pracę instalacji geotermalnej w Pyrzycach Rozdział 10. PROGNOZY KORZYŚCI ZWIĄZANYCH Z WDROŻENIEM DEMONSTROWANEJ TECHNOLOGII Działania informacyjne dotyczące projektu Kontakty i współpraca międzynarodowa Możliwości wdrożenia metody w innych instalacjach geotermalnych BIBLIOGRAFIA

5 Rozdział 1. WPROWADZENIE 1.1. Charakterystyka energii geotermalnej Energia geotermalna jest energią wnętrza Ziemi zgromadzoną w skałach oraz wodach podziemnych. Ciepło we wnętrzu Ziemi jest ciepłem pierwotnym, które powstało w trakcie formowania sie naszej planety, a częściowo jest ciepłem pochodzącym głównie z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych1, 2. W zależności od określonego typu systemu geologicznego wykorzystuje się w świecie trzy rodzaje energii geotermalnej3: 1. Energię zawartą w przegrzanej parze wodnej o temperaturze powyżej 130 o C. Takie systemy występują na obszarach młodego wulkanizmu, gdzie źródło ciepła jest dostępne na niewielkich głębokościach, pozwalając na rozwój złóż geotermalnych o wysokiej entalpii. Ten typ energii znajduje zastosowanie głównie do wytwarzania prądu elektrycznego w elektrowniach geotermalnych. 2. Energię zawartą w wodach geotermalnych: niskotemperaturowych (20 35 o C), średniotemperaturowych (35 80o C), wysokotemperaturowych ( o C) i bardzo wysokotemperaturowych ( o C), które wykorzystywane są bezpośrednie nośniki energii do różnych celów: podgrzewania pól, dróg, ogrzewania szklarni, pomieszczeń mieszkalnych i gospodarczych - indywidualnych i komunalnych, technologicznych w przemyśle spożywczym, papierniczym chemicznym, do celów rekreacyjnych i balneologicznych. 1 Myśko A.: Perspektywy rozwoju energii geotermalnej w świecie z uwzględnieniem ekonomicznych aspektów jej wykorzystania. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geosynoptyka i Geotermia, nr 5/89, s Tytko R.: Odnawialne źródła energii - wybrane zagadnienia. Wydawnictwo Dimikor, Kraków Górecki W.: Wstępna ocena możliwości wykorzystania mezozoicznych wód geotermalnych na Niżu Polskim. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia nr 1-2/88, s

6 Energię zawartą w nagrzanych suchych skałach i wysadach solnych, których ciepło może być odbierane i przekazywane do użytkowników, za pomocą różnego rodzaju przewodników płynnych i stałych. Taki system uzyskiwania energii geotermalnej ze względu na nieopanowaną jeszcze technologię przekazywania ciepła traktowany jest jako eksperymentalny. Nośnikiem ciepła geotermalnego są zwykle wody złożowe, które przeważnie jako solanki o różnym stopniu stężenia wypełniają pory i szczeliny skał. Aby źródło energii było odnawialne, woda ta musi krążyć i musi być uzupełniana w sposób naturalny lub też sztucznie musi być dostarczana z powrotem do strefy wygrzewania. Wody termalne stanowią w większości przypadków solanki o różnym stopniu mineralizacji, rzadziej wody słodkie lub o niewielkim stopniu mineralizacji 4. Ciepłota tych wód i ich mineralizacja są różne w różnych basenach, ale generalnie zależą od gradientu geotermicznego i głębokości występowania skał wodonośnych. W trakcie eksploatacji ciepła ze złoża geotermalnego za pośrednictwem wody należy uważać aby poprzez zbyt szybką (dużą) eksploatację nie wychłodzić złoża a nawet go zniszczyć5. Są przypadki gdzie ciepło pobierane jest z suchych ale gorących skał poprzez wodę, którą wtłacza się do niej i z powrotem wydobywa otworami geotermalnymi 6. Suche gorące skały muszą być szczelinowate lub porowate i powinny charakteryzować się dobrą przepuszczalnością. Możliwości wykorzystania wód termalnych zależą głównie od ich temperatury. Wyróżnić można dwa główne sposoby wykorzystania energii geotermalnej. Z jednej strony jest to wykorzystanie płynów o odpowiednio wysokiej temperaturze i ciśnieniu do wykonania pracy w turbinie napędzającej generator energii elektrycznej, z drugiej bezpośrednie wykorzystanie złóż nisko- i średnio-temperaturowych głównie w 4 Myśko A.: Perspektywy rozwoju energii geotermalnej w świecie z uwzględnieniem ekonomicznych aspektów jej wykorzystania. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geosynoptyka i Geotermia, nr 5/89, s Ney R.: Ocena strategii rozwoju energetyki odnawialnej oraz kierunki rozwoju energetycznego wykorzystania zasobów geotermalnych wraz z propozycja działań. Praca wykonana na zamówienie Ministerstwa Środowiska. 6 Smętkiewicz K.: Geotermia petrotermalna czyli gorąca woda ze skały - wybrane przykłady europejskie. GLOBEnergia 1/2010:

7 ciepłownictwie (wody o temperaturze powyżej 50 o C), ale także do celów rekreacyjnych, leczniczych, balneologicznych, czy też w rolnictwie (wody o temperaturze poniżej 50 o C)7. Rys Wykorzystanie energii wody termalnej w zależności od jej temperatury Większość zasobów wód termalnych występujących na terenie Polski nie posiada temperatury przekraczającej 100o C, co jednoznacznie określa możliwości ich wykorzystania (rys. 1.3). Wśród sposobów bezpośredniego wykorzystania energii wód termalnych na świecie dominuje dziewięć głównych dziedzin 8. Woda termalna może stanowić dolne źródło ciepła dla absorpcyjnych lub sprężarkowych pomp ciepła 9, Oniszk-Popławska A., Zowsik M., Rogulska M.: Ciepło z wnętrza ziemi. Podstawowe informacje na temat wykorzystania energii geotermalnej. EC BREC/IBMER, Gdańsk-Warszawa Lund J. W.: Bezpośrednie zastosowanie ciepła geotermalnego. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia, nr 4/2004, s Smal W., Nienartowicz J.: Możliwości wykorzystania odnawianych źródeł energii za pomocą pomp cieplnych. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia, nr 5/89, s Bloomquist R. G.: Ekonomika zastosowania systemów geotermalnych pomp ciepła dla budynków komercyjnych i użyteczności publicznej. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia nr 5/2001, s

8 Bardzo popularne jest również wykorzystanie energii wód termalnych w kąpieliskach, na pływalni oraz w balneologii11,12. W ogrzewnictwie13 wykorzystywane jest około 20% wydobywanych wód termalnych. Energia cieplna odebrana wodzie termalnej wykorzystywana jest jeszcze dość powszechnie również w ogrodnictwie szklarniowym i hydrouprawach14, w przemyśle15 (Lindal 1995), inne stanowią około 0,4%. Wody termalne o temperaturze powyżej 80 o C w naszej strefie klimatycznej mogą stanowić samodzielnie źródło ciepła dla ogrzewania. Poniżej tej temperatury w okresach dużych spadków temperatury powietrza (zima) muszą być wspomagane konwencjonalnym źródłem ciepła lub pompą ciepła Systemy pozyskiwania wody termalnej W głębi Ziemi znajduje się magma, będąca gorącą stopioną masą krzemianów i glinokrzemianów. Ponieważ ciepło zawsze wędruje od stref cieplejszych ku chłodniejszym, płynna magma, lżejsza i gorętsza od otaczających ją skał, wydostaje się niekiedy na powierzchnię ziemi w postaci lawy wulkanicznej. O wiele częściej niż lawa, z głębi ziemi wydobywa się jednak ogrzana przez magmę woda, występująca w formie gorących źródeł i gejzerów (rys. 1.2), które występują w zaledwie kilku rejonach świata. Blisko połowa wszystkich gejzerów świata znajduje się jednak na terenie amerykańskiego Parku Narodowego Yellowstone. 11 Madeyski A.: Użytkowanie wód geotermalnych do celów kąpieliskowych. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia, nr 5/89, s Latour T.: Aktualny stan i dalsze możliwości wykorzystania w Polsce wód termalnych do celów leczniczych, profilaktycznych oraz rekreacji. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia Zrównoważony rozwój nr 2/2007, s Lemale J.: Zastosowanie geotermii niskiej entalpii w ogrzewaniu mieszkań. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia, nr 2/95, s Rosik-Dulewska Cz., Grabda M.: Wykorzystanie ciepła niskotemperaturowych wód geotermalnych w produkcji ogrodniczej pod osłonami. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia, nr 5/2001, s Lindal B.: Przegląd przemysłowych zastosowań geotermii. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia, nr 6/95, s

9 Rys Mechanizm ogrzewania się wody termalnej i powstawania gejzerów16 W większości przypadków jednak, aby móc wykorzystywać energię wód termalnych należy wykonać odwiert geotermalny, którego głębokość może wynosić kilka tysięcy metrów. Odwierty takie wykonuje się na podstawie zatwierdzonej dokumentacji prac geologicznych. Zasadniczym celem wykonywania otworów geotermalnych jest umożliwienie eksploatacji bądź zatłaczania wód. Jednakże z reguły otwór geotermalny ma do spełnienia rolę znacznie szerszą. Ze względu na to, że głębokie poziomy wód termalnych są słabo rozpoznane, każdorazowo zachodzi konieczność przeprowadzenia w wykonanym otworze specjalistycznych badań geofizycznych i hydrogeologicznych zmierzających do przebadania poziomu wodonośnego 17. Konstrukcja otworu a także harmonogram prac wiertniczych muszą być dopasowane do tego celu. Jako naczelną zasadę przy projektowaniu prac wiertniczych należy przyjąć, że otwór, który odwiercany jest jako pierwszy w dublecie spełnia rolę otworu badawczego. Otwór badawczy natomiast 16 Lewandowski W. M.: Proekologiczne odnawialne źródła energii. Wydawnictwa Naukowo - Techniczne, Warszawa Kapuściński J., Nagy S., Długosz P., Biernat H., Bentkowski A., Zawisza L., Macuda J., Bujakowska K.: Zasady i metodyka dokumentowania zasobów wód termalnych i energii geotermalnej oraz sposoby odprowadzania wód złożowych - poradnik metodyczny. Praca wykonana na zamówienie Departamentu Geologii Ministerstwa Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnych, Warszawa

10 powinien być tak zaprojektowany aby po zakończeniu badań mógł być wykorzystany jako otwór eksploatacyjny. Biorąc pod uwagę stopień mineralizacji nośników ciepła, systemy pozyskiwania energii geotermalnej można podzielić na jednootworowe i dwuotworowe. Jednootworowe systemy eksploatacyjne stosowane są w przypadku wód termalnych słabo zmineralizowanych. Przy tego typu systemie woda termalna doprowadzana jest do wymiennika ciepła najczęściej za pomocą pompy głębinowej (rzadziej za pomocą samowypływu) umieszczonej w otworze eksploatacyjnym. W wymienniku ciepła woda termalna oddaje ciepło do wody sieciowej, krążącej w układzie zamkniętym i doprowadzającej ciepło do poszczególnych odbiorców. Woda termalna opuszczająca wymiennik ciepła może być skierowana do zbiornika retencyjnego, cieków powierzchniowych lub do kanalizacji miejskiej (rys. 1.3a). a) b) Rys Uproszczony schemat systemu eksploatacyjnego: a) jednootworowego, b) dwuotworowego W przypadku wód termalnych o wysokim stopniu mineralizacji (niemożliwy zrzut do wód powierzchniowych) eksploatacyjno-zatłaczające najczęściej (rys. 1.3b). stosowane Podstawową są dwuotworowe zasadą działania systemy dubletu geotermalnego jest zapewnienie ciągłości przepływu pomiędzy otworem eksploatacyjnym a otworem zatłaczającym, wynikające z konieczności wtłaczania w tym samym czasie wydobytej wody ze złoża. Odległość miedzy odwiertami produkcyjnym i chłonnym obliczana jest na podstawie modelu matematycznego. Dobrana jest w taki sposób, aby zoptymalizować czas dojścia wody schłodzonej z otworu zatłaczającego do otworu 10

11 eksploatacyjnego. W przypadku kiedy nie istnieje możliwość wykonania odwiertu chłonnego w odległości gwarantującej prawidłową pracę układu stosuje się odwierty kierunkowe, które wchodzą w złoże w odpowiedniej odległości Istniejące ciepłownie geotermalne w Polsce Na chwilę obecną, w Polsce działa pięć czynnych obiektów przetwarzających energię geotermalną18: Bańska Niżna na Podhalu , Pyrzyce , Mszczonów 1999, Uniejów i Stargard Szczeciński (rys. 1.4). Są to ciepłownie w systemach biwalentnych, w których poza sezonem grzewczym ciepło użytkowe pochodzi wyłącznie ze źródła geotermalnego, natomiast w sezonie, w okresie szczytu zapotrzebowania na energię, uruchamia się dodatkowo wspierające źródło konwencjonalne (zwykle są to kotły gazowe). Wybranym ciepłowniom towarzyszą dodatkowe obiekty, wykorzystujące ciepło wód geotermalnych. Przykładowo, w Uniejowie i Mszczonowie działają kąpieliska termalne, w Uniejowie dodatkowo ośrodek balneologiczny typu SPA Parecki A., Biernat H.: Próba rozwiązania problemów towarzyszących eksploatacji ciepłowni geotermalnych wykorzystujących wody termalne z kolektorów porowych. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia Zrównoważony Rozwój nr 2/2007, s Czyżewski P.: Wykorzystanie energii geotermalnej w Polsce dziś i w niedalekiej przyszłości. Nowa Energia nr 1(7)2009, s

12 Rys Istniejące ciepłownie geotermalne na terenie Polski Geotermalny system ciepłowniczy na Podhalu Proces technologiczny w Geotermii Podhalańskiej polega na wydobyciu gorącej solanki o temperaturze 82-86o C z wydajnością do 600 m3/h, przetłoczeniu jej przez wymienniki ciepła i ponownym zatłoczeniu do górotworu20. Sieć cieplna PEC Geotermia Podhalańska S.A. zasilana jest obecnie z dwóch źródeł ciepła: Ciepłowni Geotermalnej zlokalizowanej w Szaflarach - Bańskiej Niżnej oraz kotłowni gazowo - olejowej w Zakopanem. Całkowita moc zainstalowana wynosi 67,4 MW, w tym człon geotermalny o mocy 38 MW. Realizacja inwestycji geotermalnej przyczyniła się w znacznym stopniu do poprawy warunków życia mieszkańców, w głównej mierze poprzez zmniejszenie zanieczyszczenia powietrza, które było spowodowane wykorzystaniem paliw kopalnych w szczególności węgla. Zastosowanie bardziej przyjaznych dla środowiska źródeł takich jak geotermia i gaz przyczyniło się w znacznym stopniu do wyeliminowania smogu w Zakopanem. Od 20 Wartak W., Wróbel A., Ignacok W.: PEC Geotermia Podhalańska S.A. - Zakład Geotermalny na Podhalu: doświadczenia, wybrane aspekty pracy, perspektywy. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia Zrównoważony Rozwój nr 2/2007, s

13 momentu wdrożenia inwestycji znacząco spadła emisja dwutlenku siarki i pyłu do atmosfery. Geotermalny system ciepłowniczy w Pyrzycach Proces technologiczny w Geotermii Pyrzyce polega na wydobyciu gorącej solanki, przetłoczeniu jej przez wymienniki ciepła i ponownym zatłoczeniu do górotworu (ziemi). Otwory geotermalne zostały zaprojektowane w taki sposób, aby w okresie 30 lat eksploatacji złoża nie wystąpił wyraźny spadek temperatury wydobywanej wody termalnej21. W wymienniku ciepła solanka, o temperaturze początkowej 61 o C oddaje swoją energię sieciowej wodzie grzejnej i ponownie wraca na głębokość 1640 m schłodzona do około 35oC. Woda sieciowa trafia do grzejników w pyrzyckich domach. Zimą podczas mrozów woda w grzejnikach musi być wyższa od temperatury solanki, dlatego zainstalowano tu pompy ciepła i szczytowe kotły gazowe. Dwie absorpcyjne pompy ciepła stosowane jesienią, zimą i wiosną podnoszą temperaturę wody za pomocą napędzających je kotłów i przede wszystkim obniżają temperaturę powrotną wody co znacznie podnosi efektywność całego układu cieplnego. Kotły szczytowe działają wyłącznie zima podczas silnych mrozów. Moc cieplna instalacji geotermalnej wynosi 12,8 MW. Cztery wysokosprawne gazowe kotły kondensacyjne o łącznej mocy 40 MW są szczytowym i awaryjnym źródłem ciepła. Moc zainstalowana w Geotermii Pyrzyce wynosi wiec 52,8 MW. System cieplny Geotermii Pyrzyce zastąpił 60 istniejących dotychczas kotłowni lokalnych opalanych węglem22. Dzięki użytkowaniu kotłowni geotermalnej zmniejszono emisje: dwutlenku siarki i popiołów o 100%, 5 - krotnie CO 2, ponad 12 - krotnie tlenków azotu Sobański R., Kabat M.: System geotermalny w Pyrzycach. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia, nr 3-4/96, s Lipiński K.: Wpływ wykorzystania energii geotermalnej na stan środowiska naturalnego gminy Pyrzyce. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia, nr 5/2001, s Kulik S.: Ciepłowniczy zakład geotermalny w Pyrzycach: doświadczenia, wybrane aspekty pracy, perspektywy. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia Zrównoważony Rozwój nr 2/2007, s

14 Geotermalny system ciepłowniczy w Mszczonowie Wody termalne w Geotermii Mszczonów eksploatowane są z poziomu dolnej kredy i charakteryzują się bardzo niska mineralizacją (poniżej 0,5 g/l). Dzięki tej właściwości możliwe było zrezygnowanie z konieczności zatłaczania wody po odebraniu ciepła do tego samego poziomu wodonośnego. Niska mineralizacja wody umożliwia jej dalsze wykorzystanie jako wody bieżącej w systemie wodociągowym. Temperatura początkowa wody termalnej przy przepływie 55 m 3/h wynosi 42oC Z ekonomizera woda o temperaturze 44o C trafia do absorpcyjnej pompy ciepła o mocy 2,7 MW, gdzie schładzana jest do temperatury około 25 o C. Po wyjściu z pompy ciepła i schładzacza wentylatorowego, woda geotermalna przetłaczana jest do zlokalizowanej w pobliżu stacji uzdatniania wody. Zmodernizowana stacja uzdatniania wody miesza wodę termalną i wodę czwartorzędową, uzdatnia je i przesyła siecią do miasta. Całkowita moc zainstalowana układu grzewczego wynosi 7,3 MW w tym 1,75 MW uzyskiwana jest bezpośrednio z geotermii. Wdrożenie ciepłowni geotermalnej w Mszczonowie umożliwiło wyeliminowanie trzech przestarzałych kotłowni węglowych, produkujących do tej pory ciepło dla Mszczonowa i charakteryzujących się wysoką emisją zanieczyszczeń 24. Oprócz poprawy jakości powietrza, zastosowanie energii geotermalnej przyniosło oszczędności w ilościach spalanego gazu od 33% do 35%. Geotermalny system ciepłowniczy w Uniejowie W 1978 roku w Uniejowie w trakcie poszukiwań ropy naftowej i gazu odkryto gorące źródła wody termalnej. Kolejne odwierty powstały w 1990 i 1991 roku a ich głębokości wynosiły ponad 2000 m. Woda termalna charakteryzuje się wydajnością 70 m3/h, samowypływem, temperaturą 68o C i niską mineralizacją 7 g/l. Niska mineralizacja wód korzystnie wpływa na proces ich eksploatacji. 24 Balcer M.: Zakład Geotermalny w Mszczonowie - wybrane aspekty pracy, doświadczenia, perspektywy. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia Zrównoważony Rozwój nr 2/2007, s

15 Instalacja kotłowni jest dwuczęściowa. Pierwsza to blok geotermalny, na który składają się odwiert produkcyjny i zatłaczający oraz wymienniki ciepła, filtry i systemy tłoczenia między otworami. Drugi zaś to blok olejowy, który składa się z dwóch kotłów niskotemperarturowych opalanych olejem opałowym. Blok ten przeznaczony jest do ogrzewania wody sieciowej do wymaganych temperatur w okresach szczytowego zapotrzebowania na moc cieplną. Łączna moc ciepłowni wynosi 5,6 MW, z czego 3,2 MW pochodzi bezpośrednio z układu geotermalnego, co pozwala na pokrycie potrzeb Uniejowa w 65%25. Ciepłownia geotermalna w Uniejowie wraz z olejową kotłownią szczytową zastąpiła 10 kotłowni lokalnych opalanych węglem oraz 160 kotłowni znajdujących się w domach jednorodzinnych. Geotermalny system ciepłowniczy w Stargardzie Szczecińskim Instalacja geotermalna w Stargardzie Szczecińskim różni się od pozostałych istniejących w Polsce. Składa się jedynie z dubletu geotermalnego, w skład którego otwór eksploatacyjny, otwór zatłaczający i geotermalny wymiennik ciepła o mocy 14 MW 26. Otwór zatłaczający został wykonany jako kierunkowy, co pozwoliło usytuować głowice obu otworów w niewielkiej odległości od siebie, przy roboczej odległości pomiędzy dolnymi końcami około 1500 m. Od samego początku eksploatacji ciepłownię trapiły poważne kłopoty techniczne i liczne awarie, w tym nawet wymiennika ciepła. Po doświadczeniach ciepłowni geotermalnej w Pyrzycach można było oczekiwać w Stargardzie, że wobec podobnej struktury geologicznej, zatłaczanie wody geotermalnej będzie sprawiać poważny kłopot. Eksploatacja otworu chłonnego, mimo różnych zabiegów, w tym i jego czyszczenia, zmiany pompy na wydajniejszą, zamiany funkcji otworów, była prowadzona przy spadku 25 Kurpik J.: Wykorzystanie wód geotermalnych na przykładzie Geotermii Uniejów. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia Zrównoważony Rozwój nr 2/2007, s Nowak W., Stachel A., Borsukiewicz-Gozdur A.: Zastosowania odnawialnych źródeł energii. Szczecin

16 przepływu wody geotermalnej do 80 m3/h, powodując istotne ograniczenie mocy cieplnej a także ilości ciepła odprowadzonego do miejskiego systemu ciepłowniczego. Rozdział 2. CIEPŁOWNIA GEOTERMALNA W PYRZYCACH 2.1. Lokalizacja Ciepłownia geotermalna Geotermia Pyrzyce zlokalizowana jest w Pyrzycach mieście powiatowym usytuowanym w województwie zachodniopomorskim, leżącym około 45 km od centrum Szczecina. Pyrzyce położone są nad Kanałem Młyńskim, na rolniczych terenach Równiny Pyrzycko-Stargardzkiej przy drodze krajowej nr 3 ze Świnoujścia przez Szczecin, Gorzów Wielkopolski, Zieloną Górę do granicy z Czechami (rys. 2.1). Równina Pyrzycko-Stargardzka rozpościera się wokół Jeziora Miedwie i zbudowana jest z gliny morenowej ostatniego zlodowacenia i iłów jeziornych. Powierzchnia miasta Pyrzyce wynosząca 39 km2 i stanowiąca 5,37% powierzchni Powiatu Pyrzyckiego, zamieszkiwana jest przez osoby (stan na dzień r.), stanowiąc: 64,85% ludności gminy Pyrzyce, 31,91 % ludności Powiatu Pyrzyckiego. Miasto Pyrzyce jest ponad lokalnym (okręgowym) ośrodkiem usługowym, zwłaszcza w zakresie usług socjalno-bytowych dla ludności miasta jak i tradycyjnie ciążącego do niego wiejskiego zaplecza a także ośrodkiem produkcyjnym, głównie w sferze przetwórstwa płodów rolnych (głównie rzepak, buraki, mleko i mięso). Obszar wiejski gminy jest intensywnie użytkowany przez gospodarkę rolną. 27 Bank Danych Lokalnych, ludność miasta Pyrzyce ze względu na faktyczne miejsce zamieszkania, stan na r. 16

17 Rys Lokalizacja miasta Pyrzyce28 Morfologia terenu charakteryzuje się słabym zróżnicowaniem form powierzchniowych. Najbliższe okolice tworzą równinę opadającą na północny wschód ku dolinie Płoni, łączącej Jezioro Płoń z Jeziorem Miedwie (rys. 2.2). Na początku lat 90 ubiegłego wieku w Pyrzycach rozważano możliwość budowy nowoczesnej ciepłowni miejskiej, która miała zastąpić 68 małych kotłowni lokalnych spalających rocznie około 38 tys. ton węgla kamiennego. Chciano zainwestować w system bardziej przyjazny środowisku tym bardziej, że miasto Pyrzyce zlokalizowane jest w 28 Załącznik do Uchwały Nr XVI/77/08 Rady Powiatu Pyrzyckiego z dnia 30 kwietnia 2008 r. Plan rozwoju lokalnego na lata , powiat pyrzycki aktualizacja. Pyrzyce

18 strefie ochronnej jeziora Miedwie, stanowiącego zbiornik wody pitnej dla Szczecina 29, 30,31. Rys Lokalizacja Geotermii Pyrzyce 32 Według rejonizacji fizyczno-geograficznej obszar gminy leży na pograniczu dwóch makroregionów: Pobrzeża Szczecińskiego i Pojezierza Zachodniopomorskiego. Największa część gminy znajduje się w mezoregionie Równiny Pyrzycko - Stargardzkiej, natomiast niewielki obszar na południowym krańcu gminy znajduje się w mezoregionie Pojezierza Myśliborskiego. 29 Kulik S.: Ciepłowniczy zakład geotermalny w Pyrzycach: doświadczenia, wybrane aspekty pracy, perspektywy. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia Zrównoważony Rozwój nr 2/2007, s Oniszk-Popławska A., Zowsik M., Rogulska M.: Ciepło z wnętrza ziemi. Podstawowe informacje na temat wykorzystania energii geotermalnej. EC BREC/IBMER, Gdańsk-Warszawa Nowak W., Stachel A., Borsukiewicz-Gozdur A.: Zastosowania odnawialnych źródeł energii. Szczecin Biernat H., Kulik S., Noga B.: Instalacja geotermalna w Pyrzycach jako przykład pozyskiwania czystej i odnawialnej energii w ciepłownictwie oraz wód termalnych do balneologii i rekreacji. Przegląd geologiczny, vol. 58, nr 8/2010, s

19 2.2. Budowa geologiczna Gmina Pyrzyce usytuowana jest na obszarze Synklinorium Szczecińskiego. Dzieli się ono na dwie mniejsze jednostki zwane Niecką Szczecińską i Blokiem Gorzowa 33. Granica między nimi tworzy głęboką strefę dyslokacji Pyrzyce-Krzyż oddzielając otwory GT-1, GT-3 i GT-4 zlokalizowane na bloku Gorzowa od otworu chłonnego GT-2 w niecce szczecińskiej (rys. 2.3). Rys Szkic tektoniczny rejonu Geotermii Pyrzyce34 33 Jaskowiak-Schoeneichowa M. (red.): Budowa geologiczna niecki szczecińskiej i bloku Gorzowa. Pr. Państw. Inst. Geol., Dadlez R., Jaroszewski W.: Tektonika. Wyd. PWN, Warszawa 1994r. 19

20 Budowa geologiczna tego obszaru charakteryzuje się korzystnymi warunkami litologiczno - facjalnymi i hydrogeologicznymi do występowania wód geotermalnych. Najkorzystniejszymi parametrami złożowymi w tym rejonie charakteryzują się utwory jury dolnej35,36,37,38,39,40, Warunki hydrogeologiczne W otworach geotermalnych w Geotermii Pyrzyce w utworach warstw miechowskich wyznaczono dwa podstawowe poziomy o najlepszych właściwościach zbiornikowych oznaczone jako poziom dolny i poziom górny 42. Dolny poziom zbiornikowy stanowią piaskowce kwarcowe średnioziarniste, podrzędnie gruboziarniste o spoiwie ilastym, barwy jasnoszarej, szarej, czasami szarobeżowej. W piaskowcach tych obserwuje się dużą zawartość detrytusu roślinnego, 35 Sokołowski J.: Zasoby geotermalne Polski i możliwości ich wykorzystania w ochronie środowiska przyrodniczego. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia, nr 5-6/ Kępińska B.: Current geothermal activities and prospects in Poland - an overview. Geothermics 32 (2003) s Górecki W. (red.): Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim. AGH, Kraków Parecki A., Biernat H.: Próba rozwiązania problemów towarzyszących eksploatacji ciepłowni geotermalnych wykorzystujących wody termalne z kolektorów porowych. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia Zrównoważony Rozwój nr 2/2007, s Biernat H., Kulik S., Noga B.: Możliwości pozyskiwania energii odnawialnej i problemy związane z eksploatacją ciepłowni geotermalnych wykorzystujących wody termalne z kolektorów porowych. Przegląd geologiczny, vol. 57 nr 8/2009, s Biernat H., Martyka P., Noga B., Saletowicz G.: Projekt prac geologicznych zmierzających do poprawy chłonności warstwy złożowej poprzez wykonanie zabiegów intensyfikacji i dozowania preparatów kondycjonujących dla otworów geotermalnych Geotermii Pyrzyce. Arch. Przedsiębiorstwo Geologiczne POLGEOL, Warszawa Biernat H., Kulik S., Noga B.: Instalacja geotermalna w Pyrzycach jako przykład pozyskiwania czystej i odnawialnej energii w ciepłownictwie oraz wód termalnych do balneologii i rekreacji. Przegląd geologiczny, vol. 58, nr 8/2010, s Biernat H.: Raport z wykonania prac badawczo-rozwojowych p.n. Optymalizacja pozyskiwania i wykorzystania ciepła geotermalnego. Arch. Przedsiębiorstwo Geologiczne POLGEOL, Warszawa

21 podrzędnie występują drobne wkładki lub laminy ciemnoszarego mułowca. Piaskowce tego poziomu charakteryzują się dobrymi parametrami hydrogeologicznymi43. Górny poziom zbiornikowy stanowią piaskowce kwarcowe drobnoziarniste mułowcowe, podrzędnie średnioziarniste o spoiwie ilastym barwy jasnoszarej. Często w piaskowcach występują wkładki ciemnoszarych iłowców lub ciemnoszarych mułowców. Porowatość w piaskowcach tego poziomu dochodzi do 30%, a przepuszczalność do md (otwór GT-1). W otworach GT-1 i GT-3 zafiltrowano oba poziomy zbiornikowe oraz warstwy piaskowców zalegające między tymi poziomami. W otworze GT-4 zafiltrowano górny poziom zbiornikowy oraz gruby pakiet piaskowców zalegający pomiędzy wyznaczonymi podstawowymi poziomami zbiornikowymi. W otworze GT-2 zafiltrowano tylko górny poziom zbiornikowy oraz piaskowce warstw radowskich. Różnice w zafiltrowaniu otworów spowodowana są dużą zmiennością tak w głębokości zalegania jak i w wykształceniu litologiczno - facjalnym poziomów wodonośnych na tak niewielkiej odległości jaka jest między otworami. Porównując parametry hydrogeologiczne warstw miechowskich w rejonie Pyrzyc z innymi rejonami ich występowania można stwierdzić, że parametry hydrogeologiczne poziomu górnego i dolnego w ujęciu przestrzennym w rejonie Pyrzyc są bardzo dobre. Dla poziomu dolnego najlepsze parametry są w rejonie Pyrzyc i Marianowa i nieznacznie maleją na strukturze Chabowa (rys. 2.2). Dla poziomu górnego najlepsze parametry hydrogeologiczne mają skały zbiornikowe w rejonie Pyrzyc. Parametry te nieznacznie maleją na strukturze Chabowa i ponownie narastają na strukturze Marianowa, nie osiągając jednak wartości z rejonu Pyrzyc Bujakowska K., Biernat H., Bentkowski A., Kapuściński J.: Dokumentacja hydrogeologiczna zasobów eksploatacyjnych ujęcia wód termalnych w utworach jury dolnej dla potrzeb m. Pyrzyce województwo Szczecińskie. Arch. Przedsiębiorstwo Geologiczne POLGEOL, Warszawa Biernat H., Martyka P., Noga B., Saletowicz G.: Projekt prac geologicznych zmierzających do poprawy chłonności warstwy złożowej poprzez wykonanie zabiegów intensyfikacji i dozowania preparatów kondycjonujących dla otworów geotermalnych Geotermii Pyrzyce. Arch. Przedsiębiorstwo Geologiczne POLGEOL, Warszawa

22 2.4. Otwory geotermalne Każdym otworem zgodnie z projektem prac geologicznych nawiercono górne warstwy retyku45. Faktyczne głębokości otworów przedstawiono w tabeli 2.1. Tabela 2.1. Faktyczne głębokości wykonanych w Geotermii Pyrzyce otworów geotermalnych Nazwa otworu Rola otworu Głębokość [m] Pyrzyce GT-1 eksploatacyjny 1637 Pyrzyce GT-2 chłonny 1640 Pyrzyce GT-3 eksploatacyjny 1630 Pyrzyce GT-4 chłonny 1620 Odległości pomiędzy poszczególnymi otworami geotermalnymi ustalone zostały na podstawie komputerowego modelu złoża wykonanego przez Akademię Górniczo-Hutniczą w Krakowie przy założeniu maksymalnego schłodzenia złoża o 1 o C przy eksploatacji przez 25 lat z wydajnością 200 m 3/h. Przy powyższych założeniach odległości pomiędzy poszczególnymi otworami przedstawiają się następująco (rys. 2.4): GT-1 - GT-3 = 225 m, GT-1 - GT-2 = 1525 m, GT-1 - GT-4 = 1690 m, GT-3 - GT-2 = 1570 m, GT-3 - GT-4 = 1560 m, GT-2 - GT-4 = 1260 m. Otwory chłonne Pyrzyce GT-2 i GT-4 znajdują się na gruntach rolnych w odległości 500 m od zabudowań miejscowości Obojno. Natomiast otwory eksploatacyjne Pyrzyce 45 Bujakowska K., Biernat H., Bentkowski A., Kapuściński J.: Dokumentacja hydrogeologiczna zasobów eksploatacyjnych ujęcia wód termalnych w utworach jury dolnej dla potrzeb m. Pyrzyce województwo Szczecińskie. Arch. Przedsiębiorstwo Geologiczne POLGEOL, Warszawa

23 GT-1 i GT-2 znajdują się w północnej części miejscowości Pyrzyce przy ul. Poznańskiej, w pobliżu budynku ciepłowni. Rys Szkic lokalizacji otworów geotermalnych w Geotermii Pyrzyce 2.5. System geotermalny w Pyrzycach Budowę Ciepłowni Geotermalnej w Pyrzycach rozpoczęto w 1992 r. Projekt został zainicjowany przez gminę Pyrzyce, a jego realizacja była kontynuowana przez spółkę 23

24 Geotermia Pyrzyce. Ciepłownia uruchomiona została w 1997 r. jako pierwszy tego typu zakład przemysłowy w Polsce46,47,48. Rys Uproszczony schemat instalacji geotermalnej w Pyrzycach Proces technologiczny w Ciepłowni Pyrzyce polega na wydobyciu za pomocą dwóch otworów eksploatacyjnych Pyrzyce GT-1 i GT-3 wody termalnej z wnętrza ziemi o temperaturze 61o C, za pomocą pomp głębinowych i przepompowaniu jej do hali ciepłowni (rys. 2.5). Maksymalna wydajność jednego otworu eksploatacyjnego wynosi 170 m3/h49, zaś wydajność pomp jest zmienna, tak więc, ilość wydobywanej wody termalnej jest dostosowywana do aktualnych potrzeb ciepłowni. 46 Meyer Z., Sobański R.: The first polish geothermal district heating plant in Pyrzyce. International Seminar on Environmental protection by the use of geothermal energy jointly with Third Meeting of the Forum ot the European Branch of the IGA. Zakopane, 13-18th September Meyer Z.: O miejskim geotermalnym systemie grzewczym w Pyrzycach. Inżynieria i Budownictwo, 50(5)/1994, s Meyer Z.: Ciepłownia geotermalna w Pyrzycach. Inżynieria Morska i Geotechnika, 1/1997, s Bujakowska K., Biernat H., Bentkowski A., Kapuściński J.: Dokumentacja hydrogeologiczna zasobów eksploatacyjnych ujęcia wód termalnych w utworach jury dolnej dla potrzeb m. Pyrzyce województwo Szczecińskie. Arch. Przedsiębiorstwo Geologiczne POLGEOL, Warszawa

25 W budynku ciepłowni woda termalna po przepompowaniu jej przez zespół filtrów workowych trafia na dwa niskotemperaturowe wymienniki ciepła oddając swoją energię uzdatnionej wodzie sieciowej krążącej w zamkniętym systemie sieci miejskiej. Ze względu na wysoką mineralizację wynoszącą 120 g/dm3, wydobyta woda termalna po oddaniu energii cieplnej musi zostać ponownie zatłoczona do górotworu. Do tego celu w ciepłowni geotermalnej w Pyrzycach służą dwa otwory zatłaczające Pyrzyce GT-2 i GT-4. Podstawową zasadą działania dubletu geotermalnego jest zapewnienie ciągłości przepływu pomiędzy otworem eksploatacyjnym a otworem zatłaczającym, wynikające z konieczności wtłaczania w tym samym czasie wydobytej wody ze złoża50. Jeden z niskotemperaturowych wymienników geotermalnych o mocy 7,2 MW służy do bezpośredniej wymiany ciepła wody termalnej z wodą sieciową systemu centralnego ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Drugi wymiennik ciepła o mocy 5,6 MW współpracuje z dwoma absorpcyjnymi pompami ciepła, każda z nich może osiągnąć 10 MW mocy cieplnej. Pompy ciepła w Ciepłowni Pyrzyce pracują jesienią, zimą i wiosną, czyli wtedy, gdy temperatura powracającej wody sieciowej jest wyższa od temperatury wydobywanej wody termalnej. Absorpcyjne pompy ciepła napędzane są gorącą wodą o temperaturze 160o C wytwarzaną w dwóch wysokotemperaturowych kotłach gazowych, a moc każdego z nich wynosi 8 MW. Każdy z kotłów wysokotemperaturowych wyposażony jest w 1 MW ekonomizer, odzyskujący ciepło pochodzące od spalin. Dwa niskotemperaturowe kotły gazowe stanowią szczytowe źródło ciepła o łącznej mocy 20 MW. Szczytowe źródło ciepła uruchamiane jest wyłącznie zimą podczas dużych mrozów. Miejska sieć ciepłownicza o długości około 15 km wykonana jest w całości z rur preizolowanych, co zapewnia dużą efektywność przesyłania energii cieplnej do odbiorców. Temperatury zasilania wody sieciowej wahają się od 60 o C - latem do i 95o C zimą, natomiast temperatury wody powracającej z sieci miejskiej latem wynoszą około 45 o C zimą 40o C. Całkowita moc zainstalowana w Geotermii Pyrzyce wynosi 50 MW w tym 50 Kujawa T., Nowak W., Stachel A.: Heat-flow characteristics of one-hole and two-hole systems for winning geothermal heat. Applied Energy 74 (2003) s

26 moc cieplna instalacji geotermalnej wynosi 12,8 MW. Do systemu ciepłowniczego włączeni są (rys. 2.6): przedsiębiorcy, budynki spółdzielcze i wspólnoty, obiekty użyteczności publicznej, szkoły, przedszkola, dom kultury, domy jednorodzinne. Rys Sieć ciepłownicza w Pyrzycach

27 Rozdział 3. IDENTYFIKACJA PROBLEMÓW EKSPLOATACYJNYCH 3.1. Korozja Podstawowym problemem ciepłowni geotermalnych, wykorzystujących ciepło geotermalne solanek i wód termalnych jest stopniowy spadek chłonności warstwy złożowej w otworach chłonnych 52, 53. Na skutek stopniowej utraty chłonności zmniejsza się wydajność zatłaczania otworu chłonnego, a tym samym maleje moc cieplna ciepłowni geotermalnej54. Składa się na to wiele przyczyn, między innymi korozja rur okładzinowych55,56, a przede wszystkim kolmatacja warstwy złożowej Agresywność korozyjna wód termalnych Jednym z poważnych problemów towarzyszących eksploatacji złóż geotermalnych jest korozja instalacji obiegu wody termalnej. Wody termalne stosowane jako źródło energii odnawialnej w ciepłowniach geotermalnych są środowiskiem silnie agresywnym 52 Biernat H., Kulik S., Noga B.: Możliwości pozyskiwania energii odnawialnej i problemy związane z eksploatacją ciepłowni geotermalnych wykorzystujących wody termalne z kolektorów porowych. Przegląd Geologiczny, Tom 57, Nr 8/2009, s Parecki A., Biernat H.: Próba rozwiązania problemów towarzyszących eksploatacji ciepłowni geotermalnych wykorzystujących wody termalne z kolektorów porowych. Technika Poszukiwań Geologicznych. Geotermia, Zrównoważony Rozwój, Nr 2, Kraków 2007, s Biernat H., Kulik S., Noga B.: Problemy związane z eksploatacją ciepłowni geotermalnych wykorzystujących wody termalne z kolektorów porowych. Technika Poszukiwań Geologicznych. Geotermia, Zrównoważony Rozwój, Nr 1-2, Kraków 2010, s Biernat H., Kulik S., Noga B., Kosma Z.: Problemy korozji przy zatłaczaniu wykorzystanych wód termalnych. Modelowanie Inżynierskie. Tom 8, Nr 39, Gliwice 2010, s Banaś J., Mazurkiewicz B., Solarski W.: Korozja metali w wodach geotermalnych. Technika Poszukiwań Geologicznych. Geotermia, Zrównoważony Rozwój, Nr 2, Kraków 2007, s Biernat H., Kulik S., Noga B., Kosma Z.: Problemy inkrustacji przy zatłaczaniu wykorzystanych wód termalnych. Modelowanie Inżynierskie, Tom 8, Nr 39, Gliwice 2010, s

28 korozyjnie58,59. Agresywność korozyjna wody termalnej w stosunku do metali zależy głównie od koncentracji utleniacza na powierzchni metalu. Depolaryzatorem może być rozpuszczony tlen, CO2 oraz H2S. W wodach termalnych ilość rozpuszczonego tlenu jest znikoma, więc obecność siarkowodoru i dwutlenku węgla są przyczyną większej agresywności korozyjnej niż to wynika z ph wody. Dwutlenek węgla w postaci niezdysocjowanych cząsteczek kwasu węglowego bierze udział zarówno w autokatalitycznej reakcji katodowej 60,61, jak i procesie tworzenia produktów korozji62. Siarkowodór już nawet w śladowych ilościach, powoduje pokrycie powierzchni rur i armatury stalowej warstwą siarczków63,64. Warstewka ta nie stanowi bariery ochronnej i blokuje powstawanie pasywnych warstewek tlenkowych Banaś J., Górecki W, Kurzydłowski K., Mazurkiewicz B., Pawlikowski M., Rożniatowski K., Solarski W.: Corrosion and passivity of iron alloys in geothermal water, in Research in Polish Metallurgy at the Beginning of XXI Century/ed. K. Świątkowski; Committee of Metallurgy of the Polish Academy of Sciences. Kraków 2006: Publishing House "Akapit'', s Banaś J., Lelek-Borkowska U., Mazurkiewicz B., Solarski W.: Effect of CO and H S on the 2 2 Composition and Stability of Passie Film on Iron Alloys In Geothermal Water. Electrochimica Acta 52 (2007) s Więckowski A., Ghali E., Szklarczyk M., Ssobkowski J.: The behavior of iron electrode in CO 2 saturated neutral electrolyte. Electrochimica Acta 28, 11, 1619 (1983). 61 Wang F.: Modeling of Aqueous Carbon Dioxide Corrosion in Turbulent Pipe Flow. PhD Thesis, Department of Chemistry, University of Saskatchewan López D. A., Perez T., Simson S. N.: The influence of microstructure and chemical composition of carbon and low alloy steels in CO corrosion. Materials & Design 24/2003, Banaś J., Górecki W, Kurzydłowski K., Mazurkiewicz B., Pawlikowski M., Rożniatowski K., Solarski W.: Corrosion and passivity of iron alloys in geothermal water, in Research in Polish Metallurgy at the Beginning of XXI Century/ed. K. Świątkowski; Committee of Metallurgy of the Polish Academy of Sciences. Kraków 2006: Publishing House "Akapit'', s Banaś J., Lelek-Borkowska U., Mazurkiewicz B., Solarski W.: Effect of CO and H S on the 2 2 Composition and Stability of Passie Film on Iron Alloys In Geothermal Water. Electrochimica Acta 52 (2007) s Marcus Ph.: Sulphur- Assisted Corrosion Mechanism and the Role of Alloyed Elements, in Corrosion Mechanisms in Theory and Praxis, ed. Ph. Marcus, Marcel Dekker, Inc. N. York 2002,

29 Korozja w otworze chłonnym Pyrzyce GT-2 W 2005 roku założono wykonanie w otworach Pyrzyce GT-2, GT-3 i GT-4 profilowania średnicomierzem wieloramiennym Sondex MIT 60 w celu określenia średnicy wewnętrznej i stanu technicznego rur ø 9 ⅝" i filtra ø 6 ⅝", oraz czyszczenia mechanicznego i chemicznego części roboczej filtra. Pomiaru dokonano w interwale od 0 do 1511 m z dokładnością do 3 mm. W otworze Pyrzyce GT-2 zapuszczona jest kolumna rur okładzinowych 9 ⅝ " o grubość ścianki mm. Rury te wykonane są ze stali węglowej z przeznaczeniem do odwiertów geologicznych i hydrogeologicznych. W otworze tym zamontowano również zestaw rur 6 ⅝ " z filtrem prętowym Johnsona - wykonanym ze stali nierdzewnej. Podczas oceny stany technicznego rur okładzinowych 9 ⅝ " w otworze Pyrzyce GT2 stwierdzono, że 39 z nich jest w bardzo złym stanie technicznym, w których wartość uszkodzeń zawiera się w przedziale od 51 do 100 % grubości ścianki (rys. 3.1). Rys Zmniejszenie grubości ścianki rur okładzinowych w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-2 Zły stan techniczny - czyli przypadek kiedy uszkodzenia zawierają się w przedziale od 41 do 50 % grubości ścianki - stwierdzono w przypadku 59 rur. Średni stan uszkodzeń wahający się w przedziale od 21 do 40 % grubości ścianki zanotowano w przypadku 47 29

30 rur. Żadnej badanej rury nie zakwalifikowano do stanu dobrego czyli takiego, dla którego uszkodzenia nie przekraczają 20 % ubytku grubości ścianki66. Podczas badania stanu rur okładzinowych w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-2 stwierdzono oprócz wżerów korozyjnych również duże narosty głównie węglanu wapnia, które powodują zmniejszenie średnicy wewnętrznej rur. W wyniku badań wieloramiennym średnicomierzem stwierdzono, że rury 6 5/8" (filtr Johnsona) w otworze Pyrzyce GT-2 są w dobrym stanie technicznym. Wyniki pomiarów potwierdziły się po wyciągnięciu sita bezpieczeństwa na którym nie zanotowano żadnych ognisk korozji. Na filtrze stwierdzono natomiast bardzo duże nagromadzenie osadu, który zmniejszył jego średnicę wewnętrzną Korozja w otworze chłonnym Pyrzyce GT-4 Ocenę stanu rur okładzinowych wieloramiennym średnicomierzem MIT-60 przeprowadzono również w otworze Pyrzyce GT-4, w którym zapuszczone są identyczne rury co w otworze Pyrzyce GT-2. W tym przypadku pomiar wykonano w interwale od 0 do 1270 m oraz w oparciu o uzyskane dane statystyczne dokonano oceny technicznej 136 rur okładzinowych. Po wykonaniu pomiarów zlokalizowano aż 35 potencjalnych otworów a najgłębsze z nich przebijającą ścianki rur. Podobnie jak w otworze Pyrzyce GT-2 również i w tym przypadku stwierdzono tworzące się niewielkie narosty - głównie węglanu wapnia. Na podstawie wykonanej analizy można stwierdzić, iż rury okładzinowe w badanym otworze są w znacznie gorszym stanie niż w otworze Pyrzyce GT-2. W badanym interwale, aż 125 rur okładzinowych 9 ⅝" jest w bardzo złym stanie technicznym, 4 jest w złym stanie, a 7 z nich charakteryzuje się średnim stanem technicznym (rys. 3.2). Do głębokości 1006 m kolumna rur okładzinowych jest skorodowana i przeplatana kilkoma strefami perforacji np m, m. 66 Milczanowski A.: MIT report owerview Pyrzyce GT-2. Arch. Geotermia Pyrzyce Sp. z o.o, Pyrzyce

31 Poniżej głębokości 1006 m kolumna rur jest skorodowana i znacznie sperforowana wykazuje ubytki powyżej 90 % grubości ścianki67. Rys Zmniejszenie grubości ścianki rur okładzinowych w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT Korozja w otworze eksploatacyjnym Pyrzyce GT-1 Ocenę stanu rur okładzinowych wieloramiennym średnicomierzem MIT-60 przeprowadzono również w otworze eksploatacyjnym Pyrzyce GT-3, w którym zapuszczone są identyczne rury co w otworach Pyrzyce GT-2 i Pyrzyce GT-4. W tym przypadku pomiar wykonano w interwale od 394 do 1583 m oraz w oparciu o uzyskane dane statystyczne dokonano oceny technicznej 138 rur okładzinowych. Po wykonaniu pomiarów w otworze eksploatacyjnym Pyrzyce GT-3 nie stwierdzono ubytków przebijających ścianki rur. Podobnie jak w otworach eksploatacyjnych również i w przypadku otworów eksploatacyjnych stwierdzono narosty - głównie węglanu wapnia. Pomiaru średnic wewnętrznych rur okładzinowych dokonano również w otworze eksploatacyjnym Pyrzyce GT-3. Po przebadaniu 110 rur okazało sie, że są one w stanie dobrym lub średnim w miarę zwiększania się głębokości 68. W tym przypadku tylko na 67 Marcinek K.: MIT report owerview Pyrzyce GT-4. Arch. Geotermia Pyrzyce Sp. z o.o, Pyrzyce Milczanowski A.: MIT report owerview Pyrzyce GT-3. Arch. Geotermia Pyrzyce Sp. z o.o, Pyrzyce

32 jednej rurze nr 108 zanotowano punktowe zjawisko korozji (rys. 3.3). Można zatem stwierdzić, że postępującej korozji nie obserwuje się w otworach eksploatacyjnych. Rys Zmniejszenie grubości ścianki rur w otworze eksploatacyjnym Pyrzyce GT-3 Na przełomie 2007 i 2008 roku w otworach Pyrzyce GT-2 i GT-4 oraz w geotermalnym rurociągu tłocznym zainstalowano rury HDPE odporne na korozję. Nie uchroniło to jednak od wzrostu ciśnienia zatłaczania wykorzystanej wody termalnej i spadku wydajności Kolmatacja Zjawisko inkrustacji Kolmatacja związana jest z wytrącaniem się związków chemicznych nieorganicznych z solanki lub wody termalnej tj. trudno rozpuszczalnych soli a także w przypadku jej natlenienia tlenków i hydroksytlenków żelaza i manganu. W przypadku naruszenia równowagi oksydacyjno-redukcyjnej roztworu następuje wytrącanie siarczków żelaza, manganu i miedzi. Szczególnie intensywnie występuje kolmatacja w przypadku zatłaczania do złoża, schłodzonej w procesie odbioru ciepła, solanki lub wody termalnej. To właśnie procesy fizyko - chemiczne zachodzące w solance lub wodzie termalnej, 32

33 wykorzystanej w procesach energetycznych, są odpowiedzialne za pogarszającą się pracę całego obiegu geotermalnego. Odwrócenie kierunku zachodzenia tych procesów wymaga ingerencji w przemiany równowagowe, zachodzące na granicy faz - ciekłej (solanka lub woda termalna), gazowej (uwalniane w wyniku rozprężania z fazy ciekłej gazy) i stałej (wytrącające się osady). Niezbędne w tym celu jest poznanie skomplikowanego składu fizyko - chemicznego solanki lub wody termalnej, a także równowag kwasowo zasadowych związanych z krystalizacją węglanu wapnia, siarczanu baru, siarczanu strontu oraz równowag w procesach utleniająco - redukcyjnych, odpowiedzialnych za wytrącanie się tlenków i siarczków żelaza, miedzi i manganu, w warstwie przyfiltrowej i bezpośrednio w złożu wodonośnym Czystość wody termalnej Już na początku pracy ciepłowni geotermalnej w Pyrzycach zwrócono uwagę na zjawiska powodujące spadek wydajności i wzrost ciśnienia przy zatłaczaniu schłodzonej wody termalnej. Zwrócono również uwagę na osad wytrącający się na filtrach napowierzchniowych. Procesy zachodzące w solance były główną przyczyną pogarszającej się pracy całego obiegu geotermalnego. a) b) Rys Filtry workowe: a) nowy, b) po około miesięcznej eksploatacji 33

34 Woda termalna po wydobyciu z otworu eksploatacyjnego kierowana jest najpierw na filtry workowe, które oczyszczają ją przed wymiennikami ciepła. Jest to bateria filtrów, które pracują na wspólny kolektor doprowadzający wodę do wymienników ciepła. Nowe filtry workowe są białe i lekkie (rys. 3.4a), natomiast po włączeniu ich do eksploatacji zaczynają z swój kolor na brązowo-czarny oraz zaczynają zdecydowanie przybierać na wadze (rys. 3.4b). Mimo przeprowadzanego gruntownego płukania instalacji po każdorazowym uruchomieniu układy geotermalnego filtry brudzą się najszybciej bezpośrednio po jego włączeniu (rys. 3.5a). Następnie eksploatowana woda termalna zaczyna się klarować i płynie coraz bardziej czysta. Nie jest ona jednak do kończ pozbawiona różnego rodzaju zanieczyszczeń (rys. 3.5b). a) b) Rys Sączki pomiarowe: a) bezpośrednio po włączeniu obiegu geotermalnego, b) po kilku godzinnym przepływie Kolejne filtry oczyszczające wodę termalną usytuowane są bezpośrednio przy każdym z otworów zatłaczających. Nowe filtry świecowe są lekkie i mają kolor biały (rys. 3.6a), natomiast podczas eksploatacji zmieniają swój kolor na ciemno-brązowy oraz stają się cięższe (rys. 3.6b). 34

35 a) b) Rys Filtry świecowe: a) nowy, b) po około miesięcznej eksploatacji 3.3. Metody zapobiegania kolmatacji Czyszczenie mechaniczne Mechaniczne czyszczenie otworów geotermalnych związane jest ze zdemontowaniem głowicy otworu i ustawieniem ciężkiego urządzenia wiertniczego. Wiąże się to dodatkowo z koniecznością wyłączenia z eksploatacji czyszczonego otworu. Takie wyłączenie może trwać nawet kilka dni. Czyszczenie mechaniczne polega na zdzieraniu osadów z rur okładzinowych i filtra. W tym przypadku osadami mogą być produkty korozji, wtórnej mineralizacji, cząstki ilaste, fragmenty skał zbiornikowych osadzające się na wewnętrznych powierzchniach orurowania. 35

36 Zdarte fragmenty osadów należy następnie wypompować na powierzchnię i poddać utylizacji. Takie odpompowanie otworu można wykonać za pomocą gazo-dźwigu (air lift). Zabieg czyszczenia mechanicznego lub mechaniczno-chemicznego dedykowany jest w zasadzie tylko do otworów, nie ma jednak wpływu na oczyszczenie warstwy wodonośnej. Jak wynika doświadczeń prowadzonych w Geotermii Pyrzyce zabiegi czyszczenia mechanicznego przynoszą bardzo dobre efekty z tym, że są one krótkotrwałe. Zabiegi te należy dość często powtarzać i z biegiem czasu trzeba to robić coraz częściej. Metoda miękkiego czyszczenia otworów jest zarówno czasochłonna jak i kosztowna. Musi być ona wykonywana nawet kilka razy w roku. Składniki kosztów są tutaj dwojakiego rodzaju: z jednej strony koszt sprowadzenia urządzenia wiertniczego, a z drugiej strony czyszczony otwór jest całkowicie wyłączony z eksploatacji. Dodatkowo pojawia się problem środowiskowy związany z dużą ilością odpompowanej wody termalnej, która jest zanieczyszczona zdartymi osadami. W przypadku czyszczenia mechaniczno-chemicznego woda ta zanieczyszczona jest dodatkowo najczęściej kwasem solnym Stosowanie inhibitorów chemicznych Stosowanie inhibitorów chemicznych zapobiega głównie korozji stalowych elementów instalacji geotermalnej oraz wytrącanie się osadów. Niewątpliwie produkty korozji przyczyniają się do zatykania się filtrów w chłonnych otworach geotermalnych oraz przyodwiertowej strefy w warstwie wodonośnej. Zjawisko korozji przypisuje się głównie chemizmowi wód termalnych (ciepła solanka o lekko kwaśnym ph) i aktywności mikrobiologicznej (bakterie siarczanoworedukcyjne). Stosowane inhibitorów od dawna stosuje się w przemyśle naftowym poprzez dozowanie ich pod ciśnieniem za pomocą zaworów w głowicy. Pierwsze próby usuwania osadu drogą chemiczną przeprowadzono w 1982 roku. Operacja polegała na wtłaczaniu dwutlenku węgla do otworu Imperial Valley 36

37 w południowej Kalifornii w celu otrzymania solanki pod ciśnieniem. Zatłaczanie inhibitorów powoduje zmianę ph wody termalnej, co przekłada się na ograniczenie zjawisk wytrącania się minerałów wtórnych z solanki oraz ogranicza występowanie korozji. Metoda ta dotyczy nie tylko instalacji napowierzchniowej (rurociągi, wymienniki ciepła) i otworu ale również strefy przyodwiertowej w warstwie złożowej. Dobór rodzaju inhibitora, jego stężenia w danej instalacji geotermalnej i czas jego dozowania odbywa się zwykle na drodze badań laboratoryjnych, podczas których określana jest także m.in. jego zgodność z wodą termalną i skałami poziomu wodonośnego. Czas stosowania inhibitorów do wody termalnej wynosi przeważnie od kilku do kilkudziesięciu godzin. Czas trwania efektów działania inhibitora jest różny i zależy od kilku czynników. Istotne są też aspekty ekonomiczne, od których zależy dobór rodzaju inhibitora, jego stężenia i czasu dozowania Zabiegi kwasowania Zabieg kwasowania polega na dozowania najczęściej kwasu solnego bezpośrednio do otworu. W wyniku reakcji roztworu kwasu z osadami nagromadzonymi na ściankach filtra następuje ich rozpuszczanie i spadanie na dno otworu. Pozostałości osadu oraz zatłoczony kawas solny muszą być następnie wydobyte na powierzchnię oraz muszą być poddane utylizacji Miękkie kwasowanie Celem miękkiego kwasowania, podobnie jak kwasowania standardowego, jest poprawa wydajności zatłaczania poprzez usunięcie skutków kolmatacji między innymi węglanu wapnia (CaCO3). Jednak miękkie kwasowanie adresowane jest nie tylko do filtra i strefy przyodwiertowej, ale również do warstwy wodonośnej. Bardzo małe stężenie zatłaczanego kwasu solnego rzędu 0,1 0,2%, uwalnia od konieczności odbioru kwasu i 37

38 jego unieszkodliwiania. Miejscem docelowym jego jest warstwa wodonośna do której dociera rozpuszczając po drodze węglany wytrącające się na filtrze i strefie przyodwiertowej Inne metody stymulacji otworów geotermalnych Zastosowanie jonitów (żywic organicznych) Zależnie od swego składu mogą one wymieniać kationy lub aniony. Posługując się jonitami można przeprowadzić praktycznie całkowitą demineralizację wody, tzn. całkowicie pozbawić wodę rozpuszczonej w niej substancji nieorganicznej. Wodę przepuszcza się najpierw przez warstwę kationitu zawierającą jony wodorowe. Usuwamy z niej wówczas kationy Na+, Ca2+, Mg2+. Następnie na anionicie wymieniamy aniony SO42-, Cl-. Zużyte jonity można łatwo zregenerować przemywając roztworem kwasu lub wodorotlenkiem litowca. W przypadku Geotermii Pyrzyc wystarczyłoby zastosowanie samego kationitu, aby pozbyć się jonów Ca 2+ i Mg2+, które odpowiedzialne są za powstawanie węglanu wapnia i dolomitu. Metoda niestety nie została nigdy sprawdzona na tak dużą skalę przemysłową i wydaje się być niezwykle kosztowna. Zastosowanie zeolitu Glinokrzemian sodu Na12[(AlO2)12(SiO2)12] 12H2O charakteryzują go dobre właściwości kopleksujące, jednak stosowanie go przez kilka lat (miesięcy?) może doprowadzić do nieodwracalnej kolmatacji warstwy wodonośnej przez krzemiany. Związek nigdy nie był testowany w warunkach wysokiego ciśnienia. Zastosowanie tripolifosforanu sodu (TPFS) Z życia codziennego i przemysłu znany jako Calgon. Ma wyśmienite właściwości kompleksujące, wiąże jony Ca2+i Mg2+ oraz zapobiega ich strącaniu. Niestety nigdy nie był testowany w warunkach wysokiego ciśnienia, co więcej z ekonomicznego punktu widzenia 38

39 stosowanie go może okazać się nieopłacalne. TPFS powoduje również eutrofizację wód, dlatego narzucono ograniczenia w jego używaniu - normy. Rozdział 4. DOTYCHCZASOWE PRÓBY ZAPOBIEGANIA KOLMATACJI 4.1. Problemy z zatłaczaniem schłodzonej wody termalnej Podstawowymi problemami otworów chłonnych są postępujący spadek wydajności i wzrost ciśnienia zatłaczania oraz szybka korozja. Jedną z przyczyn spadku wydajności może być zwięzłość warstwy wodonośnej, do której są zatłaczane schłodzone wody termalne. Może ona być zbudowana ze średnio i drobnoziarnistych piaskowców oraz minerałów ilastych. W wyniku słabej zwięzłości i spójności materiał może luźno zalegać w strefie między filtrem, a ścianą otworu i przy wtłaczaniu schłodzonej wody termalnej, materiał piaszczysto - ilasty może blokować przepływ, skutkiem czego będzie natychmiastowy wzrost ciśnienia i spadek wydajności zatłaczania. Każdorazowe próby zwiększenia wydajności zatłaczania będą wywoływały wyższy poziom startowy ciśnienia i postępujące zapychanie filtra. Kolejnym problemem większości geotermalnych otworów chłonnych jest kolmatacja, czyli zapychanie się filtra i warstwy wodonośnej. Bez wątpienia jej wystąpienia ilościowe i jakościowe związane są ze składem chemicznym solanki, chociaż mechanizm jej powstawania dotychczas nie został poznany (kolmatacji podlegają również otwory, z którymi związane są solanki bardzo nisko zmineralizowane). Problemy z zatłaczaniem schłodzonej wody termalnej nie ominęły również otworów chłonnych Pyrzyce GT-2 oraz Pyrzyce GT-4. 39

40 4.2. Czyszczenie mechaniczno-chemiczne otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 Na przełomie lat 1995/96 uruchomiono obieg geotermalny i przeprowadzono pompowania eksploatacyjno-zatłaczające GT-1 GT-2. Po 55 godzinach uzyskano wydajność zatłaczania 148 m3/h przy stabilizacji ciśnienia na poziomie 2,5 bara 69. Pierwsze próby uruchomienia obiegu geotermalnego w skali przemysłowej (GT-1 GT-2) podjęto w grudniu 1995 r. Przy wydajności 150 m 3/h ciśnienie w otworze zatłaczającym wynosiło 5,3 bara. Zatłaczanie przerwano po dobie z uwagi na prace wykończeniowe w hali ciepłowni. Drugi raz uruchomiono obieg geotermalny r. (oficjalne otwarcie ciepłowni). Rozpoczęto zatłaczanie z wydajnością 148,6 m 3/h, przy ciśnieniu zatłaczania zmiennym wahającym się ok. 10 barów. W pierwszym roku pracy ciepłowni tj r. czas czystej pracy obiegu geotermalnego wynosił 7 miesięcy. Przerwy spowodowane były spadkami napięcia w sieci, brakiem w dostawie prądu, usuwaniem usterek technicznych. Łącznie naliczono 42 przestoje z w/w przyczyn. W obiegu stwierdzono ciągle występujące nieszczelności, które prowadziły w czasie przestojów do jego zapowietrzania. Z obserwacji pracy obiegu geotermalnego wynika, ze po każdym przestoju najczęściej wzrastało ciśnienie na zatłaczaniu. Należy zaznaczyć ze otwór GT-4 początkowo nie był włączany do obiegu. Całe obciążenie wynikające z wypłukiwania rurociągów tłocznych, przestojów i krótkotrwałych włączeń i wyłączeń obiegu geotermalnego przejął na siebie otwór zatłaczający GT-2. To musiało odbić się na jego dalszej sprawności. Po wykonanych zabiegach intensyfikacyjnych (czyszczenie mechaniczne i chemiczne) w październiku 1996 r. chwilowo tylko uzyskał sprawność zbliżoną do pierwotnej (135 m3/h przy ciśnieniu 5,7 bara), po czym wydajność zaczęła spadać, a ciśnienie rosnąć. W dniach r. i r. przeprowadzono zabiegi azotowania. Po zabiegach zaobserwowano pozytywną reakcję otworu GT-2. W obu przypadkach 69 Bujakowska K., Biernat H., Bentkowski A., Kapuściński J.: Dokumentacja hydrogeologiczna zasobów eksploatacyjnych ujęcia wód termalnych w utworach jury dolnej dla potrzeb m. Pyrzyce województwo Szczecińskie. Arch. Przedsiębiorstwo Geologiczne POLGEOL, Warszawa

41 wydajność przed zabiegiem azotowania wynosiła około 10 m 3/h przy ciśnieniu ponad 10 barów. Po zabiegu wydajność wzrastała do ponad 23 m 3/h przy ciśnieniu niższym od 6 barów. Rys Parametry eksploatacyjne otworu zatłaczającego Pyrzyce GT-2 w 1997r. Rys Parametry eksploatacyjne otworu zatłaczającego Pyrzyce GT-2 w 1998r. Od marca 1997 r. prowadzono ciągłą rejestrację ciśnienia, wydajności i temperatury. Okres pracy obiegu geotermalnego w czasie od 1997 do 2000 r. można podzielić na trzy okresy: 41

42 rok 1997, gdzie najczęściej spotykane wartości wynosiły od 35 do 55 m 3/h przy ciśnieniu zatłaczania mieszczącym się w granicach od 4 do 6 barów (rys. 4.1), rok 1998 i 1999 gdzie obserwujemy znaczny spadek wydajności rzędu m3/h przy ciśnieniu zatłaczania około10 barów (rys ), rok 2000 gdzie wydajność spada do około 20 m 3/h przy ciśnieniu zatłaczania w granicach 12 barów (rys. 4.4). Rys Parametry eksploatacyjne otworu zatłaczającego Pyrzyce GT-2 w 1999r. Rys Parametry eksploatacyjne otworu zatłaczającego Pyrzyce GT-2 w 2000r. 42

43 W 2000 roku na podstawie Programu działań zmierzających do poprawy chłonności w otworze Pyrzyce GT-2 opracowanego przez POLGEOL S.A. stwierdzono jednoznacznie duże narosty osadu w interwałach części roboczej filtra, powodujące zmniejszenie średnicy filtra ze 158 mm do 143 mm. Z interpretacji geofizycznych wynika, że największe zwężenie średnicy otworu występuje w interwale m. Prace rekonstrukcyjne polegały na czyszczeniu mechanicznym i chemicznym filtra. Po wykonanych zabiegach w pierwszej dobie uzyskano wydajność 100 m 3/h przy ciśnieniu 0 barów- podciśnienie. Do 2005 roku problemy pojawiały się cyklicznie- nagły wzrost ciśnienia i spadek wydajności po przestoju. W 2005 roku w ramach,,koncepcji powiększenia chłonności odwiertów zatłaczających Pyrzyce GT-2 i GT-4 założono wykonanie w otworze GT-2 czyszczenia mechanicznego i chemicznego części roboczej filtra. Wykonano również zakładane prace związane z czyszczeniem mechanicznym i chemicznym części złożowej filtra. Wykonane prace znacznie poprawiły chłonność otworu w ciągu pierwszej doby osiągnięto 170 m 3/h przy ciśnieniu zatłaczania 1,8 bara. Wynik ten jest lepszy niż uzyskano w czasie prac dokumentacyjnych (1995r.) podczas pompowań pomiarowych. Jednak po dłuższej eksploatacji obserwuje się nadal spadek wydajności i wzrost ciśnienia na zatłaczaniu, a co za tym idzie ponowne czyszczenie mechaniczne i chemiczne przy użyciu urządzenia wiertniczego, które jest bardzo kosztowne jako wydatek finansowy dla ciepłowni. Na początku 2008 roku w otworze GT-2 założono rury HDPE odporne na korozję. Nie uchroniło to jednak od wzrostu ciśnienia zatłaczania solanki i spadku wydajności (rys ). 43

44 Rys Parametry eksploatacyjne otworu zatłaczającego Pyrzyce GT-2 w 2007r. Rys Parametry eksploatacyjne otworu zatłaczającego Pyrzyce GT-2 w 2008r Czyszczenie mechaniczno-chemiczne otworu chłonnego Pyrzyce GT-4 Na przełomie lat 1995/96 uruchomiono obieg geotermalny i przeprowadzono pompowania eksploatacyjno-zatłaczające GT-1 GT-4. Uzyskano wydajność 143 m 3/h przy stabilizacji ciśnienia na poziomie 3,7 bara. Po krótkim okresie eksploatacji 44

45 zaobserwowano spadek wydajności i znaczny wzrost ciśnienia na zatłaczaniu. Otwór GT-4 na krótki okres został wyłączony z ciągłej eksploatacji. W październiku 1996r. w otworze GT-4 wykonane zostały zabiegi intensyfikacyjne (czyszczenie mechaniczne i chemiczne) w celu poprawy parametrów zatłaczania. Po wykonanych zabiegach intensyfikacyjnych uzyskano wydajność zatłaczania 170 m 3/h przy podciśnieniu. Taki stan utrzymywał się około 6 miesięcy. Po tym okresie ciśnienie zaczęło nieznacznie wzrastać. Jednak przez okres około 8 lat parametry zatłaczania były w miarę stabilne, około 6 barów przy wydajności 100 m 3/h, około 10 barów przy wydajności 150 m3/h. Znaczne pogorszenie stanu technicznego otworu zaobserwowano w 2004 roku. W 2005 roku w ramach,,koncepcji powiększenia chłonności odwiertów zatłaczających Pyrzyce GT-2 i GT-4 założono wykonanie w otworze GT-4 czyszczenia mechanicznego i chemicznego części roboczej filtra. Wykonano również zakładane prace związane z czyszczeniem chemicznym części złożowej filtra. Po wykonanych pracach nie uzyskano już sprawności otworu z lat poprzednich. Każdy przestój z przyczyn obiektywnych powodował natychmiastowy wzrost ciśnienia zatłaczania i spadek wydajności. W grudniu 2007r w otworze GT-4 założono rury HDPE odporne na korozję. Nie uchroniło to jednak od wzrostu ciśnienia zatłaczania solanki i spadku wydajności (rys ). Rys Parametry eksploatacyjne otworu zatłaczającego Pyrzyce GT-4 w 2007r. 45

46 Rys Parametry eksploatacyjne otworu zatłaczającego Pyrzyce GT-4 w 2008r. Problemy z zatłaczaniem zużytych wód termalnych w ciepłowni geotermalnej w Pyrzycach występują głównie w otworze GT-2 (rys. 4.9). Rys Wartości średniorocznych chłonności otworów zatłaczających 4.4. Metoda miękkiego kwasowania W 2008 roku w Geotermii Pyrzyce zdecydowano się na zastosowanie nowej metody czyszczenia otworów zatłaczających polegającą na tzw. kwasowaniu miękkim. W metodzie miękkiego kwasowania założono umieszczenie tuż przed otworem chłonnym zbiornika z kwasem solny o stężeniu 30-34% oraz pompy dozującej o regulowanie wydajności pompowania (rys. 4.10). 46

47 Rys Schemat metody miękkiego kwasowania Instalacja do zatłaczania odtlenionego 30-34% HCl przeznaczona jest do montażu do przewodu wody termalnej tj. rury stalowej o średnicy 205 mm (głowicy geotermalnej) wyłożonej wewnątrz wykładziną HDPE (rys. 4.11). Rys Schemat instalacji zatłaczania odtlenionego kwasu solnego do rurociągu wody termalnej w zabiegu miękkiego kwasowania Instalacja dozowania kwasu solnego składa się między innymi z: platformy do swobodnego przewożenia instalacji, 47

48 paleto-pojemnika kwasu solnego 30% o objętości V=1000 litrów, przyłącza kwasu do paleto-pojemnika, pompy dozującej chemoodpornej o ciśnieniu tłoczenia co najmniej 17 barów (o 1 bar wyższym niż maksymalne ciśnienie zatłaczania solanki do otworu), licznika przepływu kwasu solnego lub przepływomierza, zaworu zwrotnego, przyłącza do rury 205 mm (głowicy zatłaczającej) w wiacie osłonowej otworu chłonnego, instalacji elektrycznych zasilania pompy zatłaczającej kwas, podłączenia czujnika sucho-biegu pompy w paleto-pojemniku z kwasem solnym. Paleto-pojemnik z % kwasem solnym będzie ustawiony na platformie mobilnej na zewnątrz pomieszczenia osłaniającego otwory chłonne. Platforma będzie przemieszczała się pomiędzy kolejno udrażnianymi otworami chłonnymi. Przyłącze odtlenionego kwasu solnego od paleto-pojemnika w kierunku pompy dozującej będzie wykonane za pomocą złączki kołnierzowej przy wykorzystaniu oryginalnego przyłącza na paleto-pojemniku. Na tym samym przyłączu zostanie zamontowany zawór służący jako zawór odcinający. Dopiero za zaworem odcinającym poprzez złączkę redukcyjną zostanie poprowadzona rura ssawna zasilająca pompę dozującą. Dla wygody obsługi zabiegu miękkiego kwasowania na platformie mobilnej można zamiast jednego paleto-pojemnika z kwasem HCL podłączyć łącznie więcej np. 2 paleto-pojemniki. W tym celu został przewidziany kolektor z rury HDPE lub PP o średnicy 100 mm, do którego od paleto-pojemników zostaną doprowadzone maksymalnie 4 podłączenia z kwasem solnym. Taki sposób podłączenia może być korzystny z przyczyn logistycznych związanych z dostawą kilku paleto-pojemników kwasu jednocześnie. Pompa dozująca odtlenionego kwasu solnego będzie odporna chemicznie na % kwas solny. Wydajność pompy będzie się mieścić w przedziale l/h, a jej ciśnienie na tłoczeniu będzie wynosiło co najmniej 17 barów. Pompa będzie mieć 48

49 możliwość dostosowania proporcjonalnego wydajności zatłaczania do przepływu wody termalnej co będzie uzyskane poprzez podłączenie sygnału 4-20 ma z szafy sterowniczej. Przewód tłoczenia kwasu za pompą dozującą kwas zostanie poprowadzony przepustem przez ścianę wiaty osłaniającej głowicę otworu chłonnego do miejsca przyłącza na rurociągu wody termalnej 205 mm. Na tym rurociągu za kolanem na pionowym odcinku głowicy zatłaczającej zostanie wykona wcinka poprzez rurę 80 mm do przewodu 205 mm, tak aby rura zatłaczająca kwas była wprowadzona do wnętrza rury 80 mm zgodnie z rysunkiem 4.2. Wyjście rury zatłaczającej kwas będzie posiadać kołnierzowe przyłącze 80 mm, do którego zostanie zamontowany odcinek prostego przewodu a następnie zawór zwrotny i zawór odcinający tuż za pompą. Na odcinku pomiędzy pompą a zamontowaną przepustnicą zostanie zamontowany przepływomierz kwasu solnego (lub licznik przepływu). Zastosowanie w 2010 r. miękkie kwasowania powodowały zmniejszenie ciśnienia zatłaczania oraz zwiększanie się wydajności utylizacji wody termalnej. Prawidłowość taką można zaobserwować zarówno w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-2 (rys ) jaki i w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-4 (rys ). Rys Zastosowanie miękkiego kwasowania w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-2 w marcu 2010r. 49

50 Rys Zastosowanie miękkiego kwasowania w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-2 w kwietniu 2010r. Rys Zastosowanie miękkiego kwasowania w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-2 w maju 2010r. 50

51 Rys Zastosowanie miękkiego kwasowania w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-2 we wrześniu 2010r. Rys Zastosowanie miękkiego kwasowania w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-4 w lutym 2010r. 51

52 Rys Zastosowanie miękkiego kwasowania w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-4 w marcu 2010r. Rys Zastosowanie miękkiego kwasowania w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-4 w kwietniu 2010r. 52

53 Rys Zastosowanie miękkiego kwasowania w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-4 w maju 2010r. Rys Zastosowanie miękkiego kwasowania w otworze zatłaczającym Pyrzyce GT-4 w październiku 2010r. 53

54 We wszystkich przypadkach kwas dodawany był w różnych dawkach. Czasy działania kwasu solnego również we wszystkich przypadkach były różne. Po zaprzestaniu dozowania kwasu solnego niemal natychmiast następuje wzrost ciśnienia zatłaczania oraz zmniejszanie się ilości zatłaczanej wody termalnej. Podczas przeprowadzania miękkiego kwasowania w ciepłowni w Pyrzycach stwierdzono, że podczas działania kwasu w otworach zatłaczających następuje zmniejszenie sie ciśnienia zatłaczania i zwiększenie właściwości chłonnych. Obserwacje te pozwoliły na opracowanie nowej metody polegającej na ciągłym dozowaniu niewielkich ilości kwasu solnego do otworów zatłaczających. Metoda miękkiego kwasowania stała się podstawą do stworzenia nowej metody super miękkiego kwasowania. Rozdział 5. METODA SUPER MIĘKKIEGO KWASOWANIA 5.1. Ogólna charakterystyka metody Rezultatem wielu lat prac związanych z przeciwdziałaniem skutkom kolmatacji jest opracowanie metody, której celem jest przeprowadzenie działań zmierzających do poprawy chłonności warstwy złożowej poprzez wykonanie zabiegów intensyfikacji i dozowania preparatów kondycjonujących dla geotermalnych otworów chłonnych w Geotermii Pyrzyce. Nowa metoda jest modyfikacją znanej i sprawdzonej już na świecie metody miękkiego kwasowania70. Modyfikacja polega na ciągłym dozowaniu znacznie niższych niż w tradycyjnym miękkim kwasowaniu dawek kwasu solnego z dodatkiem 70 Biernat H., Kulik S., Noga B., Kosma Z.: Zwiększenie możliwości chłonnych geotermalnych otworów zatłaczających w wyniku zastosowania miękkiego kwasowania. Modelowanie Inżynierskie. Tom 11, Nr 42, Gliwice 2011, s

55 antyskalanta i/lub dyspergatora do przepływającej solanki przed filtrami i wymiennikami ciepła. Projekt dotyczy sposobu przeciwdziałania kolmatacji warstwy przyfiltrowej chłonnych otworów geotermalnych, poprzez wpływanie na parametry chemiczne solanki lub wody termalnej, w trakcie normalnej eksploatacji otworów eksploatacyjnego i chłonnego ciepłowni geotermalnej, bez przerywania pracy systemu. Efekt zapobiegawczy uzyskuje się poprzez ciągłe dozowanie do przepływającej solanki lub wody termalnej kwasu solnego, lub odtlenionego kwasu solnego w ilości od 80 g do 120 g kwasu solnego na 1 m3 solanki lub wody termalnej oraz biodegradowalnego dyspergatora w postaci rozpuszczalnego w wodzie kwasu poliasparaginowego lub soli sodowej lub potasowej kwasu poliasparaginowego, w ilości od 10 do 40 g na 1 m 3 solanki lub wody termalnej. Jak wykazały długotrwałe próby, prowadzone na otworach chłonnych ciepłowni geotermalnych, sposób wg projektu umożliwia nie tylko utrzymanie chłonności otworów chłonnych na stałym poziomie. Przy tym, metoda nie wymaga wyłączania otworów zatłaczających z eksploatacji w trakcie jej stosowania. Wszystkie zadania związane z projektem będą realizowane w Geotermii Pyrzyce. W trakcie testowania metody super miękkiego kwasowania będzie prowadzony monitoring efektów jej stosowania oraz na bieżąco będzie modyfikowana ciecz kwasująca łącznie z uaktualnieniem programu prowadzenia dalszych badań. Po zakończeniu testów zostanie przeprowadzona ocena uzyskanych wyników pod kątem możliwości przemysłowego wdrożenia metody super miękkiego kwasowania w innych ciepłowniach geotermalnych. Prace związane z rozpoczęciem badań i testów rozpoczną się około 22 stycznia 2013r. i będą realizowane przez 18 miesięcy Projektowane parametry techniczne Celem metody super miękkiego kwasowania jest wyeliminowanie negatywnej działalności wykładnika stężenia jonów wodorowych (ph), jednej z przyczyn powstawania kolmatacji. Węglany preferują środowisko alkaliczne. Stymulacja ph 55

56 pozwoli uzyskać stan równowagi chemicznej, w której węglan wapnia (CaCO 3), nie będzie strącany. Korzyścią płynącą z zastosowania tej metody będzie nie tylko wyeliminowanie przyczyny kolmatacji węglanowej, ale również pozbycie się dotychczasowych efektów w warstwie wodonośnej poprzez systematyczne rozpuszczanie węglanu wapnia gromadzącego się dotychczas w warstwie złożowej z dala od otworu. Pompę dozującą ciecz kwasującą zainstalowano tuż za otworem eksploatacyjnym (rys. 5.1). Dzięki takiemu ustawieniu warunki chemiczne można stymulować już w napowierzchniowym obiegu geotermalnym (rurociągu tłocznym). Przy zastosowaniu tej metody łatwiej jest obserwować zachodzące procesy na hali ciepłowni geotermalnej aniżeli w otworze. Rys Schemat metody super miękkiego kwasowania 56

57 Rys Schemat instalacji zatłaczania odtlenionego kwasu solnego do rurociągu wody termalnej w zabiegu super miękkiego kwasowania Przyłącze odtlenionego kwasu solnego do paleto-pojemnika będzie wykonane złączką kołnierzową wykorzystując oryginalne przyłącze na paleto-pojemniku. Na tym samym przyłączu będzie zamontowany zawór odcinający. Dopiero za zaworem odcinającym poprzez złączkę redukcyjną będzie poprowadzona rura ssąca dla pompy dozującej (rys. 5.2). Wydajność pompy będzie się mieścić w przedziale 2,5 21 l/h, a jej ciśnienie tłoczenia będzie co najmniej 17 barów. Pompa będzie mieć możliwość dostosowania proporcjonalnego wydajności zatłaczania do przepływu wody termalnej co będzie uzyskane poprzez podłączenie sygnału 4 20 ma z szafy sterowniczej ciepłowni. Pompa będzie ustawiona pod wiatą na paleto-pojemnik w pobliży otworu eksploatacyjnego Pyrzyce GT-1. 57

58 Przewód tłoczenia kwasu solnego za pompą dozującą będzie poprowadzony przepustem przez ścianę wiaty do miejsca przyłącza na rurociągu wody termalnej o średnicy 205 mm (w pobliżu głowicy eksploatacyjnej). Na tym rurociągu będzie wykonana wcinka, tak aby rura transportująca ciecz kwasującą była wprowadzona dokładnie do środka przewodu, a jego końcówka będzie ścięta pod kątem 45 stopni. Wyjście rury dozującej będzie posiadać kołnierzowe przyłącze do którego zostanie zamontowany zawór zwrotny, a następnie zawór odcinający. Na odcinku pomiędzy pompą a zamontowanym zaworem zostanie zamontowany przepływomierz cieczy kwasującej (lub licznik przepływu). Na omawianym odcinku zostanie także przewidziane przyłącze dyspergatora i odtleniacza, z osobnymi pompami dozującymi do wspólnego przewodu tłoczącego ciecz kwasującą. W instalacji super miękkiego kwasowania pomiary będą dotyczyły jedynie przepływów poszczególnych roztworów: kwasu solnego, dyspergatora i odtleniacza. Na rurze doprowadzającej do instalacji geotermalnej kwas solny zostanie zamontowany przepływomierz o wydajności od około 1 l/h. Drugi przepływomierz będzie zainstalowany na rurze doprowadzającej do instalacji dyspergator i odtleniacz. Obydwa przepływomierze będą wyposażone w przetworniki zamieniające odczyty na sygnał wyjściowy 4-20 ma lub sygnał radiowy Zakres prac związanych z super miękkim kwasowaniem W celu określenia optymalnej metody kondycjonowania wód termalnych wydobywanych z otworów geotermalnych w Geotermii Pyrzyce zaprojektowano cykl badań, w ramach których będzie możliwość porównania skuteczności różnych składów cieczy kwasujących. Całość projektowanych badań została podzielona na cztery etapy: wykonanie badań określających tło dla metody super miękkiego kwasowania, stabilizacja pracy instalacji geotermalnej, dobór proporcji składników kondycjonujących, 58

59 możliwości zwiększenia wydajności eksploatacyjnej. Testy związane z oceną skuteczności metody super miękkiego kwasowania zostaną poprzedzone zabiegami miękkiego kwasowania, których zadaniem jest poprawa chłonności warstwy wodonośnej. Celem przedmiotowych testów będzie natomiast wykazanie, że metoda super miękkiego kwasowania zapobiega pogarszaniu się właściwości chłonnych warstwy wodonośnej Prace wstępne Prace związane z testowaniem metody super miękkiego kwasowania rozpoczną się w pierwszej połowie lutego 2013 r. Przed przystąpieniem do dozowania cieczy kwasującej najpierw zostaną wykonane prace wstępne związane z: wymianą filtrów workowych na hali ciepłowni, poborem próbek osadu z filtrów workowych na hali ciepłowni, wymianą filtrów świecowych przy otworze chłonnym GT-2, poborem próbek osadu z filtrów świecowych przy otworze chłonnym GT-2, wymianą filtrów świecowych przy otworze chłonnym GT-4, ręcznym pomiarem ph wody termalnej na głowicy otworu Pyrzyce GT-1, ręcznym pomiarem redox wody termalnej na głowicy otworu Pyrzyce GT-1, ręcznym pomiarem czystości wody termalnej (próba na sączkach) na głowicy otworu Pyrzyce GT-1, ręcznym pomiarem ph na głowicy otworu Pyrzyce GT-2, ręcznym pomiarem redox na głowicach otworów Pyrzyce GT-2, ręcznym pomiarem czystości wody termalnej (próba na sączkach) na głowicach otworów Pyrzyce GT-2, poborem próbek wody termalnej na głowicy otworu Pyrzyce GT-1, poborem próbek wody termalnej na głowicy otworu Pyrzyce GT-2, 59

60 poborem próbek gazu z wody termalnej na głowicy otworu Pyrzyce GT-1, poborem próbek gazu z wody termalnej na głowicach otworów Pyrzyce GT-2, wykonaniem analizy ilościowej i jakościowej pobranych próbek osadu z filtrów workowych, wykonaniem analizy ilościowej i jakościowej pobranych próbek osadu z filtrów świecowych, wykonaniem analizy fizyko-chemicznej pobranych próbek wody termalnej, wykonaniem analizy fizyko-chemicznej pobranych próbek gazu Stabilizacja pracy instalacji geotermalnej Pierwszy etap prac będzie związany z ustabilizowaniem pracy instalacji geotermalnej, a więc na dobraniu takiej wydajności eksploatacyjnej, przy której ciśnienie zatłaczania nie będzie miało tendencji do wzrostu. Na podstawie obserwacji dotychczasowej pracy instalacji geotermalnej można stwierdzić, że stabilność ciśnienia zatłaczania będzie można uzyskać przy wydajności około 120 m 3/h. W około 3 tygodniowym okresie stabilizacji pracy instalacji geotermalnej przez cały czas będzie dozowane 80 ml kwasu solnego na każdy 1 m 3 przepływającej w rurociągu geotermalnym wody termalnej (tabela 5.1). W przypadku kiedy przy założonych w programie parametrach nie uda się utrzymać stabilności ciśnienia zatłaczania w pierwszej kolejności należy obniżyć wydajność eksploatacyjną wody termalnej. Minimalny poziom do jakiego będzie obniżyć wydajność eksploatacyjną wody termalnej trzeba będzie ustalić z koordynatorem projektu i zarządem Geotermii Pyrzyce. 60

61 Tabela 5.1. Zestaw wariantów testów dla metody super miękkiego kwasowania wydajność eksploatacyjna 150 m3/h wydajność eksploatacyjna 140 m3/h wydajność eksploatacyjna 130 m3/h dyspergator - 4 ml/m3 solanki dyspergator - 2 ml/m3 solanki odtleniacz - 20 ml/m3 solanki odtleniacz - 10 ml/m3 solanki kwas solny ml/m3 solanki kwas solny ml/m3 solanki kwas solny ml/m3 solanki kwas solny - 90 ml/m3 solanki kwas solny - 80 ml/m3 solanki Dawkowanie \ Nr miesiąca Rok Jeśli okaże się, że niemożliwe będzie dalsze obniżanie wydajności eksploatacyjnej, w celu uzyskania stabilności ciśnienia zatłaczania, należy zwiększyć dawkę kwasu solnego. W dalszych wariantach badań kolejne dawki kwasu solnego również będą musiały być odpowiednio zwiększone. 61

62 Etap stabilizacji pracy instalacji geotermalnej powinien zostać sfinalizowany z końcem lutego i powinny zostać wymienione filtry workowe i świecowe oraz powinien być wykonany zestaw pomiarów, poborów próbek i badań Dobór składników kondycjonujących Głównymi składnikami cieczy kwasującej są: kwas solny, odtleniacz i syspergator. Dobór proporcji składników będzie odbywał się w trakcie przedmiotowych testów metody super miękkiego kwasowania i będzie się on odbywał według czterech wariantów: wykonanie badań w ruch ciągłym całego obiegu geotermalnego, gdzie do wody termalnej dodawany będzie tylko czysty kwas solny, wykonanie badań w ruch ciągłym całego obiegu geotermalnego, gdzie do wody termalnej dodawany będzie odtleniony kwas solny. wykonanie badań w ruch ciągłym gdzie do wody termalnej dozowany będzie kwas solny z dyspergatorem, wykonanie badań w ruch ciągłym gdzie do wody termalnej dozowany będzie odtleniony kwas solny z dyspergatorem. Cały okres doboru odpowiedniej dawki kwasu solnego będzie prowadzony ze stałą wydajnością eksploatacyjną, którą roboczo określono na poziomie 120 m 3/h. Dokładna wydajność eksploatacyjna, która będzie obowiązywała w trakcie dalszych badań będzie wynikała z etapu stabilizacji pracy instalacji geotermalnej. Harmonogram zalecający dozowanie poszczególnych składników cieczy kwasującej został przedstawiony w tabeli 5.1. W przypadku kiedy przy stałej wydajności eksploatacyjnej mimo dozowania składników kondycjonujących ciśnienie zatłaczania będzie wzrastało to po zakończeniu cyklu w obydwóch otworach chłonnych należy przeprowadzić zabieg miękkiego kwasowania. W tym etapie prac przewidziano 2-miesięczne cykle obserwacji pracy instalacji geotermalnej. Zastosowanie chemicznego czyszczenia otworów chłonnych 62

63 metodą super miękkiego kwasowania ma na celu utrzymanie jednakowego stanu technicznego warstwy złożowej dla wszystkich wariantów badań. Każda zmiana ilości dozowanego kwasu solnego, włączania i wyłączenia odtleniacza bądź dyspergatora (co 2 miesiące) powinna być poprzedzona wymianą filtrów workowych i świecowych oraz powinien być wykonany zestaw pomiarów, poborów próbek i badań Możliwość zwiększenia wydajności eksploatacji Etap ten będzie wykonywany przy właściwie dobranych proporcjach kwasu solnego, odtleniacza i dyspergatora. W tym etapie przy stałych parametrach cieczy kwasującej będzie następowało stopniowe zwiększanie wydajności eksploatacyjnej. Wstępnie założono, że cykle testowe będą 1-no miesięczne, a zwiększanie wydajności będzie następowało co 10 m 3/cykl. Obecnie przewidziane są trzy takie cykle gdzie planuje się zwiększenie wydajności od 120 m3/h do 150 m3/h. Na zakończenie badań powinny być wymienione filtry workowe i świecowe oraz powinien być wykonany zestaw pomiarów, poborów próbek i badań. Okres testowania efektywności metody super miękkiego kwasowania został przewidziany na 18 miesięcy Metody poboru próbek i wykonywania pomiarów Wymiana filtrów W Geotermii Pyrzyce filtry workowe usytuowane są na hali ciepłowni, tuż przed wymiennikami ciepła. Są one zainstalowane w 3 kolumnach po 3 wkłady. Filtry świecowe znajdują się w bezpośrednio przed otworami chłonnymi Pyrzyce GT-2 i GT-4. Przed każdym otworem zamontowane są po 3 kolumny, a w każdej kolumnie znajduje się 9 wkładów świecowych. 63

64 Podczas prowadzenia testów metody super miękkiego kwasowania wymieniane będą wkłady workowe i świecowe tylko z jednej kolumny, tej która będzie kolumną pomiarową. Należy przy tym zadbać aby przez cały okres badań przez kolumnę pomiarową przepływała taka sama ilość wody termalnej Wykonywanie pomiarów Pomiary ph i redox Pomiar ph i redox wody termalnej przy głowicy eksploatacyjnej otworu Pyrzyce GT-1 będzie odbywał się na odcinku rurociągu geotermalnego przed punktem dozowania cieczy kwasującej. Pomiar ph i redox wody termalnej na głowicach otworów chłonnych Pyrzyce GT-2 i Pyrzyce GT-4 będzie się odbywał w punkcie zlokalizowanym, możliwie jak najbliżej głowic zatłaczających. Zarówno w pobliżu głowicy eksploatującej jak i w pobliżu głowic zatłaczających znajdują się zawory spustowe. Pomiary będą wykonywane za pomocą celki pomiarowej połączonej z zaworem spustowym odpowiednim wężykiem. Przed przystąpieniem do pomiarów należy wypełnić celkę pomiarową wodą termalną w taki sposób aby całkowicie pozbyć się z niej powietrza. Pomiary będą wykonywane podczas swobodnego przepływu wody termalnej przez celkę, a jej wypływ powinien odbywać się do naczynia, z którego woda będzie następnie zlewana do dołu zrzutowego. Pomiar czystości wody termalnej (próba na sączkach) Pomiar czystości eksploatowanej wody termalnej będzie wykonywany w pobliżu głowicy otworu Pyrzyce GT-1, przed punktem dozowania cieczy kwasującej. Drugi pomiar czystości wody termalnej będzie odbywał się na rurociągach doprowadzających schłodzoną wodę termalną do otworów Pyrzyce GT-2 i Pyrzyce GT-4. 64

65 W tym przypadku należy pomiary będą wykonywane prze kolumnami filtrów świecowych. Kolejny zestaw pomiarów będzie wykonywany za filtrami świecowymi, jak najbliżej otworów chłonnych Pyrzyce GT-2 i Pyrzyce GT-4. Wszystkie pomiary będą wykonywane na sączkach za pomocą praski pomiarowej. W każdym punkcie woda termalna do praski będzie wtłaczana bezpośrednio z rurociągu za pomocą węża podłączonego do zaworu spustowego. Przed podłączeniem węża do praski należy najpierw przepłukać instalację spustową. Wszystkie pomiary będą wykonywane w trakcie przelewu 10 litrów wody termalnej do pojemnika z podziałką Pobór próbek Próbki osadu z filtrów Filtry przeznaczone do poboru próbek będą w każdym cyklu pomiarowym filtrami fabrycznie nowymi. Będą one pochodzić zawsze z tej samej kolumny będącej kolumną pomiarową. Pobór i opis próbek osadu z filtrów workowych i świecowych będzie odbywał się zgodnie z zaleceniami akredytowanego laboratorium, w którym będą przeprowadzane badania jego składu jakościowego. Pobór próbek wody termalnej Próbki wody termalnej będą pobierane do szklanych pojemników. Próbka powinna być pobrana z przelewem za pomocą wężyka sięgającego dna pojemnika. Na zakończenie poboru próby pojemnik powinien być szczelnie zamknięty. Próbę należy pobrać w taki sposób aby w jak najmniejszym stopniu zanieczyścić ją gazami znajdującymi się w powietrzu. 65

66 Pobór próbek gazu z wody termalnej Próbki gazu pochodzącego z wody termalnej będą pobierane przez wykwalifikowanych pracowników za pomocą odpowiedniej aparatury. Aparatura będzie zapewniać pobór gazu, który nie zostanie zanieczyszczony przez gazy będące składnikami powietrza atmosferycznego. Rozdział 6. CHARAKTERYSTYKA ELEMENTÓW PRZYRODNICZYCH 6.1. Rezerwaty przyrody W rejonie miasta Pyrzyce nie występują rezerwaty przyrody. Najbliższy z nich to Brodogóry I, znajdujący się 8 km na północ-północny wschód od Pyrzyc. Jest to obszar nieużytków rolnych o powierzchni 5,24 ha, utworzony w 1975r. w celu zachowania reliktowego stanowiska roślinności stepowej, występującej tu w zasięgu wilgotnego klimatu morskiego. Występuje tam roślinność stepowa, znajdziemy tam m. in.: ostnicę włosowatą, pajęcznicę liliowatą, ostrołódkę kosmatą, dzwonek syberyjski, głowienka wielokwiatowa, marzanka barwierska i driakiew wonną. Rezerwat znajduje się w miejscowości Grędziec i Czernice Obszar Natura 2000 Na terenie miast Pyrzyce nie wyróżnia się obszarów objętych formą ochrony NATURA Najbliżej położonym obszarem NATURA 2000 jest Jezioro Miedwie i okolice znajdujące się około km na północny wschód od miasta Pyrzyce. Teren objęty projektem zlokalizowany jest w południowej części jeziora Miedwie. Na terenie 71 Program rozwoju lokalnego dla Gminy Pyrzyce na lata , str. 6 66

67 chronionym przeważa roślinność charakterystyczna dla torfowisk oraz miejscowo występują gatunki halofilne. Tereny na których znajdują się aktualnie łąki były niegdyś terenami rolniczymi. Rzeka Płonia, której dolina również podlega ochronie, wpada do Jeziora Miedwie, dzieląc obszar chroniony na dwie części. Okolice doliny Płoni oraz Jeziora Miedwie należą do najważniejszych siedlisk ptaków lęgowych i wędrownych w Polsce. W sumie odnotowano tu występowanie 106 gatunków ptaków lęgowych Pomniki przyrody Na obszarze miasta Pyrzyce występuje 5 pomników przyrody, które objęte są ochroną prawną. Należą do nich 3 pojedyncze drzewa, 1 aleja oraz granitowy głaz narzutowy znajdujący się przed gmachem Urzędu Miejskiego w Pyrzycach. Dokładną lokalizację każdego z pomników przyrody przedstawiono w tabeli 1. Tabela 6.1. Wykaz pomników przyrody na terenie miasta Pyrzyce73 Nazwa obiektu Dąb szypułkowy Dąb czerwony (Bolesław ) Lokalizacja Pyrzyce przy ul. Mickiewicza Pyrzyce; pl. Ratuszowy Dąb czerwony (Władysław) Pyrzyce; pl. Ratuszowy Aleja dębów szypułkowych Przy drodze biegnącej z m. Młyny do Giżyna Głaz narzutowy Pyrzyce; pl. Ratuszowy 6.4. Użytki ekologiczne Gmina Pyrzyce posiada dogodne warunki do rozwoju rolnictwa. Łączna liczba gospodarstw rolnych w mieście i gminie wynosi szt. z czego najwięcej jest gospodarstw małych, czyli do 1 ha (448) co stanowi około 40% wszystkich gospodarstw Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Pyrzyce na lata z perspektywą na , str

68 gminy. Gospodarstw powyżej 15 ha jest 211. Do głównych kierunków produkcji rolnej nalezą produkcja zwierzęca oraz uprawy. Strukturę użytkowania gruntów ornych według zasiewów przedstawiono w tabeli 6.2. Tabela 6.2. Struktura użytkowania gruntów ornych według zasiewów74 Wyszczególnienie [%] Ogółem 100,0 zboża 77,0 strączkowe jadalne na ziarno 0,3 ziemniaki 2,2 buraki 6,2 rzepak 11,5 pozostałe 1, Opis zabytków Na terenie miasta Pyrzowice znajduje się kilkanaście obiektów zaklasyfikowanych jako zabytkowe. Należą do nich75: Teren Starego Miasta w obrębie murów wraz zespołem dawnych wałów i fos Kościół p.w. św. Maurycego Kościół poaugustiański Kościół p.w. Św. Ducha 74 Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Pyrzyce na lata z perspektywą na , str Lokalna strategia rozwoju stowarzyszenia LGD Ziemia Pyrzycka dla gmin Pyrzyce, Warnice, Dolice, str

69 Miejsce chrztu Pyrzyczan wraz ze starodrzewiem i studzienką ul. Warszawska Budynek poczty ul. Bogusława 15 Obwarowania miejskie Obwarowania fosy Grodzisko i podgrodzie (teren cmentarza poewangelickiego) Park przy studni św. Ottona ul. Warszawska Obwarowania miejskie w Pyrzycach Miejskie mury obronne Pyrzyc rozpoczęto budować w XIII w., z tego czasu pochodzi ich część dolna, kamienna. W XV w. mury nadbudowano cegłą ceramiczną, tak że ich wysokość dochodziła do 7-9 m. Mury podzielone były na 52 odcinki basztami i czatowniami (tych ostatnich było ok. 50). Od strony zewnętrznej mury otoczone były wałami i fosami (odległość wałów od muru wahała się w granicach od 15 do 70 m). Długość murów miejskich przekracza 2200 m. Czworoboczne czatownie (pierwotnie otwarte od strony miasta i połączone ze sobą systemem drewnianych pomostów i przejść) od polowy XVII w. były w części przypadków - zamieniane na domy mieszkalne dla biedoty. W zachowanych czatowniach widoczne rozglifione otwory okienne o odcinkowych nadprożach oraz szczelinowate otwory strzelnicze. Współcześnie w najgorzej zachowane są mury w południowo-zachodniej części miasta. Obwałowania miejskie i fosy powstały w XIII w. (pierwsze wzmiankowane w źródłach już w 1279 r., drugie w 1253 r.). Wraz z murami broniły one dostępu do miasta na całym obwodzie założenia urbanistycznego. Odległość obwałowań od murów wahała się w granicach od 15 do 70 m. Fosy zasilane były wodą z Czarnej Strugi Stawu Młyńskiego; szerokość lustra wody fos przy maksymalnym wypełnieniu wynosiła ok. 25 m. Po 1750 r. część wałów została splantowana, a pozostała część w latach obsadzona drzewami owocowymi, kasztanowcami i klonami i zamieniona w promenady. Znaczną część fos zasypano po 1860 r. i zmieniono na ogrody. Wały i fosy zachowane są współcześnie fragmentarycznie, najlepiej w południowej i wschodniej części miasta. 69

70 Wzgórze przy ul. Staromiejskiej w Pyrzycach Cmentarz założony na wyniesieniu (Wzgórze Chramowe), prawdopodobne w pierwszej połowie XIX w. Nieregularny, owalny teren cmentarza ograniczony skarpami wzgórza, jednoalejowy. Słabo czytelne ślady nagrobków z drugiej połowy XIX w. i sprzed 1945 r. Teren przecięty w osi długiej aleją, mocno porośnięty drzewami, zakrzewiony; pojedyncze egzemplarze starodrzewu lipowego. Kościół przy ul. Staromiejskiej w Pyrzycach Kościół wzniesiony ok r. jako świątynia klasztorna zakonu augustianek. Zapewne przy kościele i klasztorze założono cmentarz. Działka kościelna (cmentarza) położona nie niewielkim wyniesieniu terenu, z centralnie posadowionym kościołem oraz budynkiem mieszkalnym. W otoczeniu kościoła pojedyncze okazy starodrzewu: jesiony, kasztanowiec, lipa, dąb i grochodrzew. Brak śladów sepulkralnych. Miejsce pierwszego chrztu Pyrzyczan Studnia św. Ottona wybudowana w latach wg projektu K. F. Schinkla w miejscu Świętego Źródła związanego tradycyjnie z chrztem Pyrzyczan, dokonanym w 1124 r. przez biskupa Ottona z Bambergu. Projekt parku otaczającego studnię opracował F. P. Lenne, ogrodnik królewski. Studni od 1902 r. towarzyszyło brązowe popiersie biskupa Ottona; do czasów współ-czesnych nie zachowało się. Studnia składa się z prostokątnego basenu ocembrowanego drewnem dębowym; lustro wody ca 100 cm poniżej poziomu posadzki, obudowane blokami kamiennymi. Na bloku wschodnim inskrypcja: "Ad fontem vitae hoc aditu properate lavandi connstantis vitae ianua XPS erit". Zewnętrzną obudowę źródła stanowią kamienne mury (wys. ca 145 cm), wzniesione na planie kwadratu (800 x 800 cm) z półkolistą apsydą po stronie wschodniej. Na osi źródła ustawiony krzyż łaciński z czerwonego granitu polerowanego. 70

71 Kościół przy ul. 1 Maja w Pyrzycach Kilkufazowy kościół gotycki, wzniesiony w drugiej połowie XIII w., a następnie przebudowywany i rozbudowany (m. in. w pierwszej połowie XIV w. nadano mu formę czteroprzęsłowej, trzynawowej pseudobazyliki z trzy- i pół-przęsłowym prezbiterium zamkniętym pięciobocznie i wieżą kwadratową w rzucie, w XV w. wykonano obejście prezbiterium i kaplice przy wieży, w 1739 roku wybudowano nową wieżę wschodnią). Obiekt wielokrotnie był niszczony pożarami, a następnie remontowany. W latach remont powojenny. Elewacje długie dzielone ostrołukowymi oknami, takimi portalami i przyporami, skrępowanymi gzymsem cokołowym. Otwory okienne i drzwiowe ujęte rozglifionymi obramieniami, wykonanymi z kształtek ceramicznych. Okno elewacji wschodniej większe od pozostałych, zakończone lukiem ostrym o wysokiej strzałce. W przyziemiu wykute wtórnie dwa ostrołukowe okienka, ujęte dwudzielnymi blendami z potrójnymi tondami z fragmentami dekoracji maswerkowej. Podwójne blendy zwieńczone wimpergami występują również w licu lizen opinających prezbiterium. Wieża przykryta hełmem namiotowym, dekorowana ostrołukowymi blendami, umieszczonymi w kilku kondygnacjach; w bezokiennej kondygnacji najwyższej tarcze zegarowe. Kościół ma wnętrze czteroprzęsłowe, trzynawowe pseudobazylikowe z trzy- i pół-przęsłowym prezbiterium, otoczonym nawą obejścia. Park przy studni św. Ottona ul. Warszawska Na polecenie Bolesława Krzywoustego, w 1124 roku przybył do Pyrzyc biskup niemiecki Otton z Bambergu. Jego zadaniem, które wykonał był chrzest mieszkańców tych okolic. Według legendy biskup czerpał wodę ze źródełka, które od tamtego czasu nazywano świętym. W 1824 roku w siedemset lat po tym wydarzeniu Pyrzyczanie postanowili wznieść w tym miejscu studzienkę. Jej twórcą był wybitny architekt niemiecki Karl Friedrich Schinkel. Projekt konsultowany był z późniejszym cesarzem Fryderykiem Wilhelmem, który wmurował podczas uroczystości rocznicowych kamień węgielny. Studzienka gotowa była w 1825 roku. Ma kształt basenu, otoczona jest kamiennym murem. Obok znajduje się krzyż. W herbie powiatu pyrzyckiego w prawym pasie pola 71

72 dolnego znajduje się wyobrażenie studni św. Ottona, obok której umieszczono pastorał nawiązujący do chrztu. Dookoła znajduje się dawne założenie parkowe. Kościół p.w. Św. Ducha Kaplica szpitalna Świętego Ducha z początku XV wieku. Od strony południowej przylegał do niej szpital przytułek. Zniszczona w 1945 r., odbudowana w latach , została zaadaptowana na siedzibę biblioteki miejskiej. Rozdział 7. CHARAKTERYSTYKA ELEMENTÓW ŚRODOWISKA 7.1. Geomorfologia Pyrzyce leżą na obszarze Gminy Pyrzyce, która charakteryzuje się ciekawą, zróżnicowaną budową geologiczną. Krajobraz ten bogaty jest w liczne wzniesienia morenowe, które nadają tym terenom atrakcyjnego pod względem turystycznym wyglądu, a same wzniesienia są naturalnymi punktami widokowymi, z których roztacza się widok m.in. na Jezioro Miedwie. Do najwyższych wzniesień należy Brzeska Góra (88 m n.p.m.), Lipia Góra (83 m n.p.m.), Brodogóry (48 m n.p.m.) oraz Brzezinka (43 m n.p.m.)76. Powierzchnia terenu została ukształtowana w wyniku nakładania się szeregu procesów morfogenetycznych głównie w plejstocenie i holocenie. Działalność lodowca o zasięgu zlodowacenia bałtyckiego fazy pomorskiej, oznacza, że ukształtowanie powierzchni ma charakter poligenetyczny o specyficznym dla gminy przestrzennym układzie form terenu Program rozwoju lokalnego dla Gminy Pyrzyce na lata , str

73 7.2. Geologia Budowa geologiczna powierzchni miasta i Gminy Pyrzyce została utworzona w wyniku zmian zachodzących w okresie zlodowaceń. Analiza mapy geologicznej pozwala stwierdzić, iż ponad 90% obszaru gminy stanowią utwory czwartorzędowe, natomiast pozostałe 10% stanowi jezioro oraz utwory trzeciorzędowe. Spośród utworów czwartorzędowych przeważają utwory plejstoceńskie reprezentowane przez morenę denną i czołową oraz osady plejstoceńskie zastoiska wodnego. Młodsze utwory holoceńskie spotkać można w dolinach rzek. Są one szczególnie widoczne w dolinie rzeki Płoni i reprezentowane są głównie przez mady, piaski rzeczne, deluwia i torfy niskie. Osady plejstoceńskie zastoiska wodnego zalegające na starszych utworach, głównie glinach zwałowych, wykazują zmienną miąższość. Największą można zaobserwować w środkowej części zastoiska, gdzie dochodzi ona do 10 m. Szybki ruch wody oraz energiczny przepływ centralnej części zastoiska, powodowały osadzanie się materiału o grubym uziarnieniu, podczas gdy na obrzeżach osadzały się materiały ilaste. Różne warunki sedymentacji doprowadziły do powstania odmiennych skał macierzystych gleb. Zależnie od miejsca formowania się osadów, są to iły, utwory pyłowo ilaste, utwory pyłowe, luźne piaski. Miejscami, pośród tego typu osadów, występują niewielkie wyspowate wzniesienia (zbudowane z glin zwałowych) pozbawione okrywy utworzonej z materiałów pochodzenia wodnego Surowce mineralne Do głównych surowców naturalnych występujących na terenie miasta Pyrzyce należą wody geotermalne wykorzystywane do celów grzewczych miasta. Wydajność złoża 77 Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Pyrzyce na lata z perspektywą na , str Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Pyrzyce na lata z perspektywą na , str

74 wód geotermalnych została określona na 340 m3/h. Jest to surowiec odnawialny. Wody geotermalne mogą być wykorzystywane dla celów balneologicznych (zgodnie z decyzją Ministra Zdrowia w oparciu o Prawo geologiczne i górnicze). Złoża pozostałych surowców obecnych na terenie gminy i miasta są obecnie nie eksploatowane ze względu na ochronę wód powierzchniowych jeziora Miedwia.79 Ponadto na terenie gminy występują80: Udokumentowane złoże kruszywa żwirowo piaszczystego Letnin o zasobach geologicznych w wysokości 292,3 tys Mg. Złoża kredy jeziornej i gytii wapiennej Giżyn, o powierzchni 321,53 ha, udokumentowane w kat. C2 o zasobach bilansowych tys. m3. Złoża kruszywa traktowane jako prognostyczne dla udokumentowania występujące w rejonach : Góry Brzezinki, rejon położony na wschód od Pstrowic oraz obszar Leśnych Gór, na południe od Letnina i w rejonie Lipiej Góry. Złoże surowców ilastych ceramiki budowlanej Pyrzyce, w połowie wyeksploatowane obecnie teren gminnego wysypiska odpadów. Nieudokumentowane złoża torfów i gytii, występujące na terenie gminy (w znacznym zakresie na obszarze doliny rzeki Płonie) w większości o niskiej jakości surowcowej, posiadające w części dokumentację geobotaniczną Wody podziemne Na terenie całego powiatu pyrzyckiego, tak więc i na terenie miasta Pyrzyce, zasoby wód podziemnych o znaczeniu użytkowym występują w utworach czwartorzędowych 79 Lokalna strategia rozwoju stowarzyszenia LGD Ziemia Pyrzycka dla gmin Pyrzyce, Warnice, Dolice, str Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Pyrzyce na lata z perspektywą na , str

75 oraz trzeciorzędowych. Zasoby wód podziemnych z wykorzystaniem do celów gospodarczych i komunalnych uznaje się na obszarze gminy za wystarczające. Mieszkańcy gminy Pyrzyce korzystają z lokalnych ujęć wód podziemnych, aktualnie na terenie gminy znajduje się 8 takich urządzeń. Wokół ujęć wprowadzono strefy ochronne, mające na celu ograniczenie wpływu na zasób i jakość wód podziemnych. Wody pobierane w gminie, przeznaczone są przede wszystkim do celów bytowo gospodarczych. W rejonie Pyrzyc brak jest Głównych Zbiorników Wód Podziemnych. Najbliższy z nich Główny Zbiornik Wód Podziemnych nr 135 Barlinek QSM (czwartorzędowy sandrowy i międzyglinowy) położony jest ba południowy wschód od gminy. Lokalnie, na obszarze występowania zwartej pokrywy osadów czwartorzędowych, brak jest w ich obrębie warstw wodonośnych nadających się do ujęcia (na zachód i południowy wschód od Pyrzyc, wzdłuż wschodniego brzegu jeziora Miedwie). Piętro czwartorzędowe należy do głównych użytkowych pięter wodonośnych na omawianym obszarze. W obrębie osadów czwartorzędowych wyróżnia się ok. 4 poziomów wodonośnych, rozumianych jako warstwy wodonośne lub układy warstw ściśle ze sobą powiązanych. Najbardziej istotny z gospodarczego punktu widzenia jest pierwszy użytkowy poziom wodonośny, który reprezentują płytkie warstwy o potencjalnej wydajności studni głębinowych powyżej 10 m 3/godz. Głębokość występowania tego poziomu zależy od morfologii terenu i obecności odpowiednich struktur wodonośnych Wody powierzchniowe Sieć wód powierzchniowych w rejonie Pyrzyc jest dość dobrze rozwinięta, udział wód w ogólnej powierzchni gminy stanowi około 3,33%. Główną oś sieci hydrologicznej gminy Pyrzyce stanowi rzeka Płonia, stanowiąca łącznik pomiędzy jeziorami Płoń i Miedwie. W tej części gminy można zaobserwować rozległe, pierwotne zastoisko wodne, po którym pozostały drobne, lądowiejące i stąd znacznie wypłycone jeziorka tj. Jezioro Duże, Jezioro Małe, Jezioro Koryto, Jezioro 81 Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Pyrzyce na lata z perspektywą na , str

76 Modre oraz Jezioro Szybel. Znaczną część sieci hydrologicznej stanowią pogłębione kanały o uregulowanym biegu, które w dużym stopniu przyczyniły się do obniżenia poziomu wód gruntowych. Takie zjawisko obserwuje się w różnych regionach, a efektem tego jest degradacja niektórych ekosystemów zwłaszcza torfowiskowych. Na terenie miasta Pyrzyce znajduje się Jezioro Miejskie (Pyrzyckie) Gleby Gleby na terenie miasta i Gminy Pyrzyce należą w większości do drugiej klasy bonitacyjny. Są to gleby odznaczające się wysoką urodzajnością, uznawane za jedne z najżyźniejszych w Polsce (tzw. pyrzyckie ziemie). Gleby w gminie Pyrzyce, to głównie czarne ziemie wytworzone z glin i iłów różnego pochodzenia, z utworów pyłowych pochodzenia wodnego83. Oprócz czarnych gleb pyrzyckich, na obszarze gminy występują również gleby bagienne. Decydujący wpływ na charakter roślinny dla regionu mają wpływ osady wapienne znajdujące się pod około cm warstwą gleby bagiennej. Bagienne gleby zajęte są wyłącznie przez ekosystemy łąk i pastwisk. Na terenie gminy przeważają grunty orne o glebach wysokiej jakości. Gleby o największej przydatności dla rolnictwa występują w dużych, zwartych kompleksach na terenie całej gminy. Udział najlepszych gleb według kompleksów przydatności rolniczej wynosi: 69,4% - kompleksu pszennego bardzo dobrego i dobrego oraz żytniego bardzo dobrego i dobrego 18,2% Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Pyrzyce na lata z perspektywą na str Lokalna strategia rozwoju stowarzyszenia LGD Ziemia Pyrzycka dla gmin Pyrzyce, Warnice, Dolice, str Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Pyrzyce na lata z perspektywą na , str

77 7.7. Warunki klimatyczne Klimat w rejonie miasta Pyrzyce, kształtowany jest pod wpływem morza. Jego bliskie sąsiedztwo sprawia iż rejon ten charakteryzuje się łagodną zimą i stosunkowo chłodnym latem przy równoczesnej dużej niestabilności warunków atmosferycznych. Obszar Kotliny Pyrzyckiej należy do strefy klimatycznej Krainy Pyrzycko Goleniowskiej, ale wyróżnia się znacznie mniejszymi opadami atmosferycznymi (w porównaniu do terenów sąsiadujących) osiągającymi wartość poniżej 475mm rocznie. Charakterystyczne dla tego rejonu są również: wysoki niedosyt wilgotności powietrza, długotrwałe przymrozki oraz intensywne wiatry. Okres wegetacyjny trwa dni. Bliskość Jeziora Miedwie wpływa korzystnie na warunki topoklimatyczne Szata roślinna i fauna Na terenie gminy Pyrzyce znajduje się 8 parków dworskich oraz park komunalny, wśród których znajdują się również obiekty objęte ochroną Wojewódzkiego Konserwatora Zabytków. Do zieleni urządzonej w Pyrzycach zaliczamy Park komunalny. Do terenów zagospodarowanych w taki sposób zaliczamy parki miejskie, kompleksy pałacowo dworskie oraz zieleń śródpolną. Na terenie gminy Pyrzyce najistotniejsze kompleksy zadrzewień śródpolnych zlokalizowane są wzdłuż większości dróg, a także w rejonie oczek wodnych, cieków, rowów i miedz. Zieleń cmentarna stanowi uzupełnienie roślinności na terenie gminy. 85 Lokalna strategia rozwoju stowarzyszenia LGD Ziemia Pyrzycka dla gmin Pyrzyce, Warnice, Dolice, str

78 Tabela 6.4. Wykaz parków na terenie gminy Pyrzyce86 Położenie Ryszewko Żabów Pyrzyce Mechowo Krzemlin Mielęcin Nowielin Charakterystyka Park dworski obszarowo niewielki, Park 1 nr ew. 948 Park o charakterze leśnym, duży powierzchniowo, Park 2 nr ew. 242 Park komunalny, obszar rozległy przeciętny, Park 3 Pozostałość parku dworskiego, Park 4 nr ew. 944 Park przypałacowy, Park 5 nr ew. 937 Rozległy park podworski,. Park 6 nr ew. 949 Park o charakterze leśnym Park 7 nr ew. 949 Dzięki obecności licznych jezior oraz rzek w rejonie gminy Pyrzyce występuje wiele ekosystemów wodnych. Są to przede wszystkich ekosystemy wód eutroficznych z licznie występującym zbiorowiskiem moczarki kanadyjskiej, tworzącej niewielkie płaty na dnie rowów i w obrębie rzeki Płoni. Ponadto występują tam również kadłubowe postaci płatów rdestnic, głównie z rdestnicami: połyskującą, przeszytą, kędzierzawą i grzebieniastą. Strefa przybrzeżna stwarza idealne warunki dla wzrostu jeżogłówki gałęzistej, która w wartko płynącym nurcie rzeki Płoni tworzy taśmowate liście podwodne. Spotkać można również płaty potocznika wąskolistnego, rzęsę wodną i spirodelę wielokorzeniową. Żyzne doliny rzek pozwoliły na wytworzenie się specyficznych warunków charakterystycznych dla roślinności torfowiskowej. Niegdyś liczne na terenie gminy torfowiska wykorzystywane były jako łąki kośne lub pastwiska. Aktualnie tereny te w większości porośnięte są roślinności turzycowiskową, reprezentowaną przez zespoły: turzycy błotnej, turzycy zaostrzonej oraz turzycy brzegowej. W dolinach torfowiskowych, 86 Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Pyrzyce na lata z perspektywą na

79 silnie odwodnionych, o niskim poziomie wód gruntowych występuje łąkowa roślinność półkulturowa reprezentowana przez zespoły: łąki rdestwo ostrożeniowe, podmokłe łąki sitowia leśnego, szuwary mózgowe, a także pastwiska o niskiej wydajności, z dużym udziałem sitów i trzęślicy modrej oraz śmiałczyska. Gmina Pyrzyce charakteryzuje się lesistością na poziomie 1,41% i jest to niewielki stopień zalesienia. Łączny obszar zajmowany przez lasy zajmuje 288ha. Największe zagęszczenie terenów leśnych występuje w północnej części gminy. Dominują lasy sosnowe. Na niskich torfowiskach dolinowych występują olesy reprezentowane są przez zarośla wierzbowe i bagienne lasy olszowe. Są to łozowiska z wierzbą szarą i wierzbą uszatą, z bagiennym runem turzycowiskowym. Ciągną się wzdłuż cieków wodnych, bądź otaczają różnej wielkości płatami, bagienka śródpolne. Źródliskowy łęg jesionowy występuje na skarpach naturalnych cieków. Niezmiernie rzadkim zespołem jest łęg jesionowo-wiązowy z dywanem ziarnopłonu wiosennego - w runie, pokrywającym złocistymi kwiatami dno lasów wczesną wiosną. Drzewostan łęgu jesionowo - wiązowego tworzą: jesion wyniosły, olsza czarna oraz wiąz szypułkowy i wiąz górski Stan powietrza atmosferycznego Miasto Pyrzyce jest obszarem pełniącym funkcję usługowo - produkcyjną. Główne źródła zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego to zanieczyszczenia komunikacyjne liniowe, pochodzące ze źródeł niskiej emisji oraz zanieczyszczenia pochodzące z przemysłu. Te ostatnie generowane są głównie przez Wojewódzkie Przedsiębiorstwo Przemysłu Terenowego i Obrzańską Spółdzielnię Mleczarską oraz w mniejszym stopniu przez małe i średnie przedsiębiorstwa o profilu produkcyjno - usługowo - handlowym. W każdej miejscowości występują skupiska źródeł niskiej emisji gazów i pyłów. Źródłem zanieczyszczeń na terenie gminy jest emisja z sektora ciepłowniczego i emisja niezorganizowana z transportu drogowego i indywidualnych gospodarstw domowych. 87 Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Pyrzyce na lata z perspektywą na , str

80 Na obszarze całego powiatu pyrzyckiego brak jest danych an temat stężeń zanieczyszczeń w powietrzu, mogących stanowić podstawę bieżącej oceny jakości powietrza. Do oceny wykorzystano wyniki badań przeprowadzonych przez WIOŚ Szczecin. Badania te opierały się na wynikach matematycznego modelowania rozprzestrzeniania dla czterech podstawowych zanieczyszczeń: SO 2, NO2, CO i pył PM10. Na podstawie otrzymanych wyników modelowania można stwierdzić iż na obszarze całego powiaty Pyrzyckiego nie występują ponadnormatywne stężenia dwutlenku siarki oraz tlenku węgla. Stężenia normowane dyrektywami UE uzyskane drogą modelowania przedstawiają się następująco88: dwutlenek siarki SO2: maksymalne stężenie 24 godzinne poniżej 50 g/m3. dwutlenek azotu: stężenie średnioroczne 3,6 g/m3, a maksymalnie krótkookresowe (1-godzinne) 26,6 g/m3. pył zawieszony PM10: stężenie średnioroczne 6,1 g/m3, a maksymalne 24 godzinne na przeważającym obszarze wynosi poniżej 20 g/m3. tlenek węgla CO: maksymalne stężenie 8-godzinne (średnia krocząca) 299 g/m Stan klimatu akustycznego Oceny oddziaływania hałasu na środowisko przeprowadza się wykorzystując sumaryczny poziom hałasu dla danego obszaru. W dużej mierze zależy on od stopnia zurbanizowania danego obszaru oraz rodzaju emitowanego hałasu tj.: hałasu komunikacyjnego od dróg i szyn, który rozprzestrzenia się na odległe obszary ze względu na rozległość źródeł; hałasu przemysłowego obejmującego swym zasięgiem najbliższe otoczenie; 88 Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Pyrzyce na lata z perspektywą na , str

81 hałasu komunalnego towarzyszącego obiektom sportu, rekreacji i rozrywki. Głównym czynnikiem powodującym przekroczenia dopuszczalnych norm hałasu w środowisku są natężenie ruchu i udział transportu ciężkiego w strumieniu wszystkich pojazdów, stan techniczny pojazdów, rodzaj nawierzchni dróg oraz organizacja ruchu drogowego. W Pyrzycach głównym źródłem hałasu komunikacyjnego jest droga krajowa numer 3. Niestety niemożliwe jest dokładne określenie poziomu uciążliwości jej oddziaływania oraz degradacji klimatu akustycznego z powodu braku danych dotyczących poziomu natężenia na pozostałych drogach. Jednak z uwagi na tranzytowy charakter drogi nr 3 oraz jej znaczne obciążenie ruchem kołowym ciężkim, można podejrzewać znaczne oddziaływania na środowisko akustyczne. Również inne drogi w rejonie miasta mają wpływ na poziomu hałasu, jednak jest to oddziaływanie o znacznie mniejszej skali. Kolejnym uciążliwym źródłem hałasu w mieście Pyrzyce jest hałas komunalny. Jest on obecny w miejscach dużych skupisk ludzkich (np. obiekty sportowe, obiekty rozrywki). Dyskomfort akustyczny może powodować również tzw. hałas osiedlowy występujący na terenach zwartej zabudowy Program Ochrony Środowiska dla Miasta i Gminy Pyrzyce na lata z perspektywą na , str

82 Rozdział 8. WSTĘPNA OCENA ODDZIAŁYWANIA NA ŚRODOWISKO 8.1. Obszary i obiekty przyrodnicze będące pod ochroną Zabiegi dozowania preparatów kondycjonujących będą przeprowadzane w obiegu zamkniętym. Ich dozowanie będzie następowało w wyniku wtrysku cieczy kwasującej bezpośrednio do rurociągu wody termalnej. Miejsce dozowania zostało zlokalizowane w pobliżu głowicy eksploatacyjnej zamykającej otwór Pyrzyce GT-2. Dozowanie preparatów kondycjonujących będzie następowało za pomocą pompki dozującej. Przyłącze wtrysku zostało wykonane w sposób trwały za pomocą technologii spawania. Połączenie jest szczelne i odporne na działanie wody termalnej i preparatów kondycjonujących. Dodane do wody termalnej preparaty kondycjonujące będą następnie razem z nią transportowane do ciepłowni za pomocą rurociągu geotermalnego. Podczas transportu nastąpi rozcieńczenie wtryśniętej cieczy kwasującej w wodzie termalnej. Po odbiorze ciepła od wody termalnej będzie ona razem z cieczą kwasującą przepompowywana do otworów Pyrzyce GT-2 i Pyrzyce GT-4 celem jej ponownego zatłoczenia do górotworu. Wszystkie pojemniki ze składnikami cieczy kwasującej będą przystosowane do ich przechowywania. Będą one osłonięte specjalną wiatą, która będzie je chroniła przed warunkami atmosferycznymi oraz osobami niepożądanymi. Podczas pracy instalacji geotermalnej na zewnątrz rurociągów nie wydostają się żadne płyny ani gazy. Również podczas prowadzenia testów praca instalacji nie będzie różniła się niczym w stosunku do jej dotychczasowej pracy. Można zatem stwierdzić, że prowadzone na obiektach Geotermii Pyrzyce testy metody super miękkiego kwasowania w żaden sposób nie będą oddziaływać na obszary i 82

83 obiekty przyrodnicze będące pod ochroną. Obiekty takie nie występują w okolicy prowadzonych testów Szata roślinna i fauna Podczas przeprowadzania testów metody super miękkiego kwasowania będzie wykorzystywany już istniejąca instalacja geotermalna. W związku z tym nie przewiduje się żadnych robót, które mogłyby spowodować jakąkolwiek zmianę w dotychczasowym funkcjonowaniu flory i fauny. Wszystkie pomiary będą wykonywane automatycznie poprzez zamontowane na rurociągu czujniki i przyrządy pomiarowe. Wszystkie dane będą zbierane i archiwizowane na dysku komputera, który będzie połączony z przekaźnikami drogą radiową. W ten sposób zostały wyeliminowane wszelkiego rodzaju sieci naziemne, które w jakiś mogłyby powodować utrudnienie dla migracji zwierząt lub ptaków. Rozwiązanie polegające na automatycznym pomiarze i zapisie danych wyeliminowało również konieczność częstej inspekcji obiektów instalacji geotermalnej. Brak konieczności codziennego objazdu w celu dokonywania odczytów również korzystnie wpłynie na otoczenie fauny i flory. Rurociągi instalacji geotermalnej są szczelne i trwałe. Od 2008 roku zostały one wyłożone wykładziną HDPE, która jest odporna na agresywne działanie wody termalnej i preparatów kondycjonujących. W ten sposób zabezpieczono rurociągi przed jakimikolwiek przeciekami mogącymi niekorzystnie wpływać na wegetację roślinności. Teren, na którym znajduje się instalacja geotermalna zlokalizowany jest poza obszarami objętymi prawną ochroną przyrody. Nie stwierdzono na terenie przedmiotowej działalności i terenie przyległym występowania gatunków dziko występujących roślin i zwierząt objętych prawną ochroną przyrody. Jest to obszar przeznaczony na działalność rolniczą, w dłuższym horyzoncie czasowym obszar ten nie stanowi żadnej wartości przyrodniczej. 83

84 Uruchomienie przedsięwzięcia polegającego na testowaniu metody super miękkiego kwasowania nie spowoduje żadnych zmian w stosunku do już panujących warunków, co do migracji lokalnych zwierząt, głównie ze względu na brak naziemnych elementów instalacji Krajobraz W granicach obszaru lokalizacji planowanego przedsięwzięcia i najbliższej okolicy nie ma powierzchni z atrakcyjną rzeźbą terenu, pagórków, punktów widokowych oraz miejsc z atrakcyjnym widokiem w skali dalekiej i panoramicznej. Podczas testów metody super miękkiego kwasowania nie przewiduje się budowania żadnych dodatkowych budowli i instalacji. Będą wykorzystywane jedynie już istniejące wiaty osłaniające otwory geotermalne oraz wiata osłaniające preparaty kondycjonujące. Są to niewielkie wiaty, które w żaden sposób nie wpływają na wartość krajobrazową. Wszystkie instalacje geotermalne poprowadzone są w gruncie i nie są widoczne na powierzchni ziemi. Z całą pewnością można powiedzieć, że prowadzone testy metody super miękkiego kwasowania nie będą miały żadnego wpływu na krajobraz Wody powierzchniowe Eksploatacja wody termalnej zawierającej preparaty kondycjonujące nie będzie miała żadnego wpływu na stan jakości wód powierzchniowych. Rurociągi transportujące wodę zostały przetestowane pod kątem szczelności w fazie eksploatacji przemysłowej. Zostały one wyłożone z materiałami odpornymi na korozyjne działanie wody termalnej oraz preparatów kondycjonujących. Eksploatowana woda termalna nie będzie miała żadnego kontaktu z wodami powierzchniowymi. Zbiornik zrzutowy w którym będzie gromadzona woda termalna podczas płukania instalacji geotermalnej zostały wykonany w gruncie. Jego szczelność została 84

85 zagwarantowana poprzez jego wyłożenie folią termozgrzewalną. Gromadzone w zbiorniku zrzutowym wody termalne przepompowywane są następnie w sposób kontrolowany do cieków powierzchniowych. Dozowania odbywa się zgodnie z postanowieniami operatu wodnoprawnego w taki sposób aby nie naruszyć ekosystemu wód powierzchniowych Wody podziemne Otwory geotermalne ujmują wodę termalną z poziomu jury dolnej. Nie ma jednak niebezpieczeństwa zanieczyszczenia tych warstw, ponieważ woda będzie eksploatowana i zatłaczana w układzie zamkniętym. Nie będzie możliwości przedostania się do tych warstwa innych substancji. Nie będzie również naruszona równowaga wodna w warstwie, ponieważ zatłaczana będzie dokładnie taka sama ilość wody, jaka zostanie wydobyta. Zatłoczona zostanie ta sama woda tylko chłodniejsza. Planowana inwestycja nie będzie, więc miała wpływu na jakość i ilość wody w obrębie eksploatowanego poziomu wodonośnego. Nie wpłynie, więc negatywnie na jego stan. Dzięki rurom okładzinowym i cementowaniu nie ma również niebezpieczeństwa, że nastąpi połączenie poziomów wodonośnych. Woda z poziomu jury dolnej ponownie zostanie zatłoczona do tej samej warstwy. Zabezpieczenie poziomów wody pitnej zostało zabezpieczone poprzez wykonanie rurociągów wyłożonych od środka wykładziną HDPE. Technologia ta zapobiega korozji, a więc niebezpieczeństwo niespodziewanych wycieków zostało wyeliminowane do minimum. Dodatkowo zainstalowane są systemy pomiarów i rejestracji ilości wody eksploatowanej i zatłaczanej, co będzie spełniało dodatkową kontrolę nad właściwym procesem eksploatacji wody termalnej. Analiza wpływu eksploatacji wody termalnej na wody podziemne wykazała, że nie ma żadnych przesłanek, aby twierdzić, że proces testowania metody super miękkiego kwasowania będzie miał negatywny wpływ na jakość wód podziemnych. 85

86 8.6. Gleby Działanie instalacji przeznaczonej do testowania metody super miękkiego kwasowania nie będzie negatywnie oddziaływać zarówno na tereny sąsiednie jak i w bezpośrednim jej sąsiedztwie. Instalacja w żadnym wypadku nie będzie miała wpływu na zmianę wodochłonności, stąd też warunki do rozwoju mikroorganizmów glebowych i grzybów będą stabilne. W przypadku jakichkolwiek wycieków powstałych np. podczas pobierania próbek zostaną podjęte działania polegające na: obwałowanie piaskiem bądź innym neutralnym sorbentem, neutralizacji do odczynu ph obojętnego: mlekiem wapiennym, sodą amoniakalną, wodorotlenkiem wapnia (wapno gaszone), soda kaustyczna (wodorotlenek sodowy) i spłukany wodą do kanalizacji, zebraniu wycieku przy użyciu piasku bądź innego neutralnego sorbenta (trociny, makulatura) i usunięta jako odpad Powietrze atmosferyczne W wyniku przeprowadzonych analiz stwierdzono, że przedsięwzięcie polegające na testowaniu metody super miękkiego kwasowania nie będzie emitowało do atmosfery żadnych dodatkowych związków i zanieczyszczeń. Jest to technologia czysta i zupełnie bezpieczna dla powietrza atmosferycznego Klimat akustyczny Analizując poziom hałasu, można stwierdzić, że planowane przedsięwzięcie polegające na testowaniu metody super miękkiego kwasowania nie doprowadzi do 86

87 powstania sytuacji mających negatywny wpływ na zdrowie oraz klimat akustyczny sąsiadującego terenu Efekt ekologiczny Całkowita moc zainstalowana w ciepłowni w Pyrzycach wynosi 50MW, z czego moc cieplna instalacji geotermalnej wynosi 12,8 MW. Ciepło odebrane wodzie termalnej średnio stanowi około 54% rzeczywistego zapotrzebowania miasta na energię cieplną (rys. 8.1). Rys Udział procentowy energii wytwarzanej z gazu i układu geotermalnego w latach Dodatkowo, dzięki użytkowaniu ciepłowni geotermalnej zmniejszono emisje: dwutlenku siarki o 100%, dwutlenku węgla (28-krotnie) i tlenków azotu (ponad 34krotnie). Efekt ekologiczny w ciepłowni geotermalnej w Pyrzycach przedstawiony jest w tabeli

88 Tabela 8.1. Efekt ekologiczny w ciepłowni geotermalnej w Pyrzycach Rodzaj zanieczyszczeń ton/rok Dwutlenek siarki Tlenki azotu Tlenek węgla Popioły lotne Dwutlenek węgla Przed uruchomieniem ciepłowni Obecnie Efekt ekologiczny 0 7,57 0,43 0, , ,57 240, Rys Możliwości pozyskiwania energii geotermalnej przy różnych wydajnościach eksploatacyjnych wody termalnej i temperaturach powrotnej wody sieciowej Podstawowym wnioskiem wynikającym z obserwacji ciepłowni wynika, że aby poprawić efekt ekologiczny wskazane jest wyższe zagospodarowanie energii geotermalnej. Nieodzowną czynnością poprawiającą efektywność wykorzystania ciepła geotermalnego w będzie wdrożenie metody super miękkiego kwasowania. Nie jest tajemnicą, że na uzyskaną geotermalną moc cieplną, dla danej temperatury eksploatacji wody termalnej i temperatury wody powrotnej z sieci ciepłowniczej, w sposób istotny wpływa objętościowego wydobywanej wody termalnej. Przy pełnym wykorzystaniu możliwości eksploatacyjnych w Geotermii Pyrzyce wody termalnej (2 x 170 m 3/h) i przy założeniu, że 88

89 temperatura wody sieciowej powrotnej jest na poziomie 35 oc w Ciepłowni Pyrzyce można byłoby uzyskać około 9,8 MW bezpośrednio z układu geotermalnego (rys. 8.2). Rozdział 9 DEMONSTRACJA METODY SUPER MIĘKKIEGO KWASOWANIA NA INSTALACJI GEOTERMALNEJ W PYRZYCACH 9.1 Stanowisko badawcze Instalacja geotermalna w Geotermii Pyrzyce pierwotnie wykonana była z rur wiertniczych stalowych. Po niespełna ośmioletnim okresie eksploatacji zaistniała konieczność ich renowacji ze względu na szybko postępująca korozję punktową. Od 2008 r. rurociągi tłoczne zostały zastąpione rurami HDPE natomiast otwory geotermalne zostały nimi wyłożone. Na głowicach otworów geotermalnych Pyrzyce GT-1, Pyrzyce GT-2 oraz Pyrzyce GT-4 są zainstalowane przepływomierze, termometry i manometry rejestrujące parametry przepływającej wody termalnej (rys. 4.2). Wszystkie mierzone wielkości są zapisywane w systemie BMS zainstalowanym na komputerze w sterowni Ciepłowni Geotermalnej. Rejestrowane parametry do sterowni przesyłane są za pomocą przewodów sterowniczych. 89

90 Rys Widok urządzeń pomiarowych na instalacji geotermalnej W ramach prowadzonych badań nastąpiła rozbudowa systemu pomiarowego o montaż dodatkowych urządzeń pomiarowych na rurociągu w pobliżu głowic trzech otworów Pyrzyce GT-1, Pyrzyce GT-2 oraz Pyrzyce GT-4. W trakcie przepływu solanki w rurociągach w pobliżu wszystkich trzech otworów są obecnie wykonywane dodatkowo pomiary ph, redox i zawartości tlenu w przepływającej wodzie termalnej (rys. 4.3). Sondy do pomiaru wyszczególnionych wielkości są na stałe zamontowane na rurociągach wody termalnej, a wyniki pomiarów są rejestrowane w ustalonych punktach czasowych. Wszystkie mierzone wielkości są wizualizowane i archiwizowane w systemie BMS zainstalowanym na komputerze, zlokalizowanym w sterowni Ciepłowni Geotermalnej. Rys Widok urządzeń do pomiarów odczynu ph, potencjału redox i zawartości tlenu w przepływającej wodzie termalnej 90

91 Głównym składnikiem cieczy kondycjonującej jest kwas solny, który do instalacji geotermalnej dozowany jest bezpośrednio z paleto-pojemnika (rys. 4.4). Pojemnik z kwasem solnym zlokalizowany jest w innym pomieszczeniu niż głowica otworu wydobywczego. Kwas solny z pojemnika do instalacji geotermalnej dozowany jest za pomocą pompy z regulowaną wydajnością tłoczenia. Wydajność pompy jest sterowana automatycznie w zależności od wydajności wody termalnej płynącej w rurociągu. W związku z tym, że do instalacji geotermalnej nie może dostawać się tlen należy stosować odtleniony kwas solny. Aby wyeliminować jakąkolwiek możliwość dostawania się do instalacji tlenu kolejnym składnikiem cieczy kondycjonującej jest odtleniacz. Jest on dozowany do instalacji tłoczenia wody termalnej w innym miejscu niż kwas solny. Odtleniacz jest dozowany za pomocą oddzielnej pompy z automatycznie regulowaną wydajnością. Ilość dozowanego odtleniacza podobnie jak i ilość kwasu solnego jest uzależniona od aktualnych warunków eksploatacji wody termalnej. Rys Widok instalacji dozującej kwas solny Kolejnym składnikiem cieczy kondycjonującej w metodzie super miękkiego kwasowania jest dyspergator. W tym przypadku jest to związek biodegradowalny, który nie będzie miał wpływu na zanieczyszczenie warstwy złożowej. Do instalacji będzie zatłaczany za pomocą pompy z automatycznie regulowaną wydajnością tłoczenia (rys. 4.5). Dysper 91

92 gator będzie dozowany do rurociągu z wodą termalną w innym miejscu niż kwas solny i odtleniacz. Rys Widok pompy dozującej dyspergator do instalacji geotermalnej Zgodnie z programem prac zmierzających do poprawy chłonności i zapobiegania kolmatacji warstwy złożowej w otworach chłonnych poprzez wykonanie zabiegów intensyfikacyjnych i dozowania preparatów kondycjonujących w Ciepłowni Geotermalnej Pyrzyce prace związane z testowaniem metody super miękkiego kwasowania rozpoczną się w pierwszej połowie lutego ubiegłego roku. Instalacja super miękkiego kwasowania w sposób schematyczny została przedstawiona na rysunku

93 Rys Schemat instalacji zatłaczania preparatów kondycjonujących do rurociągu wody termalnej w zabiegu super miękkiego kwasowania Pierwszy etap prac miał polegać na ustabilizowaniu pracy instalacji geotermalnej, a więc na dobraniu takiej wydajności eksploatacyjnej, przy której ciśnienie zatłaczania nie będzie miało tendencji do wzrostu. Na podstawie obserwacji dotychczasowej pracy instalacji geotermalnej można stwierdzić, że stabilność ciśnienia zatłaczania będzie można uzyskać przy wydajności około 100 m3/h. W około 3 - tygodniowym okresie stabilizacji pracy instalacji geotermalnej przez cały czas miało być dozowane 80 ml kwasu solnego na każdy 1 m3 przepływającej w rurociągu wody termalnej. Głównymi składnikami cieczy kondycjonującej są: kwas solny, odtleniacz i dyspergator. Dobór proporcji składników odbywa się na bieżąco w trakcie przedmiotowych testów metody super miękkiego kwasowania, a jego realizacja odbywa się według czterech wariantów: wykonanie badań w ruch ciągłym całego obiegu geotermalnego, gdzie do wody termalnej dodawany będzie tylko czysty kwas solny, 93

94 wykonanie badań w ruch ciągłym całego obiegu geotermalnego, gdzie do wody termalnej dodawany będzie odtleniony kwas solny, wykonanie badań w ruch ciągłym gdzie do wody termalnej dozowany będzie kwas solny z dyspergatorem, wykonanie badań w ruch ciągłym gdzie do wody termalnej dozowany będzie odtleniony kwas solny z dyspergatorem. Cały okres doboru odpowiedniej dawki kwasu solnego będzie prowadzony ze stałą wydajnością eksploatacyjną, którą roboczo określono na poziomie 100 m3/h. W przypadku kiedy przy stałej wydajności eksploatacyjnej mimo dozowania składników kondycjonujących ciśnienie zatłaczania będzie wzrastało to po zakończeniu cyklu w obydwóch otworach chłonnych należy przeprowadzić zabieg miękkiego kwasowania. W tym etapie prac przewidziano 2-miesięczne cykle obserwacji pracy instalacji geotermalnej. Zastosowanie chemicznego czyszczenia otworów chłonnych metodą super miękkiego kwasowania ma na celu utrzymanie jednakowego stanu technicznego warstwy złożowej dla wszystkich wariantów badań Dozowanie cieczy kondycjonującej Prace związane z demonstracją metody super miękkiego kwasowania zostały rozpoczęte z początkiem lutego 2013 r. W dniach lutego została wykonana instalacja super miękkiego kwasowania polegająca głównie na montażu urządzeń dozujących preparatu kondycjonujące wodę termalną oraz montażu instalacji pomiarowej. Stanowisko dozowania kwasu solnego zostało zorganizowane w oddzielnej wiacie zlokalizowanej w bezpośrednim sąsiedztwie otworu wydobywczego Pyrzyce GT-1. W zamykanej wiacie zostały ustawione dwa paleto-pojemniki z kwasem solnym po 1000 litrów każdy z nich. Kwas solny bezpośrednio do instalacji geotermalnej dozowany jest za pomocą pompki, która umieszczona jest w wiacie bezpośrednio nad pojemnikami. Kwas do in- 94

95 stalacji geotermalnej dozowany jest w pobliżu głowicy eksploatacyjnej zamontowanej na otworze wydobywczym Pyrzyce GT-1. Dozowanie dyspergatora było wykonywane bezpośrednio z pomieszczenia osłaniającego otwór wydobywczy. Stanowisko do dozowania odtleniacza zostało zorganizowane na hali ciepłowni geotermalnej. Obydwa preparaty były dozowane bezpośrednio do rurociągu wody termalnej. Oddzielne punkty ich dozowania wynikały z konieczności zapewnienia optymalnej pracy instalacji geotermalnej. Zarówno przy otworze wydobywczym Pyrzyce GT-1 jak i przy otworze chłonnym Pyrzyce GT-4 zostały zamontowane urządzenia pomiarowe do rejestrujące odczyn ph wody termalnej, jej potencjał redox oraz procentową zawartość tlenu. Przy otworze chłonnym Pyrzyce GT-2 rejestrowane są tylko wartości odczynu ph i potencjału redox. W dniu 8 lutego 2013 r. specjalistyczna firma przeprowadziła kalibrację sond pomiarowych odczynu ph, potencjału redox i zawartości tlenu w wodzie termalnej. Kalibracja została wykonana na wszystkich trzech punktach pomiarowych. Super miękkie kwasowanie zostało uruchomione w dniu 9 lutego 3013 r. poprzez włączenie dozowania kwasu solnego z wydajnością 80 ml na każdy wydobyty m 3 wody termalnej. Testowanie bez większych przeszkód odbywało się do 20 lutego, kiedy to nastąpiła awaria uniemożliwiająca dalsze stabilne wydobywanie wody termalnej. Awaria została wywołana przerwaniem ciągłości przewodu wydobywczego tuż nad miejscem zawieszenia pompy głębinowej. Już w pierwszym okresie demonstracji nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych można zauważyć stabilizację pracy otworów chłonnych. Dla przykładu na rysunku 5.1 przedstawiono fragment wykresu ciśnienia i wydajności zatłaczania wody termalnej za pomocą otworu Pyrzyce GT-4. 95

96 Rys Eksploatacja otworu chłonnego Pyrzyce GT-4 w lutym 2013 r. Na początku marca 2013 roku przystąpiono do prac zmierzających do usunięcia awarii. Ponowne uruchomienie demonstracji nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych nastąpiło 21 kwietnia 2013 r. W tym dniu uruchomiono instalację metody super miękkiego kwasowania z wydajnością 80 ml kwasu solnego na każdy m3 wydobytej solanki. Za pomocą otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 zatłaczano 37 m3/h schłodzonej wody termalnej przy ciśnieniu 10,7 bar. W tym okresie zdecydowanie lepiej pracuje otwór chłonny Pyrzyce GT-4 przyjmując około 53 m 3/h schłodzonej wody termalnej przy ciśnieniu około 10,4 bar (rys. 5.2). Rys Eksploatacja otworu chłonnego Pyrzyce GT-4 w kwietniu 2013 r. 96

97 Ponieważ otwory geotermalne przez dość długi okres czasu były nieużywane i mogły powstać w nich dodatkowe osady w dniach kwietnia na otworach chłonnych przeprowadzono zabiegi miękkiego kwasowania. Celem tych zabiegów jest rozpuszczenie nagromadzonych osadów i oczyszczenie strefy przyodwiertowej. Na drugi dzień po uruchomieniu instalacji geotermalnej konieczna okazała się wymiana filtrów workowych na hali ciepłowni. Filtry te oczyszczają wodę bezpośrednio po jej wydobyciu z otworu. Przyczyną takiego stanu może być zbyt gwałtowne uruchomienie systemu. Po jakim czasie woda powinna się sama oczyścić i nie powinno być dalszych problemów z koniecznością częstej wymiany filtrów workowych. Zgodnie z harmonogramem demonstracji nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych w dniu 1 maja 2013 r. nastąpiła zmiana stężenia cieczy kondycjonującej. Od tego czasu kwas solny był dozowany w ilości 90 ml na każdy 1 m3 wydobytej wody termalnej. Kontynuacja takiej dawki nastąpiła również w miesiącu czerwcu. W dalszym ciągu z otworu wydobywczego wypływa woda z zanieczyszczeniami co obserwuje się po częstości wymiany filtrów workowych. W czerwcu wykonano dwukrotną wymianę filtrów workowych. Zabrudzenia te nie mają większego wpływu na demonstrację nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych. Jak widać na wykresie ciśnienia i wydajności zatłaczania wody termalnej otworem Pyrzyce GT-2 prac ciepłowni jest ustabilizowana i nie ma większych przerw w eksploatacji (rys. 5.3). Dwie krótkie przerwy w eksploatacji wynikają z zaniku dostaw energii elektrycznej do napędu pompy głębinowej. W celu oczyszczenia otworów chłonnych z naniesionych osadów w czerwcu trzykrotnie wykonano zabiegi miękkiego kwasowania. 97

98 Rys Eksploatacja otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 w czerwcu 2013 r. W lipcu 2013 r. nastąpiła kolejna zmiana stężenia cieci kondycjonującej, która stosowana była również w sierpniu. W tym okresie ciecz kondycjonująca maiła stężenie 100 ml kwasu solnego na każdy wydobyty m 3 wody termalnej (rys. 5.4). W tym okresie (lipiec - sierpień) nastąpiła siedmiokrotna wymiana filtrów workowych i tylko jedna wymiana filtrów świecowych zlokalizowanych przy otworach chłonnych Pyrzyce GT-2 i Pyrzyce GT-4. Taka sytuacja może świadczyć o nieprawidłowej pracy otworu wydobywczego Pyrzyce GT-1. W sierpniu występowały również dość częste awarie sieci elektroenergetycznej, które wymagały częstych rozruchów otworu wydobywczego. Być może zwiększona konieczność wymiany filtrów workowych wywołana była tym zjawiskiem. 98

99 Rys Eksploatacja otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 w sierpniu 2013 r. Kolejny okres demonstracji nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych trwał od września do października 2013 r. W tym okresie ciecz kondycjonująca miała stężenie 110 ml przeliczone na każdy 1 m 3 wydobytej wody termalnej. Testowane stężenie pozwoliło na ustabilizowanie wydajności na stałym poziomie przy mniej więcej tym samym ciśnieniu (rys. 5.5). W okresie września i października ani razu nie było konieczności wykonywania miękkiego kwasowania. Okres ten podobnie jak i poprzednie okresy charakteryzował się zwiększona częstotliwością wymiany filtrów workowych. W okresie tym geotermia nie ustrzegła się również od kilku przerw w dostawie energii elektrycznej. Mimo wszystko założenia demonstracji są cały czas spełnione ponieważ ciśnienie i wydajność zatłaczania utrzymywane są na zbliżonym poziomie. Jednocześnie wyeliminowane są przerwy spowodowane koniecznością wyłączenia instalacji geotermalnej wywoływane nagłym wzrostem ciśnienia zatłaczania. 99

100 Rys Eksploatacja otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 w październiku 2013 r. Zgodnie z harmonogramem demonstracji nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych w listopadzie zwiększono stężenie kwasu solnego w cieczy kondycjonującej do 120 ml przeliczone na każdy wydobyty m 3 wody termalnej. Okres ten trwał do końca grudnia 2013 roku. W tym czasie w dalszym ciągu zachowano stałość ciśnienia i wydajności zatłaczania wody termalnej (rys. 5.6). Rys Eksploatacja otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 w listopadzie 2013 r. 100

101 W miesiącach styczniu i lutym demonstracja nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych prowadzona była przy 120 ml stężeniu kwasu solnego. Do cieczy kwasującej wprowadzono kolejny składnik, którym był biodegradowalny odtleniacz, który w styczniu był dodawany w ilości 10 ml w przeliczeniu na każdy wydobyty m3 wody termalnej (rys. 5.7). Dodanie odtleniacza pozwoliło na dalsze ustabilizowanie pracy instalacji geotermalnej. Zwiększenie stężenia odtleniacza do 20 ml w miesiącu lutym nie miało żadnego wpływu na ciśnienie i wydajność zatłaczania. Rys Eksploatacja otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 w styczniu 2014 r. Niewielki wzrost ciśnienia zatłaczania może wynikać z eksploatacji zanieczyszczonej wody termalnej. Nie wszystkie zanieczyszczenia udaje się wychwycić na filtrach workowych i świecowych. Zwłaszcza, że w dalszym ciągu obserwuje się zwiększoną częstotliwość wymiany filtrów workowych. Zmniejszenie ciśnienia zatłaczania przed dalszymi etapami demonstracji uzyskano poprzez zastosowanie miękkiego kwasowania. Obniżenie ciśnienia jest niewielkie rzędu 1bar i w związku z tym nadal można mówić o ustabilizowanej pracy instalacji geotermalnej. Dalszy etap demonstracji nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych przewidywał wyłączenie dawkowania odtleniacza i uruchomienie dozowania biodegradowalnego dyspergatora. W marcu 2014 roku do 101

102 instalacji geotermalnej wtłaczano 2 ml dyspergatora w przeliczeniu na m 3 wydobywanej wody termalnej (rys. 5.8). W kwietniu dawka dyspergatora została zwiększona do 4 ml na m3 wydobytej wody termalnej. Podczas stosowana dyspergatora na podstawie obserwacji parametrów pracy instalacji geotermalnej stwierdzono jego neutralny wpływ na poprawę chłonności warstwy złożowej. zauważono natomiast, że zarówno ciśnienie jak i wydajność zatłaczania utrzymują się na podobnych poziomach, która są utrzymywane przez cały okres demonstracji. Rys Eksploatacja otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 w marcu 2014 r. Ostatni wariant demonstracji przewidywał jednoczesne dozowanie do instalacji geotermalnej wszystkich składników cieczy kondycjonującej. W okresie maja i czerwca 2014 roku do instalacji dozowano kwas solny w ilości 120 ml przy zmiennych stężeniach odtleniacza i dyspergatora. W maju dozowano 10 ml odtleniacza i 2 ml dyspergatora w przeliczeniu na każdy wydobyty m3 wody termalnej. W czerwcu dozowano 20 ml odtleniacza i 4 ml dyspergatora w przeliczeniu na każdy wydobyty m 3 wody termalnej (rys.5.9). 102

103 Rys Eksploatacja otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 w czerwcu 2014 r Ocena wpływu metody super miękkiego kwasowania na pracę instalacji geotermalnej w Pyrzycach Rezultatem wielu lat prac związanych z przeciwdziałaniem skutkom kolmatacji jest opracowanie metody, której celem jest przeprowadzenie działań zmierzających do poprawy chłonności warstwy złożowej poprzez wykonanie zabiegów intensyfikacji i dozowania preparatów kondycjonujących dla geotermalnych otworów chłonnych w Geotermii Pyrzyce. Zgodnie z założeniami projektu demonstracji nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych cel ten powinien zostać osiągnięty w wyniku zastosowania metody miękkiego kwasowania i metody super miękkiego kwasowania. Nowa metoda zapobiegania powstawania kolmatacji chłonnych otworów geotermalnych umożliwia utrzymanie chłonności otworów chłonnych na stałym poziomie, a tym samym poprawia efektywność pracy ciepłowni geotermalnej. Dla przykładu na rysunkach 5.10 i 5.11 zaprezentowano wykresy ciśnienia i wydajności zatłaczania wody termalnej w czerwcu i lipcu 2010 r., czyli z okresu zanim została zastosowana metoda 103

104 super miękkiego kwasowania. W tym okresie instalacja geotermalna pracowała z bardzo częstymi i długimi przerwami spowodowanymi licznymi wyłączeniami. Rys Wykres pracy otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 w czerwcu 2010 r. Rys Wykres pracy otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 w lipcu 2010 r. 104

105 Aby przedstawić efekt zastosowania metody super miękkiego kwasowania na rysunkach 5.12 i 5.13 zaprezentowano wykresy ciśnienia i wydajności zatłaczania wody termalnej za pomocą otworu Pyrzyce GT-2 w czerwcu 2013 r. W wyniku demonstracji nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych ustabilizowano ciśnienie zatłaczania i wydajność zatłaczania schłodzonych wód termalnych. Wyeliminowano liczne i długotrwałe wyłączenia instalacji geotermalnej spowodowane nagłymi wzrostami ciśnienia. Rys Wykres pracy otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 w czerwcu 2013 r. Rys Wykres pracy otworu chłonnego Pyrzyce GT-2 w lipcu 2013 r. 105

106 Efekt prac związany z demonstracją nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych został przedstawiony również na rysunku zestawiono tutaj ilości godzin w ciągu poszczególnych lat, w których nie pracowała instalacja geotermalna. Najwięcej przerw w pracy poszczególnych otworów chłonnych było w latach W tym okresie miały miejsce czyszczenia mechaniczno chemiczne otworów oraz zabiegi wyłożenia otworów rurami HDPE. Rys Zestawienie przerw w pracy instalacji geotermalnej w ciągu ostatnich lat Wyłożenie otworów geotermalnych oraz rurociągów rurami HDPE spowodowało ograniczenie korozji rur stalowych. Dzięki temu w kolejnych latach zanotowano zdecydowanie mniej przestojów związanych z naprawą wycieków wody termalnej. Dalsze zmniejszenie ilości przestojów zanotowano w okresie demonstracji nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych, czyli w latach

107 Prace związane z demonstracją nowatorskiej technologii poprawy chłonności warstwy złożowej wód geotermalnych mają również pozytywny wpływ na zwiększenie produkcji ciepła z odnawialnego źródła energii jakim jest geotermia. W wyniku ustabilizowania pracy instalacji geotermalnej oraz wyeliminowania jej przestojów w ostatnich dwóch latach uzyskano zdecydowane zwiększenie pozyskiwania ciepła geotermalnego, szczególnie w okresie sezonu grzewczego (rys. 5.15). Zwiększenie pozyskiwania ciepła od wód termalnych sprzyja zmniejszonemu wykorzystywaniu gazu ziemnego. Mniejsze ilości spalanego paliwa kopalnego niewątpliwie sprzyjają ochronie środowiska naturalnego. Rys Sprzedaż ciepła geotermalnego w okresie W wyniku prowadzonej demonstracji uzyskano stabilizację pracy instalacji geotermalnej, co przełożyło się na zmniejszenie emisji do atmosfery gazów cieplarnianych. Przystępując do testowania technologii super miękkiego kwasowania przyjęto dwa parametry określające skuteczność metody. Oszczędność w zużyciu gazu w ilości m³ w skali roku oraz ograniczenie emisji dwutlenku węgla w ilości 500 Mg. 107