Czy ogrzeje nas ciepło z ziemi?

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Czy ogrzeje nas ciepło z ziemi?"

Szczepan Stasiak
8 lat temu
Przeglądów:

1 Bezpieczeństwo energetyczne regionu potrzeby, wyzwania, problemy Czy ogrzeje nas ciepło z ziemi? dr inż. Michał POMORSKI Wrocław, dn r.

2 Plan wystąpienia 1. Wprowadzenie 2. Geotermia głęboka potencjał i możliwości techniczne stan obecny bariery rozwoju 3. Geotermia płytka możliwości techniczne stan obecny warunki opłacalności bariery rozwoju 4. Podsumowanie i wnioski

3 Wprowadzenie Podział geotermii: 1. Geotermia głęboka energia pochodzenia geotermicznego zawarta w: gorących skałach, pokładach solnych, parze wodnej, gorącej wodzie 2. Geotermia płytka energia pochodzenia geotermicznego oraz solarnego zakumulowana w: wodzie gruntowej, gruntach i skałach. Atrakcyjność źródeł geotermalnych: dostępność w każdym miejscu, brak wahań związanych z warunkami meteorologicznymi, nie ulegają wyczerpaniu, brak lub niska emisja szkodliwych substancji do atmosfery.

Geotermia głęboka Możliwości wykorzystania geotermii głębokiej: Hydrogeotermia: występowanie gorących płynów lub pary występowanie przepuszczalnych i

4 Geotermia głęboka Możliwości wykorzystania geotermii głębokiej: Hydrogeotermia: występowanie gorących płynów lub pary występowanie przepuszczalnych i porowatych skał wysoka wydajność źródła HDR (hot dry rock): występowanie gorących skał możliwości techniczne (np. szczelinowanie) Typy systemów geotermicznych [2]

przepuszczalnych i porowatych skał wysoka wydajność źródła HDR (hot dry

5 Geotermia głęboka 1. Wytwarzanie prądu elektrycznego: wody termalne o temperaturze powyżej 100 o C, stosowanie układów konwersji energii z czynnikiem niskowrzącym ORC, 2. Ciepłownictwo: konieczność lokalizacji odwiertów w pobliżu sieci ciepłowniczej (aby wyeliminować koszt budowy sieci), zapewnienie całorocznego zapotrzebowania na ciepło, budowa instalacji geotermalnej na stałe całoroczne zapotrzebowanie, czyli letnią dolinę kiedy tylko ciepło jest potrzebne do podgrzewania wody użytkowej, 3. Rekreacja, 4. Balneologia, 5. Rolnictwo.

6 Geotermia głęboka Źródła ciepła w geotermii głębokiej: 1. Ciepło przenoszone z głębi Ziemi: Kondukcja (przewodzenie ciepła przez skały), Konwekcja (unoszenie przez wody podziemne), 2. Ciepło wydzielające się z rozpadu naturalnych izotopów promieniotwórczych znajdujących się w skałach.

skały), Konwekcja (unoszenie przez wody podziemne), 2.

7 Geotermia głęboka Czynnikiem decydującym o występowaniu wód termalnych jest strumień ciepła przenoszony z głębi Ziemi. średnia dla Ziemi 63 mw/m 2 Europa mw/m 2, Polska mw/m 2, Dolny Śląsk mw/m 2. Strumień ciepła powoduje postawanie gradientu temperatury: średnia dla Ziemi 25 K/km Mapa strumienia ciepła dla obszaru Polski [2]

średnia dla Ziemi 63 mw/m 2 Europa - 55-65 mw/m 2, Polska - 21-91 mw/m 2, Dolny Śląsk -

8 Geotermia głęboka Mapa zasobów geotermalnych Polski na głębokości 3000 m [2]

9 Geotermia głęboka - zasoby Teoretyczny potencjał geotermii: mld tpu Zasoby wydobywalne: 1-7 mld tpu Zasoby energii geotermalnej w Polsce [5] Z badań prof. J. Sokołowskiego można wywnioskować, że na Dolnym Śląsku nie ma zasobów energii geotermalnej jako źródła ciepłej wody pochodzącej z warstw skał porowatych. Monolityczna struktura warstw teoretycznie wyklucza taką możliwość. Występujące nielicznie pęknięcia i uskoki umożliwiają jednak pozyskiwanie wód geotermalnych.

Sokołowskiego można wywnioskować, że na Dolnym Śląsku nie ma zasobów energii geotermalnej jako źródła ciepłej wody

10 Geotermia głęboka stan obecny Mapa istniejących i planowanych zakładów geotermalnych w Polsce [6]

11 Geotermia głęboka stan obecny Występowanie wód termalnych na Dolnym Śląsku Lokalizacja Głębokość Temperatura Wydajność m o C m 3 /h Kopalnia Turów Cieplice Śląskie-Zdrój (odwiert C1) ,1 Cieplice Śląskie-Zdrój (odwiert C1) 2002,5 86,7 45 Cieplice Śląskie-Zdrój (odwiert C2) ,3 27 Jeleniów ,2 7,5 Duszniki-Zdrój ,7 30 Krosnowice ,6 Lądek-Zdrój ,3 (źródła)-44 (odwiert) 39,6 Opracowanie własne na podstawie [3]

Śląskie-Zdrój (odwiert C1) 2002,5 86,7 45 Cieplice Śląskie-Zdrój (odwiert C2) 750 63,3 27 Jeleniów 133 20,2 7,5

12 Geotermia głęboka przyszłość Koncesje Ministra Środowiska na poszukiwanie, rozpoznawanie i wydobywanie wód termalnych [8]

13 Geotermia głęboka - bariery słabe rozpoznanie zasobów wód termalnych badania bardzo kosztowne, stosunkowo niska temperatura wód zazwyczaj o C (nie przekracza 100 o C) przeciętnie na głębokościach 1,5-3,5 km stosunkowo niska wydajność pojedynczych ujęć do kilkudziesięciu m 3 /h wysokie koszty inwestycyjne, głównie wynikające z wierceń koszt jednego odwiertu na głębokość ok. 1,5 km wynosi ok. 10 mln. zł.

głębokościach 1,5-3,5 km stosunkowo niska wydajność pojedynczych ujęć do kilkudziesięciu m 3 /h

14 Geotermia płytka Schemat instalacji GPC i najpopularniejszych rozwiązań dolnych źródeł ciepła [4]

15 Geotermia płytka w Europie Liczba instalacji z wykorzystaniem gruntowych pomp ciepła i ich moc w krajach UE [7]

16 Liczba instalacji Geotermia płytka w Europie Liczba instalacji Moc zainstalowana, MWt Liczba instalacji z wykorzystaniem gruntowych pomp ciepła i ich moc [7]

10000 8000 6000 4000 2000 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 150 100

17 Moc zainstalowana, kw Geotermia płytka na Dolnym Śląsku Moc zainstalowanych gruntowych pomp ciepła na Dolnym Śląsku (jednostkowa moc powyżej 20 kw)

Śląsku (jednostkowa moc powyżej 20 kw) 3500 3000 2500 2000

18 Geotermia płytka na Dolnym Śląsku Struktura dolnych źródeł ciepła 29% 7% 5% grunt - inne grunt - wymiennik poziomy grunt - wymiennik pionowy 59% woda gruntowa

19 Geotermia płytka - opłacalność Warunki opłacalności instalacji GPC: Efektywność energetyczna COP rośnie wraz ze zmniejszaniem różnicy temperatury pomiędzy źródłem ciepła dolnym i górnym PER współczynnik zużycia energii pierwotnej wyznaczany jako iloczyn COP i sprawności wytworzenia i przesyłu prądu elektrycznego Nakłady inwestycyjne zależne od typu instalacji i jej mocy Koszty eksploatacyjne koszty zakupu energii napędowej oraz utrzymania instalacji (serwis, naprawy)

wyznaczany jako iloczyn COP i sprawności wytworzenia i przesyłu prądu elektrycznego Nakłady inwestycyjne zależne od

20 Geotermia płytka - opłacalność Jednostkowe koszty inwestycyjne zł/kw Budynki edukacyjne zł/kw Budynki zamieszkania zbiorowego zł/kw Budynek jednorodzinny: System otwarty dwuotworowy zł/kw System zamknięty z sondami pionowymi zł/kw System zamknięty z wymiennikiem poziomym zł/kw

Budynek jednorodzinny: System otwarty dwuotworowy 4000-5400 zł/kw System zamknięty z

21 Geotermia płytka - opłacalność Skumulowane koszty ogrzewania budynku jednorodzinnego dla różnych systemów grzewczych [4]

22 Geotermia płytka - bariery Bariery utrudniające rozwój geotermii niskotemperaturowej: psychologiczne - brak wiedzy na temat instalacji GPC oraz pewności niezawodnego ich działania, niekompetentni sprzedawcy urządzeń i usług instalacyjnych w wyniku burzliwego rozwoju branży, informacyjne brak informacji na temat zasady działania i typów pomp ciepła, efektów grzewczych i finansowych możliwych do uzyskania, wymogów formalnych związanych z realizacją inwestycji, finansowania inwestycji, ekonomiczne - wysokie koszty inwestycyjne GPC, niskie ceny paliw konwencjonalnych (głównie węgla), słaba ochrona cieplna budynków, brak zachęt finansowych.

23 Podsumowanie Czynniki, które mogą pomóc w rozwoju geotermii w Polsce: utworzenie funduszu ryzyka geologicznego, wprowadzenie systemu wsparcia dla produkcji ciepła z geotermii (dopłaty, certyfikaty, itp.), finansowe wsparcie dla wybranych (najlepszych) projektów inwestycyjnych, utrzymanie zwolnienia z opłat za eksploatację wód termalnych, uproszczenie procedur administracyjnych (zarówno dla geotermii głębokiej jak i płytkiej), wprowadzenie zachęt materialnych dla gospodarstw domowych użytkujących ciepło z GPC (np. ulgi podatkowe), dofinansowania do budowy budynków z wykorzystaniem OZE (m.in. pompami ciepła), kształtowanie świadomości społecznej do bycia ekologicznym,

24 Literatura [1] Choo Yong Fern, Energy output calculation of closed loop geothermal system at high temperature formation, Master Thesis, Wrocław 2013 [2] Sobótka K., Odnawialne źródła energii możliwe do wykorzystania w lokalnej gospodarce energią, Mazowiecka Agencja Energetyczna [3] Ciężkowski W., Michniewicz M., Przylibski T.A., Wody termalne na Dolnym Śląsku [4] Kapuściński J., Rodzoch A., Geotermia niskotemperaturowa w Polsce i na Świecie. Stan aktualny i perspektywy rozwoju. Uwarunkowania techniczne, środowiskowe i ekonomiczne, Warszawa 2010 [5] Zaprzelski Z., Ocena zasobów energii geotermalnej i możliwości jej wykorzystania w województwie Warmińsko-Mazurskim, Olsztyn 2006 [6] Nowak W., Stachel A.A., Ciepłownie geotermalne w Polsce stan obecny i planowany, Czysta energia, lipiec/sierpień 2004 [7] Geothermal energy barometer, [8] Geotermia w Polsce działania Ministerstwa Środowiska w celu promowania geotermii, Ministerstwo Środowiska, Departament Geologii i Koncesji Geologicznych

25 Bezpieczeństwo energetyczne regionu potrzeby, wyzwania, problemy Czy ogrzeje nas ciepło z ziemi? dr inż. Michał POMORSKI Wrocław, dn r.

Podobne dokumenty

Czym w ogóle jest energia geotermalna?

Energia geotermalna Czym w ogóle jest energia geotermalna? Ogólnie jest to energia zakumulowana w gruntach, skałach i płynach wypełniających pory i szczeliny skalne. Energia ta biorąc pod uwagę okres istnienia