Geotermia niskotemperaturowa w Polsce - stan aktualny i perspektywy rozwoju

Transkrypt

1 Geotermia niskotemperaturowa w Polsce - stan aktualny i perspektywy rozwoju Jacek Kapuściński Przedsiębiorstwo Geologiczne POLGEOL S.A. Andrzej Rodzoch Biuro Poszukiwań i Ochrony Wód HYDROEKO Wykonano na zamówienie Ministra Środowiska za środki finansowe wypłacone przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej Warszawa, październik 2006 r.

2 Spis treści 1. WSTĘP CEL I ZAKRES ZADANIA PRZEDMIOT ANALIZY MATERIAŁY ŹRÓDŁOWE STAN I PERSPEKTYWY ROZWOJU GEOTERMII NISKOTEMPERATUROWEJ NA ŚWIECIE GEOTERMIA NA TLE INNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII ODNAWIALNYCH CHARAKTERYSTYKA OGÓLNA WYKORZYSTANIA GEOTERMII NISKIEJ ENTALPII GEOTERMIA NISKIEJ ENTALPII W USA GEOTERMIA NISKIEJ ENTALPII W UNII EUROPEJSKIEJ GEOTERMIA NISKIEJ ENTALPII W WYBRANYCH KRAJACH EUROPEJSKICH TECHNICZNE WARUNKI POZYSKIWANIA I WYKORZYSTYWANIA CIEPŁA GEOTERMALNEGO O NISKIEJ ENTALPII ZASADA DZIAŁANIA POMPY CIEPŁA RODZAJE INSTALACJI GEOTERMALNYCH NISKIEJ ENTALPII GROMADZENIE CIEPŁA W GRUNCIE STAN PRAWNY GEOTERMII NISKOTEMPERATUROWEJ W POLSCE I NA ŚWIECIE PRAWO UNII EUROPEJSKIEJ STAN PRAWNY W POLSCE STAN PRAWNY W WYBRANYCH KRAJACH PROPOZYCJE ZMIAN PRZEPISÓW KRAJOWYCH OCENA SKUTKÓW WPROWADZENIA NOWYCH REGULACJI PRAWNYCH GEOLOGICZNE I HYDROGEOLOGICZNE UWARUNKOWANIA POZYSKIWANIA CIEPŁA ZIEMI CHARAKTERYSTYKA ŹRÓDEŁ CIEPŁA O NISKIEJ ENTALPII Strumień cieplny Ziemi Energia słoneczna Parametry termiczne ośrodka skalnego Terenowa metoda wyznaczania parametrów termicznych gruntu Podstawowe czynniki decydujące o wymianie ciepła WARUNKI WYSTĘPOWANIA WÓD PODZIEMNYCH ZASOBNOŚĆ POZIOMÓW WODONOŚNYCH ORAZ METODYKA DOKUMENTOWANIA ZASOBÓW WPŁYW INSTALACJI GEOTERMALNYCH NA ŚRODOWISKO MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA NIECZYNNYCH OTWORÓW STUDZIENNYCH DO CELÓW CIEPŁOWNICZYCH ANALIZA EKONOMICZNA OPŁACALNOŚCI WYKORZYSTANIA GEOTERMII NISKOTEMPERATUROWEJ W KRAJU I NA ŚWIECIE OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA ZALET INSTALACJI GPC UWARUNKOWANIA OPŁACALNOŚCI STOSOWANIA SYSTEMÓW GPC EFEKTYWNOŚĆ EKONOMICZNA INSTALACJI GPC PRZYKŁADY ZAGRANICZNE Przykład rynku USA Przykład rynku kanadyjskiego Przykład rynku niemieckiego Przykład rynku francuskiego Przykład rynku austriackiego EFEKTYWNOŚĆ EKONOMICZNA INSTALACJI GPC W POLSCE

3 7. PERSPEKTYWY ROZWOJU GEOTERMII NISKOTEMPERATUROWEJ W POLSCE ANALIZA RYNKU CIEPŁOWNICZEGO W ZAKRESIE MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA ENERGII GEOTERMALNEJ O NISKIEJ ENTALPII GEOTERMIA NISKIEJ ENTALPII NA TLE INNYCH ODNAWIALNYCH ŹRÓDEŁ ENERGII OFERTA PRODUCENTÓW I INSTALATORÓW SYSTEMÓW GPC MOŻLIWE ŹRÓDŁA I SPOSOBY FINANSOWANIA INSTALACJI GPC GŁÓWNE BARIERY ROZWOJU TECHNOLOGII GPC W POLSCE PROPONOWANE KIERUNKI DZIAŁAŃ PODSUMOWANIE WYKORZYSTANA LITERATURA

4 GŁÓWNE POJĘCIA I JEDNOSTKI FIZYCZNE UŻYWANE W OPRACOWANIU COP Energia pierwotna Entalpia GJ GNE GPC GWE HVAC GWh kw kwh LCC MJ Mtoe (ang.) Mtep (fran.) MW MWth - współczynnik efektywności energetycznej pompy ciepła (ang. Coefficient of Performance) oznaczający stosunek wytworzonej energii cieplnej do ilości energii elektrycznej zużytej na jej wytworzenie - (ang. primary energy) - energia zawarta w naturalnych zasobach (węgiel, ropa naftowa, uran, energia słoneczna, i inne), które nie zostały w żaden sposób zmienione lub przetworzone przez człowieka - termodynamiczna funkcja stanu, zwykle traktowana jako energia cieplna - jednostka energii cieplnej (gigadżul); 1 GJ = 10 9 J - geotermia niskiej entalpii (niskotemperaturowa) - temperatura źródła ciepła (wód podziemnych lub skał) <20ºC, energia odzyskiwana jest przy pomocy geotermalnych pomp ciepła (niekiedy zamiennie używane jest sformułowanie geotermia płytka ) definicja przyjęta dla potrzeb niniejszego opracowania - geotermalna (lub gruntowa) pompa ciepła (ang. GSHP - ground source heat pump lub GCHP ground coupled heat pump; fran. PACG pompe a chaleur geothermique) urządzenie umożliwiające podniesienie ciepła niskotemperaturowego wód podziemnych i gruntu, przy pomocy dostarczonej energii elektrycznej, na poziom wyższych temperatur, użytecznych dla celów grzewczych - geotermia wysokiej entalpii (wysokotemperaturowa) temperatura źródła ciepła (wody termalne) umożliwia wykorzystanie bezpośrednie, bez udziału pomp ciepła (niekiedy zamiennie używane są sformułowania geotermia głęboka lub geotermia głęboko otworowa ) definicja przyjęta dla potrzeb niniejszego opracowania - system instalacji grzewczo-klimatyzacyjnych budynków (ang. heating, ventilation, air conditioning) - jednostka energii (gigawatogodzina); 1 GWh = 10 6 kwh - jednostka mocy (kilowat); 1 kw = 10 3 W - jednostka energii (kilowatogodzina); 1 kwh = 3, J - koszt użytkowania instalacji GPC w całym okresie jej użytkowania (ang. Life Cycle Cost) - jednostka energii cieplnej (megadżul); 1 MJ = 10 6 J - jednostka ekwiwalentna energii odpowiadająca zużyciu miliona ton oleju (1 Mtoe = 41,868 PJ = kcal) - jednostka mocy (megawat); 1 MW = 10 3 kw - jednostka mocy cieplnej (Megawatt thermal) 3

5 MWe OZE PC PER TEWI TJ TPF - jednostka mocy elektrycznej (Megawatt electric) - odnawialne źródła energii (ang. RES renevable energy sources; fran. SER sources d energy renouvelable) - pompa ciepła (ang. Heat pump; fran. PAC - Pompe a chaleur) - wskaźnik zużycia energii pierwotnej (ang. PER - primary energy ratio) wyrażający stosunek ilości wytworzonej energii do energii koniecznej do jej wytworzenia zawartej w naturalnych zasobach (węgiel, ropa naftowa, uran i inne) - równoważnik emisji gazów cieplarnianych (ang. Total Equivalent Warming Impact) wskaźnik wymyślony w Oak Ridge National Laboratory w USA na początku lat 90-tych XX wieku. Wyrażony masą równoważną CO 2, łączy w sobie bezpośrednią i pośrednią emisję gazów cieplarnianych do atmosfery w całym okresie użytkowania instalacji. - jednostka energii cieplnej (teradżul); 1 TJ = GJ = J - finansowanie inwestycji przez stronę trzecią (ang. Third Party Financing). Inwestycję realizuje jeden podmiot spółka zwana ESCO, która zwrot poniesionych kosztów uzyskuje z oszczędności wynikających z przeprowadzonej inwestycji. Inwestycje tego typu prowadzi się w formule BOT i jej modyfikacjach (skrót od ang. built-operate-transfer). 4

6 ADEME AFPAC ANAH ASHRAE SKRÓTY I NAZWY ORGANIZACJI ORAZ INSTYTUCJI WYMIENIONYCH W TEKŚCIE - Agencja środowiska i wykorzystania energii (fr. Agence de l'environnement et de la Maitrise de l'energie) Francuskie Stowarzyszenie Pomp Ciepła (fr. Association Francaise pour les Pompes a Chaleur) Narodowa Agencja d.s. Poprawy Warunków Mieszkaniowych (fr. Agence Nationale pour l Amelioration de l Habitat) Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierii Ciepła, Chłodnictwa i Klimatyzacji (ang. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Cinditioning Engineers) - BRGM - Biuro Poszukiwań Geologicznych i Górniczych (fr. Bureau de Recherche Geologique et Miniere) - odpowiednik Państwowego Instytutu Geologicznego w Polsce - BWP - Niemieckie Stowarzyszenie Pomp Ciepła (Bundesverband WarmePumpe) DOE - Ministerstwo Energii USA (U.S. Departament of Energy) DRIRE DSIRE EC BREC - Dyrekcja Regionalna d/s Przemysłu, Badań Naukowych i Środowiska (fran. Direction Regionalne de l Industrie, de la Recherche at de l Environnement) Krajowa baza wspierania energii odnawialnej (ang. US Database of State Incentives for Renewable Energy) Europejskie Centrum Energii Odnawialnej (ang. EC Batlic Renewable Energy Centre), Warszawa, ul. Jagielońska 55. Decyzją Rady Ministrów RP z 5 września 2000 roku zostało wyznaczone jako instytucja odpowiedzialna za wdrożenie polityki państwa w zakresie odnawialnych źródeł energii EDF - Electricite de France (dostawca państwowy energii elektrycznej we Francji) EEA - Europejska Agencja Ochrony Środowiska (ang. European Environment Agency) - EGEC EHPA EPA EREC - Europejska Rada Energii Geotermalnej (ang. European Geothermal Energy Council) Europejskie Stowarzyszenie Pomp Ciepła (ang. European Heat Pump Association) Agencja Ochrony Środowiska USA (US Environmental Protection Agency) Europejska Rada Energii Odnawialnych (ang. European Renewable Energy Council) - 5

7 ESCO - oznaczenie firm energetycznych działających na zasadzie finansowania projektów energetycznych przez tzw. stronę trzecią (ang. Energy Service Company) EurObserv'ER - Centrum Informacyjne EurObserv'ER z siedzibą w Paryżu. Wydaje roczny biuletyn informacyjny European Barometr of Renewables Energies - FWS Szwajcarskie stowarzyszenie promocji pomp ciepła (niem. Fördergemeinschaft Wärmepumpen Schweiz) - GEF - Fundusz na Rzecz Globalnego Środowiska (ang. Global Environment Facility) - GHC - Centrum Ciepła Geotermalnego przy Oregon Institute of Technology (ang. Geo-Heat Center) - GHPC IEA IGSHPA KAPE NPDES PGA PSPC SVEP - Konsorcjum Geotermalnych Pomp Ciepła w USA (ang. Geothermal Heat Pump Consortium) Międzynarodowa Agencja Energii (ang. International Energy Agency) Międzynarodowe Stowarzyszenie Geotermalnych Pomp Ciepła z siedziba w USA (ang. International Ground Source Heat Pump Association) Krajowa Agencja Poszanowania Energii S.A Narodowy System Usuwania Zanieczyszczeń (ang. National Pollutant Discharge Elimination System) - Polska Geotermalna Asocjacja Polskie Stowarzyszenie Pomp Ciepła - Szwedzkie Stowarzyszenie Pomp Ciepła (ang. Swedish Heat pump Association, szw. Svenska Värmepumpföreningen) - 6

8 1. Wstęp 1.1 Cel i zakres zadania Prezentowane opracowanie wykonane zostało przez Przedsiębiorstwo Geologiczne POLGEOL w Warszawie oraz Biuro Poszukiwań i Ochrony Wód - HYDROEKO z Warszawy na zlecenie Ministra Środowiska (Departament Geologii i Koncesji Geologicznych). Ma ono charakter studialny i opiera się na szczegółowej analizie zagadnień prawnych, technicznych, ekonomicznych, politycznych, geologicznych i ekologicznych związanych z wykorzystaniem energii geotermalnej niskiej entalpii 1 w Polsce, w wybranych krajach Unii Europejskiej oraz w USA i Kanadzie. Dokładne rozpoznanie stanu aktualnego i tendencji rozwoju tej dziedziny energii odnawialnych w Europie i na świecie pozwoliło autorom przedstawić rzetelną i dobrze udokumentowaną opinię na temat możliwości rozwoju i upowszechnienia w naszym kraju wykorzystania ciepła geotermalnego o niskiej entalpii (GNE) oraz rozwoju niezbędnych do tego celu urządzeń zwanych potocznie geotermalnymi (gruntowymi) pompami ciepła (GPC). W ostatnich 10 latach geotermia niskiej entalpii wykorzystująca technologię pomp ciepła przeżywa prawdziwy rozkwit, zwłaszcza w Ameryce Północnej i w niektórych krajach Europy Zachodniej. Intensywny rozwój systemów niskotemperaturowych ma miejsce głównie dzięki temu, że są one dostępne już dla niewielkich inwestycji, jak np. osiedla, domy jednorodzinne, domy wczasowe, domy opieki społecznej, budynki biurowe, kościoły, zakłady produkcyjne, itp. Również w Polsce od kilku już lat wykorzystanie niskotemperaturowego ciepła ziemi do celów grzewczych szybko się rozwija, a koszt pozyskiwanego w ten sposób ciepła staje się konkurencyjny w stosunku do konwencjonalnych źródeł energii. Wzrastająca popularność GNE sprawia, że następuje szybki rozwój technologiczny i wytyczanie nowych kierunków rozwojowych dla systemów opartych o pompy ciepła. Coraz popularniejsza staje się idea kogeneracji, czyli jednoczesnego wytwarzania energii elektrycznej i cieplnej w jednym systemie energetycznym. W przypadku, gdy energia elektryczna produkowana jest z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii (biomasy, słońca, wiatru), a następnie jest wykorzystywana do napędu pomp ciepła, możemy mówić, że cały tak zaprojektowany system bazuje na odnawialnej i praktycznie niewyczerpalnej energii środowiska. Innym przykładem kierunków rozwojowych GNE jest magazynowanie ciepła w gruncie w okresie letnim w celu osiągania większej efektywności grzewczej w okresie zimowym. Najczęściej odbywa się to w instalacjach rewersyjnych pomp ciepła, które w zależności od potrzeb grzeją lub chłodzą pomieszczenia. Te i inne zagadnienia rozwojowe, aczkolwiek wybiegające poza zasadniczą treść zamówienia, zostały w niniejszym opracowaniu zasygnalizowane, aby lepiej uzmysłowić odbiorcom wielorakie możliwości, jakie niesie za sobą stosowanie pomp ciepła bazujących na niskotemperaturowej energii geotermalnej. Przygotowując niniejsze opracowanie założono, że powinno być ono przydatne dla szerokiego grona osób i instytucji zaangażowanych w realizacje systemów ciepłowniczych geotermii niskiej entalpii. Należą do nich zarówno projektanci i wykonawcy sieci ciepłowniczych, geolodzy projektujący i nadzorujący wykonanie części podziemnej instalacji, pracownicy administracji geologicznej, jak też 1 W opracowaniu niniejszym termin geotermia niskiej entalpii stosowany jest wymiennie z pojęciem geotermia niskotemperaturowa. 7

9 przedstawiciele jednostek finansujących zadania, w tym jednostek specjalizujących się w uzyskiwaniu środków pomocowych Unii Europejskiej. Informacje zawarte w opracowaniu mogą być również bardzo przydatne dla potencjalnych inwestorów, do których docierają nieprecyzyjne i często sprzeczne informacje na temat technologii GPC. Głównym odbiorcą pracy jest jednak Zamawiający - Departament Geologii i Koncesji Geologicznych Ministerstwa Środowiska, dla którego opracowanie może stanowić punkt wyjścia do dyskusji na temat przyszłości geotermii niskiej entalpii w naszym kraju i dla wykreowania polityki resortowej w tym zakresie. Tak szerokie określenie docelowego grona odbiorców powoduje, że wiele zagadnień omówionych jest z podaniem wiedzy podstawowej, podręcznikowej. Wydaje się, że jest to adekwatne do etapu rozwojowego geotermii niskiej entalpii, który przynajmniej w warunkach polskich można uznać za początkowy. Wymaga to od specjalistów z poszczególnych branż poszerzenia wiedzy ogólnej o wszystkich aspektach budowy i funkcjonowania systemów ciepłowniczych opartych na cieple ziemi. 1.2 Przedmiot analizy Zgodnie z zamówieniem, prezentowana analiza dotyczy jedynie geotermii niskiej entalpii (GNE) ograniczonej temperaturą 20ºC. Jest to umowna, przyjęta w Polsce, granica pomiędzy wodami termalnymi i niskotemperaturowymi, która wynika z relacji do temperatury ciała ludzkiego i możliwości wykorzystania wód do celów balneologicznych (Dowgiałło, Karski, Potocki, 1969). Temperatura 20ºC mierzona na wypływie z otworu wiertniczego została formalnie przyjęta za granicę, od której Prawo geologiczne i górnicze uznaje wody podziemne za termalne. Należy jednak zaznaczyć, że w literaturze światowej i w praktyce innych krajów jako wartość graniczną niskotemperaturowych źródeł geotermalnych przyjmuje się powszechnie temperaturę 30ºC, a tę gałąź energetyki określa się mianem geotermii bardzo niskiej entalpii (GBNE). Różnica ta nie ma znaczenia przy porównywaniu stanu geotermii niskotemperaturowej w Polsce i w innych krajach, ponieważ niezależnie od tego, jaką wartość graniczną temperatury przyjmiemy, o geotermii niskiej entalpii mówimy wówczas, gdy dla odzysku ciepła zawartego w gruntach czy wodach podziemnych niezbędne jest stosowanie pomp ciepła. 1.3 Materiały źródłowe Niniejsze opracowanie zostało przygotowane na podstawie szczegółowej analizy ogromnej ilości różnojęzycznych materiałów krajowych i zagranicznych, publikowanych oraz tych dostępnych w sieci Internet. Są wśród nich poradniki metodyczne, artykuły i publikacje naukowe, materiały informacyjne kierowane do potencjalnych użytkowników instalacji geotermalnych, oficjalne dokumenty rządowe i akty prawne różnych krajów. Wykorzystano także doświadczenia krajowych specjalistów w zakresie projektowania i dokumentowania geologicznego dla potrzeb geotermii, udostępnione przez wiodące firmy wyspecjalizowane w instalowaniu gruntowych wymienników ciepła. Wykorzystane publikacje zostały zamieszczone w spisie literatury, część źródeł informacji podawana jest także w przypisach. Dla osób szczególnie zainteresowanych podano wykaz najważniejszych instytucji zaangażowanych w problematykę geotermii niskotemperaturowej wraz z adresami ich stron internetowych (str. 5). 8

10 2. Stan i perspektywy rozwoju geotermii niskotemperaturowej na świecie 2.1 Geotermia na tle innych źródeł energii odnawialnych Dla potrzeb niniejszego opracowania energię geotermalną umownie podzielono na wysokotemperaturową (geotermia wysokiej entalpii - GWE) i niskotemperaturową (geotermia niskiej entalpii - GNE). Geotermia wysokiej entalpii umożliwia bezpośrednie wykorzystanie ciepła ziemi, którego nośnikiem jest ciecz wypełniająca puste przestrzenie skalne (woda, para, gaz i ich mieszaniny). Wykorzystanie bezpośrednie, oprócz ciepłownictwa, może mieć miejsce w wielu innych dziedzinach, np. do celów rekreacyjnych (kąpieliska, balneologia), hodowli ryb, produkcji rolnej (szklarnie), suszenia produktów rolnych, itp. Optymalnym sposobem wykorzystania ciepła wysokiej entalpii jest system kaskadowy, w którym kolejne punkty odbioru ciepła charakteryzują się coraz mniejszymi wymaganiami temperaturowymi. Złoża geotermalne o bardzo wysokiej entalpii umożliwiają produkcję energii elektrycznej przy wykorzystaniu gorącej pary wodnej. Jest to jednak wykorzystanie możliwe jedynie w strefach współczesnej aktywności sejsmicznej i nie dotyczy Polski. Geotermia niskiej entalpii nie daje możliwości bezpośredniego wykorzystania ciepła ziemi - wymaga ona stosowania pomp ciepła jako urządzeń wspomagających, które doprowadzają do podniesienia energii na wyższy poziom termodynamiczny. Ciepło ośrodka skalnego stanowi dla pompy tzw. dolne źródło ciepła, które ze względów ekonomicznych zawsze musi znajdować się w miejscu zainstalowania pompy. Dolnym źródłem ciepła mogą być także inne nośniki energii, jak np. powietrze atmosferyczne, wody powierzchniowe, ciepło odpadowe powstające w wielu procesach produkcyjnych i inne. O większej atrakcyjności gruntu i wód podziemnych przesądza jednak ich stabilność temperaturowa i związana z tym wyższa efektywność energetyczna. W niniejszym opracowaniu przedmiotem zainteresowania jest jedynie geotermia niskiej entalpii. Jednak celem zobrazowania roli geotermii jako całości (tj. GWE+GNE) w wykorzystaniu odnawialnych źródeł energii (OZE), w tabelach nr 1 i 2 oraz na rysunkach nr 1 i 2 zaprezentowano dane obrazujące jej udział w pokryciu potrzeb energetycznych krajów Unii Europejskiej i świata. 9

11 Tab. 1. Udział geotermii w produkcji ciepła użytkowego na tle innych odnawialnych źródeł energii w Unii Europejskiej w 2000 r. wraz z prognozą na lata 2010 i (źródło: EREC 2, 2004 Renouvelable energy target in Europe 20% by 2020 report) Ilość produkowanego ciepła Rodzaj OZE Rok 2000 Prognoza 2010 Prognoza 2020 Mtoe Udział Mtoe Udział Mtoe Udział Biomasa 43,06 97,6 % 70,0 93,3 % 100,0 78,2 % energia słoneczna 0,38 0,9 % 3,0 4,0 % 24,0 18,7% geotermia (GWE+GNE) 0,66 1,5 % 2,0 2,7 % 4,0 3,1 % Razem OZE 44,1 100,0 % 75,0 100,0 % 128,0 100,0% Całkowita produkcja ciepła Udział OZE w produkcji całkowitej Udział geotermii w produkcji całkowitej 454,4 100,0 % 491,1 100,0 % 511,6 100,0 % 44,1 9,7 % 75,0 15,3 % 128,0 25,0 % 0,66 0,15 % 2,0 0,41 % 4,0 0,78 % Produkcja ciepla [Mtoe] biomasa energia słoneczna geotermia Rys. 1. Dynamika wzrostu wykorzystania odnawialnych źródeł energii do produkcji ciepła w krajach Unii Europejskiej (wg danych EREC, 2004 Renouvelable energy target in Europe 20% by report) Z powyższych danych wynika że: Udział energii geotermalnej w pokryciu zapotrzebowania na ciepło użytkowe w Unii Europejskiej jest w tej chwili marginalny, bo wynosi ok. 0,15%. Prognoza wykonana w 2000 r. dla 15 krajów ówczesnej UE zakłada, że do 2020 r. produkcja ciepła geotermalnego zwiększy się około 6-krotnie, a jej udział wyniesie 0,78%. W bilansie energetycznym naszego kontynentu będzie to więc ciągle ilość mało znacząca. Udział geotermii w produkcji ciepła przez wszystkie OZE również będzie niewielki i mimo stopniowego wzrostu w roku 2020 osiągnie wartość 3,1%. Linie trendu na wykresie (rys. 1) pokazują zdecydowanie szybszy wzrost znaczenia biomasy i energii słonecznej niż źródeł geotermalnych. 2 EREC - European Renewable Energy Council 10

12 Tak jak i w chwili obecnej, ciepło uzyskiwane z odnawialnych źródeł energii będzie pochodziło głownie ze spalania biomasy. Mimo że ogólna ilość energii uzyskiwanej z tego źródła zwiększy się ponad 2-krotnie, to jej udział procentowy w ogólnym zużyciu OZE ulegnie znaczącemu zmniejszeniu na rzecz wzrostu wykorzystania energii słonecznej. Przyjęta prognoza zakłada ponad 10-krotnie szybszy, w porównaniu do geotermii, wzrost mocy grzewczej instalacji wykorzystujących do produkcji ciepła energię słoneczną. Świadczy to o tym, że w unijnej strategii wzrostu wykorzystania OZE do celów grzewczych, energii słonecznej przypisuje się dużo większe znaczenie niż energii geotermalnej. Tab. 2 Udział geotermii w produkcji światowej energii elektrycznej i cieplnej na tle innych energii odnawialnych w 2001 r. wraz z prognozą dynamiczną do 2040 r. (źródło: EREC, 2004 The contribution of RES to the world energy supply in report) Ilość produkowanego ciepła i energii elektrycznej Rodzaj OZE Rok 2001 Prognoza 2010 Prognoza 2020 Prognoza 2030 Prognoza 2040 Mtoe Udział Mtoe Udział Mtoe Udział Mtoe Udział Mtoe Udział biomasa 1080,0 79,2 % 1313,0 75,3 % ,6 % ,0 % ,5 % energia wodna 232,2 17,0 % 285,0 16,3 % 358,0 13,3 % 447,0 10,4 % 547,0 8,6 % energia wiatrowa energia słoneczna geotermia (GWE+GNE) energia fal morskich 4,7 0,3 % 44,0 2,5 % 266,0 9,8 % 542,0 12,6 % 688,0 10,8 % 4,4 0,3 % 17,4 1,0 % 93,0 3,4 % 481,0 11,2 % 1332,0 21,0 % 43,2 3,2 % 86,0 4,9 % 186,0 6,9 % 333,0 7,8 % 493,0 7,8 % 0,05 0,0 % 0,1 0,0 % 0,4 0,0 % 3,0 0,0 % 20,0 0,3 % OZE razem 1364,5 100,0 % 1745,4 100,0 % 2694,4 100,0 % 4289,0 100,0 % 6351,0 100,0 % Całkowite zużycie energii % % % % % Udział OZE 1364,5 13,6 % 1745,4 16,6 % 2694,4 23,6 % 4289,0 34,7 % 6351,0 47,7 % Powyższe wartości odnoszą się do łącznego zużycia i produkcji energii cieplnej i elektrycznej w skali świata. Jeśli chodzi o energię geotermalną, to ok. 30% przypada na produkcję energii elektrycznej, a 70% na wykorzystanie do celów grzewczych, uwzględniając w tym systemy GPC (wg stanu na 2001 r.) Z zestawienia powyższego wynika, że światowa strategia dotycząca zwiększania udziału OZE w ogólnym bilansie energetycznym świata zakłada przede wszystkim dalszy wzrost wykorzystania biomasy oraz bardzo szybki wzrost udziału energii słonecznej i w mniejszym stopniu wiatrowej (rys. 2). Udział energii geotermalnej w bilansie energetycznym świata również będzie wzrastał, ale jej znaczenie będzie mniejsze niż pozostałych OZE. Wartości przedstawione w tabeli nr 2 dotyczą tzw. prognozy dynamicznej, zakładającej stały i szybki wzrost udziału OZE w ogólnym zużyciu energii. W sytuacji, gdyby wzrost ten utrzymał się na dotychczasowym poziomie, w 2040 r. całkowity udział OZE w zużyciu energii wyniósłby tylko 27% (wobec 13,6% aktualnie), a udział wśród nich geotermii obniżyłby się do 5,4%. 11

13 Produkcja energii [Mtoe] biomasa energia wodna energia wiatrowa energia sloneczna geotermia Rys. 2. Dynamika wzrostu wykorzystania OZE w światowej produkcji energii elektrycznej i cieplnej (wg danych EREC, 2004 The contribution of RES to the world energy supply in report) 2.2 Charakterystyka ogólna wykorzystania geotermii niskiej entalpii W przeciwieństwie do geotermii wykorzystującej źródła wysokotemperaturowe, geotermia niskiej entalpii, po długim okresie stagnacji w latach 80-tych i na początku lat 90-tych XX wieku, przeżywa obecnie na świecie prawdziwy rozkwit i jest jedną z najszybciej rozwijających się dziedzin w zakresie wykorzystania energii odnawialnych. Odzysk ciepła zawartego w gruncie i wodach podziemnych jest możliwy jedynie dzięki zastosowaniu urządzeń zwanych potocznie pompami ciepła, które ze względu na wykorzystywane źródło ciepła nazywa się geotermalnymi/gruntowymi pompami ciepła (GPC). Stopień wykorzystania tego źródła energii odnawialnej najlepiej charakteryzuje liczba i moc grzewcza zainstalowanych urządzeń GPC. Średni roczny wzrost liczby instalowanych geotermalnych pomp ciepła jest oceniany na około 10% w ciągu ostatnich 10 lat (Lund, 2003) i z roku na rok wyraźnie się zwiększa. Niestety, dane na temat liczby i mocy urządzeń zainstalowanych w różnych krajach, podawane przez instytucje monitorujące rynek geotermii i pomp ciepła, są często bardzo rozbieżne i z reguły szacunkowe. Instalacje tego typu, w większości o niewielkiej mocy, montowane są przeważnie w domach prywatnych i z reguły nie są nigdzie ewidencjonowane. Informacje na ich temat uzyskiwane są głównie od producentów pomp ciepła, i to z reguły od tych większych. Na rynku europejskim monitorowaniem rozwoju energii odnawialnych, w tym geotermii, zajmuje się od 1998 r. sponsorowane przez Komisję Europejską centrum informacyjne EurObserv ER z siedzibą w Paryżu. Dane zawarte w wydawanym przez nie periodyku są najbardziej wiarygodne (tab. 3). Monitoring rynku GNE w USA prowadzony jest głównie przez centrum informacyjne Geo-Heat Center zlokalizowane przy Oregon Institute of Technologie. Dane ogólne na temat rozwoju geotermii do celów grzewczych w różnych krajach na świecie można znaleźć również na stronach internetowych i w publikacjach wielu innych instytucji zajmujących się geotermią i energiami odnawialnymi. Najważniejsze z nich zostały wymienione w spisie skrótów i terminów na stronie 3. niniejszego opracowania. 12

14 Podczas ostatniej światowej konferencji poświęconej geotermii, która odbyła się w kwietniu 2005 r. w Turcji, zaprezentowano stan aktualny i perspektywy wykorzystania tego źródła energii odnawialnych. Przedstawione tam dane zostały opublikowane w periodyku wydawanym przez EurObserv ER (XII/2005).Według tego źródła, na koniec 2004 r. łączna moc zainstalowanych na świecie urządzeń GPC wynosiła około MWth (tab. 3) wobec MWth w 2000 r. Wzrosła więc 2,6 razy, co rzeczywiście świadczy o bardzo dynamicznym rozwoju tego rynku energii odnawialnych. Energia ziemi pobierana dzięki GPC jest szacowana na około 1,45 Mtoe w 2004 r. w stosunku do 0,56 Mtoe w 2000 r. Ta sytuacja dotyczy jednak tylko około 30 krajów, w tym głównie USA, Kanady i państw Unii Europejskiej, która (obok USA) jest głównym regionem świata rozwijającym tą technologię. Liczba instalacji jest szacowana na ponad , co odpowiada mocy około MWth. Ilość odzyskiwanej w ten sposób energii cieplnej jest szacowana na około 0,58 Mtoe. W przypadku krajów Unii Europejskiej liczby te powinny być jednak wyższe, ponieważ w periodyku z XII/2005 uwzględniono tylko urządzenia o większej mocy (nie podano jakiej). Uwzględniając publikacje EurObserv ER z lat wcześniejszych, można przyjąć, że łączna liczba wszystkich urządzeń GPC w krajach Unii może przekraczać nawet , a łączna zainstalowana moc MWth. Również w przypadku USA brak jest w pełni wiarygodnych informacji na ten temat. Według danych z biuletynu GHC 3 (Lund, 2003) na koniec 2002 r. w USA było zainstalowanych około GPC o łącznej mocy grzewczej MWth, a według danych ze strony internetowej GHPC 4, najważniejszego amerykańskiego stowarzyszenia na rzecz rozwoju GPC, ich liczba może sięgać nawet Dla 2005 r. łączna zainstalowana moc grzewcza instalacji GPC jest szacowana na MWth i stanowi około 92% mocy grzewczej wszystkich instalacji geotermalnych użytkowanych do celów grzewczych (tab.3). Niezależnie od niezgodności podawanych danych, ich wymowa jest jednoznaczna. Tab. 3. Zestawienie porównawcze mocy zainstalowanych GPC z łączną mocą wszystkich instalacji geotermalnych użytkowanych do celów grzewczych w wybranych krajach - stan na 2004 r. (źródło: EurObserv'ER Le barometre europeen 2005 des energie renouvelables) Kraj Zainstalowana moc grzewcza [MWth] Udział GPC Geotermia łącznie GPC GPC/G (G)* Szwecja 1700,0 1747,0 97,3 % Niemcy 632,6 737,2 85,8 % Austria 611,5 663,5 92,2 % Francja 549,5 841,4 65,3 % Finlandia 300,0 300,0 100,0 % Holandia 253,5 253,5 100,0 % Włochy 120,0 606,6 19,8 % Polska 103,6 170,9 60,6 % Dania 80,4 80,4 100,0 % 3 GHC - Geo-Heat Center, Oregon Institute of Technology 4 GHPC - Geothermal Heat Pump Consortium, Inc., Washington 13

15 Belgia 60,0 63,9 93,9 % Czechy 47,0 51,5 91,3 % Irlandia 19,6 20,0 98,0 % Estonia 15,6 15,6 100,0 % Litwa 13,6 13,6 100,0 % Wielka Brytania 10,2 13,2 77,3 % Węgry 4,0 694,2 0,6 % Grecja 4,0 74,8 5,3 % Słowenia 3,9 48,6 8,0 % Słowacja 1,6 187,9 0,8 % Portugalia 0,2 30,6 0,6 % Hiszpania 0,0 22,3 0,0 % Razem UE (25) 4 153, ,9 66,3 % Szwajcaria 660,0 709,2 93,0 % Islandia ** 4, ,0 0,2 % USA ** 7 200, ,0 92,1 % Świat** , ,0 56,5 % * Uwzględnia jedynie energię geotermalną użytkowaną do celów grzewczych (bez energii wysokiej entalpii wykorzystywanej do produkcji energii elektrycznej) ** Lund J.W. i inni - World-Wide Direct Uses of Geothermal Energy World Geothermal Congress, Turcja IV/2005 r. Z przedstawionych danych wynikają następujące wnioski: W skali świata niekwestionowanym liderem w zakresie wykorzystania GNE są USA. Europa jako kontynent, z rocznym przyrostem nowych instalacji GPC rzędu w roku 2004, szybko nadrabia zaległości w stosunku do USA. Udział pozostałych krajów w światowym rynku GPC jest ciągle mało znaczący. Pod względem stopnia wykorzystania energii geotermalnej do celów grzewczych, kraje Europy można podzielić na 3 wyraźne grupy: grupa I - o najwyższym stopniu wykorzystania geotermii: Szwecja i Islandia; grupa II - o średnim stopniu wykorzystania geotermii: Francja, Niemcy, Węgry, Austria i Włochy; grupa III - o zróżnicowanym i z reguły niewielkim lub wręcz zerowym stopniu wykorzystania geotermii: kraje pozostałe. Stopień wykorzystania geotermii nie idzie w parze z ilością zainstalowanych GPC. W krajach o wyjątkowo korzystnych warunkach występowania wód termalnych, umożliwiających ich łatwe, bezpośrednie wykorzystanie (Islandia, Węgry, Słowacja, w mniejszym stopniu także Włochy, Grecja, Słowenia) zainteresowanie tego typu urządzeniami jest niewielkie lub prawie zerowe. W przypadku krajów skandynawskich; Holandii, Litwy i Estonii oraz Belgii, Irlandii, Czech, Szwajcarii, energia geotermalna odzyskiwana jest głównie lub wyłącznie za pomocą instalacji GPC. 14

16 Wśród krajów europejskich Polska i Francja mają bardzo podobną strukturę wykorzystania geotermii do celów grzewczych. W obu krajach udział GNE nieco przekracza 60%. Stopień rozwoju geotermii we Francji jest jednak nieporównanie wyższy niż w Polsce z uwagi na ponad 5-krotnie wyższą moc grzewczą. Udział Polski w wykorzystaniu energii geotermalnej do celów grzewczych w Europie jest jeszcze stosunkowo niewielki i stanowi zaledwie 2,5%. W przypadku GPC jej udział jest nieco mniejszy i wynosi ok. 2,1%. USA jest niekwestionowanym światowym liderem pod względem zainstalowanej mocy grzewczej instalacji GPC (ponad 46% łącznej światowej mocy). Udział procentowy GNE w łącznym wykorzystaniu geotermii do celów grzewczych jest bardzo wysoki i wynosi około 92%. W skali świata udział GNE w ogólnym wykorzystaniu energii geotermalnej (bez produkcji energii elektrycznej) sięga 56%. Wynika to z tego, że w wielu krajach o bardzo korzystnych warunkach dostępu do geotermalnych zasobów ciepła (np. Islandia, Japonia, Nowa Zelandia, Indonezja i inne) wykorzystywane sa one w głównej mierze do produkcji energii elektrycznej. Prognozy światowe zakładające szybki i znaczący wzrost udziału OZE w bilansie energetycznym pokazują, że rola geotermii w tym wzroście przez kilka najbliższych dziesięcioleci pozostanie na niskim poziomie, nieprzekraczającym kilku procent. Wymowa tych prognoz jest oczywista i oznacza, że energia geotermalna nie stanie się znaczącym źródłem energii w ogólnym bilansie energetycznym świata. W zakresie wykorzystania energii geotermalnej do celów grzewczych coraz większego znaczenia nabierają instalacje niskotemperaturowe odzyskujące ciepło ziemi przy pomocy pomp ciepła. W wielu krajach świata liczba instalacji tego typu bardzo szybko wzrasta, a udział odzyskiwanego ciepła w ogólnej produkcji energii geotermalnej zwiększa się z roku na rok. W chwili obecnej jest to dynamicznie rozwijająca się dziedzina geotermii, dostarczająca energii cieplnej po cenach konkurencyjnych w stosunku do rozwiązań konwencjonalnych. 2.3 Geotermia niskiej entalpii w USA USA jest krajem o najdłuższych tradycjach i doświadczeniu w stosowaniu pomp ciepła do odzysku ciepła zgromadzonego w skałach i wodach podziemnych. Rynek GPC w tym kraju od lat jest bardzo dobrze zorganizowany i cały czas dynamicznie się rozwija, przy silnym wsparciu władz stanowych i federalnych. Z doświadczeń amerykańskich korzystały i cały czas korzystają kraje europejskie rozwijające własne programy rozwoju GNE. Charakterystyka ogólna wykorzystania GNE Pierwsze instalacje grzewcze wykorzystujące pompy ciepła powstały w USA w latach 40-tych XX wieku. Dopiero jednak od lat 70-tych możemy mówić o stałym i dynamicznym rozwoju tej technologii. W latach 90-tych postęp technologiczny w zakresie pomp ciepła był już tak zaawansowany, że ich stosowanie do celów grzewczych stało się bardzo konkurencyjne ekonomicznie w stosunku do konwencjonalnych źródeł energii. Dostrzegając zalety nowej technologii, rząd USA w ustawie Prawo Energetyczne z 1992 r. (ang. Energy Policy Act) zawarł postanowienia o wspieraniu rozwoju geotermii niskotemperaturowej jako alternatywnego, odnawialnego 15

17 źródła energii. W latach 1994 i 1999 prezydent Clinton podpisał specjalne rozporządzenia wykonawcze do tej ustawy dotyczące zwiększenia efektywności energetycznej w budynkach publicznych i obniżenia kosztów ich ogrzewania oraz klimatyzacji, głównie przez upowszechnienie systemów GPC. Cele, jakie zostały nakreślone w tych rozporządzeniach, to zmniejszenie o 35% zużycia energii i zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych o 30% w 2010 r. w stosunku do roku Dla ich osiągnięcia EPA 5 i DOE 6 we współpracy z GHPC opracowały specjalny narodowy program rozwoju geotermalnych pomp ciepła o nazwie FEMP (ang. Federal Energy Management Program). Program ten zakładał, że w roku 2005 średni roczny poziom sprzedaży nowych instalacji tego typu wyniesie około , wobec około w roku Ten bardzo ambitny cel nie został jak dotąd osiągnięty, ale i tak średni roczny przyrost nowych GPC, sięgający prawie w ostatnich kilku latach, budzi podziw i świadczy o tym, że USA rzeczywiście bardzo poważnie traktują tą technologię i wiążą z nią duże nadzieje. Dzięki programowi FEMP ponad 20% wszystkich nowo instalowanych systemów GPC wykonywanych jest na zlecenie instytucji państwowych, w tym głównie armii. Ze środków publicznych wspomagane jest również przygotowywanie regionalnych i stanowych programów rozwoju GNE. Wśród wielu rodzajów stosowanych w USA pomp ciepła, te odzyskujące ciepło z gruntu i wód podziemnych uzyskały szczególne znaczenie, z uwagi na ich wysoką efektywność. Agencja Ochrony Środowiska (EPA) promując instalacje GPC podkreśla, że w chwili obecnej są one najbardziej efektywnym rozwiązaniem w ogrzewaniu i klimatyzowaniu pomieszczeń. Według najnowszych danych publikowanych przez GHPC, na koniec 2004 r. w USA było zainstalowanych około instalacji GPC, głównie w południowo-zachodnich i wschodnich stanach. Wśród nowo budowanych instalacji około 46% stanowią zamknięte systemy otworowe, 38% zamknięte systemy horyzontalne i 16% systemy otwarte wykorzystujące wody podziemne. Według Lundta (2005) ilość energii cieplnej pozyskiwanej za pomocą instalacji GPC stanowi około 92%. Szacuje się, że ilość energii cieplnej pozyskiwanej za pomocą instalacji GPC stanowi 60-70% całkowitej ilości energii geotermalnej wykorzystywanej bezpośrednio do celów grzewczych. Upowszechniające się stosowanie systemów GPC zwiększa bezpieczeństwo energetyczne kraju i przyczynia się do poprawy stanu środowiska. Świadczyć o tym mogą następujące liczby podawane przez EPA (cytowane za GHPC Geoexchange resource guide, 2004): ograniczenie emisji CO 2 do atmosfery o około 5,2 mln ton rocznie; zmniejszenie zużycia energii o ponad GWh; zmniejszenie zapotrzebowania na energię elektryczną o około MW/rok. Obrazowo rzecz ujmując, jest to ekwiwalent: 19,3 mln baryłek (ok. 2,6 mln ton) ropy importowanej w ciągu roku; samochodów na drogach; zasadzenia ponad 346 mln drzew. 5 EPA - Environmental Protection Agency 6 DOE - U.S. Department of Energy 16

18 System zapewnienia jakości w wykonawstwie instalacji GPC Jakość ta zapewniona jest przez dobrze rozwinięty system certyfikacji. W zakresie pomp ciepła certyfikaty wydawane są przez ASHRAE 7, a w zakresie projektowania i wykonawstwa - przez IGSHPA 8. Chociaż uzyskanie certyfikatu nie jest formalnie wymagane, by móc prowadzić działalność gospodarczą, to w praktyce producenci i instalatorzy, którzy nie posiadają certyfikatów tych dwóch instytucji, nie mają szans na rynku. System certyfikacji gwarantuje wysoki, profesjonalny poziom wykonawstwa instalacji GPC i przyczynia się do wzrostu zaufania do tej technologii. Właściwe, zgodne z przepisami i obowiązującymi normami technicznymi, wykonawstwo instalacji jest zapewnione przez kontrolę nadzoru budowlanego i służby ochrony środowiska. Prace badawczo-rozwojowe w zakresie technologii GPC Technologia GPC, rozwijana w USA od ponad 50, stanowi obecnie bardzo dużą konkurencję dla konwencjonalnych źródeł energii. Możliwości jej rozwoju są jednak ciągle duże. Przyjęty przez rząd już w 1992 r. krajowy program rozwoju GPC stworzył bardzo korzystne warunki dla badań nad zwiększeniem efektywności tych systemów i dalszym obniżaniem kosztów ich instalacji i eksploatacji. Prace badawcze prowadzone przez producentów pomp ciepła, uniwersytety i inne jednostki naukowe, koncentrują się głównie na następujących zagadnieniach: zwiększenie współczynnika efektywności COP (ang. Coefficient of Performance) produkowanych pomp ciepła, metodyka badań i analiz stanu i prognozowania dynamiki zmian warunków geotermicznych (badania terenowe, modelowanie), nowe rozwiązania i pomysły w zakresie instalowania podziemnych wymienników ciepła, magazynowanie ciepła w górotworze, rozwój technik wiertniczych w celu obniżenia kosztów wykonania otworów przy jednoczesnym zwiększeniu możliwości odzysku ciepła z gruntu i zachowaniu wymagań ochrony środowiska, eliminowanie problemów związanych z zatłaczaniem wód do górotworu. Najbardziej uznanymi w USA i na świecie jednostkami badawczo-rozwojowymi w zakresie geotermii niskotemperaturowej i systemów GPC są: Uniwersytet w stanie Oklahoma (Oklahoma State Uniwersity), gdzie siedzibę ma również IGSHPA oraz Instytut Technologiczny w Oregonie (Oregon Institute of Technology), ze znanym na całym świecie centrum geotermii Geo-Heat Center. Efektem prac całego środowiska naukowo-badawczego są liczne publikacje naukowe, poradniki metodyczne, wytyczne techniczne, materiały edukacyjne i narzędzia informatyczne dla projektantów systemów. System pomocy publicznej W chwili obecnej szybki przyrost instalowanych GPC nie jest spowodowany jakąś szczególnie wysoką pomocą publiczną czy specjalnym systemem preferencji, ale tym, że instalacje te przynoszą wymierną korzyść swoim użytkownikom. W warunkach 7 ASHRAE - American Society of Heating, Refrigerating and Air-Cinditioning Engineers 8 IGSHPA - International Ground Source Heat Pump Association 17

19 amerykańskich koszty inwestycji zaczynają być porównywalne z klasycznymi systemami grzewczymi, a użytkowanie systemu jest znacznie tańsze, mniej uciążliwe i bardziej przyjazne środowisku. Czas zwrotu poniesionych nakładów inwestycyjnych wynosi średnio 5-7 lat. W takiej sytuacji nie stosuje się szerzej specjalnych zachęt finansowych, a pomoc publiczna kierowana jest głównie na wzmocnienie działań promocyjnych, edukacyjnych i badawczych oraz na opracowywanie regionalnych programów rozwoju tej technologii, zwłaszcza w sektorze publicznym. Publiczna pomoc finansowa przeznaczana jest w tej chwili przede wszystkim na wsparcie rozwoju innych energii odnawialnych, w tym głównie słonecznej i wiatrowej. Niektóre stany i samorządy lokalne obejmują nią również systemy GPC. Szczegółowe informacje o zakresie i formach zachęt finansowych wspierających rozwój energii odnawialnych można znaleźć w internetowej bazie danych DSIRE 9, prowadzonej przez DOE 10. Instytucje i organizacje związane z rynkiem GPC Ponad pół wieku rozwoju technologii GPC w USA to czas wystarczający, aby rynek okrzepł i dobrze się zorganizował. O jego rozwój wspólnie dbają instytucje państwowe, w tym głównie EPA i DOE, organizacje branżowe producentów i instalatorów GPC (np. GHPC, IGSHPA i inne) oraz ośrodki naukowo-badawcze. Zadania i rola poszczególnych instytucji są jasno określone, a wymiana informacji i współpraca są dobrze rozwinięte. Instytucją koordynującą współpracę poszczególnych partnerów rynku GPC jest ogólnokrajowa organizacja non-profit Geothermal Heat Pump Consortium (GHPC) z siedzibą w Waszyngtonie, powołana do życia w 1994 r. Podsumowanie USA to kraj, który w dziedzinie wykorzystania geotermii niskiej entalpii przy pomocy pomp ciepła ma niewątpliwie największe doświadczenie i osiągnięcia. USA wyprzedzają kraje europejskie nie tylko w liczbie zainstalowanych GPC, ale także w dużo lepszej w organizacji tego rynku usług. Ustabilizowany od wielu lat wzrost tego rynku jest możliwy dzięki następującym uwarunkowaniom: przyjęcie i konsekwentne realizowanie narodowego programu rozwoju geotermii niskotemperaturowej; pozytywny obraz technologii GPC w społeczeństwie jako czystego i oszczędnego źródła energii cieplnej, potwierdzony wieloletnimi obserwacjami ich funkcjonowania; wysoki poziom techniczny urządzeń i profesjonalizm instalatorów, potwierdzony systemem certyfikatów; bardzo rozbudowany i łatwo dostępny dla wszystkich zainteresowanych system informacji w Internecie o technologii i możliwościach jej zastosowania; dobra i skoordynowana współpraca wielu różnych instytucji zajmujących się wykorzystaniem geotermii niskotemperaturowej. Poziom rozwoju technologii GPC w USA jest już tak wysoki, że dla rozwoju tego rynku energii odnawialnych nie są potrzebne specjalne zachęty finansowe. 9 DSIRE - Database of State Incentives for Renewable Energy 10 DOE - U.S. Departament of Energy 18

20 2.4 Geotermia niskiej entalpii w Unii Europejskiej Polska, będąc członkiem Unii Europejskiej, dostosowuje swoje prawo i strategie rozwojowe do standardów i polityki wspólnotowej. Sytuacja ta sprawia, że analizując stan aktualny i możliwości rozwoju GNE w naszym kraju, nie możemy pominąć polityki europejskiej w tym zakresie, ani też bogatych doświadczeń niektórych krajów. Charakterystyka ogólna Mimo że odzysk niskotemperaturowego ciepła ziemi przy pomocy pomp ciepła zaczął się w Europie już na początku lat 80-tych XX wieku, to jednak dopiero od połowy lat 90-tych można mówić o trwałym i szybkim rozwoju tej technologii. W ostatnich 10 latach wzrost rynku europejskiego w dziedzinie wykorzystania GNE był oceniany na około 10% rocznie. W roku 2004 przekroczył już 20% i przewiduje się cały czas tendencję wzrostową tego wskaźnika. Kraje europejskie, po długim okresie stagnacji, szybko nadrabiają opóźnienie w tej dziedzinie w stosunku do USA. Rozwój GNE i ogólnie całej geotermii, jest elementem szerszych działań podejmowanych na szczeblu Unii Europejskiej i poszczególnych jej członków, które mają na celu stopniowe zwiększanie udziału odnawialnych źródeł energii w ogólnym zużyciu energii. Należy jednak zaznaczyć, że w przyjętej strategii rozwoju OZE w Unii Europejskiej, udział geotermii w pokryciu zapotrzebowania na energię cieplną jest i pozostanie marginalny (tab. 2). Aktualnie obserwowane tendencje wskazują, że przynajmniej do 2020 r. wzrost wykorzystania ciepła geotermalnego będzie następował głównie dzięki dynamicznie rozwijającemu się rynkowi GPC. Obecny stan rozwoju rynku GPC w poszczególnych krajach europejskich można ocenić na podstawie liczby i mocy zainstalowanych urządzeń, przedstawionych w tabeli nr 4 i na rysunku nr 3. Mimo, że w zestawieniu nie uwzględniono urządzeń o małej mocy (materiały źródłowe nie podają jakiej), podane wartości dobrze i wiarygodnie prezentują udział i znaczenie poszczególnych krajów w europejskim rynku GNE. Tab. 4 Liczba i moc zainstalowanych geotermalnych pomp ciepła w latach w krajach Unii Europejskiej i w Szwajcarii (źródło: Geothermal barometer, EurObserv ER XII/2005) Wzrost Kraj Liczba GPC Moc [MWth] Liczba GPC Moc [MWth] Liczby [%] Mocy [% MWth] Szwecja , ,0 26,9 27,4 Niemcy , ,6 24,5 24,6 Francja , ,5 30,6 30,6 Austria , ,5 15,9 15,9 Finlandia , ,0 10,7 10,7 Polska , ,6 0 0,0 Dania , ,4 0 0,0 Włochy , ,0 0 0,0 Belgia , ,0 0 0,0 Czechy , ,0 28,6 30,6 19