1,2,3 NA GEOTERMIĘ STAWIASZ TY! B. Igliński, R. Buczkowski Zakład Chemicznych Procesów Proekologicznych, Wydział Chemii UMK, Toruń

Transkrypt

1 1,2,3 NA GEOTERMIĘ STAWIASZ TY! B. Igliński, R. Buczkowski Zakład Chemicznych Procesów Proekologicznych, Wydział Chemii UMK, Toruń Wprowadzenie Ciepłownie geotermalne w Polsce W połowie lat osiemdziesiątych XX wieku rozpoczęto prace badawcze i wdrożeniowe nad zagospodarowaniem energii geotermalnej w ciepłownictwie: do ogrzewania pomieszczeń, a na skalę półtechniczną także w rolnictwie i hodowli ryb. Doprowadziły one do uruchomienia geotermalnych zakładów ciepłowniczych w Bańskiej Niżnej, Pyrzycach, Uniejowie, Mszczonowie (Fig. 3) i Stargardzie Szczecińskim. Obecnie zakład w Stargardzie z powodu problemów ekonomicznych nie pracuje. Figure. 3. Ciepłownie geotermalne w Polsce 3.1. Bańska Niżna (Geotermia Podhalańska) Ciepłe źródło w pobliżu Zakopanego, którego wody o temperaturze 20ºC wykorzystywano w basenie kąpielowym, znane było już w XIX wieku [1]. Pierwszy głęboki otwór badawczy powstał w Zakopanem w 1963 r., zaś w latach wykonano kilka odwiertów w pobliżu Tatr. Przełomowym krokiem dla rozwoju geotermii na Podhalu było wykonanie w 1981 r. otworu Bańska-1 o końcowej głębokości 5263 m. Natężenie wypływu 1

2 artezyjskiego wynosiło 60 m 3 /h, temperatura wody 72ºC, mineralizacja ogólna 3 g/dm 3, statyczne ciśnienie głowicowe 2,7 MPa [2]. W roku 2001 zakończono budowę magistrali ciepłowniczej Bańska Niżna-Zakopane oraz uruchomiono ciepłownie geotermalną w Bańskiej, dzięki czemu zlikwidowana została w Zakopanym ostatnia kotłownia opalana koksem. W 2001 roku rozpoczęto również budowę Parku Wodnego w Zakopanem, zaś w 2004 roku zaczęto dostarczać ciepło do pierwszego otwartego basenu kąpielowego na Polanie Szymoszkowej [4-6]. W tabeli 1 przedstawiono najważniejsze dane dotyczące odwiertów geotermalnych eksploatowanych do celów ciepłowniczych Podhala [1]. Otwór wydobywczy Bańska IG-1 (fot. B. Igliński) Wody ujmowane otworami Bańska PGP-1 i Bańska IG-1 (Fig. 4) należą do wód siarczanowochlorkowo-sodowo-wapniowych. Wody termalne wydobywane są na powierzchnię bez użycia pomp, następnie kierowane do wymienników płytowych. W wymiennikach tych woda termalna oddaje ciepło wodzie sieciowej, która znajduje się w niezależnym obiegu. Schłodzona woda termalna wędruje rurociągiem do stacji pomp, gdzie następnie jest zatłaczana do horyzontu wodonośnego (Fig. 5). Szacowana moc źródła geotermalnego wynosi 15,5 MWt [3-8]. Źródło geotermalne jest uzupełniane źródłem szczytowym, w skład którego wchodzą dwa kotły gazowe z ekonomizerami (każdy o mocy 10 MWt), kocioł gazowo-olejowy o mocy 15 MWt oraz trzy agregaty gazowe, kogeneracyjne o łącznej mocy 2,1 MWt. Sumaryczna moc źródła szczytowego wnosi 39,1 MWt [3-8]. Wykorzystanie wód geotermalnych na cele balneologiczne i rekreacyjne w Polsce Wody geotermalne wykorzystuje się w Polsce na cele balneologiczne już od kilku wieków, a w ostatnich latach budowane są baseny termalne zwane potocznie termami. 2

3 Aktualnie, ciepłe wody geotermalne wykorzystywane są w siedmiu uzdrowiskach i siedmiu termach /basenach (Fig. 10), które są zlokalizowane w centrum i na południu Polski. Figure 10. Uzdrowiska (kwadraty) i termy : (koła) wykorzystujące wodę geotermalną w Polsce 4.1. Uzdrowiska wykorzystujące wodę geotermalną w Polsce Tradycje wykorzystywania wód podziemnych w Polsce do celów leczniczych sięgają XI w. kiedy to żona króla Władysława Hermana leczyła dolegliwości stosując gorące kąpiele w Inowłodzu nad Pilicą. Z roku 1281 pochodzi akt nadania zakonowi Joannitów ze Strzegomia prawa użytkowania źródeł wód mineralnych w Cieplicach i Lądku. Uzdrowisko w Cieplicach rozpoczęło działalność kilka lat później, by w XVI w. stać się znanym europejskim kurortem. W XVII w. leczyła tam swe dolegliwości królowa Maria Kazimiera, żona króla Jana Sobieskiego [1]. Przełom XVIII i XIX w. przyniósł trwającą ponad sto lat modę bywania u wód i co za tym idzie dalszy rozwój bazy uzdrowiskowej. W XX w. nastąpił dalszy rozwój zainteresowania lecznictwem uzdrowiskowym. Powołano wówczas Związek Uzdrowisk Polskich i Polskie Towarzystwo Balneologiczne, które nadały lecznictwu uzdrowiskowemu właściwe kierunki rozwoju i wysoki poziom świadczonych usług [1,2]. Zgodnie z ustaleniami Międzynarodowego Kongresu Balneologicznego w Nauheim w 1911 r. w Polsce status leczniczej wody termalnej nadaje się wodzie podziemnej wykazującej na wypływie temperaturę co najmniej 20ºC [4]. Kąpiel w wodzie o temperaturze 20-35ºC nie powoduje efektów termicznych, ale już na temperaturę wody powyżej 37ºC organizm człowieka reaguje rozszerzeniem naczyń krwionośnych, dodatkowym efektem jest nasilenie procesów przemiany materii i wzmożona wymiana jonowa między skórą a składnikami mineralnymi wody. Lecznicze działanie kąpieli 3

4 w wodzie mineralnej jest wzmacniane wpływem niektórych składników, takich jak jony jodkowe, jony siarczkowe czy dwutlenek węgla [4] Ciechocinek Ciechocinek jest jednym z najbardziej znanych polskich uzdrowisk. Już w XIII wieku w pobliskim Słońsku warzono sól ze słonych źródeł. Koniec XVIII wieku przyniósł rozbiory Polski, wobec czego zaistniała pilna potrzeba uruchomienia nowego źródła soli, wybór padł właśnie na Ciechocinek [8]. W latach wybudowano w Ciechocinku trzy tężnie (Fig. 11). Obecnie ciepła solanka dostarczana jest na górę tężni (kiedyś z wykorzystaniem wiatraków) ze źródła Grzybek skąd spływa ona grawitacyjnie po ściankach tężni. Tężnie wypełnione są gałązkami tarniny, solanka spływając po tarninie, ulega odparowaniu, a jej stężenie wzrasta z 5,8 do 27%. Po przejściu przez etap tężni, solanka odprowadzana jest do warzelni do panwi, w których zostaje zatężona pod wpływem wysokiej temperatury ( C). W ten sposób krystalizuje się sól kuchenną, która po wyjęciu z panwi jest osuszana i sprzedawana w celach spożywczych. Pozostały po wyjęciu soli roztwór określany jest mianem ługu pokrystalicznego oraz szlamu ciechocińskiego. Szlam to osad pozostający na dnie panwi po wydobyciu soli i odsączeniu ługu. Zarówno szlam jak i ług wykorzystywane są w kąpielach leczniczych [8,9]. Fig. 11. Tężnia nr 3 w Ciechocinku (fot. B. Igliński) 4

5 W 1836 r. powstał w Ciechocinku pierwszy zakład posiadający wanny do kąpieli solankowych. Rozwój uzdrowiska spowodował dalsze poszukiwanie oraz otwarcie kolejnych ujęć wód mineralnych, z których część została zakwalifikowana jako wody nadające się również do picia, w związku z tym faktem na terenie Ciechocinka powstała rozlewnia wód mineralnych o nazwie Krystynka (butelkowanej bez dodatkowego uzdatniania chemicznego). Pierwsze źródło wody termalnej, o temperaturze 27 C, zostało oddane do eksploatacji w 1932 roku [8,9]. Według klasyfikacji balneologicznej wody mineralne występujące w Ciechocinku zostały zakwalifikowane do wód chlorkowo-sodowych, bromkowych, jodkowych, siarczkowych, fluorkowych, a także termalnych (tabela 2). W połączeniu tworzą one wody charakteryzujące się leczniczym oddziaływaniem na pacjenta poddawanego kąpielom, inhalacjom lub też kuracji pitnej [8]. W Ciechocinku leczy się choroby narządów ruchu i reumatyczne, choroby krążenia oraz układu oddechowego, zarówno u dzieci, jak i dorosłych [8,9]. Tabela. 2. Charakterystyka czynnych ujęć wód mineralnych w Ciechocinku [9]. Lp. Głębokość Rok Temperatura Mineralizacja [m] wykonania [ C] ogólna [mg/dm 3 ] Wykorzystywanie , Tężnia warzelnia / Balneoterapia , , Balneoterapia 4. 23, Basen , Basen rozlewnia , Basen rozlewnia / Balneoterapia , Rozlewnia wód 4.2. Wykorzystanie wód geotermalnych na cele rekreacyjne Z każdym rokiem przybywa w Polsce w miejsc, gdzie można skorzystać z kąpieli geotermalnych w celach turystycznych. Wszystkie obiekty oferują ciepłe solanki bądź/i wodę ogrzewaną ciepłem geotermalnym [28] Bukowina Tatrzańska (Terma Bukowina Tatrzańska) 5

6 W roku 2005 dla otworu Bukowina Tatrzańska zatwierdzono zasoby eksploatacyjne w ilości Q=40,0 m 3 /temperaturze wody o temperaturze 64,5 C. Woda wydobywana z odwiertu eksploracyjnego, po przekazaniu ciepła w wymiennikach ciepła i w basenach kąpielowych, jest odprowadzana (po dodatkowym schłodzeniu) do płynącego w sąsiedztwie potoku Poroniec [29,30]. Terma Bukowina Tatrzańska jest jednym z największych i najnowocześniejszych obiektów w Europie, łączna powierzchnia lustra wody wynosi 1885 m 2, a pojemność basenów 2260 m 3. Obiekty termalne obejmują 6 basenów zewnętrznych i 6 wewnętrznych wyposażonych w systemy do hydromasażu. W skład kompleksu wchodzą: basen pływacki (temperatura wody 28-30ºC), baseny rekreacyjne (temperatura wody 30-36ºC), baseny z hydromasażem (temperatura wody 30-36ºC), brodziki (temperatura wody 30-36ºC), grota skalna, zjeżdżalnie o łącznej długości 100 m (Fig. 12). Figure 12. Zjeżdżalnie w Bukowinie Tatrzańskiej (fot. B. Igliński) Podsumowanie 6

7 Polska posiada duże zasoby energii geotermalnej do bezpośredniego wykorzystania, zwłaszcza w szeroko pojętym ciepłownictwie (ciepłownie geotermalne, pompy ciepła). Jednak pomimo perspektywicznej bazy zasobowej, dużego zainteresowania potencjalnych inwestorów i odbiorców, rozwój geotermii w Polsce napotyka na istotne bariery rozwoju: przepisy prawne i warunki finansowe nie sprzyjające inwestowaniu, skomplikowane i długie procedury prawne i administracyjne (co powoduje opóźnienia w uruchomianiu środków na inwestycje, spadek ich wartości, zniechęcenie inwestorów), brak wystarczających zachęt i instrumentów ekonomicznych, brak zielonych certyfikatów na ciepło geotermalne, wysokie koszty inwestycyjne, oraz brak wystarczającej wiedzy społeczeństwa na temat geotermii. Polska staje obecnie przed dużym wyzwaniem, ażeby sprostać w/w barierom. Rozwój geoenergetyki, helioenergetyki, aeroenergetyki, hydroenergetyki oraz bioenergetyki pozwoli Polsce uniezależnić się energetycznie, jak również obniżyć cenę za ciepło i energię elektryczną dla odbiorców energii. Literatura [1] B. Igliński i in., Technologie bioenergetyczne, Wyd. UMK, Toruń [2] (wejście ). [3] (wejście ). [4] H. Kaliś, Warto inwestować we własne źródła energii, Konferencja Inwestycje w źródła wytwarzania energii w przemyśle, Włocławek, [5] (wejście ). [6] A. Słupczewski, U. Radovic, Koszty zewnętrzne wytwarzania energii elektrycznej w Polsce, Biuletyn Miesięczny PSE, 14-29, styczeń [7] Rozporządzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 9 grudnia 2004 r. w sprawie szczegółowego zakresu obowiązku zakupu energii elektrycznej i ciepła wytworzonych w odnawialnych źródłach energii, Dz. U. Nr 267, poz [8] Dyrektywa 2001/77/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 27 września 2001 r. w sprawie wspierania produkcji na rynku wewnętrznym energii elektrycznej wytwarzanej ze źródeł odnawialnych, Dziennik Urzędowy Wspólnot Europejskich, L 283/33. [9] E. Gańko, Potencjał techniczny produkcji roślin na cele energetyczne w Polsce, materiały XII Konferencji Naukowej Uprawa roślin energetycznych a wykorzystanie rolniczej przestrzeni produkcyjnej w Polsce, Puławy [10] (wejście ). [11] D. Szamańska, J. Chodowska-Miszczuk, Endpgenous resources utilization of rurar areas In shaping sustainable development in Poland, Renewable and Sustainable Energy Reviews , [12] M. Jakubiak, W. Kortylewski, Pelety podstawowym biopaliwem dla energetyki, Archiwum Spalania 8 (3-4), , [13] P. Gradziuk (red.), Biopaliwa, Wyd. Wieś Jutra, Warszawa [14] H. Poślednik, Ciepłownie w Piszu rok doświadczeń, Czysta Energia 2, 22-26, [15] P. Sołowiej, K. Nalepa, M. Neugebauer, Analiza energetyczno-ekonomiczna produkcji energii cieplnej w kotłowniach na zrębki drewna, Inżynieria Rolnicza 2(100), , [16] (wejście ). [17] Igliński B., Iglińska A., Kujawski W., Buczkowski R., Cichosz M., Bioenergy in Poland, Renewable and Sustainable Energy Reviews 15, , [18] Ustawa z dnia 25 sierpnia 2006 r. o biokomponentach i biopaliwach ciekłych, Dziennik Ustaw z 2006 r. Nr 169 poz

8 [19] J. Tys i in, Technologie i ekonomiczne uwarunkowania produkcji biopaliwa z rzeaku, Rozprawy i Monografie, Instytut Agrofizyki im. Bohdana Dobrzańskiego PAN, Lublin [20] J. Krzymański (red.), Olej rzepakowy nowy surowiec, nowa prawda, Polskie Stowarzyszenie Producentów Oleju, Warszawa [21] G. Wiśniewski (red.), Ocena stanu i perspektywy produkcji krajowej urządzeń dla energetyki odnawialnej, EC BREC, Warszawa [22] (wejście ). [23] A. Oniszak- Popławska; M. Zowsik; G. Wiśniewski, Produkcja i wykorzystanie biogazu rolniczego, EC BREC/ IBMER, Warszawa [24] J. Krzak, Biogazownie w Polsce niedocenione źródło energii, INFOS 4(51), 1-4,