Dotychczasowy stan rozwoju geotermii w Polsce i naturalne warunki jej rozwoju

Transkrypt

1 Państwowy Instytut Geologiczny- Państwowy Instytut Badawczy Oddział Karpacki ul. Skrzatów 1, Kraków Dotychczasowy stan rozwoju geotermii w Polsce i naturalne warunki jej rozwoju Józef Chowaniec Warszawa, r.

2 Wstęp Polska nie należy do państw bogatych w wody termalne. W Polsce wodami termalnymi są wody zwykłe (<1000 mg/dm 3 ) lub mineralne ( 1000 mg/dm 3 ), których temperatura mierzona na wypływie ze źródeł naturalnych lub odwiertów wynosi co najmniej 20 C. W rozumieniu Prawa Geologicznego i Górniczego wody termalne stanowią kopalinę (Dz.U. z 2011 r. nr 163, poz.981). Wody podziemne, mają temperatury i mineralizacje zależne od głębokości występowania i czasu wymiany oraz litologii skał macierzystych. Najogólniejszy podział wód podziemnych wyróżnia wody zwykłe, mineralne i termalne.

3 Wody termalne Wody głębokich poziomów wodonośnych, są zawsze wodami termalnymi. Nie wszędzie jednak warto je eksploatować. Aby wydobycie było opłacalne musi być spełnione kilka warunków: wydajność wypływu powinna być możliwie wysoka, mineralizacja możliwie niska dla uniknięcia korozji i zanieczyszczenia, temperatura zadawalająca dla planowanego zastosowania, a głębokość zalegania możliwie niezbyt wielka dla ekonomicznej eksploatacji. Bardzo istotnym czynnikiem jest odnawialność zasobów. Zbiorniki wód termalnych nie są nieograniczonym skarbcem ciepła, z którego można czerpać bez ograniczeń. Ich eksploatacja podlega takim samym ograniczeniom, jak eksploatacja zwykłych wód podziemnych, czyli z warstwy wodonośnej można wydobywać tylko tyle, na ile pozwalają zasady racjonalnej gospodarki zasobami.

4 Niecka podhalańska Obszar niecki podhalańskiej jest jednym z kilku najważniejszych w Polsce, z wodami o temp. w zakresie C, mineralizacji do ok. 3 g/dm 3 i dobrej odnawialności wody. Jest to jednak transgraniczny system wodonośny i dlatego celowym jest rozważanie jego występowania w odniesieniu do parametrów połączonych z nim hydraulicznie niecek przytatrzańskich, położonych na obszarze Słowacji. Dlaczego wody termalne występują w nieckach otaczających Tatry? Ponieważ istnieją korzystne warunki geologiczno-strukturalne: odpowiednie warstwy wodonośne (dolomity, wapienie, piaskowce), posiadające wychodnie w Tatrach oraz Tatrach Niskich; dobra izolacja od powierzchni (flisz podhalański); zadawalająca głębokość niecek i dobra odnawialność zasobów. Nigdzie indziej w zachodnich Karpatach nie ma takiego dobrze wodonośnego podłoża z wychodniami zapewniającymi współczesne zasilanie.

5 Przekrój niecki podhalańskiej A A' [m n.p.m.] S 2000 N [km] krystalinik tatrzański utwory węglanowe Krapat wewnętrznych (mezozoik) flisz podhalański (paleogen) eocen węglanowy (eocen środkowy) pieniński pas skałkowy (kreda - paleogen) utwory fliszowe Karpat zewnętrznych (paleogen) utwory czwartorzedowe Kotliny Orawsko-Nowotarskiej utwory neogenu Kotliny Orawsko-Nowotarskiej kierunki przepływu wód zwykłych kierunki przepływu wód termalnych infiltracja wód opadowych główne uskoki

6 Uproszczona mapa geologiczna niecek przytatrzańskich z zaznaczonymi kierunkami przepływów

7 Wybrane parametry hydrogeologiczne niecek Niecka k [m/s] Q [m 3 /godz] T [ o C] M [g/dm 3 ] Podhalańska 2, , ,22 3,2 Skoruszyńska 3, ,2 1,5 Liptowska 8, , , ,35 4,7 Popradzka (Popradska Kotlina, Levočska Panva) n 10-6 n ,6 3,9

8 Typy chemiczne wód niecek przytatrzańskich Podhalańska SO 4 -Cl-Na-Ca, SO 4 -Ca-Na, HCO 3 -SO 4 -Mg-Na, HCO 3 -SO 4 -Ca-Mg-Na, HCO 3 -Na-Ca, HCO 3 -Ca-Mg, SO 4 -HCO 3 -Cl-Na-Ca Skoruszyńska SO 4 -Ca(Mg), SO 4 -HCO 3 -Ca-Mg-Na Liptowska Popradzka (Levočska Panva) HCO 3 -Ca-Mg, HCO 3 -SO 4 -Ca-Mg, HCO 3 -SO 4 -Ca-Na-Mg, SO 4 -HCO 3 -Ca-Mg HCO 3 -Ca-Mg, SO 4 -HCO 3 -Ca-Mg

9 Zasoby eksploatacyjne Lokalizacja/nazwa otworu Wykorzystywane: Zakopane/ Zakopane IG-1 Zakopane/ Zakopane -2 Zakopane/Szymoszkowa GT-1 Bańska Niżna/Bańska IG-1 Bańska Niżna/Bańska PGP-1 Biały Dunajec/ Biały Dunajec PAN-1 Biały Dunajec/ Biały Dunajec PGP-2 Bukowina/Bukowina Tatrz.PIG/PNiG-1 Murzasichle/Zazadnia IG-1 Białka/Białka Tatrzańska GT-1 Q eks [m 3 /h] Temp. [ o C] Min. [g/dm 3 ] , , , , , (chłonność) 82 2,6 400 (chłonność) 86 2, ,5 1, ,0 0, ,79 Będące w trakcie budowy: Witów/Chochołów IG-1 Poronin/Poronin PAN-1 Niewykorzystywane: Zakopane/Furmanowa IG-1 Witów/Siwa Woda-IG , , ,5 0,58 4,0 20 0,42

10 Zasoby dyspozycyjne W 1997 r. zostały udokumentowane zasoby dyspozycyjne niecki podhalańskiej (dla obszaru 350 km 2 ) w ilości: m 3 /24 h (983 m 3 /h). Sumaryczne zasoby eksploatacyjne, dla dotychczas wykonanych wierceń, wynoszą:1 267 m 3 /h z czego: dla istniejących obiektów: 983 m 3 /h oraz 600 m 3 /h dla otworów chłonnych, dla obiektów będących w budowie: 190 m 3 /h. Niewykorzystywane zasoby: 94 m 3 /h Ponownie, w 2011 r. zostały udokumentowane zasoby niecki podhalańskiej (dla obszaru 445 km 2 ) w ilości: m 3 /24 h (980 m 3 /h).

11 Karpaty zewnętrzne Parametry hydrogeologiczne fliszu Karpat zewnętrznych są zdecydowanie niższe od parametrów utworów budujących podłoże niecki podhalańskiej. Wody termalne na tym obszarze są rozpoznane punktowo, a skomplikowana budowa geologiczna ogranicza uzyskanie większych ich ilości. Występują one w zbiornikach zamkniętych i dlatego ich zasoby są ograniczone. Z dotychczasowych badań wynika, że flisz zewnętrznokarpacki jest mało perspektywicznym kolektorem dla uzyskania wód termalnych w znaczących ilościach. Najkorzystniej wypada rejon Poręby Wielkiej, gdzie uzyskano z pojedynczego ujęcia do 12,1 m 3 /h wody o min. 21,8 g/dm 3 i temp. 42 o C na wypływie oraz w Wiśniowej koło Strzyżowa, stwierdzając wody termalne o temp. 84 o C i mineralizacji ok. 7,0 g/dm 3. Wody te zostały nawiercone okazjonalnie podczas poszukiwań ropy naftowej. Dlatego nie było możliwości określenia zasobów eksploatacyjnych, stąd przedwczesne są opinie o możliwości wykorzystania tych wód do celów grzewczych.

12 Zapadlisko przedkarpackie Wody termalne nawiercono również w zapadlisku przedkarpackim. Pochodzą one z utworów mioceńskich oraz ze spękanych i porowatych skał podłoża. Wody te charakteryzują się zróżnicowaną temperaturą, od 20 do ponad 60 o C. Większość ich jest wysokozmineralizowana. Głębsze wody pietra mioceńskiego są typu Cl-Na o mineralizacji nawet do około 260 g/dm 3. Najbardziej obiecujący cy jest zbiornik dewoński o miąższości utworów wodonośnych do 1000 m i temperaturze o C. Generalnie wody utworów dewonu i starszych są słabo rozpoznane, a należące do nich wody typu Cl-Na mają średnią mineralizację około 100 g/dm 3.

13 Sudety W Sudetach powszechnie spotykamy wody termalne wyłącznie w skałach krystaliczych o mineralizacji poniżej 1g/dm 3. We wschodniej części Sudetów wody termalne charakteryzują się niską mineralizacją, w granicach 0,18 0,21 g/dm 3, temperaturą w przedziale C oraz wydajnością 1,2-108 m 3 /h. Zawierają one siarczki, fluorki, kwas krzemowy i często są radoczynne. Wody termalne Lądka-Zdroju charakteryzują się specyficznym typem chemicznym HCO 3 -F-Na oraz temperaturą sięgającą 45 C. W zachodnich Sudetach wody termalne charakteryzują się wyższą temperaturą od 22 do 87,6 C (otwór C-1 w Cieplicach Śląskich- Zdroju) i mineralizacją (0,52-0,69g/dm 3 ), nie zawierają siarkowodoru lecz siarczany, fluorki i kwas krzemowy. Najczęściej są typu SO 4 -HCO 3 -Na.

14 Niż Polski Na Niżu Polskim wody termalne występują w obrębie rozległych struktur synklinalnych, w których wykształcone są dwa główne zbiorniki o największym znaczeniu użytkowym: zbiornik dolnojurajski i zbiornik dolnokredowy. Wody termalne występują w ośrodku porowo-szczelinowym wykształconym w postaci piasków i piaskowców z przewarstwieniami utworów słabo przepuszczalnych: iłowców, iłowców piaszczystych, mułowców i mułowców piaszczystych. Zasilanie ma miejsce głównie na podkenozoicznych wychodniach w brzeżnych strefach struktur synklinalnych. W mniejszym stopniu zasilanie odbywa się poprzez półprzepuszczalne utwory czwartorzędowe lub paleogeńskoneogeńskie oraz przez okna hydrogeologiczne. Wody termalne są na ogół typu chlorkowo-sodowego, o mineralizacji od poniżej 1 do ponad 100 g/dm 3, z zawartością jodu, bromu i kwasu metaborowego. Potencjalna wydajność ujęć często dochodzi do 65 m 3 /h, niekiedy przekraczając 250 m 3 /h a temperatura do 67 C.

15 Występowanie wód termalnych w Polsce

16 Wykorzystanie Wody termalne wykorzystywane są głównie do: celów grzewczych w dubletach geotermalnych, celów grzewczych z wykorzystaniem wymienników ciepła, celów balneologicznych i rekreacyjnych. Wody termalne Podhala wykorzystywane są do: celów grzewczych z wykorzystaniem dubletu geotermalnego, celów grzewczych z wykorzystaniem wymienników ciepła, celów rekreacyjnych i balneologicznych, suszenia drewna, hodowli ryb, uprawy warzyw. Na obszarze Słowacji wykorzystywane są jedynie do rekreacji.

17

18 Wg. W. Górecki (2011) Atlas zasobów wód i energii geot. Karpat Zachodnich

19 Wg. W. Górecki (2011) Atlas zasobów wód i energii geot. Karpat Zachodnich

20 Główne parametry instalacji geotermalnych w Polsce w latach wg. B. Kępińskiej (2011)

21 Wg. W. Górecki (2011) Atlas zasobów wód i energii geot. Karpat Zachodnich

22 MAPA STRUMIENIA CIEPLNEGO POLSKI (wg J. Szewczyk, D. Gientka, 2007 ) Obszary podwyższonych wartości strumienia, oznaczone na mapie kolorem czerwonym, posiadają największe perspektywy dla pozyskiwania energii geotermalnej. Najlepsze możliwości rozwoju energetyki geotermalnej występują zazwyczaj na obszarach o wysokiej wartości strumienia cieplnego, przy jednoczesnej obecności formacji wodonośnych oraz dobrych warunkach hydrogeologicznych. Na terenie Sudetów i niecki podhalańskiej spełniony jest jedynie drugi warunek.

23

24

25 Jaszczurówka

26 Woda termalna z otworów w Zakopanem (Zakopane IG-1 i Zakopane-2) wykorzystywana jest do rekreacji w Aqua Parku

27 Białka Tatrzańska Terma Bania

28 Bukowina Tatrzańska Terma Hotel Spa

29 Zagrożenia Największym zagrożeniem zasobów wód termalnych jest nadmierna eksploatacja, zwłaszcza na małym obszarze niecki podhalańskiej, a w szczególności jej północno-wschodniej części, gdzie duże wieki świadczą o słabej odnawialności. Pewnym zagrożeniem jakości wód są zmiany składu chemicznego obserwowane w niektórych otworach. Istotnym problemem jest wytrącanie wtórnych związków mineralnych, które obok korozji, jest jednym z głównych problemów towarzyszących eksploatacji wód termalnych i powodujących kolmatację instalacji i skał zbiornikowych. Ocena tendencji do wytrącania osadów stanowi jeden z podstawowych elementów badań, który powinien być uwzględniony już na etapie instalacji geotermalnej, udostępniania i testowania złóż wód termalnych, a także na etapie ich wydobywania i zatłaczania.

30 Podsumowanie Wody termalne na obszarze Polski wykorzystywane są głównie do celów grzewczych, rekreacyjnych i balneologicznych. Niecki przytatrzańskie stanowią zarówno na obszarze Polski jak i Słowacji znakomite zbiorniki wód termalnych nadających się do celów rekreacyjnych i tak głównie wykorzystywanych. Stwierdzona ostatnio słaba odnawialność wód w północno-wschodniej części niecki podhalańskiej powinna być przedmiotem szczególnej troski w zarządzaniu tymi wodami i planach zagospodarowania tego rejonu. Po początkowej fascynacji tym odnawialnym źródłem energii i oczekiwanych korzyściach ekonomicznych okazało się, że koszty eksploatacji w obecnej chwili przekraczają koszty tradycyjnego ogrzewania, a korzyści ekologiczne w postaci czystego powietrza nad Zakopanem są mało przekonywujące dla indywidualnych odbiorców energii. Z tego względu bardziej obiecujące są zastosowania rekreacyjno-lecznicze.

31 Dziękuję za uwagę