Możliwości zagospodarowania zasobów wód termalnych udokumentowanych na Niżu Polskim

NOGA Bogdan 1 KOSMA Zbigniew 2 MOTYL Przemysław 3 Możliwości zagospodarowania zasobów wód termalnych udokumentowanych na Niżu Polskim WSTĘP Od wielu lat zainteresowanie zarówno naukowców jak i przedsiębiorców skierowane jest na poszukiwanie niekonwencjonalnych źródeł energii. Szczególny wkład na tym polu mają badania geologiczne, które wykonywane są celu poszukiwania i rozpoznawania zasobów geotermalnych. Na Niżu Polskim takie badania prowadzone są od połowy lat 90-tych ubiegłego wieku. Do 2005 roku badania te zaowocowały uruchomieniem czterech ciepłowni geotermalnych, które pracują do dnia dzisiejszego. Najbardziej wzmożone badania geologiczne związane z poszukiwaniem i rozpoznawaniem zasobów geotermalnych na Niżu Polskim prowadzone były w latach 2008-2012. W tym okresie rozpoznano 8 nowych zasobów wód termalnych rozlokowanych na całym obszarze Niżu Polskiego. Złoża te charakteryzują sie różnymi temperaturami oraz mogą być eksploatowane z różnymi wydajnościami. To głównie te dwa parametry decydują o technicznych i ekonomicznych możliwościach zagospodarowania rozpoznanych zasobów geotermalnych. Do określenia przydatności energetycznej rozpoznanej na Niżu Polskim wody termalnej dokonano porównania jej parametrów z parametrami pracy działających już instalacji. W celu określenia możliwości produkcji prądu elektrycznego z wód termalnych na Niżu Polskim ich temperaturę porównano z systemami ORC działającymi na świecie. Pod uwagę wzięto tutaj tylko te systemy, w których wykorzystywana jest woda termalna o temperaturze około 100 o C czyli temperaturze zbliżonej do tej możliwej do pozyskania na Niżu Polskim. Możliwości wykorzystania nowych zasobów geotermalnych na Niżu Polskim do celów ciepłowniczych przeprowadzono poprzez porównanie ich temperatury z temperaturą wody termalnej eksploatowanej w już działających na Niżu Polskim ciepłowniach geotermalnych. Dodatkowo dokonano analizy możliwości zwiększenia pozyskiwania ciepła geotermalnego w oparciu o już istniejące otwory. 1 CHARAKTERYSTYKA ZASOBÓW GEOTERMALNYCH Energia geotermalna jest energią wnętrza Ziemi zgromadzoną w skałach oraz wodach podziemnych. Ciepło we wnętrzu Ziemi jest ciepłem pierwotnym, które powstało w trakcie formowania się naszej planety, a częściowo jest ciepłem pochodzącym głównie z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych [2, 29, 32, 43]. W zależności od głębokości i sposobu pobierania ciepła Ziemi rozróżnić można dwa rodzaje zasobów geotermalnych: hydrotermalne i petrotermalne. Zasoby hydrotermalne (naturalne) gdzie nośnikiem energii geotermalnej zazwyczaj jest para wodna lub woda termalna zgromadzona w szczelinach i porach skał wodonośnych znajdujących się we wnętrzu Ziemi. Przydatność zasobów hydrotermalnych jako źródła energii zależy głównie od ich temperatury oraz możliwej do pozyskania wydajności [22]. Zasoby petrotermalne (sztuczne) charakteryzują się brakiem naturalnego medium do odebrania ciepła od skał i przekazania go na powierzchnię [1]. Gorące skały występują zazwyczaj na 1 Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Mechaniczny; 26-600 Radom; ul. Krasickiego 54. Tel: + 48 48 361-71-23, Fax: + 48 48 361-71-32, b.noga@uthrad.pl 2 Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Mechaniczny; 26-600 Radom; ul. Krasickiego 54. Tel: + 48 48 361-71-21, Fax: + 48 48 361-71-32, z.kosma@uthrad.pl 3 Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu, Wydział Mechaniczny; 26-600 Radom; ul. Krasickiego 54. Tel: + 48 48 361-71-23, Fax: + 48 48 361-71-32, p.motyl@uthrad.pl 7852

głębokościach 3-5 km i pozwalają na ogrzanie wtłoczonego do nich medium, którym może być woda. Koncepcja wykorzystania energii zawartej w gorących skałach polega na wykonaniu co najmniej dwóch otworów wiertniczych, za pomocą których wymuszony zostanie zamknięty obieg wody. Woda przez jeden z otworów wiertniczych wprowadzana będzie do nagrzanych skał, w których strefa szczelinowa występuje naturalnie bądź tez powstała w sposób sztuczny np. poprzez szczelinowanie hydrauliczne. Po ogrzaniu się od spękanych skał gorąca woda i/lub para jest następnie wydobywana na powierzchnię za pomocą drugiego otworu (kilku otworów) [18]. W Polsce prowadzone są badania nad zastosowaniem technologii HDR w krystaliniku sudeckim [17, 41]. Energetyczne wykorzystanie zarówno zasobów hydrotermalnych jak i petrotermalnych w głównej mierze zależy od ich entalpii, która jest uzależniona od temperatury nośnika ciepła (para, woda termalna, skały podziemne). W literaturze przedmiotu zasoby geotermalne dzielone są na te o niskiej, średniej i wysokiej entalpii. W tabeli 1 przedstawiono klasyfikacje zasobów geotermalnych w zależności od ich temperatury [3, 14, 20, 31, 33]. Tab. 1. Klasyfikacja zasobów geotermalnych w zależności od ich temperatury [ o C] Entalpia Źródło kryterium niska średnia wysoka Muffler, Cataldi [31] < 90 90-150 > 150 Hochstein [20] < 125 125-225 > 225 Benderitter, Cormy [14] < 100 100-200 > 200 Nichelson [33] <= 150 - > 150 Axelsson, Gunnlaugsson [3] <= 190 - > 190 Zasoby par geotermalnych, czyli złoża o wysokiej entalpii występują na obszarach młodego wulkanizmu, gdzie źródło ciepła jest dostępne na niewielkich głębokościach. W tym przypadku bezpośrednim źródłem ciepła jest magma znajdująca się płytko w skorupie ziemskiej lub wydobywająca się jako lawa podczas erupcji wulkanicznej. Temperatury w złożach par przekraczają 150 o C i w zależności od temperatury i ciśnienia mogą one udostępniać mieszaninę wody i pary a w niektórych przypadkach parę suchą [44]. Zasoby par geotermalnych w niektórych krajach na świecie wykorzystywane są do produkcji energii geotermalnej w elektrowniach bądź elektrociepłowniach geotermalnych. Zasoby wód termalnych, czyli złoża o średniej i niskiej entalpii, których temperatura nie przekracza 150 o C są eksploatowane najczęściej. Źródłem ciepła jest tutaj głównie naturalny strumień cieplny Ziemi. Zasoby wód termalnych niskiej entalpii, czyli te o temperaturze poniżej 90 o C występują na znacznie większym obszarze w porównaniu z tymi o średniej i wysokiej entalpii. Zasoby par i wód termalnych w różnym stopniu są eksploatowane w 78 krajach z czego w 72 krajach energię geotermalną wykorzystuje się w sposób bezpośredni, natomiast produkcja prądu elektrycznego ma miejsce w 24 krajach [15]. 2 MOŻLIWOŚCI ZAGOSPODAROWANIA WÓD TERMALNYCH W celu ujęcia płynów geotermalnych (para lub woda termalna) należy wykonać odpowiednio głęboki otwór wydobywczy. Biorąc pod uwagę stopień mineralizacji nośników zasobów geotermalnych, systemy ich pozyskiwania można podzielić na jednootworowe oraz wielootworowe. Jednootworowe systemy eksploatacyjne stosowane są w przypadku zasobów geotermalnych słabo zmineralizowanych. Przy tego typu systemie schłodzony na wymiennikach ciepła płyn geotermalny jest następnie zagospodarowywany na powierzchni np. do celów spożywczych jak to ma miejsce w Geotermii Mazowieckiej gdzie z utworów kredy dolnej wydobywana jest woda słodka [4]. Wysoka mineralizacja wydobywanego płynu geotermalnego determinuje stosowanie dubletu geotermalnego zbudowanego najczęściej z otworu wydobywczego i otworu chłonnego [13]. Podstawową zasadą 7853

działania dubletu geotermalnego jest zapewnienie ciągłości przepływu pomiędzy otworem wydobywczym (eksploatacyjnym), a otworem chłonnym wynikającą z konieczności wtłaczania w tym samym czasie wydobytego ze złoża płynu geotermalnego celem jego ponownego ogrzania. Odległość miedzy otworami powinna być obliczana na podstawie modelu matematycznego i powinna być dobrana w taki sposób, aby zoptymalizować czas przebicia się frontu chłodnego do otworu wydobywczego. 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 od otworu wydobywczego. W tym przypadku obydwa otwory mogą być wykonywane niemalże w tym samym punkcie. Na Niżu Polskim takie rozwiązanie funkcjonuje obecnie jedynie w Stargardzie Szczecińskim [6]. Wytwarzanie energii elektrycznej przy wykorzystaniu zasobów geotermalnych odbywa się głównie w konwencjonalnych turbinach parowych i elektrowniach binarnych, w zależności od właściwości wydobytego płynu geotermalnego. Tradycyjne turbiny parowe wymagają płynu geotermalnego o temperaturze co najmniej 150 o C i mogą pracować w wariancie z wylotem zużytej pary do atmosfery bądź w wariancie jej skraplania i ponownego zatłaczania do górotworu. Energetyczne wykorzystanie wód termalnych o średniej bądź niskiej entalpii na dzień dzisiejszy będzie możliwe jedynie w przypadku budowy elektrowni bazujących na obiegach niskotemperaturowych, do których można zaliczyć tzw. organiczny obieg Rankine'a (ORC - Organic Rancine Cycle) oraz obieg Kaliny [36]. Przez dobór odpowiednich płynów niskowrzących układy elektrownie binarne mogą być przeznaczone do wykorzystywania wody termalnej w zakresie temperatur 85-170 o C. Górna granica zależy od stabilności termicznej czynnika niskowrzącego, a dolna granica jest uzależniona od czynników techniczno-ekonomicznych. Najbardziej efektywnym i najprostszym sposobem zagospodarowania energii płynów geotermalnych o niskiej entalpii jest ich zastosowanie do ogrzewania w gospodarce komunalnej, w rolnictwie, w procesach technologicznych oraz jako wspomaganie konwencjonalnych ciepłowni. Różnorodność możliwych rozwiązań technicznych i struktura urządzeń służących do pozyskania ciepła z wnętrza ziemi wynikają z konieczności dostosowania rodzaju i wielkości ujęcia geotermalnego do potrzeb i parametrów instalacji odbiorczej ciepła, przy uwzględnieniu lokalnych warunków technicznych oraz wyników rachunku ekonomicznego. Wiąże się to z tym, że zapotrzebowanie ciepła przez jego odbiorców jest najczęściej zmienne w czasie. Dotyczy to w szczególności zapotrzebowania na ciepło do ogrzewania pomieszczeń, którego ilość zależy od temperatury zewnętrznej. Zastosowanie wody termalnej w agrobiznesie (rolnictwo i wodne farmy hodowlane) są szczególnie zachęcające tam gdzie są bogate zasoby geotermalne, ponieważ wymagają ciepła niższych przedziałów temperatur. Wykorzystanie zużytego ciepła lub kaskadowe wykorzystanie energii geotermalnej również daje wspaniałe możliwości. Zastosowanie wody termalnej w przemyśle rolniczym może uwzględniać: ogrzewanie szklarni, rolniczych urządzeń wodnych, hodowlę zwierząt, ogrzewanie i nawadnianie gleby, plantację grzybów i generowanie biogazu. Energia ze źródeł geotermalnych może być wykorzystywana do ogrzewania obiektów szklarniowych i uprawy roślin. Optymalna temperatura wody przeznaczonej do podlewania zawiera się w przedziale 17-25 o C, podczas gdy woda studzienna ma temperaturę 7-10 o C. Podlewanie wodą podgrzaną wpływa korzystnie na tempo rozwoju i plonowanie uprawianych roślin [37]. Do ogrzewania szklarni wody termalne wykorzystano po raz pierwszy w Islandii w latach dwudziestych. Obecnie na całym świecie tysiące hektarów pod szkłem jest ogrzewanych wodami termalnymi. Wykorzystanie wód termalnych do upraw szklarniowych takich roślin jak: ogórki, pomidory, kwiaty, kaktusy, sadzonki drzew, pozwala zmniejszyć koszty eksploatacyjne (które stanowią do 35% ceny produktu) i prowadzić je w chłodniejszym klimacie, gdzie konwencjonalne szklarnie nie byłyby opłacalne [30]. Wykorzystanie energii wód termalnych w rybnych stawach hodowlanych jest z powodzeniem stosowane w Japonii, Chinach, USA i we Włoszech. Optymalna temperatura wody dla wzrostu ryb w zbiornikach hodowlanych wynosi 20-28 o C.Podgrzewanie wody powoduje szybszy przyrost masy ryb i skrócenie cyklu hodowlanego. 7854

Wody termalne zawierają zazwyczaj wiele różnorodnych składników mineralnych. Możliwe jest zatem pozyskiwanie z nich surowców chemicznych z wykorzystaniem ciepła do ewaporacji. W ostatnich latach obserwuje się wzmożone zainteresowanie przemysłu kosmetycznego wodami termalnymi i mineralnymi. Wody te stały się przedmiotem badań i zgłoszeń patentowych nie tylko wielkich koncernów, jak l'oréal (La Roche-Posay, Vichy) i Pierre Fabre (Avène), ale i małych firm kosmetycznych. Wody mineralne dostarczają organizmowi minerały i mikroelementy, które podobnie jak witaminy są niezbędne dla prawidłowego funkcjonowania komórek i tkanek. Wykorzystanie wód w celach balneoterapeutycznych i rekreacyjnych jest coraz popularniejsze, tak ze względu na lecznicze właściwości wód termalnych, jak i na możliwość całkowitego lub częściowego wykorzystania energii cieplnej w nich zawartej. W balneologii i rekreacji wykorzystane mogą być wody o określonym stopniu zmineralizowania, określonym składzie chemicznym i odpowiedniej temperaturze [19, 25, 38, 39]. 3 MOŻLIWOŚCI BUDOWY ELEKTROWNI GEOTERMALNYCH NA NIŻU POLSKIM Analizując temperaturę w otworach geotermalnych zlokalizowanych na terenie Niżu Polskiego bez trudu można zauważyć, że wypływa z nich woda o niskiej entalpii, czyli o temperaturze poniżej 90 o C (tabela 2). W związku z tym jednoznacznie można stwierdzić, że na Niżu Polskim nie ma możliwości budowy elektrowni geotermalnej z bezpośrednim wykorzystaniem płynu geotermalnego. Można natomiast rozważyć możliwość budowy elektrowni binarnej. Tab. 2. Parametry eksploatacyjne otworów geotermalnych zlokalizowanych na terenie Niżu Polskiego [4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 16, 21, 28, 34, 35, 40, 42] Wyszczególnienie Temperatura wypływu [ o C] Zasoby eksploatacyjne [m 3 /h] Mineralizacja [g/dm 3 ] Pyrzyce GT-1 Pyrzyce GT-3 61 340 120 Stargard Szczeciński GT-1 87 200 140 Tarnowo Podgórne GT-1 44 220 80 Uniejów PIG/AGH-2 68 120 8 Poddębice GT-2 72 115 < 0,5 Kleszczów GT-1 52 200 6 Mszczonów IG-1 40 60 < 0,5 Gostynin GT-1 82 120 144 Toruń TG-1 64 350 107 Piaseczno GT-1 45 120 90 Lidzbark Warmiński GT-1 24 120 21 Trzęsacz GT-1 27 180 14 Możliwości budowy elektrowni binarnej na Niżu Polskim zostaną ocenione poprzez porównanie temperatury i wydajności wody termalnej stosowanej w już działających elektrowniach binarnych na świecie z tymi uzyskanymi na Niżu Polskim. W tabeli 3 przedstawiono tylko siłownie binarne działające z najniższymi temperaturami wody termalnej. Porównując temperaturę wody termalnej w działających na świecie siłowniach binarnych (tabela 3) z temperaturą wody termalnej możliwą obecnie do wydobycia na terenie Niżu Polskiego (tabela 2) można stwierdzić, że w większości przypadków są one zdecydowanie odmienne (rys. 1). Na Niżu Polskim najwyższa temperatura 7855

wydobytej obecnie wody termalnej jest zbliżona do najniższej temperatury wody termalnej wykorzystywanej w działających na świecie siłowniach binarnych. Tab. 3. Przegląd instalacji siłowni binarnych [23, 24, 27] Wyszczególnienie Temperatura [ o C] Wydajność [m 3 /h] Cykl pracy Chena Hot Springs - USA 74 115 ORC Neustadt-Glewe - Niemcy 98 110 ORC Unterhaching - Niemcy 115 150 Kalina Altheim - Austria 106 100 ORC Bad Blumau - Austria 110 80 ORC Husavik - Islandia 121 90 Kalina Birdsville - Australia 98 97 ORC Najniższą temperaturą wody termalnej dysponuje elektrownia geotermalna w miejscowości Chena Hot Springs na Alasce (tabela 3). Chena jest elektrownią wykorzystującą do produkcji prądu źródła geotermalne o temperaturze 74 C. Budowa elektrowni jest modułowa, a prąd elektryczny wytwarzany jest w cyklu Rankine a (ORC). Wody termalne wydobywane są z głębokości 217 m przy wydajności 115 m 3 /h. Po ogrzaniu czynnika roboczego w wymienniku ciepła (parowniku) powstaje para napędzająca turbinę osiągając 400 kwe. Skraplacz chłodzony jest wodą o temperaturze 5 o C pochodzącą z pobliskiego potoku. Na Niżu Polskim najwyższą temperaturę wody termalnej zanotowano w otworze Stargard szczeciński GT-1, z którego wypływa woda o temperaturze 87 o C. Obecnie w Stargardzie Szczecińskim woda termalna jest eksploatowana z wydajnością około 100 m 3 /h. Różnica w stosunku do zasobów eksploatacyjnych spowodowana jest problemami z zatłaczaniem schłodzonej wody termalnej. Problemy te związane są z wtórnym wytrącaniem się związków chemicznych ze schłodzonej wody termalnej oraz korozją stalowych elementów instalacji geotermalnych. Rys. 1. Porównanie temperatury wody termalnej wykorzystywanej w siłowniach binarnych działających na świecie z temperaturą wody termalnej możliwą obecnie do wydobycia na terenie Niżu Polskiego Jak widać z analizy przeprowadzonej na rysunku 1 niemal wszystkie siłownie binarne działające na świecie wykorzystują zdecydowanie wyższą temperaturę wody termalnej od tej rozpoznanej na Niżu Polskim. W związku z tym można stwierdzić, że na Niżu Polskim nie ma obecnie typowego otworu geotermalnego z temperaturą wody termalnej sprzyjającą budowanie siłowni binarnych. Wyższych temperatur należy spodziewać się w utworach trasu górnego, środkowego oraz dolnego. W tym 7856

przypadku wydajności eksploatowanej wody mogą okazać się niezadawalające, co potwierdzono otworem Toruń TG-1, którym opróbowano utworu triasu środkowego wapień muszlowy. Na Niżu Polskim panują jednak bardzo dobre warunki związane z ilościami możliwej do pozyskania wody termalnej (rys. 2). Są to jednak wydajności zaczerpnięte z dokumentacji hydrogeologicznych, w których podawana jest maksymalna wydajność z jaką można eksploatować wodę termalną. W rzeczywistych warunkach występują bardzo poważne problemy z zatłaczaniem schłodzonej wody za pomocą otworu chłonnego. Na podstawie obserwacji instalacji geotermalnych działających na Niżu Polskim należy stwierdzić się problemów związanych z korozją i kolmatacją otworów chłonnych. Rys. 2. Porównanie wydajności wody termalnej wykorzystywanej w siłowniach binarnych z wydajnością wody termalnej możliwą obecnie do wydobycia na terenie Niżu Polskiego 4 MOŻLIWOŚCI BUDOWY NOWYCH CIEPŁOWNI GEOTERMALNYCH NA NIŻU POLSKIM Mimo, iż na Niżu Polskim nie ma sprzyjających warunków do wykorzystania zasobów geotermalnych do produkcji energii elektrycznej to jednak można je wykorzystać do celów ciepłowniczych. Obecnie na Niżu Polskim pracuje 4 ciepłownie geotermalne uruchomione w latach 1996-2005. Są to ciepłownie geotermalne funkcjonujące w Pyrzycach, Mszczonowie, Uniejowie oraz Stargardzie Szczecińskim. W ostatnim czasie uruchomiono ciepłownię geotermalna w Poddębicach. Aby ocenić energetyczną przydatności pozyskanej z nowych otworów geotermalnych wody termalnej porównano jej temperaturę z temperaturą wody wydobywanej w obecnie działających ciepłowniach geotermalnych na terenie Niżu Polskiego. Jak wynika z analizy zaprezentowanej na rysunku 3 prawie we wszystkich przypadkach udokumentowane nowe zasoby wody termalnej na Niżu Polskim są zbliżone do temperatury wody termalnej wykorzystywanej w już działających ciepłowniach geotermalnych. Wody termalne udokumentowane w Lidzbarku Warmińskim i Trzęsaczu mogą być ewentualnie wykorzystywane za pośrednictwem np. sprężarkowych pomp ciepła. W celu dodatkowej oceny przydatności nowo pozyskanych wód termalnych do celów ciepłowniczych porównano możliwości ich eksploatacji z wydajnością możliwą do pozyskania w już istniejących ciepłowniach geotermalnych działających na Niżu Polskim. Jak widać z analizy przedstawionej na rysunku 4 we wszystkich nowych otworach uzyskano wydajności zbliżone do tych wykorzystywanych w już działających ciepłowniach geotermalnych. Dla obiektywnej oceny we wszystkich przypadkach porównywane są zasoby eksploatacyjne, a nie obecnie rzeczywiście eksploatowane. Po przeanalizowaniu parametrów wody termalnej we wszystkich nowych otworach geotermalnych wykonanych po 2008 roku na Niżu Polskim można stwierdzić, że prawie we wszystkich potencjalnie możliwych do wybudowania na terenie Niżu Polskiego ciepłowniach geotermalnych eksploatacja wody termalnej powinna odbywać się za pomocą dubletów geotermalnych. Na dzień dzisiejszy jedyny wyjątek może stanowić woda termalna pochodząca z otworu Poddębice GT-2. Ze względu na 7857

to, że jest to woda pitna po schłodzeniu będzie mogła być przetłaczana do miejskiego systemu wodociągowego. Podobne rozwiązanie jest obecnie stosowane w Geotermii Mazowieckiej. Rys. 3. Porównanie temperatury wody termalnej w ciepłowniach działających na Niżu Polski z temperaturą wody termalnej udokumentowanej na tym obszarze Rys. 4. Porównanie wydajności wody termalnej w ciepłowniach działających na Niżu Polski z wydajnością wody termalnej udokumentowanej na tym obszarze WNIOSKI W pracy skupiono się na możliwościach pozyskiwania energii z zasobów hydrotermalnych, czyli takich gdzie nośnikiem energii jest woda termalna wydobywana za pomocą otworów geotermalnych. Ze względu na warunki geologiczne Niżu Polskiego nie ma możliwości produkcji energii elektrycznej w wyniku wykorzystania par geotermalnych. Można tutaj rozważać jedynie możliwości pozyskiwania energii elektrycznej za pomocą systemów binarnych. Analizując temperaturę wody termalnej wykorzystywanej w już działających na świecie siłowni binarnych z łatwością można stwierdzić, że najniższą temperaturą na poziomie 74 o C dysponuje Chena Hot Springs. Jednak większość działających na świecie siłowni binarnych wykorzystuje temperaturę wody termalnej powyżej 100 o C. Na niżu Polskim woda termalna występuje głównie w utworach kredy dolnej i jury dolnej. Z udokumentowanych obecnie parametrów wody termalnej wynika, że najwyższą obecnie temperaturę wody termalnej na poziomie 87 o C na Niżu Polskim uzyskano w Stargardzie Szczecińskim. Wodę termalną o temperaturze 82 o C odkryto również otworem Gostynin GT-1. Mimo wszystko i tak są to zbyt niskie temperatury wody termalnej aby można ją było wykorzystać do efektywnej produkcji energii elektrycznej. Wodę o takiej temperaturze można wykorzystać do produkcji energii elektrycznej w systemach hybrydowych, gdzie woda termalna będzie pierwszym stopniem podgrzewania czynnika niskowrzącego. Mimo, iż na Niżu Polskim nie ma możliwości efektywnego produkowania energii elektrycznej to wody termalne mogą być wykorzystywane w ciepłownictwie co potwierdzają działające ciepłownie geotermalne w Pyrzycach, Uniejowie, Mszczonowie, Stargardzie Szczecińskim gdzie zainstalowane 7858

jest 32,7 MW mocy cieplnej. W wyniku uruchomienia kolejnych ciepłowni geotermalnych zainstalowana na Niżu Polskim moc cieplna może zostać zwiększona o ponad 41 MW. W 2012 roku została uruchomiona ciepłownia geotermalna w Poddębicach gdzie wydobywana jest woda słodka, dzięki czemu może być ona eksploatowana bez konieczności jej ponownego zatłaczania do górotworu. Obecnie prowadzone są prace związane z uruchomieniem ciepłowni geotermalnej w Kleszczowie. Prace zmierzające do ciepłowniczego wykorzystania wód termalnych prowadzone są również w Toruniu Streszczenie W pracy przeanalizowano możliwości zagospodarowania zasobów geotermalnych głównie pary wodnej i wody termalnej. Skupiono sie głównie nad wykorzystaniem geotermii do produkcji energii elektrycznej i ciepła. Dokonano również analizy możliwych wariantów zagospodarowania wody termalnej rozpoznanej na Niżu Polskim z pomocą wykonanych po 2008 roku otworów geotermalnych. Do oceny przydatności możliwej do pozyskania nowych zasobów geotermalnych na Niżu Polskim dokonano porównania ich temperatury i wydajności z parametrami zasobów już eksploatowanych. W wyniku przeprowadzonej analizy stwierdzono, że na Niżu Polskim odkryte nowe zasoby wód termalnych mogą być wykorzystywane w ciepłownictwie oraz w balneoterapii i rekreacji The possibility of obtaining and management of thermal water resources documented in the Polish Lowlands Abstract The paper presents the analyses of possibilities of managing the geothermal resources, mainly water vapour and thermal water. The analyses are focused on the possibilities of using geothermal energy to produce electricity and heat. The geothermal wells made after 2008 was used to help to diagnose the utilization of thermal water located on Polish Lowlands. To assess the suitability of new geothermal resources that could be possible to access on Polish Lowlands, the comparison of temperature and efficiency of the new and already used geothermal resources was conducted. Based on the results it was stated that new geothermal resources located on Polish Lowlands can be used for heating, balneotherapy and recreation. BIBLIOGRAFIA 1. Abe H., Duchane D., Parker R. H., Kuriyagawa M., Present status and remaining problems of HDR/HDR system design. Geothermics 28, 1999. Elsevier. 2. Armstead H.C.H., Geothermal Energy. E. & F. N. Spon, London 1983. 3. AxelssonG., Gunnlaugsson E., Background: Geothermal utilization, management and monitoring. In: Long-term monitoring of high- and low enthalpy fields under exploitation, WGC 2000 Short Courses, Japan, s. 3-10. 4. Balcer M., Zakład Geotermalny w Mszczonowie - wybrane aspekty pracy, doświadczenia, perspektywy. Technika Poszukiwań Geologicznych Geotermia Zrównoważony Rozwój nr 2/2007, s. 113-116. 5. Biernat H., Noga B., Kosma Z., Eksploatacja wody termalnej przed i po zamianie roli otworu chłonnego na otwór eksploatacyjny na przykładzie Geotermii Stargard Szczeciński. Modelowanie Inżynierskie. Tom 13, Nr 44, Gliwice 2012, s. 15-20. 6. Biernat H., Bentkowski A., Posyniak A., Dokumentacja hydrogeologiczna zasobów eksploatacyjnych ujęcia wód termalnych z utworów jury dolnej w Stargardzie Szczecińskim. Archiwum PG POLGEOL S.A., Warszawa 2004. 7. Biernat H., Bentkowski A., Posyniak A., Dokumentacja hydrogeologiczna ujęcia wód termalnych z utworów jury dolnej w otworze Gostynin GT-1. Archiwum PG POLGEOL S.A., Warszawa 2008. 8. Biernat H., Bujakowska K., Nowak K., Dokumentacja otworowa Tarnowo Podgórne GT-1. Archiwum PG POLGEOL S.A., Warszawa 2011. 7859

9. Biernat H., Gryszkiewicz I., Martyka P., Dokumentacja otworowa otworu geotermalnego Toruń TG-2. Tom I - część geologiczna. Archiwum PG POLGEOL S.A., Warszawa 2009. 10. Biernat H., Kapuściński J., Niewiarowicz J., Martyka P., Dokumentacja hydrogeologiczna ustalająca zasoby eksploatacyjne ujęcia wód termalnych w Kleszczowie wraz z określeniem warunków wtłaczania wód wykorzystanych do górotworu. Archiwum PG POLGEOL S.A., Warszawa 2011. 11. Biernat H., Kapuściński J., Pijewski G., Martyka P., Barszczewska M., Nowak K., Dokumentacja hydrogeologiczna ustalająca zasoby eksploatacyjne ujęcia wód termalnych z utworów jury dolnej w otworze Trzęsacz GT-1. Archiwum PG POLGEOL S.A., Warszawa 2012. 12. Biernat H., Kapuściński J., Szymańska E., Wiśniewska M., Dokumentacja hydrogeologiczna ustalająca zasoby eksploatacyjne ujęcia wód termalnych z utworów jury dolnej w otworze Lidzbark Warmiński GT-1. Archiwum PG POLGEOL S.A., Warszawa 2011. 13. Biernat H., Noga B., Kosma Z., Przegląd konstrukcji archiwalnych i nowych otworów wiertniczych wykonanych na Niżu Polskim w celu pozyskiwania energii geotermalnej. Modelowanie Inżynierskie Tom 13, Nr 44, Gliwice 2012, s. 21-28. 14. Benderitter Y., Cormy G., Possible approach to geothermal research and relative costs. In: Dickson, M.H., Fanelli, M., (red.), Small Geothermal Resources: A Guide to Development and Utilization, UNITAR, New York 1990, s. 59-69. 15. Bertani R., Geothermal power generation in the world 2005-2010 update report. Proceedings, World Geothermal Congres, Bali (Indonesia), 2010. Paper No. 0008 (CD). 16. Bujakowska K., Biernat H., Bentkowski A., Kapuściński J., Dokumentacja hydroheologiczna zasobów eksploatacyjnych ujęcia wód termalnych z utworów jury dolnej dla potrzeb miasta Pyrzyce. Archiwum PG POLGEOL S.A., Warszawa 1995. 17. Ciężkowski W., Projekt głębokiego wiercenia w krystaliniku sudeckim dla potrzeb elektrowni wykorzystującej ciepło metodą HDR. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 1-2/2011, s. 81-91. 18. Garnish J.D. (red.), Proceedings of the First EEC/US Workshop on Geothermal Hot-Dry Rock Technology, Geothermics 16, 1987 s. 323-461. 19. Górecki W. (red.), Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim. AGH, Kraków 2006. 20. Hochstein M.P., Classification and assessment of geothermal resources. In: Dickson, M.H., Fanelli, M., (red.), Small Geothermal Resources: A Guide to Development and Utilization, UNITAR, New York 1990, s. 31-57. 21. Jasnos K., Kołba P., Biernat H., Noga B., - Wyniki badań hydrogeologicznych prowadzących do rozpoznania i udostępnienia zasobów wód termalnych na terenie Gminy Kleszczów. Modelowanie Inżynierskie. Tom 14, Nr 45, 2012, s. 65-69. 22. 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 1997. 23. Kaczmarczyk M., Przegląd instalacji binarnych na świecie wykorzystujących wody geotermalne o temperaturze poniżej 150oC. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geosynoptyka i Geotermia, nr 2/2009, p. 49-61. 24. Kaczmarczyk M., Wykorzystanie energii geotermalnej do produkcji prądu elektrycznego z zastosowaniem obiegu organicznego Rankine'a lub cyklu Kaliny - przegląd instalacji działających na świecie. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geosynoptyka i Geotermia, nr 1-2/2011, p. 131-144. 25. Kochański J. W., Balneologia i hydroterapia. Wydawnictwo AWF, Wrocław 2002. 26. Kołba P., Jasnos K., Noga B., Biernat H., Koncepcja zagospodarowania ciepła pozyskiwanego za pomocą dubletu geotermalnego w Kleszczowie. Modelowanie Inżynierskie. Tom 14, Nr 45, Gliwice 2012, s. 75-81. 7860

27. Kotowski W.: Geotermia: Ogrom energii. Energetyka Gigawat, nr 3/2008. 28. Kurpik J.: Wykorzystanie wód geotermalnych na przykładzie geotermii Uniejów. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geosynoptyka i Geotermia, nr 2/2007, s. 119-120. 29. Lubimova E.A., Thermal history of the Earth. In: The Earth's Crust and Upper Mantle, Amer. Geophys. Un., Geophys. Mon. Ser., 13, 1968, s.63-77. 30. Lund J.W., Bezpośrednie zastosowanie ciepła geotermalnego. Technika Poszukiwań Geologicznych Geosynoptyka i Geotermia, nr 1/2000. 31. Mufler P., Cataldi R., Methods for regional assessment of geothermal resources. Geothermics, 7, 1978, s. 53-89. 32. Myślko A., Perspektywy rozwoju energii geotermalnej w świecie z uwzględnieniem ekonomicznych aspektów jej wykorzystania. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geosynoptyka i Geotermia, nr 5/89, s. 25-28. 33. Nichelson K., Geothermal Fluids. Springer Verlag, Berlin 1993. 34. Noga B., Kosma Z., Obecny stan wykorzystania wód termalnych i energii geotermalnej w Polsce. Logistyka - nauka, nr 6/2011, s. 3069-3078. 35. Noga B., Kosma Z., Biernat H., Przegląd obecnie realizowanych projektów wykorzystania wód termalnych i energii geotermalnej na Niżu Polskim. Logistyka - nauka, nr 6/2011, s. 3079-3088. 36. Nowak W., Borsukiewicz-Gozdór A., Siłownie ORC sposobem na wykorzystanie energii ze źródeł niskotemperaturowych. Czysta Energia, nr 2/2011. 37. Oniszk-Popławska A., Zowski M., Rogulska M., Ciepło z wnętrza ziemi. Podstawowe informacje na temat wykorzystania energii geotermalnej. EC BREC/IBMER, Gdańsk-Warszawa 2003. 38. Paczyński B., Płochniewski Z., Wody mineralne i lecznicze Polski. Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa 1996. 39. Ponikowska I., Ferson D., Nowoczesna medycyna uzdrowiskowa. Wydawnictwo Medi, Warszawa 2008. 40. Posyniak A., Dokumentacja otworowa otworu geotermalnego Toruń GT-1. Archiwum PG POLGEOL S.A., Warszawa 2009. 41. Skrzypczak R.: Propozycje lokalizacji badań dla potrzeb geotermalnej technologii gorących skał w rejonie Sudetów. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój nr 1-2/2011, s. 93-108. 42. Smętkiewicz K., Geotermia w Poddębicach - już coraz bliżej gorących wód. GLOBEnergia nr 5/2010, s. 36-37. 43. Stacey F.D., Loper D.E., Thermal history of the Earth: a corollary concerning non-linear mantle rheology. Phys. Earth. Planet. Inter. 53, 1988, s. 167-174. 44. White D. E., Characteristics of geothermal resources. In: Kruger P., Otte C., (red.): Geothermal Energy, Stanford University Press, Stanford 1973, s. 69-94. 7861