Zasoby i możliwości techniczne rozwoju technologii geotermalnych w Polsce Warszawa 17 maja 2016r. Potencjał i perspektywy wykorzystania zasobów wód termalnych w Polsce Wysoki potencjał wód termalnych? Niski potencjał wód termalnych? Samodzielna Sekcja Wód Leczniczych i Termalnych Państwowa Służba Hydrogeologiczna
Wykorzystanie wód podziemnych zaliczonych do kopalin = nowoczesna gospodarka Wody podziemne = podstawa gospodarki
Wody podziemne w polskim systemie prawnym Ustawa z dnia 18 lipca 2001 r. Prawo wodne (Dz. U. 2001 nr 115 poz. 1229) Wody zwykłe Wody podziemne Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne i górnicze (Dz. U. 2015 poz. 196 ze zm.) Wody podziemne zaliczone do kopalin Art. 5. 1. Kopalinami nie są wody, z wyjątkiem wód leczniczych, wód termalnych i solanek. 2. Wodą: 1) leczniczą jest woda podziemna, która pod względem chemicznym i mikrobiologicznym nie jest zanieczyszczona, cechuje się naturalną zmiennością cech fizycznych i chemicznych, o zawartości: a. rozpuszczonych składników mineralnych stałych nie mniej niż 1 000 mg/dm 3, lub b. jonu żelazawego nie mniej niż 10 mg/dm 3 (wody żelaziste), lub c. jonu fluorkowego nie mniej niż 2 mg/dm 3 (wody fluorkowe), lub d. jonu jodkowego nie mniej niż 1 mg/dm 3 (wody jodkowe), lub e. siarki dwuwartościowej nie mniej niż 1 mg/dm 3 (wody siarczkowe), lub f. kwasu metakrzemowego nie mniej niż 70 mg/dm 3 (wody krzemowe), lub g. radonu nie mniej niż 74 Bq/dm 3 (wody radonowe), lub h. dwutlenku węgla niezwiązanego nie mniej niż 250 mg/dm 3, z tym że od 250 do 1 000 mg/dm 3 to wody kwasowęglowe, a powyżej 1 000 mg/dm 3 to szczawy; 2) termalną jest woda podziemna, która na wypływie z ujęcia ma temperaturę nie mniejszą niż 20 C. 3. Solanką jest woda podziemna o zawartości rozpuszczonych składników mineralnych stałych, nie mniejszej niż 35 g/dm 3. 4. Wodami leczniczymi, wodami termalnymi i solankami nie są wody pochodzące z odwadniania wyrobisk górniczych.
Występowanie wód termalnych w Polsce Występowanie wód termalnych w Polsce związane jest z głównymi jednostkami strukturalno-tektonicznymi platformą paleozoiczną z pokrywą mezozoiczną Niżu Polskiego, Karpatami i zapadliskiem przedkarpackim oraz Sudetami i blokiem przedsudeckim. Platforma prekambryjska z uwagi na warunki geologiczne i geotermiczne wyróżnia się najmniejszym potencjałem dla wykorzystania tego rodzaju wód Atlas zasobów geotermalnych na Niżu Polskim (mezozoik)(górecki [red. nauk] i in., 2006) Atlas zbiorników wód geotermalnych Małopolski (Bujakowski i in., 2006) Atlas zasobów wód i energii geotermalnej Karpat Zachodnich (Górecki [red. nauk] i in., 20011) Atlas zasobów geotermalnych na Niżu Polskim(paleozoik) (Górecki [red. nauk] i in., 2006) Atlas zasobów energii geotermalnej w regionie śląskim (Solik-Heliasz i in., 2009) Atlas geotermalny zapadliska przedkarpackiego (Górecki [red. nauk] i in., 2012) Atlas geotermalny Karpat Wschodnich (Górecki [red. nauk] i in., 2013) Mapa zagospodarowania wód zaliczonych do kopalin w Polsce (Felter i in. 2015)
Platforma paleozoiczna Wody termalne w regionach Wody termalne występują tu w skałach osadowych mezozoiku i paleozoiku, tworzących rozległe struktury o charakterze zbiorników. Szczególnie korzystnymi warunkami dla ujmowania wód termalnych odznaczają się zbiorniki kredy dolnej i jury dolnej, zwłaszcza w północno-zachodniej i środkowej części synklinorium szczecińsko-miechowskiego i niecki warszawskiej (fragmentu synklinorium brzeżnego) oraz w północnej części monokliny przedsudeckiej. Zbiornik kredy dolnej (parametry w otworach): mineralizacja 0,2-100,0 g/dm 3 ; temperatura 23-71 C; wydajność 16-200 m 3 /h; głębokość występowania 759-2447 m; wykorzystanie produkcja ciepła, rekreacja, balneoterapia (Mszczonów, Poddębice, Uniejów). Zbiornik jury dolnej (parametry w otworach): mineralizacja 2,2-132,0 g/dm 3 ; temperatura 21-89 C; wydajność 5,4-320,0 m 3 /h; wykorzystanie geotermia (Pyrzyce, Stargard), rekreacja (Poznań, Marusza k. Grudziądza). Szacuje się, że w osiowej części niecki łódzkiej temperatura wód w stropie zbiornika może osiągać 100 C, a wydajność ujęcia 300 m 3 /h. W południowej części platformy paleozoicznej kilkoma otworami udokumentowano wody termalne występujące w utworach triasu środkowego (Wojnów), triasu i permu (Ozimek) oraz triasu, permu i karbonu (Wołczyn). Ponadto, w pobliżu uskoku brzeżnego w Dużej Wólce k/głogowa ujęto wody termalne z osadów neogenu. (Górecki [red] 2006, zmodyfikowany)
Karpaty wewnętrzne niecka podhalańska Typowy artezyjski basen geotermalny zbudowany ze skał węglanowych i piaskowców triasu, jury i eocenu Południowa część niecki (parametry w otworach): mineralizacja do 4,0 g/dm 3 ; temperatura do 37 C; wydajność do 130 m 3 /h. Północna część niecki (parametry w otworach): mineralizacja do 3,1 g/dm 3 ; temperatura do 86 C; wydajność - do 550 m 3 /h. wykorzystanie energetyka cieplna (Geotermia Podhalańska w Bańskiej) i rekreacja (Bukowina Tatrzańska, Białka Tatrzańska, Szaflary, Zakopane). (Chowaniec 1990)
Karpaty zewnętrzne W Karpatach zewnętrznych wody termalne występują w utworach fliszowych bądź w skałach ich podłoża. Skomplikowana budowa geologiczna sprawia, iż wody termalne są tu rozpoznane punktowo, zazwyczaj w strefach związanych z nieciągłościami tektonicznymi. Flisz Karpat zewnętrznych wysoka mineralizacja, ograniczone zasoby mało perspektywiczny zbiornik wód termalnych. Pozytywne wyjątki: Rabka-Zdrój, Poręba Wielka (jednostka grybowska): mineralizacja 24,0-28,0 g/dm 3 ; temperatura 28-42 C; wydajność 16,1 m 3 /h. Lubatówka (Karpaty wschodnie): mineralizacja 16,0-19,0 g/dm 3 ; temperatura 21-25 C. wydajność 11,7 m 3 /h Ustroń, Jaworze (zachodnia część Karpat zewnętrznych): mineralizacja do 146 g/dm 3 ; temperatura do 32 C. wydajność 4,9 m 3 /h Wiśniowa: mineralizacja 7,0 g/dm 3 ; temperatura 84 C. Zapadlisko przedkarpackie W zapadlisku przedkarpackim wody termalne występują w utworach miocenu, mezozoiku i paleozoiku. Charakteryzują się wysoką mineralizacją dochodzącą miejscami do 250 g/dm 3 i dużą zmiennością temperatur od 20 do 60 C. Udokumentowano je aktualnie jedynie w Busku Zdroju (25 C) i w Cudzynowicach k/ Kazimierzy Wielkiej (28 C). (Chowaniec 2009, zmodyfikowany)
Sudety i blok przedsudecki W Sudetach wody termalne występują w skałach metamorficznych i magmowych, na różnej głębokości, głównie w strefach uskokowych. Cechą wspólną sudeckich wód termalnych jest ich niska mineralizacja. Wody te zawierają często dwutlenek węgla, radon, fluor, siarczki oraz kwas metakrzemowy, dlatego też zalicza się je w większości do grupy wód leczniczych. Wody termalne użytkowane: Lądek-Zdrój: mineralizacja 0,2 g/dm 3 ; temperatura 20-29 C (źródła), 45 C (otwór); wydajność 1,2-45,0 m 3 /h. Cieplice Śląskie-Zdrój: mineralizacja 0,4-0,6 g/dm 3 ; temperatura 20-87 C; wydajność 0,2-35,0 m 3 /h. Wody termalne nieużytkowane (przykłady): Staniszów (Staniszów ST-1) i Karpniki (Karpniki KT-1): mineralizacja 0,5 g/dm 3 ; temperatura 37 C i 54 C; wydajność 20,5 m 3 /h i 44,0 m 3 /h. Duszniki-Zdrój (GT-1) samowypływ szczaw termalnych: mineralizacja 3,4 g/dm 3 ; temperatura 35 C. (Czerski, Zawistowski 2009, zmodyfikowany)
Platforma prekambryjska Z uwagi na budowę geologiczną i warunki geotermiczne platforma prekambryjska jest uważana za obszar o słabych warunkach występowania i ujmowania wód termalnych. temperatura 21-24 C; mineralizacja 1,0-38,8 g/dm 3 ; typ wody Cl-Na, (I), (F); wykorzystanie lecznictwo (Gołdap), rekreacja (Lidzbark Warmiński). (Znosko, Pajchlowa 1968, zmodyfikowany)
Bilans zasobów złóż kopalin Zgodnie z art. 162 ustawy Prawo geologiczne i górnicze państwowa służba geologiczna wykonuje zadania państwa w zakresie geologii, m.in. sporządza krajowy bilans zasobów kopalin Od 1994 r. Bilans zawiera informacje o złożach wód podziemnych zaliczonych do kopalin, początkowo głównie o zasobach wód leczniczych, w tym termalnych, wykorzystywanych w balneoterapii. Później, pod koniec lat 90. XX w., w związku ze zmianą sposobu wykorzystywania wód, także o wodach termalnych przydatnych do celów grzewczych i rekreacji. Bilans zwiera informacje o zasobach eksploatacyjnych ujęć wód podziemnych zaliczonych do kopalin oraz o wielkości wydobycia tych wód, a także dane dotyczące wielkości oszacowanych zasobów dyspozycyjnych wód leczniczych i termalnych
Zasoby wód termalnych stan na 31.12.2014 r. Wody termalne Wody lecznicze, termalne 37 złóż 17 złóż 4 011,4 m 3 /h Wody termalne 472,8 m 3 /h Wody lecznicze, termalne Łączne zasoby eksploatacyjne poszczególnych ujęć wynoszą 4 484,2 m 3 /h (Skrzypczyk, Sokołowski, 2015)
Eksploatacja wód termalnych stan na 31.12.2014 r. Wody termalne (12 złóż) Wody lecznicze, termalne (11 złóż) 9 214 129,00 m 3 429 672,00 m 3 Łączny pobór wód termalnych (wg stanu na 31.12.2014 r.) wynosił 9 643 801,00 m 3. Co stanowi niespełna 25% ilości zatwierdzonych zasobów eksploatacyjnych. (Skrzypczyk, Sokołowski, 2015)
Zagospodarowanie wód termalnych 17 geotermalnych ośrodków rekreacyjnych 6 ciepłowni geotermalnych Zasoby eksploatacyjne ciepłowni geotermalnych wynoszą 1870 m 3 /h. Pobór wody na potrzeby ciepłowni w 2014 r. wynosił 8 204 103 m 3, co stanowiło 85% całkowitego poboru wód termalnych w kraju. 12 uzdrowisk geotermalnych (Skrzypczyk, Sokołowski, 2015)
Zmiany zasobów eksploatacyjnych i poboru wód termalnych w latach 2000-2014 (Skrzypczyk, Sokołowski, 2015)
Geotermia to przedsięwzięcie biznesowe Inwestowanie w zagospodarowanie wód termalnych wiąże się z pojęciem ryzyka inwestycyjnego, które rozumiemy jako niepewność w kwestii osiągnięcia zakładanych parametrów złożowych, ekonomicznych i społecznych. Nie oznacza to jednak, że należy zrezygnować z inwestycji, tylko określić własny poziom tolerancji ryzyka inwestycyjnego, aby uniknąć problemów. Czynniki zależne od warunków hydrogeotermalnych występujących na danym obszarze Czynniki zależne od sposobu obciążenia instalacji Czynniki zależne od makrootoczenia Temperatura wód Czas wykorzystania pełnej mocy cieplnej ujęcia Koszt produkcji ciepła metodami konwencjonalnymi Głębokość zalegania warstwy wodonośnej Wydajność eksploatacyjna Stopień schłodzenia wód termalnych Odległość otworów wiertniczych od odbiorców ciepła Poziom stóp procentowych kredytów inwestycyjnych Polityka proekologiczna państwa Efektywność ekonomiczna instalacji geotermalnej Skład chemiczny, mineralizacja wód Koncentracja zapotrzebowania na ciepło na obszarze odbioru Wysokość środków finansowych przeznaczonych na badania naukowe i promocję geotermii
Czynniki zależne od warunków hydrogeotermalnych występujących na danym obszarze Geotermia to przedsięwzięcie biznesowe Temperatura wód ryzyko powszechnie kojarzone z tym parametrem to zbyt niska wartość. Jednak sama temperatura to za mało, konieczny jest też nośnik czyli woda Głębokość zalegania warstwy wodonośnej doświadczenia pokazują, że porowatość całkowita w skałach osadowych (Niż Polski) poniżej głębokości 3000 m w sposób istotny maleje, a zatem ogranicza to istotnie wydajność Skład chemiczny, mineralizacja wód Wydajność eksploatacyjna w przypadku wykorzystania wód termalnych im wyższa wartość mineralizacji tym większe ryzyko, które należy utożsamiać z korozją instalacji i kolmatacją strefy przyotworowej. w odróżnieniu od pozostałych kopalin wody podziemne w zdecydowanej większości przypadków znajdują się w ruchu, a więc charakteryzują się dynamiką przepływu. Poza wodami wyłączonymi ze strefy aktywnego obiegu wyróżnia je także odnawialność zasobów (w większym lub mniejszym stopniu). Ryzyko związane z tym parametrem to niska odnawialność lub jej brak w wyniku czego na początku pompowania uzyskamy bardzo wysoką wydajność (efekt rozprężenia), która będzie szybko spadać w miarę postępu pompowania wód termalnych. (Szewczyk 2008)
Rekomendacje dla działań ograniczających geologiczne ryzyko inwestycyjne Udział zespołów złożonych z praktyków i naukowców w trakcie wierceń i eksploatacji ujęć termalnych w celu gromadzenia doświadczeń i optymalizacji stosowanych rozwiązań (w szczególności przy inwestycjach współfinansowanych ze środków publicznych) Opracowanie projektu zawierającego dokumentację typu inne, dla perspektywicznych obszarów Sudetów i bloku przedsudeckiego wraz z podsumowaniem w formie Atlasu Geotermalnego Sudetów Budowa systemu internetowego udostępniania map parametrów zbiorników wód termalnych i bilansu zasobów (statycznych i dyspozycyjnych) - cyklicznie aktualizowanych. Stworzenie mechanizmów i zasad optymalizacji lokalizacji instalacji geotermalnych - analizy konfliktu interesów oraz szacowanie zasobów wydobywalnych i eksploatacyjnych dla regionów (model pokrywy osadowej 3D) Utworzenie zespołu oraz opracowanie procedur oceny projektów instalacji geotermalnych pod kątem: optymalizacji lokalizacji, racjonalnego wykorzystania zasobów ciepła, unikania konfliktu interesów, szacowania ryzyka geologicznego i ekonomicznego (procedura współfinansowana przez oferenta). Utworzenie funduszu gwarancyjnego obniżającego ryzyko inwestycje w projektach geotermalnych. W przypadku wystąpienia przeszkód naturalnych (np. nieodpowiednie parametry złożowe, tektonika itp..) uniemożliwiających kontynuację inwestycji fundusz gwarancyjny wypłacałby rekompensatę poniesionych kosztów. Objęcie zabezpieczeniem byłoby warunkowe na podstawie rekomendacji przedsięwzięcia przez zespół oceny projektów instalacji geotermalnych. Ocena przydatności do rekonstrukcji i wykorzystania starych otworów badawczych i poszukiwawczych.
Czy naprawdę energia geotermalna jest droga? 3,5 5kg kg SO 2 NO x 2,6 tony CO 2 20 kg CO 3 kg pyłu Rozwój gospodarczy regionu, wzrost ruchu turystycznego, rozwój handlu i usług, wzrost zamożności mieszkańców 1 tona węgla Eog = KZW KZG Eog Efekt ekologiczny netto z tytułu wykorzystania energii geotermalnej z źródła geotermalnego [zł/gj] KZW koszt zewnętrzny obciążający energię wytworzoną z węgla [zł/gj] KZG koszt zewnętrzny obciążający energię wytworzoną z źródła geotermalnego [zł/gj] (Soliński 2007, Socha 2008)
Samorządy powinny być głównymi beneficjentami wsparcia finansowego na wykorzystanie potencjału wód termalnych Dotowane powinny być tylko te projekty, które przy dotacji mniejszej lub równej efektowi ekologicznemu są wykonalne finansowo DOJrzecz. DOJef.ekol. DOJrzecz. rzeczywista wielkość dotacji zapewniająca osiągnięcie wykonalności finansowej projektu DOJef.ekol. - wielkość dotacji wyznaczona dla źródła energii geotermalnej na podstawie efektu ekologicznego (Soliński 2007, Socha 2008)
Perspektywy ujmowania i zagospodarowania wód termalnych - PODSUMOWANIE Zakładając kryterium wydajności potencjalnego ujęcia na poziomie co najmniej 60 m 3 /h i temperatury w stropie poziomu wodonośnego nie mniejszej niż 40 C oraz mineralizacji wody nie przekraczającej 80 g/dm 3 wyznaczono obszary perspektywiczne dla ujmowania i zagospodarowania wód termalnych. 1) W obrębie Niżu Polskiego wytypowano jako obszary perspektywiczne: nieckę szczecińską (utwory kredy dolnej i jury dolnej), nieckę mogileńsko-łódzką (utwory kredy dolnej i jury dolnej), nieckę warszawską (utwory kredy dolnej i jury dolnej), nieckę pomorską część południową (utwory kredy dolnej i jury dolnej), antyklinorium środkowopolskie część centralna (utwory jury dolnej). 2) W zapadlisku przedkarpackim obszary perspektywiczne wyznaczono m.in. w obrębie utworów miocenu, kredy górnej oraz jury środkowej i dolnej w rejonie Lubaczowa, Biłgoraja, Leżajska, Mielca, Buska-Zdroju i Brzeska. 3) W Karpatach zewnętrznych obszary perspektywiczne, występują w okolicy Bielska-Białej (zbiornik dewońskokarboński), Bochni, Brzeska, Tarnowa, Rzeszowa i Przemyśla (zbiorniki: mioceński, kredy górnej i jury środkowej). 4) Sudety i blok przedsudecki zaklasyfikowano w całości jako obszar perspektywiczny dla ujmowania wód termalnych, jednak odznaczający się bardzo słabym stopniem rozpoznania. Strefami szczególnie predysponowanymi do występowania wód termalnych są głębokie rozłamy tektoniczne.
Dziękuję za uwagę mariusz.socha@pgi.gov.pl Tel. (22) 459 21 44 www.mineralne.pgi.gov.pl