Instalacja geotermalna w Pyrzycach - aspekty techniczne Bogusław Zieliński Geotermia Pyrzyce Sp. z o.o. ul. Ciepłownicza 27, 74-200 Pyrzyce bzielinski@geotermia.inet.pl Warszawa, 06 marzec 2017
Ogólna charakterystyka instalacji geotermalnej
Układ geotermalny Zgodnie z projektem w Geotermii Pyrzyce woda termalna ujmowana miała być dwoma otworami wydobywczymi Pyrzyce GT-1 i Pyrzyce GT-3. Następnie gorąca woda termalna przetłaczana jest rurociągiem do hali ciepłowni geotermalnej gdzie następuje jej schłodzenie za pomocą wymienników ciepła. Z kolei schłodzona woda przetłaczana jest do otworów chłonnych Pyrzyce GT-2 i Pyrzyce GT-4 celem jej ponownego zatłoczenia do górotworu.
Otwory geotermalne Każdym otworem zgodnie z projektem prac geologicznych nawiercono górne warstwy retyku. Średnia głębokość otworów wynosi około 1630 m.
Instalacja geotermalna Odległości pomiędzy poszczególnymi otworami geotermalnymi ustalone zostały na podstawie komputerowego modelu złoża wykonanego przez Akademię Górniczo-Hutniczą w Krakowie przy założeniu maksymalnego schłodzenia złoża o 1ºC przy eksploatacji przez 25 lat z wydajnością 200 m3/h. Przy powyższych założeniach odległości pomiędzy otworami wydobywczymi a chłonnymi wynoszą średnio 1600 m.
Proces technologiczny W budynku ciepłowni woda termalna po przepompowaniu jej przez zespół filtrów workowych trafia na dwa niskotemperaturowe wymienniki ciepła oddając swoją energię uzdatnionej wodzie sieciowej krążącej w zamkniętym systemie centralnego ogrzewania. Ze względu na wysoką mineralizację solanki wynoszącą 120 g/dm3, wydobyta woda termalna po oddaniu energii cieplnej musi zostać ponownie zatłoczona do górotworu. Do tego celu w ciepłowni geotermalnej w Pyrzycach służą dwa otwory zatłaczające Pyrzyce GT-2 i Pyrzyce GT-4. Podstawową zasadą działania dubletu geotermalnego jest zapewnienie ciągłości przepływu pomiędzy otworem eksploatacyjnym a otworem zatłaczającym, wynikające z konieczności wtłaczania w tym samym czasie wydobytej wody ze złoża.
Proces technologiczny Jeden z niskotemperaturowych wymienników geotermalnych o mocy 7,2 MW służy do bezpośredniej wymiany ciepła wody termalnej z wodą sieciową systemu centralnego ogrzewania i przygotowania ciepłej wody użytkowej. Drugi wymiennik ciepła o mocy 5,6 MW współpracuje z dwoma absorpcyjnymi pompami ciepła, każda z nich może osiągnąć 10 MW mocy cieplnej. Pompa ciepła jest właściwie jedynym urządzeniem, umożliwiającym wykorzystanie niskotemperaturowych źródeł energii. Jej podstawowa rola polega na pobieraniu ciepła ze źródła o niższej temperaturze (ciepło pochodzące ze środowiska naturalnego) i przekazywaniu go do źródła o temperaturze wyższej (ciepło grzewcze). Aby proces ten był możliwy konieczne jest dostarczenie energii z zewnątrz. Na użyteczną energię cieplną (ciepło grzewcze) tych urządzeń składa się więc ilość ciepła pobrana ze środowiska naturalnego i ilość ciepła odpowiadająca energii doprowadzonej do ich napędu. Absorpcyjne pompy ciepła nie mają części ruchomych (z wyjątkiem pomp cieczy), co pozytywnie wpływa na ich dużą niezawodność. W pyrzyckim systemie ciepłowniczym zastosowane są bromolitowe pompy ciepła wyprodukowane przez firmę SANYO, światowego lidera w produkcji absorpcyjnych urządzeń grzewczych dużej mocy.
Proces technologiczny Pompy ciepła w ciepłowni geotermalnej w Pyrzycach pracują jesienią, zimą i wiosną, czyli wtedy, gdy jest większe zapotrzebowanie na wyższą temperaturę wody sieciowej miejskiej. Absorpcyjne pompy ciepła napędzane są gorącą wodą o temperaturze 160C wytwarzaną w dwóch wysokotemperaturowych kotłach gazowych, a moc każdego z nich wynosi 8 MW. Każdy z kotłów wysokotemperaturowych wyposażony jest w 1 MW ekonomizer, odzyskujący ciepło pochodzące od spalin.
Proces technologiczny Dwa niskotemperaturowe kotły gazowe stanowią szczytowe źródło ciepła o łącznej mocy 20 MW. Szczytowe źródło ciepła uruchamiane jest wyłącznie zimą podczas wyjątkowo dużych mrozów. Całkowita moc zainstalowana w Ciepłowni Geotermalnej w Pyrzycach wynosi 48 MW w tym moc cieplna instalacji geotermalnej wynosi 12,8 MW. Ciepłownia geotermalna w Pyrzycach pracuje według przedstawionego schematu.
Sieć miejska Miejska sieć ciepłownicza o długości około 15 km wykonana jest w całości z rur preizolowanych, co zapewnia dużą efektywność przesyłania energii cieplnej do odbiorców. Temperatury zasilania wody sieciowej wahają się od 60oC - latem do i 95oC zimą, natomiast temperatury wody powracającej z sieci miejskiej latem wynoszą około 45oC - zimą 55oC.
Sterowanie i automatyka Z technicznego punktu widzenia ciepłownia geotermalna jest dużo bardziej skomplikowanym systemem niż zwykła kotłownia gazowa lub olejowa. Wymaga to zastosowania pewnego i bardziej wyrafinowanego systemu sterowania zapewniającego optymalną energooszczędną produkcję ciepła dostosowaną do zmieniającego się zapotrzebowania. Automatyka zastosowana w Pyrzycach opiera się na zaprogramowanym sterowaniu przy użyciu komputera PC. Wszystkie główne urządzenia technologiczne posiadają własne programowalne sterowniki logiczne (PLC) mogące pracować jako samodzielne jednostki. Ponadto każdy sterownik wyposażony jest w indywidualny panel sterowania za pomocą którego odpowiednia część systemu podlega nadzorowi. Wszystkie parametry technologiczne monitorowane są przez Centralny System Sterowania (CSS) zlokalizowany w budynku ciepłowni. W obiegu wody termalnej, każdy z czterech otworów wyposażony jest również w sterownik logiczny, który przesyła informację do CSS za pomocą sieci światłowodów. Zastosowanie światłowodów miało na celu szybkie i skuteczne przesyłanie danych, a co za tym idzie szybką reakcję całego systemu w przypadku wystąpienia stanów awaryjnych. Węzły cieplne o mocy powyżej 100 kw połączone są z ciepłownią siecią sterowniczosygnalizacyjną umożliwiającą ciągłe monitorowanie parametrów z poszczególnych węzłów (ciśnienie różnicowe, temperatura, przepływ, zapotrzebowanie i zużycie ciepła). Wszystkie informacje od odbiorców przesyłane są do CSS, który optymalizuje pracę ciepłowni.
Sterowanie i automatyka Geotermia Pyrzyce sp. z o.o. od wielu lat współpracuje z jednostkami badawczymi i naukowymi, tworząc wspólny front badań nad teraźniejszością i perspektywami rozwoju i energetycznego wykorzystania źródeł geotermalnych do produkcji ciepła w Polsce i innych krajach. Od lat ściśle współpracujemy z Polskim Stowarzyszeniem Geotermalnym, w celu promowania geotermii, jako źródła czystej energii. Cennym efektem współpracy jest wymiana doświadczeń polskich i międzynarodowych, na bazie osiągnięć naukowych członków PSG, ale również z współpraca z przedsiębiorstwami ciepłowniczymi, zrzeszonymi w PSG. Pyrzycka Geotermia jest firmą o 20-letnim doświadczeniu w eksploatacji wód geotermalnych na terenie województwa zachodniopomorskiego, jednocześnie stanowi doskonały przykład skutecznego rozwiązywania występujących problemów, stosując innowacyjne metody na skalę światową jak chociażby super miękkie kwasowanie, które zapobiega zjawisku kolmatacji i zyskało międzynarodowe uznanie oraz nagrodę specjalną Komisji Europejskiej w roku 2015. Współpraca z kadrą naukową Polskiego Stowarzyszenia Geotermalnego oraz polskimi zakładami geotermalnymi, ma fundamentalne znaczenie dla przyszłości i efektywnego wykorzystania źródeł geotermalnych w Polsce.
Sterowanie i automatyka
Dziękuję za uwagę Bogusław Zieliński Geotermia Pyrzyce Sp. z o.o. ul. Ciepłownicza 27, 74-200 Pyrzyce bzielinski@geotermia.inet.pl