Geotermia jako odnawialne źródło energii

„Geotermia jako odnawialne

ź

ródło energii”

Roman Schefke

Centrum Odnawialnych

Ź

ródeł Energii

Wydział Melioracji i In

ż

ynierii

Ś

rodowiska

Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

C.O.Ź.E.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Energia geotermalna

to naturalna energia wn

ę

trza Ziemi zakumulowana w gruntach, skałach

i płynach wypełniaj

ą

cych pory i szczeliny skalne w skorupie

ziemskiej.

Ciepło wn

ę

trza Ziemi jest cz

ęś

ciowo ciepłem pierwotnym, które

powstało w czasie formowania si

ę

naszej planety, a cz

ęś

ciowo jest

ciepłem pochodz

ą

cym z rozpadu pierwiastków promieniotwórczych.

Temperatura wewn

ą

trz Ziemi zmienia si

ę

wraz z gł

ę

boko

ś

ci

ą

i na

gł

ę

boko

ś

ci 100 km wynosi ok. 930 ºC, osi

ą

gaj

ą

c w j

ą

drze Ziemi ok.

6 000 ºC.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Zasoby energii geotermalnej dzielimy na:

geotermia hydrotermiczna

i

geotermia petrotermiczna.

Zasoby hydrotermiczne –

to woda, para lub mieszanina

parowo-wodna wyst

ę

puj

ą

ce w szczelinach skalnych,

ż

yłach wodnych lub w warstwach wodono

ś

nych. Zasoby

te s

ą

wykorzystywane obecnie

Zasoby petrotermiczne –

to ciepło zmagazynowane w

warstwach skalnych i maj

ą

znaczenie perspektywiczne

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Z uwagi na sposób wykorzystania wyró

ż

niamy:

Geotermi

ę

wysokiej entalpii (wysokotemperaturow

ą

) –

GWE

(umo

ż

liwia bezpo

ś

rednie wykorzystanie ciepła ziemi,

którego no

ś

nikiem jest woda, para, gaz i ich mieszaniny

wypełniaj

ą

ca puste przestrzenie skalne)

Geotermi

ę

niskiej entalpii (niskotemperaturow

ą

) – GNE

(wykorzystanie ciepła ziemi wymaga zastosowania pomp

ciepła jako urz

ą

dze

ń

wspomagaj

ą

cych, ciepło o

ś

rodka

skalnego (gruntu), stanowi dla pompy ciepła tzw. „dolne

ź

ródło ciepła”)

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

GWE

Naturalne systemy geotermalne –

no

ś

nikiem ciepła

geotermalnego s

ą

zwykle wody zło

ż

owe, które

przewa

ż

nie jako solanki o ró

ż

nym stopniu st

ęż

enia

wypełniaj

ą

pory i szczeliny skał.

Wody te s

ą

wydobywane a ciepło jest z nich odbierane,

schłodzona woda jest zwracana z powrotem do zło

ż

a

Sztuczne systemy geotermalne -

s

ą

to instalacje gdzie

ciepło jest pobierane z suchych ale gor

ą

cych skał

poprzez wod

ę

, któr

ą

wtłacza si

ę

do niej otworami.

Suche gor

ą

ce skały musz

ą

by

ć

szczelinowate lub porowate

i powinny by

ć

przepuszczalne.

Gdy ich charakterystyka ta jest nieodpowiednia poprawia

si

ę

j

ą

przez ró

ż

ne zabiegi (np. szczelinowanie, wybuchy)

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Wykorzystanie GWE:

-

do produkcji energii elektrycznej,

-

do ogrzewania,

-

w przemy

ś

le,

-

w ogrodnictwie,

-

w rolnictwie,

-

w hodowli ryb,

-

w balneologii

-

w rekreacji.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Instalacje wykorzystuj

ą

ce GWE w Polsce

Uzdrowiska wykorzystuj

ą

ce energi

ę

z ciepłych

ź

ródeł:

Cieplice, Duszniki Zdrój, L

ą

dek Zdrój, Ustro

ń

, Konstancin, Ciechocinek,

Iwonicz Zdrój.

Ciepłownie geotermalne:

-

Geotermia Podhala

ń

ska S.A. (aktualna moc 67,4 MW, moc cieplna

instalacji geotermalnej 38 MW) -

www.geotermia.pl

-

Geotermia Pyrzycka Sp. z o.o. (aktualna moc 54,8 MW, moc cieplna

instalacji geotermalnej 13,5 MW) –

www.inet.pl/geotermia

-

Geotermia Mazowiecka S.A. (aktualna moc 7,3 MW, moc cieplna

instalacji geotermalnej ok. 2 MW) –

www.geotermia.com.pl

-

Geotermia Uniejów Sp. z o.o. (aktualna moc 5,7 MW, moc cieplna

instalacji geotermalnej 2,4 MW) –

www.geotermia-uniejow.pl

oraz w Słomnikach i Stargardzie Szczeci

ń

skim

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

ZASOBY ENERGII GEOTERMALNEJ

w Województwie Wielkopolskim

Wg. oceny dokonanej przez zespół pod kierownictwem

prof. Sokołowskiego (2005r) prawie ka

ż

da gmina,

znajduj

ą

ca si

ę

w obr

ę

bie woj. Wielkopolskiego

posiada dobre warunki do zagospodarowania

energii geotermalnej

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Wg. opracowania udost

ę

pnionego przez WBPP

obszar woj. przynale

ż

ny do okr

ę

gu

szczeci

ń

sko-łódzkiego o powierzchni

17 420 km² posiada zasoby równe 731
640 mln. m³ wody, czyli 4 285 mln. tpu

obszar woj. przynale

ż

ny do okr

ę

gu

przedsudecko-północno

ś

wi

ę

tokrzyskiego

o powierzchni 8 730 km² posiada zasoby

równe 34 920 mln. m³ wody, czyli 227

mln. tpu

obszar woj. przynale

ż

ny do okr

ę

gu

pomorskiego o powierzchni 3 675 km²
posiada zasoby równe 5 880 mln. m³
wody, czyli 48 mln. tpu

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

obszary perspektywicznego

wykorzystania wód termalnych

woj. wielkopolskiego

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

§ 47, Ust. 4 Prawa geologicznego stanowi:

informacja geologiczna, do której prawa przysługuj

ą

Skarbowi Pa

ń

stwa, z wył

ą

czeniem próbek

geologicznych, podlega nieodpłatnemu wykorzystaniu

w celu:

-

wykonania zada

ń

własnych jednostek samorz

ą

du

terytorialnego,

Ust. 4a mówi:

- informacja geologiczna, o której mowa w ust. 4., jest

udost

ę

pniana zainteresowanym podmiotom na ich

wniosek zaakceptowany przez Skarb Pa

ń

stwa

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Geotermia niskiej entalpii (niskotemperaturowa) – GNE

W warunkach polskich, okre

ś

lonych przez Prawo geologiczne i

górnicze,

ź

ródłem ciepła geotermalnego niskiej entalpii s

ą

wierzchnie warstwy gruntu i znajduj

ą

ce si

ę

w nich wody gruntowe o

temperaturze do + 20 ºC, mierzonej przy wypływie z otworu

wiertniczego, ta temperatura została przyj

ę

ta jako granica pomi

ę

dzy

wodami termalnymi i niskotemperaturowymi.

W literaturze

ś

wiatowej i w praktyce innych krajów jako warto

ść

graniczn

ą

niskotemperaturowych

ź

ródeł geotermalnych przyjmuje

si

ę

powszechnie temperatur

ę

+ 30 ºC i t

ę

gał

ąź

energetyki okre

ś

la

si

ę

mianem

geotermii bardzo niskiej entalpii (GBNE).

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Inne dolne

ź

ródła ciepła:

-

powietrze

-

ciepło odpadowe

(powstaj

ą

ce w wielu

technologicznych procesach produkcyjnych)

O wi

ę

kszej atrakcyjno

ś

ci gruntu i wód

podziemnych przes

ą

dza ich stabilno

ść

temperaturowa i zwi

ą

zana z tym wy

ż

sza

efektywno

ść

energetyczna

.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Pompa ciepła (PC)

– jest urz

ą

dzeniem, które czerpie rozproszon

ą

energi

ę

ciepln

ą

z

otoczenia i za pomoc

ą

energii „nap

ę

dowej” dostarczanej ze

spr

ęż

arki podnosi j

ą

na wy

ż

szy poziom termodynamiczny.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Schemat działania pompy ciepła

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Obieg termodynamiczny pomp ciepła odbywa si

ę

w odwrotnym cyklu

Carnota

Współczynnik efektywno

ś

ci - COP:

COP = T / T - Tu = T /

∆

T

T - temperatura górnego

ź

ródła ciepła, K,

Tu - temperatura dolnego

ź

ródła ciepła, K,

T = 50 ºC = 323 K
Tu = 4 ºC = 277 K

COP = 323 / 323 – 277 = 7,02

Tu = 10 ºC = 283 K

COP = 323 / 323 – 283 = 8,08

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Współczynnik

efektywno

ś

ci (COP)

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Dolne

ź

ródła ciepła

Grunt – kolektory gruntowe

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Dolne

ź

ródła ciepła

Grunt – kolektory gruntowe

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Budynek Techniczno-Gospodarczy

Wydziału Melioracji i In

ż

ynierii

Ś

rodowiska UP w Poznaniu

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Pompa ciepła solanka/woda – kolektor gruntowy sondy pionowe

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Kolektor gruntowy poziomy - płaski

Rodzaj gruntu Moc z kolektora [kW/mb]

Minimalny odst

ę

p rur

Suchy, niespójny, piaszczysty 0.010 do 0,012

1,0 m

Wilgotny, piaszczysty

0.012 do 0,015

1,0 m

Gliniasty suchy

0.015 do 0,020

0,8 m

Gliniasty mokry

0.020 do 0,025

0,6 m

Przewodz

ą

cy wod

ę

gruntow

ą

0.025 do 0,035

0,5 m

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Kolektor gruntowy poziomy – spiralny

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Wody powierzchniowe – staw

Staw lub jezioro mog

Staw lub jezioro mog

ą

ą

by

by

ć

ć

doskona

doskona

ł

ł

ym

ym

ź

ź

r

r

ó

ó

d

d

ł

ł

em ciep

em ciep

ł

ł

a. To

a. To

rozwi

rozwi

ą

ą

zanie jest najta

zanie jest najta

ń

ń

sze od strony inwestycji i

sze od strony inwestycji i

jednocze

jednocze

ś

ś

nie bardzo wydajne.

nie bardzo wydajne.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Przebieg zmian temperatur w gruncie w ci

ą

gu roku

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Woda gruntowa

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Pompa ciepła woda/woda –budynek biurowy PRBiM

„HYDROWAT” w Rzgowie

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Przykład pompy ciepła woda/woda

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Ź

ródło ciepła – powietrze

(ustawienie zewn

ę

trzne pompy ciepła)

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Ź

ródło ciepła – powietrze

(ustawienie wewn

ę

trzne pompy ciepła)

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Budynek mieszkalny 300 m², moc grzewcza 18 kW,

instalacja wewn

ę

trzna ogrzewanie podłogowe + basen

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Ciepło odpadowe – Kanał Elektrowni KONIN

Przetwórnia ryb „Jesiotr” Sp. z o.o.

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Pompa ciepła solanka/woda – budynek przetwórni ryb –

„JESIOTR” Sp. z o.o. Konin-Gosławice

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Kanał Elektrowni Konin odprowadza wody z obiegu chłodz

ą

cego

elektrowni do Kanału Warta-Gopło

Kanał prowadzi od 20 – 45 m³/s wody

o temperaturze od +12 do +35 ºC

Zało

ż

enia:

domek jednorodzinny o pow. 100 m²

o zapotrzebowaniu mocy ca. 7 kW

Dobrano pomp

ę

ciepła WPF 7 o mocy grzewczej ok. 7 kW

potrzebuje 1,4 m³/h wody geuntowej

51 428 domków

205 714 mieszka

ń

ców

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Gromadzenie ciepła w gruncie – schemat instalacji otwartej

a) Ogrzewanie w okresie zimowym b) chłodzenie w okresie

letnim

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Mo

ż

liwo

ś

ci zastosowania pomp ciepła w Wielkopolsce

Kanał Elektrowni Konin odprowadza wody z obiegu chłodz

ą

cego elektrowni

do Kanału Warta-Gopło

Kanał prowadzi od 20 – 45 m³/s wody o temperaturze od +12 do +35 ºC

Zało

ż

enia:

domek jednorodzinny o

pow. 100 m²

o zapotrzebowaniu mocy

ca. 7 kW

Dobrana pompa to WPF 7 o mocy grzewczej

ok. 7 kW

potrzebuje

1,4 m³/h

51 428 domków

205 714 mieszka

ń

ców

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Geotermia jako odnawialne źródło energii

Dzi

ę

kuj

ę

za uwag

ę

[e-mail]

lub

[e-mail]

tel. [phone]

Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego