2011-06-17

1

ENERGIA GEOTERMALNA

- wybrane zagadnienia

WYDZIAŁ ENERGETYKI I PALIW AGH

Katedra Zrównoważonego Rozwoju Energetycznego

Autor:
Tomasz MIROWSKI

Wykład dla III roku – ENERGIA ODNAWIALNA

Wstęp (1)



Rewolucja przemysłowa i agrarna przyniosły

nowoczesną cywilizację przemysłową i

narastające problemy z ochroną środowiska
naturalnego.



Rozwój hutnictwa spowodował powstanie
górnictwa węglowego. Wynalezieniu silnika
spalinowego towarzyszył rozwój górnictwa nafty i
gazu.

2011-06-17

2

Zaczyna się wiek energii.

W tym szerokim spektrum
różnych form energii
człowiek wykorzystywał
energię geotermalną na
długo przed paliwami
kopalnymi.

O gorących źródłach mówią
legendy, przekazy i
mitologie różnych plemion
i narodów.

Odkrycia archeologiczne potwierdzają, że od tysięcy lat znane było

wykorzystywanie gorących źródeł wody na powierzchni Ziemi

w różnych częściach świata.

Wstęp (2)

Energia geotermiczna



Energia geotermiczna jest energią wnętrza Ziemi, która

zgromadzona jest w skałach i wodach podziemnych. Ciepło we

wnętrzu Ziemi jest ciepłem pierwotnym, związanym z formowaniem

się planety. Dodatkowymi źródłami ciepła są procesy naturalnego

rozpadu takich pierwiastków promieniotwórczych jak: uran, tor

i potas, jak również promieniowanie słoneczne.

2011-06-17

3

Energia geotermiczna

Rozróżnia się dwa rodzaje zasobów energii geotermicznej:
– hydrotermiczne; odnoszą się do wysokotemperaturowych warstw

ogrzanej dwuskładnikowej mieszaniny wody i pary wodnej o

temperaturze od 200 do 300



C lub gorącej wody o temperaturze

50 – 70



C,

– petrotermiczne; odnoszą się do energii cieplnej zgromadzonej

w suchych i porowatych masywach skalnych.

Na obecnym etapie techniki, podstawowym sposobem pozyskiwania

energii geotermicznej jest odbiór ciepła z wód getormalnych lub ze

skał za pośrednictwem krążącego medium (wody).

Klasyfikacja wód geotermalnych

Wyróżnia się cztery klasy wód geotermalnych (Rowley J.C. 1982; Kapuściński J.

i inni 1997):

• klasa I, temperatura wody < 100



C,

• klasa II, temperatura wody 100 – 150



C,

• klasa III, temperatura wody 150 – 250



C,

• klasa IV, temperatura wody > 250



C,

Wody charakteryzujące się niską entalpią można podzielić na następujące grupy

( Sokołowski J. 1996):
• zimne do 20



C,

• ciepłe od 20



C do 35



C,

• gorące od 35



C do 80



C,

• bardzo gorące od 80



C do 100



C,

• przegrzane od 100



C do 130



C.

2011-06-17

4

Światowe zasoby

~ 35 TW



h

Zasoby w Polsce

2011-06-17

5

Zasoby w Polsce

Rodzaj energii

Wartość

[PJ]

Wodna (małe elektrownie wodne)

3,2 – 4,0

Wiatrowa

25,2 – 36,0

Słoneczna

45,0 – 65,0

Geotermalna

3 013,2 – 5 022,0

Paliwa organiczne, w tym:

187,0 – 228,0

Drewno

120,0 – 140,0

Biogaz

15,0 – 20,0

Pozostałe

52,0 – 68,0

Razem zasoby

3 460,6 – 5 583,0

Źródło: Ney R. 1999

Potencjalne zasoby energii geotermalnej w Polsce w zasobach energii odnawialnej, PJ

Wykorzystanie

Produkcja energii elektrycznej – 7974 MWe



USA – 2228 MWe



Filipiny – 1909 MWe



Włochy – 785 MWe

Polska – produkcja energii cieplnej



Podhale – docelowo 90 MWt

(125 MWt)



Pyrzyce – 21MWt



Mszczonów – 1.75 MWt (7 MWt)



Uniejów, Słomniki, Sucha Beskidzka

Oprócz zakładów zaopatrujących

ludność w ciepło, istnieją również

uzdrowiska wykorzystujące energię z

ciepłych źródeł:

•Cieplice,

•Duszniki Zdrój,

•Lądek Zdrój,

•Ustroń,

•Konstancie,

•Ciechocinek .

2011-06-17

6

Wykorzystanie

Country

1990 MWe

1995 MWe

2000 MWe

2005 MWe

Argentina

0.67

0.67

0

0

Australia

0

0.17

0.17

0.2

Austria

0

0

0

1

China

19.2

28.78

29.17

28

Costa Rica

0

55

142.5

163

El Salvador

95

105

161

151

Ethiopia

0

0

8.52

7

France (Guadeloupe)

4.2

4.2

4.2

15

Germany

0

0

0

0.2

Guatemala

0

33.4

33.4

33

Iceland

44.6

50

170

322

Indonesia

144.75

309.75

589.5

797

Italy

545

631.7

785

790

Japan

214.6

413.71

546.9

535

Kenya

45

45

45

127

Mexico

700

753

755

953

New Zealand

283.2

286

437

435

Nicaragua

35

70

70

77

Papua New Guinea

0

0

0

39

Wykorzystanie (2)

Country

1990 MWe 1995 MWe

2000 MWe

2005 MWe

Philippines

891

1227

1909

1931

Portugal (The Azores)

3

5

16

16

Russia (Kamchatka)

11

11

23

79

Thailand

0.3

0.3

0.3

0.3

Turkey

20.6

20.4

20.4

20.4

USA

2774.6

2816.7

2228

2544

Total

5831.72

6833.38

7974.06

9064.

2011-06-17

7

Wykorzystanie

Rok

Moc zainstalow.

[MW

e

]

Energia

[GW·h/a]

kraje

Producenci

1940

130

1

Włochy

1950

293

1

Włochy

1960

386

~ 2 600

4

+N. Zelandia, Meksyk i USA

1970

678

~~5 000

6

+Japonia i ZSSR

1975

1 310

8

+Islandia i Salwador

1980

2 110

14

+Chiny, Indonezja, Kenia, Turcja, Filipiny

i Portugalia

1985

4 764

17

+Grecja, Francja i Nikaragua

1990

5 832

19

+Tajlandia, Argentyna i Australia

1995

6 797

20

+Kostaryka

2000

7 974

49 261

21

+ Gwatemala i Etiopia – Argentyna

Światowy rozwój produkcji geotermalnej energii elektrycznej

2011-06-17

8

Światowy rozwój produkcji geotermalnej energii elektrycznej

Ochrona środowiska



Wody geotermalne zawierają różne ilości gazów: azot, ditlenek

węgla, niewielkie ilości siarkowodoru, amoniaku, rtęci, radonu i

boru.



Większość składników chemicznych koncentruje się w wodach

zrzutowych, zatłaczanych zazwyczaj do złoża.



Koncentracje gazów są nieszkodliwe, a usuwanie np. siarkowodoru

następuje przez wypuszczenie do atmosfery (jest to powszechnie

stosowany proceder)

2011-06-17

9

emisje

Zakres emisji CO

2

ze złóż par geotermalnych wykorzystywanych do

produkcji EE w świecie:



13-380 g/kWh,



gdy w elektrociepłowniach gazowych 453 g/kWh,



na olej opałowy 906 g/kWh,



na węgiel 1042 g/kWh.

2011-06-17

10

KOSZTY ELEKTROWNI GEOTERMALNYCH

2011-06-17

11

Wnioski

Energia geotermalna może stanowić źródło energii do celów:

-

ogrzewania, przygotowania ciepłej wody użytkowej, technologicznych

i leczniczych.

Stosowanie kaskadowego odbioru ciepła zwiększa efektywność całego
systemu ciepłowniczego.

Wykorzystanie energii geotermalnej wymaga każdorazowo dogłębnej analizy
techniczno-

ekonomicznej uwzględniającej lokalne uwarunkowania oraz

aktualne i przyszłe zapotrzebowaniena energię cieplną.

Warunki geologiczne Polski umożliwiają wykorzystanie na szeroką skalę energii
geotermalnej o niskiej entalpii wspomaganej pompami ciepła.

Na obszarach występowania zbiorników geotermalnych o dobrych parametrach
termicznych możliwym jest wykorzystanie bezpośrednie wód geotermalnych