WODY GEOTERMALNE POLSKI
WOJCIECH GÓRECKI
Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Al. Mickiewicza
30, 30-059 Kraków
e-mail: [e-mail]
Z zasobów energii odnawialnej w Polsce, jedną z pierwszoplanowych ról w lokalnym i
regionalnym bilansie nośników energii, mo\
e odegrać w najbli\
szej przyszłości energia
pozyskiwana z wód geotermalnych. Wykorzystanie czystych ekologicznie zasobów energii
geotermalnej jest realne i ekonomicznie uzasadnione dla wielu obszarów na Ni\
u Polskim , w
Karpatach i Sudetach.
Zasoby energii geotermalnej w Polsce związane są z wodami podziemnymi ró\
nych pięter
stratygraficznych występującymi na ró\
nych głębokościach w obrębie jednostek
geologicznych Ni\
u Polskiego, Sudetów i Karpat. Podstawowe zasoby wód geotermalnych na
Ni\
u Polskim związane są z warstwami wodonośnymi ery mezozoicznej. Wody geotermalne
zakumulowane sÄ… tutaj przede wszystkim w formacjach piaszczystych dolnej kredy i dolnej
jury (Sokołowski J. 1987; Ney R., Sokołowski J. 1987; Ney R. 1985; Górecki W. i in. 1990;
Górecki W. i in. 1995).
Znaczne zasoby energii geotermalnej zakumulowane są w wodach zbiorników:
górnojurajskiego, środkowojurajskiego, górnotriasowego i dolnotriasowego (Górecki W. i in.
2000).
Wielkość obliczonych zasobów dyspozycyjnych energii geotermalnej dla wymienionych
zbiorników mezozoicznych na Ni\
u Polskim wynosi 6,6 x 1018 J, co stanowi równowartość
około 1,5 x 108 TOE/rok.
Wielkość obliczonych zasobów dyspozycyjnych energii geotermalnej mo\
na korelować z
wartością zasobów energii geotermalnej obliczoną dla obszaru Europy przez R.Cataldiego
(1993, 1994). Szacuje on wielkość zasobów energii geotermalnej (geothermal reserves) na
6·1019J/rok (co odpowiada 1430·106TOE/rok). R.Cataldi uwa\
a, \
e energiÄ™ geotermalnÄ…
mo\
na w Europie wykorzystywać na stosunkowo niewielkim obszarze, obejmującym w
sumie kilka tysięcy kilometrów kwadratowych, gdzie znajduje się 5-10% wymienionych
zasobów. Na obszarach tych własności zasobów geotermalnych są szczególnie korzystne, a
równocześnie warunki rynku ciepłowniczego są na tyle atrakcyjne, \
e mogą przyciągnąć
kapitał inwestycyjny.
Przy ocenie wielkości zasobów dyspozycyjnych i eksploatacyjnych oraz ocenie mo\
liwości
budowy instalacji geotermalnych nale\
y wziąć pod uwagę następujące uwarunkowania:
 Energia uzyskana z wód geotermalnych mo\
e być wykorzystywana w miejscach
wydobywania wód. Zasoby eksploatacyjne będą więc ograniczone do rejonów miast i
miejscowości, rejonów przemysłowych, rolniczych i rekreacyjno-wypoczynkowych.
 Ze względu na znaczną kapitałochłonność inwestycji geotermalnych, lokalny rynek
ciepłowniczy powinien być bardzo atrakcyjny, zdolny do przyciągnięcia inwestorów.
 Budowa instalacji geotermalnych w naturalny sposób ograniczona jest do obszarów,
gdzie występują wody geotermalne o optymalnych własnościach.
Czynniki decydujące o opłacalności wykorzystania ciepła wód geotermalnych
Czynniki zale\
ne od warunków hydrogeotermalnych występujących na danym obszarze:
 wydajność eksploatacyjna wód podziemnych (moc cieplna ujęcia),
 temperatura wód geotermalnych (moc cieplna ujęcia),
 głębokość zalegania warstwy wodonośnej (koszt wykonania otworów),
 skład chemiczny wody/mineralizacja (koszty eksploatacji).
Czynniki zale\
ne od sposobu obciÄ…\
enia instalacji ciepła geotermalnego:
 roczny współczynnik obcią\
enia instalacji  czas wykorzystania pełnej mocy cieplnej
ujęcia (jednostkowe koszty produkcji ciepła),
 stopień schłodzenia wody geotermalnej (moc cieplna ujęcia),
 odległość geotermalnych otworów wiertniczych od odbiorcy ciepła (nakłady na
rurociąg przesyłowy wody geotermalnej),
 koncentracja zapotrzebowania na ciepło na obszarze jego odbioru (nakłady na sieć
dystrybucji ciepła).
Czynniki zale\
ne od makrootoczenia:
 koszty produkcji ciepła metodami konwencjonalnymi/ceny paliw
(konkurencyjność),
 poziom stóp procentowych kredytów inwestycyjnych (koszt obsługi zaciągniętych
zobowiązań finansowych),
 proekologiczna polityka państwa (dostępność środków finansowych na zasadach
preferencyjnych),
 wysokość środków finansowych przeznaczonych na badania naukowe i promocję
odnawialnych z
ródeł energii (koordynacja działań zmierzających do szerszego i
efektywnego zagospodarowania OZE, propagowanie rzetelnej wiedzy i know-how).
Warunki temperaturowe i hydrogeologiczne mają decydujący wpływ na ekonomiczną
zasadność wykorzystania zasobów wód i energii geotermalnej.
Innymi czynnikami wpływającymi na ekonomiczną zasadność wykorzystania energii
geotermalnej sÄ… (Kuz
niak T. 1990):
 koszt wierceń na jednostkę pozyskanej energii geotermalnej, zł/kW,
 odległość między miejscem pozyskania wody geotermalnej a u\
ytkownikiem energii
geotermalnej, km,
 koncentracja zapotrzebowania na energiÄ™ geotermalnÄ… w obszarze jej odbioru, kW/km2,
 nominalna moc instalacji geotermalnej, kW,
 roczny współczynnik obcią\
enia systemu odbioru energii geotermalnej.
Znaczenie wymienionych czynników jest konsekwencją struktury nakładów kapitałowych i
kosztów eksploatacji systemów wykorzystujących ciepło wód geotermalnych o niskiej
entalpii. Instalacje geotermalne charakteryzują się znacznymi nakładami inwestycyjnymi,
związanymi głównie z kosztami wierceń i bardzo niskimi kosztami bie\
Ä…cej eksploatacji.
Ponadto przewa\
ająca część nakładów, ponoszonych na etapie budowy instalacji, jest
niezale\
na od ilości ciepła odbieranego z eksploatowanej wody geotermalnej. W celu
zapewnienia niskich jednostkowych kosztów pozyskania ciepła konieczne jest zatem
mo\
liwie pełne wykorzystanie, w skali roku, potencjalnych zasobów energii cieplnej.
Zagadnienie powy\
sze sprowadza siÄ™ do przestrzegania zasady minimalizacji temperatury
wody geotermalnej, kierowanej do otworu chłonnego, oraz maksymalizacji rocznego
współczynnika obcią\
enia, czyli innymi słowy, do utrzymywania odbioru ciepła na mo\
liwie
wysokim, stałym poziomie w ciągu roku. Oba działania prowadzą do wzrostu rocznej
produkcji ciepła, a tym samym do obni\
enia jednostkowych kosztów energii cieplnej.
Wody geotermalne czystym ekologicznie z
ródłem energii
Energia pozyskania z wód geotermalnych jest energią przyjazną dla środowiska. Woda gorąca
wydobywana otworem eksploatacyjnym z warstwy wodonośnej po przejściu przez
wymiennik ciepła jest zatłaczana w ten sam horyzont otworem chłonnym. Przykładem
ograniczenia emisji zanieczyszczeń z tytułu funkcjonowania ciepłowni geotermalnej w
odniesieniu do emisji z ciepłowni węglowej o analogicznej co geotermalna produkcji ciepła
jest miasto Konin. Zbudowanie ciepłowni geotermalnej o nominalnej mocy 12 MW pozwoli
na wyeliminowanie zanieczyszczeń gazami i pyłami, co przedstawia poni\
sza tabela.
Emisja zanieczyszczeń Emisja Procentowe
Składnik ciepł. węglowej zanieczyszczeń ciepł. ograniczenie emisji
E1 [kg/rok] geotermalnej 100%·(E1-E2)/E1
E2 [kg/rok] [%]
Benzo(a)piren 18,85 - 100,00
Sadza 848,25 - 100,00
Pył 530 156,36 17,01 100,00
CO2 24 740 630,05 2 303 639,10 90,69
CO 117 812,52 316,69 99,73
NOx* 47 125,01 2 252,03 95,22
SO2 188 500,04 - 100,00
Węglow. alifatyczne 23 562,50 105,09 99,55
Węglow. 23 562,50 45,04 99,81
aromatyczne
* emisja tlenków azotu w przeliczeniu na NO2
Decentralizacja gospodarki energiÄ… i wprowadzenie tam gdzie jest to mo\
liwe z
ekonomicznego i środowiskowego punktu widzenia, małych i ekologicznie bezpiecznych
systemów opartych o odnawialne z
ródła energii, w tym energii geotermalnej jest celem Unii
Europejskiej i Polski.
Literatura:
Cataldi R., 1993  Problemy środowiska i kosztów zagospodarowania energii geotermalnej.
Tech.Poszuk.Geol.  Geosynoptyka i Geotermia nr 5-6.
Cataldi R., 1994  Outline of General Problems and Costs of Geothermal Development, with
Particular Reference to Europe. Conference held at the University of Mining and
Metallurgy in Cracow, 9 June 1994.
Górecki W., Adamczyk A.F., Szczepański A., Szklarczyk T. 1990 - Atlas wód
geotermalnych Ni\
u Polskiego. ISE AGH Kraków, Okr.Przeds.Geod.Kartogr. Poznań.
Górecki W., Kuz
niak T., A
apinkiewicz A.P., Maćkowski T., Strzetelski W., Szklarczyk T.
1995 - Atlas zasobów energii geotermalnej na Ni\
u Polskim. ZSE AGH, Towarzystwo
Geosynoptyków  GEOS , Kraków.
Górecki W. i in., 2000 - Analiza geologiczna i ocena zasobów wód i energii geotermalnej w
formacjach jury środkowej i górnej oraz triasu na Ni\
u Polskim. Projekt KBN. Arch.
ZSE AGH, Kraków.
Kuz
niak T., 1990 - Odbiór i wykorzystania ciepła z wód geotermalnych o niskiej entalpii. W:
Atlas wód geotermalnych Ni\
u Polskiego. Kraków.
Ney R., 1985 - Perspektywy wykorzystania energii geotermalnej. Mat.Konf., Zakopane.
Ney R., Sokołowski J., 1987 - Wody geotermalne Polski i mo\
liwości ich wykorzystania.
Nauka Polska nr 6.
Sokołowski J., 1987 - Mo\
liwości wykorzystania wód geotermalnych do uzupełnienia
bilansu energetycznego Polski. Mat.Konf., Wołomin.