dr inż.Michał Pomorski- Czy ogrzeje nas ciepło z ziemi?
dr inż.Michał Pomorski- Czy ogrzeje nas ciepło z ziemi?
dr inż.Michał Pomorski- Czy ogrzeje nas ciepło z ziemi?
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Bezpieczeństwo energetyczne regionu –<br />
potrzeby, wyzwania, problemy<br />
<strong>Czy</strong> <strong>ogrzeje</strong> <strong>nas</strong> <strong>ciepło</strong> z <strong>ziemi</strong><br />
<strong>dr</strong> <strong>inż</strong>. <strong>Michał</strong> POMORSKI<br />
Wrocław, dn. 18.02.2013 r.
Plan wystąpienia<br />
1. Wprowadzenie<br />
2. Geotermia głęboka<br />
potencjał i możliwości techniczne<br />
stan obecny<br />
bariery rozwoju<br />
3. Geotermia płytka<br />
możliwości techniczne<br />
stan obecny<br />
warunki opłacalności<br />
bariery rozwoju<br />
4. Podsumowanie i wnioski
Wprowadzenie<br />
Podział geotermii:<br />
1. Geotermia głęboka – energia pochodzenia geotermicznego zawarta w:<br />
gorących skałach,<br />
pokładach solnych,<br />
parze wodnej,<br />
gorącej wodzie<br />
2. Geotermia płytka – energia pochodzenia geotermicznego oraz solarnego<br />
zakumulowana w:<br />
wodzie gruntowej,<br />
gruntach i skałach.<br />
Atrakcyjność źródeł geotermalnych:<br />
dostępność w każdym miejscu,<br />
brak wahań związanych z warunkami meteorologicznymi,<br />
nie ulegają wyczerpaniu,<br />
brak lub niska emisja szkodliwych substancji do atmosfery.
Geotermia głęboka<br />
Możliwości wykorzystania<br />
geotermii głębokiej:<br />
Hy<strong>dr</strong>ogeotermia:<br />
występowanie gorących<br />
płynów lub pary<br />
występowanie<br />
przepuszczalnych i<br />
porowatych skał<br />
wysoka wydajność źródła<br />
HDR (hot <strong>dr</strong>y rock):<br />
występowanie gorących skał<br />
możliwości techniczne (np.<br />
szczelinowanie)<br />
Typy systemów geotermicznych [2]
Geotermia głęboka<br />
1. Wytwarzanie prądu elektrycznego:<br />
wody termalne o temperaturze powyżej 100 o C,<br />
stosowanie układów konwersji energii z czynnikiem niskowrzącym<br />
ORC,<br />
2. Ciepłownictwo:<br />
konieczność lokalizacji odwiertów w pobliżu sieci <strong>ciepło</strong>wniczej<br />
(aby wyeliminować koszt budowy sieci),<br />
zapewnienie całorocznego zapotrzebowania na <strong>ciepło</strong>,<br />
budowa instalacji geotermalnej na stałe całoroczne<br />
zapotrzebowanie, czyli letnią dolinę kiedy tylko <strong>ciepło</strong> jest<br />
potrzebne do podgrzewania wody użytkowej,<br />
3. Rekreacja,<br />
4. Balneologia,<br />
5. Rolnictwo.
Geotermia głęboka<br />
Źródła ciepła w geotermii głębokiej:<br />
1. Ciepło przenoszone z głębi Ziemi:<br />
Kondukcja (przewodzenie ciepła przez skały),<br />
Konwekcja (unoszenie przez wody podziemne),<br />
2. Ciepło wydzielające się z rozpadu naturalnych izotopów<br />
promieniotwórczych znajdujących się w skałach.
Geotermia głęboka<br />
<strong>Czy</strong>nnikiem decydującym o<br />
występowaniu wód termalnych jest<br />
strumień ciepła przenoszony z głębi<br />
Ziemi.<br />
średnia dla Ziemi – 63 mW/m 2<br />
Europa - 55-65 mW/m 2 ,<br />
Polska - 21-91 mW/m 2 ,<br />
Dolny Śląsk - 50-60 mW/m 2 .<br />
Strumień ciepła powoduje<br />
postawanie gradientu temperatury:<br />
średnia dla Ziemi – 25 K/km<br />
Mapa strumienia ciepła<br />
dla obszaru Polski [2]
Geotermia głęboka<br />
Mapa zasobów geotermalnych Polski na głębokości 3000 m [2]
Geotermia głęboka - zasoby<br />
Teoretyczny potencjał geotermii:<br />
32- 110 mld tpu<br />
Zasoby wydobywalne:<br />
1-7 mld tpu<br />
Zasoby energii geotermalnej w Polsce [5]<br />
Z badań prof. J. Sokołowskiego<br />
można wywnioskować, że na Dolnym<br />
Śląsku nie ma zasobów energii<br />
geotermalnej jako źródła ciepłej<br />
wody pochodzącej z warstw skał<br />
porowatych.<br />
Monolityczna struktura warstw<br />
teoretycznie wyklucza taką<br />
możliwość.<br />
Występujące nielicznie pęknięcia i<br />
uskoki umożliwiają jednak<br />
pozyskiwanie wód geotermalnych.
Geotermia głęboka – stan obecny<br />
Mapa istniejących i planowanych zakładów geotermalnych w Polsce [6]
Geotermia głęboka – stan obecny<br />
Występowanie wód termalnych na Dolnym Śląsku<br />
Lokalizacja Głębokość Temperatura Wydajność<br />
m o<br />
C m 3 /h<br />
Kopalnia Turów 25-26 54<br />
Cieplice Śląskie-Z<strong>dr</strong>ój (odwiert C1) 661 41 1,1<br />
Cieplice Śląskie-Z<strong>dr</strong>ój (odwiert C1) 2002,5 86,7 45<br />
Cieplice Śląskie-Z<strong>dr</strong>ój (odwiert C2) 750 63,3 27<br />
Jeleniów 133 20,2 7,5<br />
Duszniki-Z<strong>dr</strong>ój 1695 34,7 30<br />
Krosnowice 525 22 3,6<br />
Lądek-Z<strong>dr</strong>ój 0-700 20,3 (źródła)-44<br />
(odwiert)<br />
39,6<br />
Opracowanie własne na podstawie [3]
Geotermia głęboka – przyszłość<br />
Koncesje Ministra Środowiska<br />
na poszukiwanie,<br />
rozpoznawanie i wydobywanie<br />
wód termalnych [8]
Geotermia głęboka - bariery<br />
słabe rozpoznanie zasobów wód termalnych – badania bardzo<br />
kosztowne,<br />
stosunkowo niska temperatura wód – zazwyczaj 30-60 o C (nie<br />
przekracza 100 o C) przeciętnie na głębokościach 1,5-3,5 km<br />
stosunkowo niska wydajność pojedynczych ujęć – do kilkudziesięciu<br />
m 3 /h<br />
wysokie koszty inwestycyjne, głównie wynikające z wierceń – koszt<br />
jednego odwiertu na głębokość ok. 1,5 km wynosi ok. 10 mln. zł.
Geotermia płytka<br />
Schemat instalacji GPC i najpopularniejszych rozwiązań dolnych źródeł ciepła<br />
[4]
Geotermia płytka w Europie<br />
Liczba instalacji<br />
z wykorzystaniem<br />
gruntowych pomp ciepła<br />
i ich moc w krajach UE [7]
Liczba instalacji<br />
Geotermia płytka w Europie<br />
20000<br />
18000<br />
16000<br />
14000<br />
12000<br />
Liczba instalacji<br />
Moc zainstalowana, MWt<br />
300<br />
250<br />
200<br />
10000<br />
8000<br />
6000<br />
4000<br />
2000<br />
0<br />
2005 2006 2007 2008 2009 2010<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
Liczba instalacji z wykorzystaniem gruntowych pomp ciepła i ich moc [7]
Moc zainstalowana, kW<br />
Geotermia płytka na Dolnym Śląsku<br />
Moc zainstalowanych gruntowych pomp ciepła<br />
na Dolnym Śląsku (jednostkowa moc powyżej 20 kW)<br />
3500<br />
3000<br />
2500<br />
2000<br />
1500<br />
1000<br />
500<br />
0<br />
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
Geotermia płytka na Dolnym Śląsku<br />
Struktura dolnych źródeł ciepła<br />
29%<br />
7%<br />
5%<br />
grunt - inne<br />
grunt - wymiennik poziomy<br />
grunt - wymiennik pionowy<br />
59%<br />
woda gruntowa
Geotermia płytka - opłacalność<br />
Warunki opłacalności instalacji GPC:<br />
Efektywność energetyczna<br />
‣ COP – rośnie wraz ze zmniejszaniem różnicy temperatury<br />
pomiędzy źródłem ciepła dolnym i górnym<br />
‣ PER – współczynnik zużycia energii pierwotnej wyznaczany jako<br />
iloczyn COP i sprawności wytworzenia i przesyłu prądu<br />
elektrycznego<br />
Nakłady inwestycyjne – zależne od typu instalacji i jej mocy<br />
Koszty eksploatacyjne – koszty zakupu energii napędowej oraz<br />
utrzymania instalacji (serwis, naprawy)
Geotermia płytka - opłacalność<br />
Jednostkowe koszty inwestycyjne<br />
1700-7800 zł/kW<br />
Budynki edukacyjne – 2500-3600 zł/kW<br />
Budynki zamieszkania zbiorowego – 1700-2500 zł/kW<br />
Budynek jednorodzinny:<br />
System otwarty dwuotworowy – 4000-5400 zł/kW<br />
System zamknięty z sondami pionowymi – 5700-7800 zł/kW<br />
System zamknięty z wymiennikiem poziomym – 5000-5600 zł/kW
Geotermia płytka - opłacalność<br />
Skumulowane koszty ogrzewania budynku jednorodzinnego<br />
dla różnych systemów grzewczych [4]
Geotermia płytka - bariery<br />
Bariery utrudniające rozwój geotermii niskotemperaturowej:<br />
psychologiczne - brak wiedzy na temat instalacji GPC oraz pewności<br />
niezawodnego ich działania, niekompetentni sprzedawcy urządzeń i usług<br />
instalacyjnych w wyniku burzliwego rozwoju branży,<br />
informacyjne – brak informacji na temat zasady działania i typów pomp<br />
ciepła, efektów grzewczych i finansowych możliwych do uzyskania,<br />
wymogów formalnych związanych z realizacją inwestycji, finansowania<br />
inwestycji,<br />
ekonomiczne - wysokie koszty inwestycyjne GPC, niskie ceny paliw<br />
konwencjonalnych (głównie węgla), słaba ochrona cieplna budynków, brak<br />
zachęt finansowych.
Podsumowanie<br />
<strong>Czy</strong>nniki, które mogą pomóc w rozwoju geotermii w Polsce:<br />
utworzenie funduszu ryzyka geologicznego,<br />
wprowadzenie systemu wsparcia dla produkcji ciepła z geotermii (dopłaty,<br />
certyfikaty, itp.),<br />
finansowe wsparcie dla wybranych (najlepszych) projektów inwestycyjnych,<br />
utrzymanie zwolnienia z opłat za eksploatację wód termalnych,<br />
uproszczenie procedur administracyjnych (zarówno dla geotermii głębokiej<br />
jak i płytkiej),<br />
wprowadzenie zachęt materialnych dla gospodarstw domowych<br />
użytkujących <strong>ciepło</strong> z GPC (np. ulgi podatkowe),<br />
dofinansowania do budowy budynków z wykorzystaniem OZE (m.in.<br />
pompami ciepła),<br />
kształtowanie świadomości społecznej do bycia ekologicznym,
Literatura<br />
[1] Choo Yong Fern, Energy output calculation of closed loop geothermal system at high<br />
temperature formation, Master Thesis, Wrocław 2013<br />
[2] Sobótka K., Odnawialne źródła energii możliwe do wykorzystania w lokalnej<br />
gospodarce energią, Mazowiecka Agencja Energetyczna<br />
[3] Ciężkowski W., Michniewicz M., Przylibski T.A., Wody termalne na Dolnym Śląsku<br />
[4] Kapuściński J., Rodzoch A., Geotermia niskotemperaturowa w Polsce i na Świecie.<br />
Stan aktualny i perspektywy rozwoju. Uwarunkowania techniczne, środowiskowe i<br />
ekonomiczne, Warszawa 2010<br />
[5] Zaprzelski Z., Ocena zasobów energii geotermalnej i możliwości jej wykorzystania w<br />
województwie Warmińsko-Mazurskim, Olsztyn 2006<br />
[6] Nowak W., Stachel A.A., Ciepłownie geotermalne w Polsce – stan obecny i planowany,<br />
<strong>Czy</strong>sta energia, lipiec/sierpień 2004<br />
[7] Geothermal energy barometer, http://www.eurobserv-er.org/<br />
[8] Geotermia w Polsce – działania Ministerstwa Środowiska w celu promowania<br />
geotermii, Ministerstwo Środowiska, Departament Geologii i Koncesji Geologicznych
Bezpieczeństwo energetyczne regionu –<br />
potrzeby, wyzwania, problemy<br />
<strong>Czy</strong> <strong>ogrzeje</strong> <strong>nas</strong> <strong>ciepło</strong> z <strong>ziemi</strong><br />
<strong>dr</strong> <strong>inż</strong>. <strong>Michał</strong> POMORSKI<br />
Wrocław, dn. 18.02.2013 r.
Change language