Energia geotermalna – geotermia

elektrownia geotermalnaPoszukiwania źródeł energii są dobrą ilustracją powiedzenia „najciemniej jest pod latarnią”. Mając świadomość kurczenia się światowych zapasów węgla, rozglądamy się wokół. Olbrzymi rezerwuar energii znajduje się… pod naszymi stopami.

Skąd bierze się energia geotermalna?

W jądrze Ziemi zachodzi rozpad pierwiastków promieniotwórczych. Jego efektem jest temperatura dochodząca do kilku tysięcy °C. Jest ona trudna do wykorzystania, a dowiercenie do obszarów, w których panuje bardzo kosztowne. Temperatura maleje w miarę zbliżania się do powierzchni Ziemi. Spadek wynosi od 15 do 80°C na jeden kilometr, a jest on zależny od rodzaju skał i warunków geologicznych. Dzięki temu możliwe jest wykorzystanie energii… wody nagrzanej we wnętrzu Ziemi.

Energia geotermalna nie jest całkowicie odnawialnym źródłem energii. Szacuje się, że zasoby ciepła zmagazynowanego we wnętrzu Ziemi wynoszą 8,3×1012 GWh, czyli są 57 tysięcy razy większa niż globalne zapotrzebowanie na energię w skali roku. Można tylko zgadywać co się stanie, gdy wnętrze Ziemi będzie wychładzane. Wraz ze spadkiem temperatury maleje objętość materiałów. Czy jeżeli dojdzie do ochłodzenia wewnętrznych warstw Ziemi zaczną się one kurczyć, a powierzchnia zapadać? Z drugiej strony proporcje między energią wnętrza Ziemi, a zapotrzebowaniem Polski są tak różne, że można warto zaryzykować korzystanie z tego źródła.

Energia geotermalna w Polsce – pierwsze próby

Geotermia w Polsce ma jednocześnie i historię i przyszłość. W latach 80-tych XX wieku w Bańskiej prowadzono poszukiwania złóż ropy naftowej. Okazało się, że Polska nie jest Kuwejtem europy, ale odkryta została… energia geotermalna. W 1993 roku podłączono pierwsze 5 domów miejscowości Bańska Niżna. Do 1995 roku podłączono większość administracyjnego obszaru wsi. Temperatura wody w złożu wynosi 86ºC. Znajduje się ono na głębokość od 2000 do 3000 m. Całkowita moc cieplna Bańskiej wynosi 9 MWt.

Geotermia w Polsce – potencjał

Całkowita energia geotermalna w Polsce jest szacowana na poziomie 1512 PJ/rok. Stanowi to ok. 30% krajowego zapotrzebowania na ciepło. Energia geotermalna ze źródeł niskotemperaturowych może być wykorzystana w celach grzewczych. Energia geotermalna ze źródeł wysokotemperaturowych może być zamieniona zarówno na ciepło jak i na energię elektryczną.

Lokalizacja źródeł geotermalnych w Polsce

Czy aby zacząć eksploatować zasoby energii geotermalnej trzeba wyposażyć się w narzędzia wiertnicze i szukać żyły złota? Na szczęście można skorzystać z opracowania profesorów IGSMiE PAN: Romana Neya i Juliana Sokołowskiego pt. „Wody geotermalne Polski i możliwości ich wykorzystania”. Praca pochodzi z roku 1987. Zaktualizowana została przez zespół profesora Jacka Zimnego.

Energia geotermalna w Polsce – potencjalne możliwości

Im bliżej od źródła energii geotermalnej do odbiorcy, tym koszty transportu i straty są mniejsze. Za najatrakcyjniejsze pod kątem nowych inwestycji geotermalnych uważa się rejony:

  1. Olsztyn, Nidzica, Iława, Ostróda, Morąg, Lidzbark Warmiński, Bartoszyce, Kętrzyn, Cieplice, Polanica, Duszniki, Lądek. Pod tymi miastami znajdują się wody basenu kambryjskiego. Wypełniają one przestrzeń porową piaskowców i mają na głębokości do 3 tys. m temperatury od 30 ºC do 120 ºC.
  2. Kraków, województwo małopolskie, Bielsko-Biała, województwo śląskie. Pod tymi rejonami znajdują się wody basenu dewońsko-karbońskiego. Wypełniają one zbiorniki węglanowe i mają na głębokości od 2 tys. m do 3 tys. m temperatury od 30 ºC do 120 ºC.
  3. obrzeżenia Gór Świętokrzyskich, subbasenu grudziądzko-warszawskiego, subbasenu szczecińsko-łódzkiego; województwa kujawsko-pomorskiego (jeden z najbardziej korzystnych pod względem geotermalnym terenów w Polsce). W tym basenie (triasowym) na głębokości od 2 tys. m do 3 tys. m znajdują się wody o wysokiej mineralizacji i temperaturze od 60 ºC do 100 ºC.

Energia geotermalna w Polsce – planowane inwestycje

Na obszarze basenu jurajskiego zbudowano zakłady w Pyrzycach i Mszczonowie. W przygotowaniu są zakłady geotermalne w: Skierniewicach, Żyrardowie, Szczecinie, Łodzi, Kole, Gnieźnie, Toruniu , Bydgoszczy, Warszawie i Małopolsce.

Geotermia w naszym kraju – skala mikro

Jeśli w okolicy nie ma zakładu geotermalnego lub podziemnego basenu z gorącą wodą, to i tak możemy skorzystać z geotermii. Wystarczy do tego celu pompa ciepła, czyli lodówka pracująca w odwrotną stronę.

Lodówka pobiera energię cieplną z produktów w niej umieszczonych. Następnie oddaje ciepło przez wymiennik ciepła umieszczonym z tyłu urządzenia. Przeznaczeniem lodówki jest chłodzenie. Wytworzone ciepło jest produktem ubocznym, aczkolwiek np. w bilansie energetycznym domu pasywnego odgrywa rolę.

Pompy ciepła działają podobnie. Ich celem jest dostarczanie do budynku ciepła. Chłodzenie gruntu odbywa się przy okazji. Domowa lodówka jest urządzeniem bardziej zwartym od pompy ciepła. Produkty i wymiennik znajdują się jednym pomieszczeniu. W pompie ciepła dolne źródło ciepła umieszczone jest za budynkiem, w ziemi. Górne źródło ciepła umieszczone jest w budynku. Pompa ciepła pozwala uzyskać w instalacji centralnego ogrzewania i ciepłej wody użytkowej (górne źródło ciepła) temperaturę dochodzącą do 60ºC.

Ziemia bardzo powoli przejmuje i oddaje energię. W najcieplejszym miesiącu w roku (lipcu), temperatura gruntu wynosi około 7ºC. Na początku sezonu grzewczego, w październiku, temperatura gruntu wynosi około 10ºC. Energia zgromadzona w ziemi jest tak duża, że wystarcza na okres zimy i wiosny. Gdy na dworze zaczyna robić się ciepło, zaczyna się proces nagrzewania gruntu.

Podobnie jak lodówka, tak i pompa ciepła wymaga zasilania energią elektryczną. Energia pobierana z sieci do napędu pompy ciepła jest około czterokrotnie mniejsza niż energia z niej uzyskiwana.