Warto postawić na geotermię

Według dr Eleonory Solik-Heliasz z Zakładu Geologii i Geofizyki Głównego Instytutu Górnictwa (GIG) w Katowicach, zasadniczym problemem wykorzystania wód geotermalnych jest nie tyle ich temperatura, lecz przede wszystkim ilość. Najpierw należy szukać rejonów zasobnych w wody podziemne, a dopiero potem ustalać, czy mają w miarę wysoką temperaturę.

Pożądana jest temperatura powyżej 40 stopni Celsjusza, chociaż w pewnych warunkach można rozważać też pozyskanie energii z wód stosunkowo chłodnych, jak wody kopalniane o temperaturze 13-23 stopnie. Jeśli jednak wody jest mało, technologia pozyskania z niej energii może być nieopłacalna, niezależnie od temperatury.

Energia z wód geotermalnych może służyć do ogrzewania dużych budynków, a nawet części miast. Pod względem zasobów i możliwości wykorzystania potencjału, wody geotermalne są jednak zupełnie innym źródłem energii niż np. gaz, węgiel czy ropa. Dobre naturalne warunki rozwoju inwestycji geotermalnych mają tylko niektóre regiony Polski, np. część północno-zachodnia, centralna czy południowo-wschodnia - podkreśliła specjalistka GIG.

Dla tych miejsc od kilkunastu lat opracowywane są atlasy zasobów energii geotermalnej. Dobrze zbadane i opisane zostały w nich dotąd m.in. duże struktury geologiczne występujące na tzw. Niżu Polskim - rozciągającym się od Szczecina po Rzeszów. Szczególnie korzystne dla geotermii na Niżu są tzw. niecki: szczecińska, łódzko-mogileńska, miechowska i warszawska.

Inne perspektywiczne rejony to niecka nowotarska, a także aglomeracja górnośląska, dla której niedawno opracowany atlas zasobów energii geotermalnej wkrótce zostanie wydany drukiem.

Perspektywiczne prawdopodobnie są również Sudety - to z Cieplic Śląskich pochodzą pierwsze wiadomości odnotowywane w kronikach średniowiecznych, o obecności ciepłych wód. Niedługo rozpoczną się też badania występowania wód geotermalnych w strukturach karpackich. Wody te z powodzeniem wykorzystują po swojej stronie granicy Słowacy.

Możliwości pozyskania ciepłych wód są w różnych miejscach kraju różne, ponieważ górotwór zmienia się praktycznie z każdym kilometrem. Kluczowe dla wskazania perspektywicznych miejsc inwestycji jest zbadanie górotworu pod kątem temperatury na określonych głębokościach oraz jego zawodnienia - co pokazują parametry wydajności, miąższości i przewodności poziomów wodonośnych.

Dr Solik-Heliasz podkreśla, że zasoby energii geotermalnej można wyznaczyć na podstawie kilku wyjściowych parametrów, z których podstawowe znaczenie mają dane określające zawodnienie i temperaturę górotworu. Nie istnieje również współczynnik określający opłacalność wykorzystania wód geotermalnych - na potencjalną opłacalność ekonomiczność przedsięwzięcia składa się bowiem zbyt wiele czynników.

Nie jest też możliwe przygotowanie uniwersalnego projektu instalacji geotermalnej, który mógłby być wykorzystany w wielu miejscach. Takie instalacje projektuje się uwzględniając każdorazowo specyficzne zastane warunki. Ich ostateczny koszt jest uwarunkowany lokalnymi czynnikami, wiadomo jednak, że jeden odwiert na głębokość 1-1,5 km to koszt co najmniej 7-10 mln zł.

Aby pozyskać wodę termalną wykonuje się jeden lub dwa odwierty. Jeden wystarczy, gdy woda pod odpowiednim ciśnieniem wypływa samoczynnie. Częściej jednak potrzebne są dwa otwory, z których pierwszy wyprowadza ciepłą wodę na powierzchnię, a drugi - w odległości co najmniej kilometra - odprowadza ją po oddaniu ciepła z powrotem w głąb ziemi.

Odległość między odwiertami zależy od parametrów poziomu wodonośnego. Nie można zatłaczać schłodzonej wody zbyt blisko miejsca, z którego jest pompowana. Otwór wtłaczający musi znajdować się poza zasięgiem oddziaływania drugiego otworu i być umiejscowiony zgodnie z kierunkiem spływu wód - ponad otworem eksploatacyjnym.

Prócz kosztów wierceń, drogi jest również np. transport energii geotermalnej do odbiorcy, na ogół wymaga bowiem zastosowania rur preizolowanych. Z prac GIG wynika, że na Górnym Śląsku, gdzie analizowano wykorzystanie stosunkowo chłodnych wód kopalnianych do ogrzewania budynków, najbardziej opłacalny jest transport energii na odległość do ok. 500 metrów.

Mimo tego wody kopalniane są szansą na rozwój geotermii - kopalnie muszą wypompowywać wody, aby nie zatopić wyrobisk górniczych, przy czym koszty pompowania ponosi budżet Państwa. W kopalnianych instalacjach geotermalnych wystarczy odebrać temperaturę po wypompowaniu wód na powierzchnię, nie ingerując w dotychczasowy sposób ich dalszego odprowadzania do środowiska.

Aby skutecznie ogrzać wodą termalną domy i mieszkania, z reguły w polskich warunkach musi ona zostać jeszcze dogrzana. Do tego celu są wykorzystywane pompy ciepła. Pozwalają one uzyskać temperaturę 55-60 stopni, co wystarczy do ogrzewania w nowoczesnych systemach kaloryferów. Stare systemy grzewcze wymagają temperatury 90 stopni.

W większości rejonów Polski ze struktur głębokich można pozyskiwać wodę o temperaturze powyżej 40 stopni, a w rejonie niecki nowotarskiej - powyżej 60 stopni. Im cieplejsza woda, tym systemy odbioru ciepła i ogrzewania mogą być prostsze. 60 stopni to jednak zbyt mało, by produkować z wód geotermalnych energię elektryczną, zaczyna to się opłacać od 90 stopni.

W Polsce wody o temperaturze od 60 stopni Celsjusza zalegają na głębokości 1000-1500 metrów. Aby ich pozyskiwanie było opłacalne dla celów grzewczych, muszą wypływać na powierzchnię w tempie kilkudziesięciu metrów sześciennych na godzinę.

Dla celów balneo- rekreacyjnych na Słowacji próg wydajności określono na ok. 20 metrów sześciennych wody na godzinę.

Instalacje geotermalne, choć bardzo drogie w budowie, umożliwiają produkcję ciepła po kosztach znacznie niższych niż z innych konwencjonalnych źródeł. Próg wysokich kosztów początkowych wstrzymuje jednak często potencjalnych inwestorów w biedniejszych krajach, dlatego geotermia najbardziej rozpowszechniona jest m.in. w Szwajcarii, Francji, Niemczech czy Wielkiej Brytanii.

Każda inwestycja geotermalna obarczona jest tzw. ryzykiem geologicznym - gdy mimo pozytywnych wcześniejszych pomiarów, z odwiertu nie wypływa woda o pożądanej temperaturze lub w oczekiwanej ilości. W Polsce nie wprowadzono dotąd prawa przewidującego utworzenie funduszu zabezpieczającego inwestorów od takiego ryzyka.

Podobne rozwiązania - zabezpieczające ryzyko inwestora - wprowadziły niektóre kraje zachodnie, np. Francja. Fundusze poręczające inwestycje geotermalne zwykle finansowane są z kilku źródeł, m.in. składek inwestorów i wpłat z budżetu państwa. Za utworzeniem takiego funduszu lobuje m.in. Polskie Stowarzyszenie Geotermiczne.

Dr Solik-Heliasz wskazuje, że aktywną politykę wspierania budowy ośrodków geotermalnych prowadzi m.in. Słowacja, czego efektem jest duża liczba ośrodków balneologicznych, wykorzystujących lecznicze właściwości wód podziemnych w terapii różnych schorzeń.

Jej zdaniem, podobnie w Polsce geotermia może być rozwijana szerzej niż dotąd. Należy jednak pamiętać o indywidualnym podejściu do każdej inwestycji. Już teraz w Polsce działa wiele dużych i udanych instalacji geotermalnych.

Największe z nich istnieją w Pyrzycach, Zakopanem, a także w Mszczonowie i Uniejowie. W niektórych z nich woda jest tak wysokiej jakości, że po oddaniu ciepła, trafia do wodociągu. W trakcie planowania, budowy lub rozruchu, tylko w okolicy niecki nowotarskiej znajduje się kilka dalszych instalacji.

Według specjalistów, w przypadku niektórych regionów Polski wykorzystanie energii geotermalnej jest dodatkowo uzasadnione. Istnieje duża liczba odwiertów, które można wykorzystywać na potrzeby geotermii - przyczynia się to m.in. do redukcji kosztów pozyskania takiej energii.

Duży potencjał w tej kwestii ma m.in. aglomeracja górnośląska. Wraz ze swoim zespołem, dr Solik-Heliasz opracowała projekty technologiczne dla kilku śląskich kopalń. Jeden z nich zakłada odbieranie ciepła z wód kopalnianych na potrzeby powstającej siedziby Muzeum Śląskiego w Katowicach. Naukowcy mają nadzieję, że już wkrótce zostanie wdrożony. Ich zdaniem, układ instalacji jest tam szczególnie korzystny.

Stara, nieczynna kopalnia, na terenie której powstaje muzeum, musi bowiem pompować wodę, aby nie dopuścić do zatopienia sąsiednich kopalń. Koszt odwadniania pokrywa państwo, pompowana woda ma podwyższoną temperaturę. Budynek Muzeum powstaje ok. 100 m od szybu, w efekcie jednostkowy koszt tak uzyskanego ciepła byłby o wiele niższy, niż z gazu, czy prądu elektrycznego.

Zdaniem dr Solik-Heliasz, o geotermii należy myśleć w szerokiej perspektywie. Poniesione raz wydatki w przyszłości przynoszą znaczne korzyści - pozytywnie wpływają na przychody dla budżetów lokalnych, kształtują lokalną politykę podatkową i atrakcyjność turystyczną. Zwiększają też możliwości rozwoju i promocji regionów oraz lokalnej przedsiębiorczości, przez tworzenie ich proekologicznego i innowacyjnego wizerunku.