Temat numeru: Ciepło i przyjemnie

Bogdan Sadecki

Źródła geotermalne znane już są od tysięcy lat – wykorzystywane były przez starożytnych Chińczyków, Japończyków i Rzymian. W czasach znacznego postępu cywilizacji, kiedy kluczowe znaczenie miały paliwa kopalne, zainteresowanie tą formą energii mocno zmalało. W obecnych czasach geotermika powraca znowu do łask, m.in. ze względu na coraz większe zagrożenia ekologiczne.

W jądrze skorupy ziemskiej panuje temperatura 4-5 tys. °C i jest to źródło energii geotermalnej. Ciepło, przemieszczając się do płytszych warstw planety, kumuluje się w zbiornikach wodnych i w skałach. Jest to naturalne ciepło wnętrza Ziemi, zgromadzone w skałach i wypełniających je płynach. Składają się na nie ciepło generowane w głębi Ziemi oraz ciepło powstające w skorupie ziemskiej w efekcie przemian promieniotwórczych i reakcji chemicznych.

Wiatr czasami jest, czasami go nie ma, podobnie jest ze słońcem. Geotermia w porównaniu do tych źródeł energii odnawialnej wykazuje bardzo dużą stabilność i powszechność, dając jednocześnie dużą przewagę nad innymi energiami. Gorące wnętrze kuli ziemskiej jest praktycznie niewyczerpalne. Krajami najwięcej korzystającymi z dobrodziejstw geotermiki są m.in. Stany Zjednoczone, Meksyk, Japonia, Filipiny, Włochy. Islandia zaspokaja w blisko 50 proc. zapotrzebowanie na energię ze źródeł geotermalnych.

W 1904 r. powstała pierwsza elektrownia geotermalna we Włoszech. Na całym świecie łączna moc zainstalowana w siłowniach tego typu przekroczyła 10 GWe. Z przemysłowego punktu widzenia w wykorzystaniu tego potencjału przodują Stany Zjednoczone – wody geotermalne dają ok. 0,3 proc. krajowej produkcji energii elektrycznej. Stany Zjednoczone, które dysponują 3,086 MW (2010 r.) zainstalowanej mocy w elektrowniach geotermalnych posiadają rozpoznane zasoby podziemnych, niskotemperaturowych wód zdolne do generacji około 120 GW mocy elektrycznej. Kanada i Meksyk także intensywnie rozwijają produkcję energii elektrycznej z niskotemperaturowych wód geotermalnych. Meksyk (blisko 1000 MW w czterech czynnych elektrowniach geotermalnych) dysponuje ogromnymi zasobami wód o temperaturze 60-180°C.

Zasoby krajowe

Polska posiada znaczne zasoby geotermii. Z dostępnych źródeł odnawialnych największe – ich potencjał wynosi ponad 90 proc. Jednak polityka państwa w zakresie jego wykorzystania jest na chwilę obecną niespójna. Opłaty i podatki odstraszają inwestorów i zniechęcają do prac badawczych.

Polskie zasoby złóż wód geotermalnych szacowane są na ponad 6 tys. km3. Zalegają one w dziewięciu okręgach: grudziądzko-warszawskim (2776 km3), szczecińsko-łódzkim (2854 km3), przed- sudecko-północnoświętokrzyskim (155 km sześc.), pomorskim (21 km3), lubel- skim (30 km3, przybałtyckim (38 km3), podlaskim (17 km3), przedkarpackim (362 km3), karpackim (100 km3). Temperatura złóż mieści się w prze- dziale od 40 do ok. 100 °C.

W kraju istnieje zaledwie kilka zakładów geotermalnych. Najstarszy znajduje się na Podhalu. Inne działają w Mszczono- wie, Uniejowie, Pyrzycach, Słomnikach i Stargardzie Szczecińskim. Możliwości budowy nowych obiektów są bardzo duże, wcześniej jednak muszą zostać zlikwidowane bariery prawne nieprzy- chylne dla wykorzystywania geotermii. Cztery systemy ciepłownicze z wyko- rzystaniem wód geotermalnych wy- budowano w Pyrzycach, Zakopanem, Mszczonowie i w Uniejowie – ich łącz- na moc to 75 MW. Godna uwagi infor- macja: od razu po oddaniu do użytku ciepłownia w Mszczonowie zastąpiła trzy miejskie kotłownie węglowe emitu- jące do atmosfery 15 ton związków azo- tu, 60 ton związków siarki, 9,7 tys. ton dwutlenku węgla oraz 145 ton pyłów. Koszt inwestycji to blisko 10 mln zł.

Podhale

Pierwszy zakład geotermalny wybu- dował w 1993 r. na Podhalu Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i energią PaN. Wykorzystano otwór Bańska IG-1 o głębokości 5261 m, wy- konany w Białym dunajcu przez Od- dział Karpacki Państwowego Instytutu Geologicznego.

Źródła geotermalne wykorzystywano na Podhalu już podczas zaborów. Zaso- by zostały dokładniej zbadane w latach powojennych. do zalet wód podha- lańskich zalicza się niski stopień mine- ralizacji oraz fakt, że wypływają na po- wierzchnię pod własnym ciśnieniem. Geotermia Podhalańska została ulo- kowana w rejonie dużego zbiornika geotermalnego rozciągającego się od Tatr do pasma Pienin. Podziemne źró- dła geotermalne zasilane są tutaj górską wodą opadową, która wnika w szcze- liny górotworu i spływa do głębszych warstw, gdzie stopniowo się nagrzewa. Ilość produkowanej rocznie energii to 244 tys. GJ. Zakład ma ponad 600 odbiorców ciepła, a efekt ekologicz- ny jego działania polega na znacznym spadku rocznego stężenia SO2 i O2. Bu- dowa Podhalańskiego Zakładu Geoter- malnego była fi nansowana ze środków GeF, USaId, dePa, Banku Światowego i kredytów lokalnych, funduszów Pha- re I, Phare II, Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej oraz ekoFunduszu.

Energia geotermalna staje się coraz po- pularniejsza w Zakopanem i na Podha- lu. Ogrzewanie tym rodzajem energii jest o 40 proc. tańsze niż ogrzewanie gazem. 90 proc. hoteli w Zakopanem oraz dziesiątki tysięcy prywatnych go- spodarstw domowych korzysta już z tego rodzaju energii.

Zachodniopomorskie

W województwie zachodniopomorskim w Pyrzycach w latach 90. została urucho- miona instalacja geotermalna, która za- stąpiła 68 kotłowni węglowych; długość sieci ok. 15 km. Moc szczytowa wynosi około 50 MW i czerpana jest z głęboko- ści 1600 m., temperatura wody wynosi 61°C. Wiele projektów znajduje się już na różnych etapach przygotowań. Sieć wykonana została z rur preizolowanych zapewniających minimalne straty ciepła. Nowy zakład wpłynął na redukcję emisji lokalnych zanieczyszczeń atmosferycz- nych (np. emisja NO2 przed uruchomie- niem zakładu wynosiła 263 t na rok, a po uruchomieniu 21 t). Wody geotermalne z Pyrzyc są wysoko zmineralizowane i zasolone. Koszty inwestycji wyniosły ponad 60 mln zł.

Na terenie Stargardu Szczecińskiego od kilka lat działa nowy zakład geotermal- ny. Woda podziemna wydobywana jest z głębokości 2670 m, a jej temperatura wynosi 90°C. Geotermia Stargardzka produkuje obecnie blisko 10 tys. GJ energii; docelowo będzie to 300 tys. GJ. dzięki temu wykorzystanie przez MPeC miału zmniejszy się o 15-17 tys. ton. Koszt budowy zakładu geotermal- nego wyniósł 34 mln zł.

Mazowieckie i łódzkie

Zakład mszczonowski z geotermii mazowieckiej uruchomiony został w 2000 r. Wykorzystuje stary odwiert geologiczny. Woda z niego pobierana jest nisko zmineralizowania. Całkowita moc cieplna wynosi 12 MW, a roczna produkcja to ponad 40 tys. GJ.

Zakład w Uniejowie (okolice Łodzi) produkuje rocznie 19 tys. GJ energii, moc 5,6 MW. Dystrybucja ciepła odbywa się za pośrednictwem 10 km sieci rur preizolowanych. Ciepłownia geotermalna zastąpiła aż 10 lokalnych kotłowni węglowych i 160 indywidualnych (domy jednorodzinne). Takie wyniki powinny doprowadzić do kolejnych działań tego typu zakończonych sukcesem.

Potencjał geotermii

Poza zakładami zaopatrującymi ludność w ciepło istnieją również uzdrowiska wykorzystujące energię z ciepłych źródeł: Duszniki-Zdrój, Lądek-Zdrój, Cieplice, Ustroń, Konstancin, Ciechocinek. Szacuje się, że potencjał energetyczny krajowych ciepłych wód 150 razy przekracza potrzeby energetyczne Polski (źródło:www.srodowisko.iso.pl). Entuzjaści rozwiązań geotermalnych mówią, że dzięki krajowym zasobom Polska mogłaby produkować energię na własne potrzeby i na eksport, tworząc wiele nowych miejsc pracy.

Jednostkom produkcyjnym wybudowanym ponad 30 lat temu w świetle prawa europejskiego grozi zamknięcie. Unia Europejska wciąż dynamicznie inwestuje w odnawialne źródła energii z planami wzrostu do 22 proc.

80 proc. powierzchni kraju obejmują trzy geotermalne niecki osadowe, dlatego ocenia się, że Polska ma duży potencjał. W polskich miastach mogą powstać ciepłownie geotermalne uważa Polskie Stowarzyszenie Geotermiczne. Jako przykład podaje się Podhale, gdzie działa taka ciepłownia i z której energia jest tańsza niż energia z E Elektrowni Wodnej w Nieszawie i Farmy Wiatrowej w Kisielicach.

Według obliczeń prof. R. Kozłowskiego zasoby tego rodzaju energii w Polsce stanowią w wymiarze fizycznym 625 tys. PJ/rocznie (patrz tabela 2) i stanowią 99,8 proc. wszystkich zasobów energii odnawialnej.

Niewiarygodny potencjał ponad 150 razy przewyższający roczne zapotrzebowanie Polski na energię. Ważnym atrybutem jest równomierne rozmieszczenie tych zasobów pod powierzchnią kraju.

Polska Geotermalna Asocjacja (PGA) skupia zwolenników geotermii. Tworzą ją przede wszystkim naukowcy krakowskich uczelni. W ostatnich latach przygotowali oni wiele ekspertyz mówiących o warunkach wykorzystania odnawialnych źródeł energii na terenie kilkuset polskich gmin. W Polsce po II wojnie światowej wykonano 7 tys. odwiertów w celu znalezienia złóż węglowodorów. Część wykazała obecność ropy czy gazu, pozostałe można by wykorzystać do celów geotermicznych – stwierdzono.

Energia geotermalna nie jest uzależniona od czynników politycznych, warunków handlu zagranicznego. Bardzo istotnym uzasadnieniem dla rozwoju pozyskiwania tego typu energii jest odnawialność jej źródła. Ważny element: ceny jednostki energii otrzymanej z ciepłowni geotermalnej są stałe i niższe w odróżnieniu od energii otrzymywanej tradycyjnymi metodami.

Problem stanowią wysokie koszty instalacji geotermalnych oraz długi okres zwrotu nakładów. Ceny porównywalne z odwiertami potrzebnymi do pozyskiwania ropy naftowej. Drogie jest wykonanie odwiertu na znaczną głębokość. Również budowa instalacji w postaci pomp. Koszt produkcji energii geotermalnej wciąż maleje.

Na temat wykorzystania zasobów geotermalnych zdania są podzielone. Optymiści uważają, że pozyskiwana z nich energia może stanowić tylko źródło uzupełniające w regionach, gdzie wykazano jej opłacalność i konkurencyjność wobec innych nośników. Analizy, kalkulacje wydatków inwestycyjnych biorą pod uwagę kilka czynników: wydajność energetyczną źródła, odległość od źródła do użytkownika, jego temperaturę, głębokość, skład chemiczny wody, skalę zapotrzebowania, a także aspekt ekonomiczny (poziom stóp procentowych, wysokość środków finansowych przeznaczanych na promocję ekologicznych źródeł energii).

Zainteresowanie wykorzystaniem energii geotermalnej, mimo wielu przeszkód, wyraziły m.in. samorządy Iwonicza- Zdroju, Dusznik-Zdroju, Konstancina, Lądka-Zdroju, Żyrardowa, Suchej Beskidzkiej, Skierniewic, Poddębic, Ślesina, Wągrowca, Krakowa i Myślenic. Woda z głębin znajduje zastosowanie nie tylko w ogrzewnictwie. Można z niej także produkować energię elektryczną. Dynamicznie w obszarze tym działają i odnoszą już sukcesy Stany Zjednoczone. Według prognoz światowa produkcja energii elektrycznej z podziemnych wód powinna w 2020 r. osiągnąć poziom 60 tys. MW.

Geotermia ma duże znaczenie w ogrodnictwie. Już 25 lat temu na terenie 11 krajów europejskich istniały setki hektarów upraw ogrzewanych ciepłymi wodami podziemnymi. Balneologia także stwarza wiele możliwości. Podziemne wody skutecznie stosuje się w leczeniu wielu chorób: reumatycznych, dermatologicznych, w laryngologii, traumatologii, neurologii. Bardzo modne ostatnio aquaparki coraz częściej buduje się z dostępem do tego typu wód.