Zgorzelec, 04.06.2013 Geotermia w Saksonii

1. Krótki zarys na temat energii geotermalnej w Sak sonii

Zasoby geotermalne nabierają coraz większego znaczenia pośród energii odnawialnych.

Posiadają one również w Saksonii, przy obecnej sytuacji surowcowej i energetycznej, duży

potencjał jako ekologiczne źródło energii.

Ze względu na budowę geologiczną i powszechnie występujące zamknięte już kopalnie,

istnieją w Saksonii możliwości wykorzystania w zakresie płytkiej i głębokiej geotermii oraz

geotermii wód kopalnianych (rys. 1).

Rysunek 1: Przegląd możliwości wykorzystania geotermii w Saksonii.

Geotermia z wód kopalnianych wykorzystywana jest w Saksonii w ok. 10 miejscach. Woda

kopalniana pochodząca z wcześniejszych aktywności górniczych, jest wykorzystana np. do

ogrzewania krytej pływalni w Marienberg, gimnazjum w Ehrenfriedersdorf lub częściowo jako

klimatyzacja zamku Freudenstein we Freibergu.

Zgorzelec, 04.06.2013 Biorąc pod uwagę warunki geologiczne w Saksonii planuje się wykonanie innowacyjnego

programu w celu rozwoju głębokiej energii geotermalnej . W celu przeprowadzenia

wstępnych prac geologicznych dot. petrotermalnego projektu głębokiej geotermii do

wytwarzania energii elektrycznej w Saksonii, została utworzona w roku 2009 grupa

badawcza. Celem tej współpracy jest wzajemna wymiana naukowych i praktycznych

doświadczeń oraz wiedzy partnerów w dziedzinie głębokiej energii geotermalnej.

Dla trzech priorytetowych obszarów w Saksonii, istniejące dane geologiczne, petrofizyczne i

termiczne, zostały zebrane, kompleksowo przeanalizowane i zwizualizowane na modelach

3D. Możliwość wytwarzania energii elektrycznej przy pomocy otworów do głębokości 5 km w

petrotermalnej elektrowni zasadniczo występuje ze względów geologicznych we wszystkich

trzech rozpatrywanych obszarach. W porównaniu do obszarów priorytetowych: strefa Łaby

(Elbezone) i Freiberg, obszar Aue-Schneeberg posiada najlepsze warunki do ustanowienia

petrotermalnego projektu głębokiej geotermii. Obecnie jest opracowywany wniosek dla

wykonania pierwszego odwiertu badawczego w Schneeberg.

Płytka geotermia jest pozyskiwana w Saksonii głównie poprzez sondy gruntowe, studnie i

kolektory gruntowe. Obecnie w Saksonii przy użyciu płytkiej geotermii działa ok. 9963

instalacji cieplnych o łącznej mocy cieplnej ok. 118 MW (patrz rys. 2). Dzięki temu np.

budynki mieszkalne, kompleksy biurowe, baseny i tereny przemysłowe są ogrzewane, wzgl.

zaopatrzone w ciepłą wodę lub schładzane. Szczególnie w przypadku dużych zakładów

przemysłowych systemy chłodzenia za pomocą geotermii znajdują coraz większe

zastosowanie.

Zgorzelec, 04.06.2013

Rysunek 2: Instalacje geotermalne w Saksonii.

W celu wsparcia wykorzystania geotermii w Saksonii został opracowany Atlas Geotermalny

(GTK 50). Opracowanie Atlasu Geotermalnego następuje według istniejących arkuszy map

w skali 1:50.000. Modelowanie danych hydrogeologicznych wykonywane jest w Saksonii

przez zewnętrzne geologiczne biura inżynierskie oraz w ramach przeprowadzanego

kartowania przez Krajowy Urząd ds. Środowiska, Rolnictwa i Geologii. W obszarze

transgranicznym sąsiadującym z Polską, zostanie po raz pierwszy wykonany model

hydrogeologiczny oraz atlas geotermalny w ramach projektu unijnego TransGeoTherm (rys.

2, zacieniony obszar). Opracowanie to zostanie wykonane wspólnie przez służby

geologiczne w Polsce i w Saksonii.

2. Atlas geotermalny dla obszaru Saksonii

Baza danych geologicznych atlasu geotermalnego przedstawia mapę podstawową

kartowania hydrogeologicznego. Najpierw modelowane są ciała hydrogeologiczne 3D na

podstawie obszernej w Saksonii bazy danych otworowych oraz map.

Po utworzeniu ciał 3D, na podstawie zbioru danych otworowych i istniejących map, w

następnym etapie zostaną włączone do interpolacji przewodności cieplnej dla siatek (gridów)

te otwory, na podstawie których utworzono ciało hydrogeologiczne. Na modelu, dla tych

samych pod względem petrograficznym skał, zostaną przypisane wartości przewodności

cieplnej do istniejących otworów. Za pomocą interpolacji i dalszych obliczeń z użyciem

Zgorzelec, 04.06.2013 specjalnie zaprogramowanego rozszerzenia GIS powstaje model przewodnictwa cieplnego

(rys. 3).

Rysunek 3: Etapy tworzenia map geotermalnych

W ostatnim etapie zostaje obliczona specyficzna wydajność miejscowa w watach na metr dla

4 różnych poziomów głębokości i dla dwóch możliwych rocznych godzin pracy pompy ciepła.

W wyniku powstają mapy miejscowej wydajności geotermicznej składające się na atlas

geotermalny. Jest on dostępny w postaci map interaktywnych na stronie internetowej LfULG

(rys. 4).

Rysunek 4: Mapa miejscowych wydajności geotermicznych.

Zgorzelec, 04.06.2013 Zbiór map seryjnych umożliwia dla standardowego domu jednorodzinnego w Saksonii

ustalenie dostępnej specyficznej wydajności miejscowej w watach na metr dla czterech

różnych głębokości (40 m, 70 m, 100 m, 130 m) i dwóch różnych rocznych godzin pracy dla

pompy ciepła (ogrzewanie = 1800h lub ogrzewanie i ciepła woda = 2400h). Wynik

przedstawia możliwą średnią miejscową wydajność geotermiczną skał, którą można uzyskać

dzięki sondzie gruntowej na całej jej głębokości pionowej.

Wykorzystanie mapy geotermalnej zostało przedstawione na rysunku 5, w oparciu o przykład

obliczeniowy. Na podstawie mapy GTK 50 dla danego miejsca została odczytana

specyficzna wydajność miejscowa w watach na metr (W/m). Na podstawie legendy ustala się

specyficzną wydajność miejscową w W/m i mnoży jej wartość przez odpowiednią długość

odwiertu. W podanym przykładzie możnaby za pomocą sześciu 40-sto metrowych otworów

lub za pomocą dwóch 130-sto metrowych otworów uzyskać wymagane zapotrzebowanie

cieplne w wysokości 12 kW (rys. 5).

Rysunek 5: Przykład wyznaczania miejscowej (sumarycznej) wydajności cieplnej.

Atlas geotermalny służy wstępnemu planowaniu i oszacowaniu dla potrzeb małych sond

geotermalnych (< 30 kW mocy grzewczej). Należy szczególnie unikać nad- lub

niedowymiarowania instalacji systemów geotermalnych, a tym samym przeciwdziałania

negatywnym skutkom na środowisko, zwłaszcza na wody podziemne oraz podłoże.

Atlas geotermalny pozwala uzyskać jedynie orientację nt możliwej miejscowej wydajności

geotermicznej dla potrzeb energii geotermalnej. Staranne planowanie i konkretne obliczenia

rentowności dla poszczególnych projektów są dzięki temu wspomagane, jednakże w żadnym

wypadku nie powinny one być przez to zastąpione. Również budowa instalacji systemów

geotermalnych jedynie przez wykwalifikowaną firmę gwarantuje zapewnienie odpowiedniej

jakości.

Zgorzelec, 04.06.2013 3. Podsumowanie

Saksonia posiada dobry potencjał geotermiczny, który jest już wykorzystywany w różnych

formach. Pozyskiwanie zrównoważonych form energii odbywa się głównie poprzez sondy

gruntowe, studnie i kolektory ziemne i służy głównie do ogrzewania i chłodzenia budynków.

Rozwój energii geotermalnej w Saksonii należy do zdeklarowanych celów polityki

klimatycznej w Saksonii. W związku z tym, Wolne Państwo Saksonia wspiera badania nad

energią geotermalną i rozwój, szczególnie w utworzeniu petrotermalnej, głębokiej elektrowni

geotermalnej, jak również w wykorzystaniu wód kopalnianych na przykładzie

Zachodniosaksońskiej Szkoły Wyższej w Zwickau (Ćwików).

Ponadto, płytka geotermia powinna być promowana np. przez ogłoszenia i informacje o

potencjalnych zagrożeniach, poprzez zapewnienie dostępu do map (atlas geotermalny) oraz

wdrażanie fachowych standardów w celu zapewnienia jakości podczas budowy instalacji

Kontakt: Krajowy Urz ąd ds. Środowiska, Rolnictwa i Geologii

Adres pocztowy: Pillnitzer Platz 3, 01326 Dresden

Adres dla odwiedzających: Halsbrücker Straße 31a, 09599 Freiberg

Dipl.-Geoökol. Karina Hofmann

Dział 10 Geologia, Grupa projektowa Geotermia

Telefon: 03731/294-1409, Telefax: 03731/294-1099

Emaill: Karina.Hofmann@smul.sachsen.de