Energia geotermalna

Czym w ogóle jest energia

geotermalna?

Ogólnie jest to energia zakumulowana w gruntach, skałach

i płynach wypełniających pory i szczeliny skalne. Energia

ta biorąc pod uwagę okres istnienia cywilizacji ludzkiej,

jest praktycznie niewyczerpalna.

Źródła energii geotermalnej

Biorąc pod uwagę stan skupienia nośnika ciepła, a także

wysokość temperatury, źródła energii geotermalnej dzielimy

na następujące grupy:

1. grunty i skały do głębokości 2500m, z których ciepło dla

celów grzejnych z wykorzystaniem pomp ciepła pobierane

jest przy pomocy specjalnych sond, zwanych sondami ciepła;

2. wody gruntowe jako dolne źródło ciepła dla pomp

grzejnych w zastosowaniu do celów grzejnych;

Źródła energii geotermalnej

3. wody gorące i ciepłe, wydobywane przy pomocy

wywierconych otworów eksploatacyjnych (w przypadku

mineralizacji wody, wtłaczane są z powrotem do złoża po ich

wykorzystaniu energetycznym);

4. para wodna, wydobywana przy pomocy otworów wiertniczych

(eksploatacyjnych) znajdująca zastosowanie w elektrowniach

geotermalnych do wytwarzania energii elektrycznej;

5. wysady solne, z których energia odprowadzana jest przy pomocy

solanki lub przy pomocy cieczy obojętnych wobec soli, głównie

węglowodorów, np. izobutanu;

6. gorące skały, z których energia odbierana jest przez wodę

cyrkulującą pod wysokim ciśnieniem przez system szczelin

naturalnych lub wytworzonych sztucznie w kompleksach skalnych,

na dużych głębokościach. Energia ta wykorzystywana jest w

elektrowniach goetermalnych do wytwarzania energii elektrycznej

oraz do celów grzejnych.

Źródła energii geotermalnej

Zasoby energii geotermalnej w

Polsce

Możliwość wykorzystania energii wnętrza Ziemi

istnieje na ponad 60% powierzchni naszego kraju.

Wody geotermalne charakteryzują się temperaturami

w granicach 30 -120 stopni Celsjusza, co czyni je

przydatnymi raczej do pozyskiwania energii cieplnej

niż elektrycznej. Według Polskiej Akademii Nauk,

potencjał techniczny zasobów geotermalnych wynosi

302000 PJ.

Ciepłownie geotermalne w

Polsce

Pomimo znacznego potencjału energetycznego wód

geotermalnych w Polsce dopiero 10 lat temu rozpoczęła

się ich techniczna eksploatacja jako ekologicznego źródła

ciepła. Do początku lat 90. Wody termalne

wykorzystywane były przede wszystkim w balneologii i

rekreacji. Natomiast w latach 1993 -2003 zbudowano i

uruchomiono w Polsce sześć instalacji ciepłowniczych

bazujących na energii gorących wód podziemnych, a

budowa kolejnych obiektów jest planowana w najbliższej

przyszłości.

Bańska - Biały Dunajec

Rok uruchomienia: 1994

Temperatura wody w złożu [°C]:

86

Głębokość złoża [m]: 2000-3000

Mineralizacja [g/l]: 3

Wydatek [m3/h]: 120

Całkowita moc cieplna [MWt]: 9

Pyrzyce

Rok uruchomienia: 1996

Temperatura wody w złożu [°C]:

61

Głębokość złoża [m]: 1500-1650

Mineralizacja [g/l]: 120

Wydatek [m3/h]: 2*170

Całkowita moc cieplna [MWt]: 50

Mszczonów

Rok uruchomienia: 1999

Temperatura wody w złożu [°C]:

40

Głębokość złoża [m]: 1600-1700

Mineralizacja [g/l]: 0,5

Wydatek [m3/h]: 60

Całkowita moc cieplna [MWt]: 12

Uniejów

Rok uruchomienia: 2001

Temperatura wody w złożu [°C]: 67-

70

Głębokość złoża [m]: ~2000

Mineralizacja [g/l]: 6,8-8,8

Wydatek [m3/h]: 68

Całkowita moc cieplna [MWt]: 4,6

Bańska Niżna - Biały Dunajec

Rok uruchomienia: 2001

Temperatura wody w złożu [°C]: 76-

80

Głębokość złoża [m]: 2500

Mineralizacja [g/l]: 3

Wydatek [m3/h]: 550

Całkowita moc cieplna [MWt]: 125

Słominki

Rok uruchomienia: 2002

Temperatura wody w złożu [°C]: 17

Głębokość złoża [m]: 300

Mineralizacja [g/l]: -

Wydatek [m3/h]: 260

Całkowita moc cieplna [MWt]: 3,5

Krótko o sytuacji na świecie

Z zasobów energii geotermalnej korzysta obecnie prawie 80

krajów, z czego ponad 30 w samej Europie. Pierwsza

siłownia wykorzystująca energię geotermalną do produkcji

energii elektrycznej powstała we Włoszech w 1904 roku.

Obecnie światowym potentatem w produkcji energii

elektrycznej w oparciu o geotermalne zasoby energetyczne

są Stany Zjednoczone. W wielu krajach także wykorzystuje

się energię geotermalną do produkcji energi elektrycznej. Do

tych krajów należy zaliczyć Filipiny, Włochy, Meksyk,

Japonię, Nową Zelandię i Islandię.

Pompy ciepła – czym właściwie są?

WYKORZYSTUJE ENERGIĘ CIEPLNĄ

(NISKOTEMPERATUROWĄ), POCHODZĄCĄ ZE

ŚRODOWISKA NATURALNEGO, PRZETWARZA JĄ I

ODDAJE ENERGIĘ CIEPLNĄ

(WYSOKOTEMPERATUROWĄ) DO GÓRNEGO ŹRÓDŁA,

CZYLI UKŁADU GRZEWCZEGO - CENTRALNEGO

OGRZEWANIA ORAZ WYMIENNIKA CIEPŁEJ WODY

UŻYTKOWEJ.

POMPA CIEPŁA JEST NOWOCZESNYM

URZĄDZENIEM GRZEWCZYM

Zasada działania

URZĄDZENIE TRANSPORTUJE ENERGIĘ CIEPLNĄ Z

OBIEGU DOLNEGO ŹRÓDŁA DO OBIEGU ŹRÓDŁA

GÓRNEGO. CIEPŁO Z DOLNEGO ŹRÓDŁA

PRZEKAZYWANE JEST DO PAROWNIKA, GDZIE

DOCHODZI DO WRZENIA CZYNNIKA ZIĘBNICZEGO. W

PRZEBIEGU WYMIANY CIEPŁA MIĘDZY DOLNYM

ŹRÓDŁEM, A PAROWNIKIEM POWSTAJE GAZ, KTÓRY

ULEGA SPRĘŻENIU DO ODPOWIEDNIO WYSOKIEGO

CIŚNIENIA POWODUJĄC JEGO SKROPLENIE.

Zasada działania (ciąg dalszy)

PODCZAS ZMIANY ZE STANU GAZOWEGO W

CIEKŁY WYDZIELA SIĘ ZNACZNA ILOŚĆ CIEPŁA,

KTÓRA POPRZEZ SKRAPLACZ ZOSTAJE

PRZEKAZANA DO OBIEGU GRZEWCZEGO.

NASTĘPNIE CIECZ PRZEPŁYWA PRZEZ ZAWÓR

ROZPRĘŻNY, GDZIE NASTĘPUJE JEJ ROZPRĘŻENIE.

W PAROWNIKU NASTĘPUJE PONOWNE

ROZPOCZĘCIE PROCESU.

Schemat budowy

Górne źródło ciepła

Górne źródło ciepła jest najczęściej wykorzystywane jako

źródło ciepłej wody do instalacji centralnego ogrzewania,

klimatyzacji i ciepłej wody. W instalacjach przemysłowych

jest również wykorzystywane do procesów

technologicznych wymagających ciepłej wody. W

przypadku pomp ciepła temperatura medium górnego

źródła nie przekracza 60 °C.

Dolne źródło ciepła

Odnawialne (Naturalne)

Powietrze atmosferyczne

Woda (powierzchniowa, gruntowa, głebinowa,

termalna)

Grunt

Promieniowanie słoneczne

Sztuczne (Energia odpadowa)

Gaz (powietrze, spaliny)

Ciecz (woda, ścieki)

Poziomy gruntowy wymiennik

ciepła Zalety:

-zrównoważona temperatura

gruntu w ciągu roku

-możliwość długiego

magazynowania ciepła

-łatwość wykonania i niski koszt

Wady:

-potrzebna duża powierzchnia

gruntu

Pionowy gruntowy wymiennik

ciepła

Zalety:

- zrównoważona temperatura

gruntu w ciągu roku

- możliwość długiego

magazynowania ciepła

-zajmuje małą powierzchnię

gruntu

Wady:

koszt odwiertu

Podsumowanie

Ze wszystkich rodzajów nowych źródeł energii, energia

geotermalna daje największe efekty ekonomiczne.

Ze względu na rosnące wymogi w zakresie ochrony

środowiska, efektywność ekonomiczna źródeł geotermalnych

będzie wzrastać, nawet w przypadku spadku cen paliw

kopalnych.

Korzyści ekonomiczne przy eksploatacji systemu grzejnego

opartego w całości lub częściowo na energii geotermalnej

będą wyższe niż przy systemach konwencjonalnych, a okres

amortyzacji krótszy

Podsumowanie

Systemy geotermalne są efektywne w dużych instalacjach przy

współczynniku wykorzystania mocy źródła powyżej 0,5. Jest to

związane z dużymi nakładami na budowę i relatywnie niskimi

kosztami eksploatacji.

Potencjalni odbiorcy energii geotermalnej o zapotrzebowaniu

łącznym przekraczającym minimalną opłacalną wydajność

systemu (Q ³ 63 x 103GJ/a) powinni być zlokalizowani możliwie

blisko otworu (otworów) wydobywczego.

Ciepłownie geotermalne mogą pracować jako niezależne źródła

ciepła lub jako systemy wspomagające istniejące miejskie

systemy ciepłownicze zasilane przez konwencjonalne źródła

ciepła.

Dziękuje za uwagę

Przygotowali: Sebastian Niesporek

Michał Hauk