(Microsoft PowerPoint - 5.ppt [tryb zgodno\234ci])

NIEKONWENCJONALNE WYKORZYSTANIE
ENERGII GEOTERMALNEJ
I PRZESTRZEŃ DO DALSZYCH BADAŃ /
INWESTYCJI
Marek Jarosiński, PIG-PIB
Warszawa, 24 sierpnia 2012 r.
Geotermia niekonwencjonalna: Enhanced Geothermal
System EGS, wzbudzany system geotermalny, geotermia
HDR,
• Ze względu na kompakcję skał na
głębokościach większych niż 3 km
najwięcej energii cieplnej zgromadzonej
jest w skałach suchych lub o słabej
przepuszczalności.
• Z przyczyn ekonomicznych, EGS
stosuje się do głębokości nie wiele
przekraczającej 4 km.
• Podstawą utworzenia systemu odbioru
ciepła jest szczelinowanie hydrauliczne
otworów wiertnicznych.
Enhanced geothermal system
1 Reservoir 2 Pump house 3 Heat exchanger 4 Turbine hall 5 Production well
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
www.pgi.gov.pl
6 Injection well 7 Hot water to district heating 8 Porous sediments 9 Observation well
10 Crystalline bedrock
SPECYFIKA WZBUDZANEGO SYSTEMU
GEOTERMALNEGO
• Szczelinowanie przez zatłaczanie kilku do kilkunastu tysięcy m3 wody
w ciągu kilku dni uruchamia struktury ścięciowe.
• W konsekwencji uzyskuje się duży zasięg przestrzeni szczelinowanej
oraz wzbudzanie odczuwalnych wstrząsów sejsmicznych.
• Najczęściej stosowane systemy dubletów lub trypletów o otworach
zakrzywionych.
• Precyzyjne projektowanie połączeń hydraulicznych między otworami
(z uwzględnieniem czynnika geomechanicznego)
• Sterowanie tempem przepływu i zmiany dróg migracji płynów przez
zatłoczenie np. cementu lub żelu silikonowego – wzrost
produktywności lub przedłużenie żywotności EGS
• Temperatury powyżej 90 oC – generacja energii elektrycznej –
systemy binarne z czynnikiem parującym w niższych niż woda temp.
• EGS wielootworowe lub jednootworowe – z dwoma poziomami
szczelinowania, z wymiennikiem w głębi otworu itd.
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
www.pgi.gov.pl
Przykłady większych projektów EGS
W USA Department of Energy w 2009 utworzył fundusz 84 mln $ do zainwestowania
w EGS na przestrzeni 6 lat.
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
www.pgi.gov.pl
Niemiecki pilotażowy projekt EGS Gross Schoenebeck
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
www.pgi.gov.pl
Obecnie realizowany projekt
EGS
pt.„Ocena potencjału, bilansu cieplnego i perspektywicznych
struktur geologicznych dla potrzeb zamkniętych systemów
geotermicznych (HDR) w Polsce”
Wybrano i przeanalizowano kilka obszarów reprezentatywnych
dla różnych typów EGS w Polsce
Przeprowadzono analizy potencjalnych systemów zamkniętych w
w skałach krystalicznych (Sudety, Lubelszczyzna i kraton) i
skałach osadowych (T i P)
Projekt kończy się w połowie 2013 r.
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
www.pgi.gov.pl
III Ogólnopolska Konferencja Naukowa pt. Złoża kopalin – poszukiwanie, badanie,
dokumentowanie. Warszawa 18-20.04.2012
Wstępne wnioski z projektu
• Najlepsze perspektywy EGS w
Wielkopolsce, gdzie na bloku Gorzowa
skały wulkaniczne na głębokości do 34 km osiągają temperatury 100-140 oC
• Średnie perspektywy w rejonie
Karkonoszy - skały magmowe o niskiej
radiogeniczności bez pokrywy skał
izolacyjnych.
• W innych regionach Polski stwierdzono
jedynie możliwość produkcji energii
cieplnej.
• Spośród kompleksów osadowych EGS
możliwy jest w izolowanych
hydrodynamicznie kompleksach T i P o
niskiej przepuszczalności.
Temperatura na głębokości 3 km, PIG-PIB
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
www.pgi.gov.pl
PŁYTKA GEOTERMIA
NISKOTEMPERATUROWA
(na podstawie Geotermia niskotemperaturowa w Polsce i na świecie – stan aktualny i
perspektywy rozwoju, 2010, Kapuściński i Rodzoch, NFOŚiGW)
Jej cechą uniwersalną jest zastosowanie pomp ciepła (GPC – gruntowe pompy
ciepła) – w zakresie niskich temperatur
GPC to osobna dziedzina geotermii dla nas najważniejsza:
• boom w krajach cywilizowanych
• opłacalność i mniejsze ryzyko naturalne/inwestycyjne
• opóźnienie i ogromny potencjał wzrostu w PL
• W USA GPC zastosowane już w latach 40-tych – technologia rozwijana
systematycznie od lat 70-tych. W ostatnich latach średni przyrost liczby
instalacji w USA ok. 100 000/rok (8 x więcej niż wszystkich w PL).
• W Europie po stagnacji lat 80-tych szybki rozkwit od lat 90-tych do dziś.
• Z ponad 3 000 MWth zainstalowanej mocy Szwecja przoduje w EU
(światowy lider per capita).
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
www.pgi.gov.pl
Geotermia płytka w Europie 2008
(dla porównania: USA moc zainstalowana w 2007 r.: 10 000 MWth)
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
www.pgi.gov.pl
Czynniki stymulujące i blokujące rozwój GPC
w Polsce
Czynniki pozytywne
• Zbliżenie się do krytycznej ilości urządzeń w Polsce - zdjęcie odium
„ryzykownej nowości” – otwarcie na EU
• Wzrost różnorodność technologii GPC (z akumulacją ciepła)
• Spadek cen pomp ciepła i wierceń (postęp technologiczny)
• Podniesienie standardów izolacji obiektów
• Nacisk na technologie bezemisyjne
Bariery
• Nieprzewidywalny rynek handlu emisjami
• Jednorazowa inwestycja wyższa niż przy tradycyjnych instalacjach
• Brak doświadczenia i zaufania do nowych rozwiązań
• Brak dostatecznej informacji (o warunkach geologicznych) dla GPC w
Polsce
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
www.pgi.gov.pl
PODSUMOWANIE
W ostatnich latach wykonano syntezy (sfinansowane przez
NFOŚiGW)
• Atlasy zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu
Polskim, 2006 pod redakcją Góreckiego
• Atlas zasobów wód i energii geotermalnej Karpat Zachodnich, 2011 –
pod redakcją Góreckiego i Hajto.
• Geotermia niskotemperaturowa w Polsce i na świecie – stan aktualny i
perspektywy rozwoju, 2010, pod redakcją Kapuścińskiego i Rodzocha
• Obecnie wykonywana: Ocena potencjału, bilansu cieplnego i
perspektywicznych struktur geologicznych dla potrzeb zamkniętych
systemów geotermicznych (HDR) w Polsce - zakończony będzie w
połowie 2013 r.
• Obecnie tworzony jest „Bank wód zaliczanych do kopalin” –
udostępniany w internecie - stałe zdanie PSH
• Model numeryczny 3D pokrywy osadowej Polski – zaakceptowane do
realizacji
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
www.pgi.gov.pl
Rekomendacje dla dalszych badań
(z perspektywy i pod egidą PSG i PSH)
•
•
•
•
•
•
System internetowego udostępniania map parametrów zbiorników wód
termalnych i bilansu zasobów (statycznych i dyspozycyjnych) - cyklicznie
aktualizowanych.
Stworzenie warunków do optymalizacji lokalizacji instalacji głębokiej geotermii,
analizy konfliktu interesów oraz szacowania zasobów wydobywalnych i
eksploatacyjnych dla regionów (model pokrywy osadowej 3D)
Rozważyć należy możliwość sfinansowania instalacji demonstracyjnej w
technologii EGS na bloku Gorzowa (otwór Dębno-1 + dublet) (kogeneracja) –
ok. 80 mln zł, zasilanie Dębna (ok. 14 tys. mieszkańców)
Rozpoczęcie kategoryzacji obszarów płytkiej geotermii pod względem
zastosowania optymalnych technologii oraz bilansu zasobów GPC wykorzystanie sieci monitoringu wód podziemnych (PSH), atlasów geologicznoinżynierskich aglomeracji oraz przestrzennych modeli płytkiej budowy
geologicznej (PSG)
Promocja rozwoju płytkiej geotermii niskotemperaturowej w Polsce
Utworzenie systemu/zespołu oceny projektów instalacji geotermalnych pod
kątem: optymalizacji lokalizacji, racjonalnego wykorzystania zasobów ciepła,
unikania konfliktu interesów, szacowania ryzyka ekonomicznego (procedura
współfinansowana przez oferenta).
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
www.pgi.gov.pl
Dlaczego i w jaki sposób winniśmy wspierać energię
geotermalną? ... uwagi na temat
•
•
•
•
•
Konieczność przeprowadzenia wielowariantowych analiz efektywności wspierania
różnych form geotermii dla różnych scenariuszy rozwoju sektora energetycznego
Rekomendacja dla dotowania instalacji o charakterze innowacyjnym – np.
eksploatacja solanek (mineralizacja do 150 g/l), kaskadowe systemy
odzyskiwania ciepła, wzbudzane systemy geotermalne (EGS), instalacja
jednootworowe zamknięte
Instalacje konwencjonalne głębokiej geotermii o najmniejszym ryzyku
geologicznym i ekonomicznym powinny się bilansować bez dotacji przy
dostępnych kredytach preferencyjnych i odpowiednich ulgach w opłatach
eksploatacyjnych.
Przy czasie zwrotu inwestycji < 8 lat i małym ryzyku geologicznym płytka
geotermia powinna się rozwijać bez dotacji przy dostępnych kredytach
komercyjnych i ulgach w opłatach eksploatacyjnych.
Należy rozważyć sensowność utworzenia funduszu gwarancyjnego
obniżającego ryzyko inwestycje w głęboką geotermię.
W przypadku wystąpienia przeszkód naturalnych (np. nieodpowiednie parametry
petrofizyczne, tektonika) uniemożliwiających kontynuację inwestycji fundusz
gwarancyjny wypłacałby (częściową) rekompensatę poniesionych kosztów.
Objęcie zabezpieczeniem byłoby warunkowe – na podstawie rekomendacji
przedsięwzięcia przez zespół oceny projektów instalacji geotermalnych.
Państwowy Instytut Geologiczny
Państwowy Instytut Badawczy
www.pgi.gov.pl