1

Konrad Bednarek

ENERGIA GEOTERMALNA W OGRZEWNICTWIE I CIEPŁOWNICTWIE

2

WPROWADZENIE

Ziemia posiada ogromne zasoby energii (ok 8x1030 J)

Na tą energię składają się:a) Energia rezydualna b) Samoistne źródła ciepła tj.:

Procesy naturalnego rozpadu pierwiastków promieniotwórczych Ciepło krystalizacji substancji tworzących zewnętrzne jądro ciekłe Ciepło dyssypacji energii płynów w płynnym wnętrzu ziemi.

Średnia gęstość strumień ciepła geotermicznego przepływającego w kierunku ziemi to ok 63kW/km2

Na obszarze naszego kraju gęstość strumienia ciepła jest dość zróżnicowana (38-105kW/km2)

3

Rozkład gęstości strumienia ciepła na obszarze Polski

4

PODZIAŁ WÓD GEOTERMALNYCH W ZALEŻNOŚCI OD TEMPERATURY

a) Ciepłe (niskotemperaturowe)

b) Gorące (średniotemperaturowe)

c) Bardzo gorące (wysokotemperaturowe)

d) Przegrzane

5

Polskie zasoby wód geotermalnych wynoszą ok 6600 km3. Większość znajduje się na obszarze Niżu Polskiego. Głębokość dostępnych wód ok 1,5 do 3,5 km

Temperatura 25 – 150 C⁰ Potencjał złóż polskich: 625 000 PJ/ rocznie 1 PJ = 23tys. ton ropy naftowej.

rodzaj energii wielkość (PJ) %energia geotermalna 625 000 99,8

biomasa 407

0,2energia słoneczna 280energia wiatru 140energia wody 43

Potencjał energii odnawialnej w Polsce

6

POLSKA- MAPA ROZKŁADU TEMPERATURY NA GŁĘBOKOŚCI 3000 M P.P.M.

7

EUROPA- MAPA ROZKŁADU TEMPERATURY NA GŁĘBOKOŚCI 5000 M P.P.M.

8

NAJWAŻNIEJSZE CZYNNIKI BRENE POD UWAGĘ PRZY DOBORZE LOKALIZACJI NA CIEPŁOWNIE GEOTERMALNE

a) Potencjał energetyczny wód basenów i subbasenów geotermalnych.

b) Koszt wykonania prac podziemnych; 60-80% kosztu budowy ciepłowni geotermalnej

c) Temperatura i stopień mineralizacji wód

9

OKRĘGI I PROWINCJE GEOTERMALNE POLSKI

10

NAJCZĘSTSZE ROZWIĄZANIA W PRAKTYCE EKSPLOATACYJNEJ ZŁÓŻ GEOTERMALNYCH

System jednootworowyCECHY• Stosowane w przypadku wód niezmineralizowanych

lub słabo zmineralizowanych• Woda wychodząca z wymiennika ciepła może być

stosowana np. do celów pitnych, nawadniania, hodowli ryb.

• Wsiąkającej woda ze zbiornika retencyjnego ulega samooczyszczaniu

• Wadą jest możliwość wyczerpania zasobów wody

11

NAJCZĘSTSZE ROZWIĄZANIA W PRAKTYCE EKSPLOATACYJNEJ ZŁÓŻ GEOTERMALNYCH

System dwuotworowych

CECHY• Stosowane w przypadku wód o wysokim stopniu

mineralizacji• Woda wychodząca z wymiennika ciepła kierowana

jest do otworu chłonnego i zatłaczana do warstwy wodonośnej

12

OCENA MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA ENERGII GEOTERMALNEJ

Czynniki decydujące o możliwościach wykorzystania zasobów wody geotermalnej:a) Różnica temperatur między wodą geotermalną a wodą sieciowąb) Strumień wody oraz temperatura zasilania i powrotu

13

OCENA MOŻLIWOŚCI WYKORZYSTANIA ENERGII GEOTERMALNEJ

Najlepsze wykorzystanie energii geotermalnej może zapewnić:

a) Stosowanie ogrzewania podłogowegob) Przechodzenie z ogrzewania wysokotemperaturowego w niskotemperaturowec) Stosowanie szeregowego lub równoległego łączenia odbiorców

1 - Pionowy rozkład temp. dla ogrzewania podłogowego 2 – Pionowy rozkład temp. dla tradycyjnych systemów centralnego ogrzewania

14

SPOSOBY WYKORZYSTANIA ENERGII GEOTERMALNEJ

Diagram Lindala

15

WYKORZYSTANIE ENERGII GEOTERMALNEJ NA ŚWIECIE W PODZIALE NA RÓŻNE KATEGORIE

16

WYKORZYSTANIE ENERGII GEOTERMALNEJ W CIEPŁOWNICTWIE

Trzy podstawowe układy instalacji geotermalneja) Monowalentnyb) Biwalentnyc) Kombinowany

Schemat układu wspomaganego kotłem szczytowym

17

SPOSOBY WYKORZYSTANIA ENERGII GEOTERMALNEJ

Wspomaganie wymiennika ciepła poprzez pompę ciepła

18

ISTNIEJĄCE I PLANOWANE CIEPŁOWNIE W POLSCE

ISTNIEJĄCE: Bańska Niżna- Biały

Dunajec Pyrzyce Mszczonów Uniejów Słomniki koło Krakowa Stargard Szczeciński!

19

PODSTAWOWE DANE ISTNIEJĄCYCH CIEPŁOWNI

20

ISTNIEJĄCE CIEPŁOWNIE W POLSCE

BAŃSKA NIŻNA - BIAŁY DUNAJEC

21

PARK WODNY ZAKOPANE

22

POMPY CIEPŁA

Czym jest pompa ciepła?

23

POMPY CIEPŁA

Najprostszy przypadek stanowi lodówka.W lodówce mamy wszystko co potrzeba: Zamrażalnik, sprężarkę i radiator.

Zamrażalnik pobiera ciepło z otoczenia sprężarka pobierając prąd (energię )podwyższa temperaturę radiator oddaje ciepło.

24

POMPY CIEPŁA

5kW=20kW ! Najpierw trzeba coś

zainwestować (ok. 70 000zł)

25

WPŁYW ENERGETYKI GEOTERMALNEJ NA ŚRODOWISKO

Dane na podstawie badań powietrza wykonanych w Zakopanem (2002r.):

Redukcja tlenków:a) SO2 - 45%b) NOx - 52%

Pyłów – 48%

Geotermia w Unijewie:

Zamknięto 10 osiedlowych, przemysłowych i szkolnych kotłowni węglowych oraz 160 kotłowni węglowych w domach jednorodzinnych

Rocznie spalano tam 2200 Gg węgla Uniknięto emisji:

a) 31 Gg/y SO2

b) 99 Gg/y CO2

c) 3 Gg/y NOx

d) 33 Gg/y pyłów

26

WPŁYW ENERGETYKI GEOTERMALNEJ NA ŚRODOWISKO

Zalety energetyki getermalnej: Niepodatność na zmiany klimatyczne i pogodowe Źródła praktycznie niewyczerpalne Praktycznie brak emisji szkodliwych substancji Urządzenia techniki geotermalnej nie zajmują wiele miejsca i nie

wpływają na wygląd krajobrazu

27

WPŁYW ENERGETYKI GEOTERMALNEJ NA ŚRODOWISKO

WADY I ZAGROŻENIA WYNIKAJĄCE Z POZYSKIWANIA ENERGII GEOTERMALNEJ

Wysokie koszy budowy (przede wszystkim odwierty) Emisja siarkowodoru Uwalnianie radonu Zanieczyszczenie wód głębinowych Przy niewłaściwie zaprojektowanej instalacji geotermalnej istnieje

niebezpieczeństwo wystudzenia złoża

28

OPŁACALNOŚĆ ENERGETYKI GEOTERMALNEJ

Opłacalność energetyki geotermalnej zależy od wielu czynników. Najważniejsze z nich to:

Możliwość wykorzystania istniejących odwiertów

Prawidłowe zaprojektowanie mocy obiektu

Uzyskanie odpowiedniej wydajności wody geotermalnej

Koszt wyprodukowania 1GJ energii ze źródeł energii geotermalnej w polskich warunkach waha się w granicach 27-37zł

Z oleju opałowego 60zł

29

BIBLIOGRAFIA Lewandowski W.M.; Proekologiczne odnawialne źródła energii; WNT; Warszawa 2006 Nowak W., Stachel A.A., Borsukiewicz-Gozdur A.: Zastosowania odnawialnych źródeł energii;

Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Szczecińskiej; Szczecin 2008 Oszczak W.; Ogrzewanie domów z zastosowaniem pomp ciepła; WKŁ; Warszawa 2009 www.geotermia.pl http://www.cire.pl/pliki/2/ciepl_geotermalna.pdf www.aquapark.zakopane.pl www.viessmann.pl www.ogrzewnictwo.pl/artykuly/przyspieszy-rozwoj-geotermii-sa-juz-innowacyjne-technologie