Geotermia niskotemperaturowa w Polsce na przełomie 15 lat

Spełnienie obowiązujących krajowych, unijnych i innych międzynarodowych regulacji i wymagań dotyczących zmian klimatu i bilansu energii oznacza konieczność znacznego wzrostu udziału OZE w całkowitym miksie energetycznym Polski. Jakie miejsce zajmuje w nim geotermia niskotemperaturowa? Co zmieniło się w tej dziedzinie przez ostatnie 15 lat? Pisze o tym Mateusz Żeruń z Państwowego Instytutu Geologicznego – Państwowego Instytutu Badawczego.

Zdjęcie autora: Mateusz Żeruń

Mateusz Żeruń

Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy

Geotermia niskotemperaturowa, tzw. geotermia płytka, doskonale wpisuje się w strategię stopniowego zmniejszania emisji CO2, redukcji niskiej emisji i tym samym poprawę jakości powietrza, pozytywnie wpływa na stan środowiska i zdrowie ludzi. Energia cieplna pozyskiwana za pomocą gruntowych pomp ciepła (GPC) jest wydajnym i stabilnym źródłem ogrzewania pomieszczeń, chłodzenia oraz sezonowego magazynowania i odzysku energii cieplnej. 

Intensywne 15 lat archiwizacji i systematyzacji danych

Ostatnie 15 lat to bardzo dynamiczny rozwój rynku gruntowych pomp ciepła oraz badań geologicznych mających na celu zwiększenie efektywności energetycznej systemów geotermalnych oraz wsparcie ich inwestorów i projektantów. Państwowy Instytut Geologiczny – PIB (PIG-PIB), korzystając z zasobów Narodowego Archiwum Geologicznego (NAG), opracowuje szereg map tematycznych, dotyczących warunków geotermalnych oraz możliwości środowiskowych wykonania instalacji GPC. Na potrzeby tych badań dane geologiczne i hydrogeologiczne pochodzące z tematycznych baz danych, atlasów i map seryjnych zostały zgromadzone w ujednoliconej bazie danych umożliwiającej analizę przestrzenną z wykorzystaniem geologicznego modelowania 3D oraz technik GIS (ang. geographic information system). Dodatkowo PIG-PIB prowadzi obszerne badania dotyczące określenia kluczowych parametrów geotermalnych podłoża, tj. przewodności i oporności termicznej oraz pojemności i dyfuzyjności cieplnej gruntów i skał, które należy uwzględnić w celu optymalnego i efektywnego projektowania GPC.

Specjalnie skonstruowane algorytmy obliczeniowe są zasilane informacją geologiczną dostarczaną przez zespoły geologów-ekspertów i w sposób zautomatyzowany umożliwiają przetwarzanie i analizę ogromnych ilości danych. Efektem prac są seryjne mapy potencjału geotermii niskotemperaturowej w skali 1:50 000, stanowiące wsparcie dla podmiotów gospodarczych i inwestorów indywidualnych, organów administracji geologicznej oraz władz samorządowych w tworzeniu lokalnych strategii rozwoju odnawialnych źródeł energii bądź planów ograniczania niskiej emisji.

W ramach zadania państwowej służby geologicznej „Ocena potencjału energetycznego i uwarunkowań środowiskowych dla wsparcia zrównoważonego rozwoju geotermii niskotemperaturowej” (finansowanie: NFOŚiGW) są opracowywane mapy potencjału dla aglomeracji warszawskiej i wrocławskiej oraz rejonów szczególnie dotkniętych smogiem – Jelenia Góra oraz Żywiec. W kolejnych latach (2022–2025) mapy takie zostaną opracowane dla obszarów: Krynica-Zdrój, Rabka-Zdrój, Kazimierz Dolny, Mielnik oraz Trójmiasto.

Dodatkowo, w ramach realizacji zadania, PIG-PIB przeprowadził analizę prawie 14 tysięcy otworów wiertniczych o głębokości co najmniej 100 m pochodzących ze zbiorów Centralnego Banku Danych Hydrogeologicznych. Dzięki temu powstała mapa punktowa oceny potencjału geotermii niskotemperaturowej dla obszaru całej Polski. Pomimo tego, że nie jest ona tak dokładna jak mapy w skali 1:50 000, to jednak umożliwia ona przeprowadzenie wstępnej oceny warunków panujących na danym terenie w oparciu o otwór hydrogeologiczny położony najbliżej obszaru inwestycji i spełniający kryterium głębokości najczęściej wykonywanego gruntowego wymiennika ciepła tj. 100 m p.p.t.

Kolejnym źródłem danych dla inwestycji jest warstwa informacyjna dotycząca udokumentowanych i funkcjonujących instalacji GPC, powstała w oparciu o dokumentacje powykonawcze gromadzone w NAG od roku 1991 do 2020. Według stanu na koniec 2021 r. w bazie znajdują się informacje o 1 795 instalacjach, co stanowi niestety tylko 2,2% wszystkich instalacji gruntowych pomp ciepła, które podawane są w statystykach w raportach rynkowych PORT PC.

Efektywność gruntowych pomp ciepła jest w dużym stopniu zdeterminowana lokalnymi warunkami geologicznymi i hydrogeologicznymi, dlatego identyfikacja naturalnych właściwości termicznych podłoża (ośrodka gruntowo-skalnego) ma kluczowe znaczenie dla prawidłowego projektowania i późniejszej eksploatacji instalacji. W celu poprawnego zaprojektowania otworowych wymienników ciepła należy wykorzystywać wszystkie dostępne źródła informacji geologicznej, a w szczególności mapy potencjału geotermalnego, które powinny być czytelne i zrozumiałe dla osób nieposiadających specjalistycznego wykształcenia geologicznego. Przeglądarki mapowe zamieszczone w serwisie internetowym PIG-PIB stanowią podstawowe źródło informacji geologicznej dla inwestorów/projektantów i już niedługo zostaną rozszerzone o nowy dział dotyczący geotermii niskotemperaturowej.

Zobacz również