W dniach 17–21 października 2018 r. w Morelii w stanie Michoacán (Meksyk) odbyło się trzecie spotkanie uczestników projektu GEMex. Projekt jest realizowany w ramach programu HORYZONT 2020 na rzecz współpracy międzynarodowej pomiędzy Europą a Meksykiem w zakresie badań nad energią geotermalną, w celu rozwoju systemów geotermalnych suchych skał i geotermii wysokotemperaturowej.
Projekt GEMex łączy doświadczenie i wiedzę ekspertów z Meksyku ze środowiskiem naukowym z Europy w zakresie odkrywania, rozwoju i wdrażania systemów pozyskiwania energii ze źródeł geotermalnych. Celem projektu jest znalezienie rozwiązań dla produkcji energii elektrycznej z systemów geotermalnych i ich udoskonalenie w Meksyku oraz wdrożenie w Europie.
Państwowy Instytut Geologiczny–PIB jest konsorcjantem projektu razem z GFZ (Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum, Niemcy), HBO (Hochschule Bochum, Niemcy), UFZ (Helmholtz-Zentrum Fuer Umweltforschung, Niemcy), UNIBA (Università Degli Studi di Bari Aldo Moro, Włochy), UNITO (Università Degli Studi di Torino, Włochy), BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières, Francja), IFE (Institutt for Energiteknikk, Norwegia), EGEC (European Geothermal Energy Council, Belgia), TNO (Nederlandse Organisatie Voor Toegepast Natuurwetenschappelijk Onderzoek, Holandia), NERC (British Geological Survey, Wielka Brytania) i UMSNH (Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Meksyk).
Przedmiotem badań są systemy typu EGS (ang. Enhanced Geothermal Systems lub Hot Dry Rocks) w Acoculco (stan Puebla) oraz SHGS (ang. Super Hot Geothermal Systems) w Los Humeros (stan Veracruz).
System EGS obejmuje rezerwuary geotermalne, w których skały osiągają wysokie temperatury, ale ich przepuszczalność lub zasobność w wodę jest niewystarczająca do produkcji energii elektrycznej. W dwóch otworach wykonanych dotychczas w Acoculco temperatura skał osiąga 300°C na głębokości 2 km, są to jednak skały suche. Dlatego prace skupiają się tutaj na zaprojektowaniu różnych zabiegów stymulacji hydraulicznej, termicznej i chemicznej, które przy odpowiedniej konfiguracji otworów zatłaczających i produkujących wywołają cyrkulację, wystarczającą do uruchomienia turbin elektrycznych.
Z kolei system SHGS w Los Humeros charakteryzuje się anomalnie wysokim gradientem geotermicznym - temperatury w otworach wiertniczych dochodzą do 380°C na głębokości 2,2 km. W tak wysokich temperaturach często występują silnie zmineralizowane solanki, agresywne dla sieci technologicznej. Dlatego poszukiwanie nowych rozwiązań technicznych oraz stref o zwiększonej przepuszczalności stanowi główny przedmiot badań w Los Humeros.
Występowanie tak gorących skał nie jest w Meksyku niczym niezwykłym. Oba systemy znajdują się na obszarze tzw. pasa transmeksykańskiego, czyli w obrębie aktywnego łuku wulkanicznego. Subdukcja płyt Riviera i Cocos pod płytę północnoamerykańską doprowadziła w późnym eocenie do utworzenia łuku wulkanów, które do dziś pozostają aktywne, a najlepszym tego przykładem jest położony nieopodal Mexico City wulkan Popocatépetl.
Popocatépetl – drugi (po Pico de Orizaba) pod względem wielkości wulkan Meksyku
Zarówno Acoculco, jak i Los Humeros są zlokalizowane w obrębie kalder wulkanicznych po niedawno jeszcze aktywnych wulkanach. Wykorzystywanie pól geotermalnych do produkcji energii elektrycznej rozpoczęło się w Meksyku już w latach 50-tych XX wieku. Obecnie Meksyk jest czwartym na świecie producentem tego typu energii z roczną produkcją przekraczającą 1 GW łącznie z pięciu uruchomionych elektrowni geotermalnych w różnych częściach kraju.
Położenie obszarów badań względem transmeksykańskiego pasa wulkanicznego (TMVB)
Los Humeros. Elektrownia geotermalna w kalderze wulkanicznej. W oddali widoczna jest para wodna, unosząca się z otworów produkcyjnych (produkujących wodę termalną)
W mieście Morelia, stolicy stanu Michoacán i jednocześnie siedzibie głównego meksykańskiego konsorcjanta, odbyło się trzecie spotkanie projektu, na którym przedstawiono wyniki dotychczasowych badań, celem ich zebrania i zintegrowania. Projekt obejmuje działalności z szerokiego spektrum geologii, geofizyki, geochemii, ale także technologii, ekonomii i marketingu, dlatego spotkanie było podzielone na 9 paneli roboczych.
Wśród nich znalazł się panel poświęcony budowie geologiczno-strukturalnej obszarów Acoculco i Los Humeros. Przedmiotem badań grupy geologicznej, kierowanej przez Domenico Liottę (UNIBA), było rozpoznanie ścieżek migracji fluidów w obrębie sukcesji skalnej w Las Minas, mieście górniczym położonym niedaleko od Los Humeros. Sukcesja Las Minas stanowi podłoże serii wulkanicznej i systemu hydrotermalnego.
Dr Krystian Wójcik, w imieniu pozostałych współwykonawców projektu (z PIG–PIB: dr Wiesław Kozdrój – kierownik projektu, prof. dr hab. Jerzy Nawrocki, dr Magdalena Pańczyk-Nawrocka, dr Małgorzata Ziółkowska-Kozdrój, dr Grzegorz Zieliński, dr Ewa Krzemińska, mgr Zbigniew Czupyt, mgr inż. Mateusz Rechowicz, Piotr Lampart, inż. Mariusz Wrzoskiewicz, dr Honorata Awdankiewicz oraz Jowita Kumek z Wydziału Geologii Uniwersytetu Warszawskiego) wygłosił referat pt. „Pb/U isotope dating and palaeomagnetic results from Las Minas”. Wyniki prac zostały przedstawione również w postaci odrębnej prezentacji posterowej.
Udział naszego Instytutu w projekcie GEMex ma na celu m. in. datowanie sukcesji skalnej w Las Minas metodami: geochronologiczną z wykorzystaniem aparatury SHRIMP IIe/MC i paleomagnetyczną. Datowania tej sukcesji stanowią podstawę interpretacji geologicznej kolejnych etapów intruzji i towarzyszących im epizodów wulkanizmu eksplozywnego.
Dużym osiągnięciem polskiej grupy badawczej było odkrycie starego granitowego podłoża wieku 295–320 mln lat (karbon-perm) oraz wydatowanie młodszych kwaśnych i zasadowych intruzji i stowarzyszonej z nimi serii wulkanicznej.
Krystian Wójcik prezentuje wyniki prac zespołu z PIG–PIB
Uczestnicy spotkania GEMex podczas sesji referatowych
Uczestnicy spotkania GEMex podczas sesji posterowej
W ramach spotkania GEMex odbyła się również wycieczka terenowa do położonego nieopodal Morelii pola geotermalnego Los Azufres. Od niemal 30 lat jest tutaj prowadzona eksploatacja energii geotermalnej: na sieci uskokowej (zapewniającej odpowiednią przepuszczalność systemu) są zlokalizowane otwory zatłaczające i produkujące wodę termalną, która jest wykorzystywana do napędzania turbin w zbudowanej nieopodal elektrowni. Moc tej elektrowni (drugiej największej elektrowni geotermalnej w Meksyku) sięga 220 MW.
Uczestnicy GEMex w Los Azufres. W tle parownik otworu produkcyjnego
Naturalne ekshalacje pary wodnej i siarkowodoru w Los Azufres
Zobacz film: Naturalne ekshalacje pary wodnej i siarkowodoru w Los Azufres
Tekst: Krystian Wójcik, Wiesław Kozdrój
Zdjęcia i film: Krystian Wójcik
