Nakładem wydawnictwa Springer ukazała się publikacja Recommendations for the Conceptualisation, Design and Construction of Energy Geostructures. Wytyczne są dostępne bezpłatnie w formule otwartego dostępu (Open Access). Wśród autorów znaleźli się eksperci Państwowego Instytutu Geologicznego – Państwowego Instytutu Badawczego: Grzegorz Ryżyński i Marta Szlasa z Zakładu Geologii Inżynierskiej i Geotermii Płytkiej.
Publikacja jest rezultatem wieloletniej współpracy ekspertów z krajów europejskich. Prace nad wytycznymi rozpoczęły się w ramach akcji COST TU1405 GABI (European network for shallow geothermal energy applications in buildings and infrastructures). Następnie kontynuowała je Grupa Robocza ds. Geostruktur Energetycznych, działająca w ramach ELGIP (European Large Geotechnical Institutes Platform). Ostateczna wersja opracowania powstała we współpracy z akcją COST CA21156 FOLIAGE (Fostering Large-scale Implementation of Energy Geostructures).
Wytyczne przedstawiają aktualny stan wiedzy oraz dobre praktyki dotyczące projektowania, wykonywania i monitorowania fundamentów energetycznych oraz geotechnicznych konstrukcji termoaktywnych. Instalacje te umożliwiają wymianę ciepła z górotworem za pośrednictwem elementów konstrukcyjnych budynków i obiektów infrastruktury, takich jak termopale, termopłyty, termoobudowy i tunele termoaktywne.
Opracowanie obejmuje zasady rozpoznawania warunków gruntowych i hydrogeologicznych, określania obciążeń cieplnych oraz pozyskiwania danych niezbędnych do projektowania. Opisuje zagadnienia projektowania cieplnego i termomechanicznego z uwzględnieniem wzajemnego oddziaływania konstrukcji, instalacji i otaczającego ośrodka gruntowego. Porusza również kwestie wykonawstwa, badań odbiorczych, monitoringu, oddziaływania na środowisko oraz możliwych interakcji między instalacjami.
Publikacja stanowi praktyczne źródło wiedzy dla projektantów, geologów, geotechników, inwestorów, wykonawców, przedstawicieli administracji publicznej oraz wszystkich osób zainteresowanych wykorzystaniem płytkiej energii geotermalnej w budynkach i obiektach infrastruktury.
Książka przedstawia spójne ramy postępowania, które mogą być stosowane na wszystkich etapach przygotowania i realizacji inwestycji wykorzystujących konstrukcje termoaktywne – od badań wstępnych, modelowania koncepcyjnego i rozpoznania terenowego, przez opracowanie projektu i monitoring instalacji, po modelowanie jej długoterminowego funkcjonowania oraz ocenę oddziaływania na środowisko.
Pełna treść wytycznych jest dostępna na stronie wydawnictwa Springer: Recommendations for the Conceptualisation, Design and Construction of Energy Geostructures.
W ramach zadań państwowej służby geologicznej opracowano pilotażowe projekty związane z magazynowaniem energii w górotworze, w tym z zastosowaniem geotechnicznych konstrukcji termoaktywnych.
Schemat pali energetycznych (termopali)
W latach 2023–2024 Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy (PIG-PIB) realizował zadanie państwowej służby geologicznej pn. „Ocena możliwości magazynowania energii cieplnej w górotworze za pomocą systemów zamkniętych (BTES, PTES/TTES, EF) w wybranych lokalizacjach na terenie Polski”. Zadanie przygotowano w nawiązaniu do „Wieloletniego Programu Rozwoju Wykorzystania Zasobów Geotermalnych w Polsce” (2022), opracowanego przez Ministerstwo Klimatu i Środowiska. Dokument ten jest obecnie aktualizowany.
Schemat tunelu energetycznego
Głównym celem zadania było dostarczenie kompleksowej wiedzy na temat możliwości lokalizowania instalacji podziemnego magazynowania ciepła oraz wyboru optymalnej technologii wykorzystującej systemy zamknięte BTES, PTES/TTES i EF/TG. Artykuł pt. „Kryteria oceny przydatności górotworu do magazynowania ciepła za pomocą systemów zamkniętych (BTES, PTES/TTES, EF)” zawiera opis projektu, zastosowaną metodykę oraz uzyskane wyniki. Ze szczegółami opracowania można zapoznać się na stronie projektu.
Równolegle realizowano zadanie państwowej służby geologicznej pn. „Wstępna ocena możliwości magazynowania energii cieplnej w poziomach wodonośnych na obszarze Polski (ATES)”. W jego ramach przeanalizowano dostępne informacje dotyczące całego kraju i na tej podstawie określono, w których rejonach warunki naturalne pozwalają na stosowanie technologii ATES. Podjęto również próbę waloryzacji naturalnego potencjału ATES, wskazując obszary sprzyjające budowie instalacji o mocy do 175 kW oraz dużych instalacji o mocy powyżej 0,5 MW. Więcej informacji znajduje się w bazie wiedzy dotyczącej systemów ATES.
Do oceny potencjału instalacji geotermalnych wykorzystujących konstrukcje termoaktywne mogą również służyć dane udostępniane w ramach zadania państwowej służby geologicznej pn. „Mapa potencjału geotermii niskotemperaturowej Polski (MPGN) w skali 1:50 000”. Są one dostępne w przeglądarce mapowej PIG-PIB.
W ramach tego zadania określono potencjał geotermalny dla całej Polski na głębokościach od 10 do 130 m. Dane te mogą być pomocne na etapie oceny możliwości zastosowania rozwiązań opartych na geotechnicznych konstrukcjach termoaktywnych, takich jak termopale czy tunele termoaktywne.
Ocena potencjału geotermii płytkiej – dane PIG-PIB udostępnione w przeglądarce GIS
Wytyczne wraz z zasobami baz danych PIG-PIB mogą stanowić użyteczne źródło informacji przy planowaniu przyszłych instalacji wykorzystujących konstrukcje termoaktywne. Połączenie wiedzy metodycznej z informacjami o lokalnych warunkach geologicznych i hydrogeologicznych może wspierać zarówno wstępną ocenę możliwości zastosowania tej technologii, jak i późniejszy proces projektowy.
Archiwum Narodowe w Krakowie – budynek wykorzystujący technologię pali energetycznych. Źródło >>
Tekst: Marta Szlasa
Udział ekspertów w sieci badawczej ELGIP został sfinansowany ze środków Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.
