Cele

Celem projektu jest:

• opracowanie kryteriów i metodyki oceny lokalizowania magazynów ciepła w górotworze za pomocą systemów zamkniętych (BTES, PTES/TTES, EF),
• przeprowadzenie oceny wskazanych lokalizacji pod kątem możliwości lokalizowania magazynów ciepła w górotworze za pomocą ww. systemów zamkniętych,
• opracowanie charakterystyki systemów zamkniętych, jako jednego z potencjalnie możliwych do zastosowania w kraju na szeroką skalę systemów ogrzewania i chłodzenia oraz magazynowania nadwyżek energii z innych systemów OZE np. farm wiatrowych czy farm fotowoltaicznych.

Metodyka

Metodyka oceny możliwości magazynowania energii cieplnej zostanie opublikowana po zakończeniu projektu.

Stan realizacji

Projekt „Ocena możliwości magazynowania energii cieplnej w górotworze za pomocą systemów zamkniętych (BTES, PTES/TTES, EF) w wybranych lokalizacjach na terenie Polski (2023-2024)” obejmuje 25 wybranych obiektów wielkoskalowych takich jak elektrociepłownie, zakłady przemysłowe, zakłady przetwórstwa żywności, które posiadają nadwyżki energii. W wybranych lokalizacjach oceniono możliwość implementacji różnych technologii ze względu na kryteria geologiczne i hydrogeologiczne.

Dodatkowo powstała baza danych zawiera warstwy informacyjne GIS w zakresie oceny wskazanych lokalizacji pod kątem możliwości budowy magazynów ciepła. Dane dostępne są na stronie www.

Fot.1 - Mapa obiektów z nadwyżką energii cieplnej (na podstawie danych ze strony https://heatroadmap.eu/peta4; PAN-EUROPEAN THERMAL ATLAS, 2018/)
Fot.2 - Mapa wybranych obiektów z nadwyżką energii cieplnej (na podstawie danych ze strony https://heatroadmap.eu/peta4/; PAN-EUROPEAN THERMAL ATLAS, 2018, Mapy potencjału geotermii niskotemperaturowej, Atlasów geologiczno-inżynierskich)
Fot.3 - Mapa obiektów z nadwyżką energii cieplnej wskazanych do oceny przydatności do budowy podziemnych magazynów ciepła (na podstawie danych ze strony https://heatroadmap.eu/peta4/, PAN-EUROPEAN THERMAL ATLAS, 2018 Mapy potencjału geotermii niskotemperaturowej, Atlasów geologiczno-inżynierskich)

Efekty

Najważniejszym efektem rzeczowym projektu jest dokument pn. "Ocena możliwości magazynowania energii cieplnej w górotworze za pomocą systemów zamkniętych (BTES, PTES/TTES, EF) w wybranych lokalizacjach na terenie Polski". Zawiera on opracowaną metodykę oceny możliwości magazynowania ciepła, przetestowaną na 25 wybranych obiektach wielkoskalowych takich jak elektrociepłownie, zakłady przemysłowe, zakłady przetwórstwa żywności, które posiadają nadwyżki energii.

Dodatkowo wykonano następujące zadania:

• ocenę wskazanych lokalizacji pod kątem możliwości budowy magazynów energii cieplnej w górotworze za pomocą systemów zamkniętych (BTES, PTES/TTES, EF) z wykorzystaniem dokumentu pn. „Ocena możliwości lokalizowania magazynów energii cieplnej w górotworze za pomocą systemów zamkniętych (BTES, PTES/TTES, EF)” w tym ranking lokalizacji,
• baza danych zawierająca warstwy informacyjne GIS w zakresie oceny wskazanych lokalizacji pod kątem możliwości budowy magazynów energii cieplnej w górotworze za pomocą systemów zamkniętych (BTES, PTES/TTES, EF)
• bazę danych zawierająca warstwy informacyjne GIS w zakresie oceny wskazanych lokalizacji pod kątem możliwości budowy magazynów energii cieplnej w górotworze za pomocą systemów zamkniętych (BTES, PTES/TTES, EF). Dostępne warstwy wykonane dla 25 wytypowanych, potencjalnych lokalizacji to:
  • Karty lokalizacji podziemnego magazynu ciepła,
  • Mapa poligonowa przewodności termicznej wykonana na podstawie sparametryzowanych płytkich otworów (mapy do głębokości 2, 5, 10 i
    15 m p.p.t.),
  • Mapa poligonowa oporności termicznej wykonana na podstawie sparametryzowanych płytkich otworów (mapy na głębokościach 1, 2, i 3 m p.p.t.),
  • Mapa kropkowa średniej przewodności termicznej w profilu wykonana na głębszych otworach (mapy do głębokości do 10, 15, 30, 40, 50, 70, 100, 130, 150, 200, 250 i 300 metrów p.p.t.),
  • Mapa kropkowa średniej objętościowej pojemności cieplnej w profilu wykonana na głębszych otworach (mapy na głębokościach do 10, 15, 30, 40, 50, 70, 100, 130, 150, 200, 250 i 300 metrów p.p.t.).
    Dane dostępne są na stronie www.
• sprawozdanie zawierające analizę uwarunkowań prawnych dotyczącą możliwości wdrożenia systemów zamkniętych typu BTES, PTES/TTES, EF w Polsce
  z rekomendacjami.

 Poczynione ustalenia

W efekcie konsultacji z przedstawicielami Akademii Górniczo – Hutniczej im. S. Staszica w Krakowie, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN oraz firmy Euros Energy ustalono, że należy używać terminu magazyn ciepła, a nie magazyn energii cieplnej.

W efekcie przeglądu literatury w zakresie magazynów ciepła stwierdzono, że literatura zagraniczna jest dojść bogata, natomiast literatura krajowa jest nieliczna.

Opracowano podział magazynów ciepła oraz scharakteryzowano cztery rodzaje najbardziej powszechnych podziemnych magazynów ciepła w systemach zamkniętych w tym:

• otworowe magazyny ciepła (BTES, ang. Borehole Thermal Energy Storage),
• magazyny ciepła w specjalnie wykonanych zbiornikach podziemnych (TTES, ang. Tank Thermal Energy Storage),
• magazyny ciepła w specjalnie wykonanych zbiornikach przypowierzchniowych (PTES, ang. Pit Thermal Energy Storage),
• fundamenty energetyczne/ geotechniczne konstrukcje termoaktywne (EF, ang. Energy Foundation; TG, ang. Thermal Geostructures; np.: termopale, termopłyty, termościany, termoobudowy).

Przegląd krajowych i zagranicznych podziemnych magazynów ciepła w systemach zamkniętych umożliwił na zaprezentowanie doświadczeń przy realizacji wielu podziemnych magazynów ciepła.

W oddzielnym opracowaniu przedstawiono uwarunkowania prawne dotyczące podziemnych magazynów ciepła, podano procedury prawno-administracyjne, zidentyfikowano luki w prawie oraz zaproponowano zmiany do prawa w zakresie kompleksowej regulacji przepisów dotyczących magazynów ciepła.

W sposób syntetyczny opisano siedem grup kryteriów do oceny lokalizacji magazynów ciepła w tym: kryteria administracyjno-prawne, kryteria geologiczne, kryteria techniczne, kryteria ekonomiczne, kryteria środowiskowe, kryteria społeczne i kryteria polityczne.

Piętnaście kryteriów geologicznych opisano szczegółowo. Kryteria geologiczne wykorzystano do oceny 25 wskazanych lokalizacji magazynów ciepła na terenie kraju.

Opracowano metodykę oceny przydatności lokalizacji do budowy podziemnych magazynów ciepła, która obejmuje w szczególności wybór lokalizacji na magazyn ciepła, charakterystykę lokalizacji i jej ocenę, sposób przygotowania rankingu lokalizacji, rodzaje badań lokalizacyjnych oraz ogólne zasady prowadzenia bazy danych w zakresie oceny przydatności lokalizacji do budowy podziemnych magazynów ciepła.

Przygotowano słownik terminów oraz spis skrótów i symboli związanych z podziemnymi magazynami ciepła.

Opisano i oceniono 25 wytypowanych lokalizacji do oceny przydatności do budowy podziemnych magazynów ciepła na terenie kraju. Opis przedstawiono na zestandaryzowanych Karta lokalizacji podziemnych magazynów ciepła, zaś ocenę na zestandaryzowanych Karty oceny przydatności lokalizacji do budowy podziemnych magazynów.

Na podstawie opisu i oceny sporządzono rankingi 25 wytypowanych lokalizacji do budowy podziemnych magazynów ciepła w zależności od technologii magazynowania ciepła. W zależności od technologii magazynowania ciepła lokalizacje oceniono jako wysokiej, średniej i niskiej przydatności, przy czym najwięcej lokalizacji oceniono jako średniej przydatności, następnie jako wysokiej przydatności i nieliczne oceniono jako niskiej przydatności.

Rekomendacje

Z uwagi na kierunki zmian związane z transformacją ciepłownictwa i modelem funkcjonowania rynku ciepła konieczna jest kontynuacja prac związanych z typowaniem i oceną obszarów do budowy podziemnych magazynów ciepła w systemach zamkniętych zarówno na potrzeby indywidualne, jak i systemowe.

Zasadne jest edukacja oraz prowadzenie prac promocyjnych i popularyzujących wiedzę w zakresie podziemnego magazynowania ciepła, aby zwiększyć dostęp do tego typu technologii.

Celowe jest prowadzenie ogólnopolskiej bazy danych magazynów ciepła w podziale na rodzaj technologii, wielkość i moc magazynu ciepła oraz źródło nadwyżki energii cieplnej i elektrycznej.

Niezbędne jest przygotowanie kompleksowych zmian w prawie w zakresie magazynów ciepła, aby umożliwić rozwój tego rodzaju technologii.

Udostępnianie

Dane będą dostępne do pobrania za pomocą aplikacji GeoLOG, która jest dostępna nieodpłatnie na urządzenia mobilne z Google Play i App Store oraz przez Portal CBDG - Geologia zakładka GEOTERMIA.

Zasadność realizacji

Zagadnienie sezonowego magazynowania ciepła jest bardzo istotne z punktu widzenia efektywności energetycznej nowoczesnego budownictwa. Energia wykorzystywana do ogrzewania i chłodzenia obiektów budowlanych stanowi prawie połowę finalnej konsumpcji energii w UE. Sezonowe magazynowanie ciepła pozwala wyrównać krzywą zapotrzebowania na moc cieplną lub/oraz chłodniczą, ograniczając wykorzystanie źródeł szczytowych.

Zadanie zostało przygotowane w nawiązaniu do dokumentu pn.: "Wieloletni program rozwoju wykorzystania zasobów geotermalnych w Polsce" opracowanego przez Ministerstwo Klimatu i Środowiska. Wpisuje się również bezpośrednio w realizację celu szczegółowego nr 6 Polityki Energetycznej Polski do 2040 (M.P. 2021 poz. 264) – rozwój odnawialnych źródeł energii.

Korzyści z realizacji zadania to głównie przygotowanie kompleksowej oceny możliwości wykorzystania technologii magazynowania niskotemperaturowego ciepła i chłodu m.in. w zakresie koniecznych zmian legislacyjnych, zagadnień technologicznych oraz poradników metodycznych. Posłuży to finalnie przekazaniu decydentom, inwestorom i potencjalnym użytkownikom systemów BTES, PTES/TTES, EF rzetelnej wiedzy nt. tych technologii i ułatwią ich wdrożenie w kraju.