Rodzaje geotermii

Wyróżnia się następujące rodzaje geotermii:

ze względu na temperaturę wód geotermalnych:

• geotermia niskotemperaturowa:
  • temperatura wody do 30°C,
  • woda używana przede wszystkim do ogrzewania budynków;

• geotermia średniotemperaturowa:
  • temperatura wody w zakresie 30-150°C,
  • woda może być wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej oraz produkcji ciepła;

• geotermia wysokotemperaturowa:
  • temperatura wody powyżej 150°C,
  • woda najczęściej wykorzystywana do produkcji energii elektrycznej oraz w przemysłowych procesach ciepłowniczych;

 ze względu na głębokość występowania zasobów geotermalnych:

• geotermia płytka (niskotemperaturowa):
  • do głębokości 200 m,
  • najczęściej stosowana z gruntowymi pompami ciepła (GSHP) do ogrzewania i chłodzenia budynków,
  • temperatura w zakresie 10-30°C;

• geotermia głęboka (średnio- i wysokotemperaturowa):
  • powyzej 200 m głębokości,
  • może być wykorzystywana do ciepłownictwa oraz do produkcji energii elektrycznej,
  • temperatura powyżej 100°C;

ze względu na technologię wykorzystania:

• gruntowe pompy ciepła (GSHP):
  • wykorzystują geotermię płytką,
  • używane do ogrzewania i chłodzenia budynków,
  • systemy mogą być pionowe (sondy geotermalne) lub poziome (koletory geotermalne);

• podziemne magazyny energii cieplnej (geotermia inżynierska):
  • wykorzystują geotermię płytką i niskotemperaturową,
  • używane do ogrzewania i chłodzenia budynków,
  • mogą być bezzbiornikowe (BTES) i zbiornikowe (TTES, PTES);

• elektrownie geotermalne:
  • wykorzystują geotermię głęboką i wysokotemperaturową,
  • używane do produkcji energii elektrycznej przede wszystkim na obszarach o wysokim potencjale geotermalnym;

• systemy hybrydowe:
  • kompilacja energii geotermalnej i innych odnawialnych źródeł energii (np. energia słoneczna, biomasa),
  • wykorzystywana w celu zwiększenia efektywności energetycznej.

Geotermia niskotemperaturowa

Geotermia niskotemperaturowa to płytka energia geotermalna, jedna z form odnawialnych źródeł energii (OZE), zysta i bezemisyjna, praktycznie wykorzystawana przy użyciu gruntowych/geotermalnych pomp ciepła (GPC) (Kapuściński, Rodzoch 2010; Rubik 2011; Ryżyński, Kozdrój, Szlasa (red.) i in. 2023).

Pompy ciepła to urządzenia, które umożliwiają również odbiór ciepła pochodzącego ze źródeł takich jak powietrze a także ciepła odpadowego, powstającego w procesach produkcyjnych ciepłowni termalnych. Pompy ciepła przy pomocy energii mechanicznej podnoszą ciepło niskotemperaturowe na poziom temperatur wykorzystywanych do celów grzewczych w tym także ciepłej wody użytkowej. Pompy ciepła stosowane są w domach jednorodzinnych, jako samodzielne źródła ogrzewania i podgrzewania cieplej wody użytkowej, ale pracują również w Kogeneracji w ciepłowniach termalnych. Same pompy ciepła w odróżnieniu od innych systemów grzewczych nie generują ciepła, jedynie je przekazują. Aby mogły one funkcjonować, konieczna jest dostawa pewnej ilości energii elektrycznej, (w Polsce przeważnie produkowana ze spalania paliw kopalnych) jednak większość, potrzebnej do celów grzewczych energii jest pobierana bezpośrednio z wody, gruntu lub powietrza. Dlatego też stosując pompy ciepła przyczyniamy się do poprawy stanu środowiska naturalnego i przybliżamy nasz kraj do zrealizowania zobowiązań wynikających z akcesji do wspólnoty europejskiej.

Geotermia inżynierska

Geotermia inżynierska jest to dziedzina geotermii zajmująca się pracami i badaniami, które dotyczą:

• pozyskania ciepła i chłodu z górotworu,
• wykorzystania energii cieplnej zgromadzonej w najpłytszych warstwach górotworu przez systemy grzewcze wykorzystujące fundamenty energetyczne oprate na pracy gruntowych pomp ciepła
• oceny podłoża budowlanego pod względem właściwości cieplnych.

Geotermia w praktyce

Geotermia płytka wykorzystywana jest przede wszystkim do ogrzewania (i/lub) chłodzenia zarówno domów jednorodzinnych, jak i całych osiedli, budynków użyteczności publicznej czy komercyjnych lub przemysłowych, poprzez technologię gruntowych pomp ciepła.

W tym celu wykorzystuje się otwory wiertnicze (tzw. otworowe wymienniki ciepła) o głębokość od kilkudziesięciu do 150-200 metrów, jednakże przeważnie osiągają one głębokość 100 metrów. Ich głębokość i ilość zależy od istniejących warunków gruntowo-wodnych. Poszczególne rodzaje gruntów i skał różnią się pod względem przewodności termicznej, co ma bezpośredni wpływ na to, jak szybko ogrzewa się czynnik w instalacji pompy ciepła.

Ponadto grunty i skały różnią się pod względem pojemności cieplnej, którą można wykorzystać do podziemnego magazynowania energii cieplnej. Magazyny energii cieplnej pozwalają zagospodarować nadwyżki energii, ciepło odpadowe jak i energię pozyskaną z instalacji OZE, w celu jej późniejszego wykorzystania. Za pomocą specjalnych instalacji, nadwyżki energii elektrycznej są zamieniane na energię cieplną, którą następnie można zatłaczać (magazynować) pod ziemię w sezonach ciepłych i odzyskiwać w okresach ogrzewania. Alternatywnie można zatłaczać chłód pochodzący z chłodnego zimowego powietrza lub chłód odebrany od wody przez pompę ciepła w okresie grzewczym i odzyskiwać go w sezonie letnim do klimatyzowania pomieszczeń.

Energia geotermalna, bazująca na instalacjach pomp ciepła, jest coraz bardziej popularna ze względu na swoją efektywność energetyczną, niskie koszty eksploatacji w dłuższej perspektywie czasowej oraz nieduże rozmiary pozwalające zaoszczędzić przestrzeń użytkową na powierzchni. Ponadto, stanowi alternatywe dla tradycyjnych systemów ogrzewania i chłodzenia, ponieważ korzysta z odnawialnego źródła energii, pozwala zmniejszyć zużycie energii i ograniczyć emisję CO₂. Dzięki temu jest dobrym narzędziem do walki ze smogiem.