Optymalne lokalizacje dla rozwoju geotermii na Niżu Polskim – wyniki zadania Państwowej Służby Geologicznej

Państwowa Służba Geologiczna zakończyła realizację zadania, którego głównym celem było opracowanie metodyki oceny opłacalności eksploatacji wód termalnych na Niżu Polskim i w konsekwencji w oparciu o tą metodykę wskazanie lokalizacji, w których budowa ciepłowni geotermalnych wraz z wykorzystaniem kaskadowym będzie przynosiła najlepsze efekty finansowe.

W latach 70. XX w. miały miejsce poważne międzynarodowe kryzysy energetyczne. Ich efektem był drastyczny wzrost cen nośników energii (głównie ropy naftowej), ograniczenie w dostawach ropy oraz zastosowanie przez kraje OPEC (ang. Organization of the Petroleum Exporting Countries) embarga wobec Stanów Zjednoczonych Ameryki. Społeczność międzynarodowa zrozumiała wówczas, że zasoby surowców energetycznych są ograniczone, a dostęp do nich podlega silnej presji politycznej. Poza tym, raporty szeregu instytucji naukowych od dawna wskazują, że nadmierne eksploatowanie i spalanie konwencjonalnych źródeł energii prowadzi do bardzo niekorzystnych zmian w środowisku naturalnym.

Światowy rozwój gospodarczy, a co za tym idzie zwiększone zapotrzebowanie na paliwa i energię, powoduje wzrost emisji gazów cieplarnianych w takiej skali, że staje się to problemem ekologicznym o zasięgu światowym. Problem ten może ograniczyć między innymi maksymalne wykorzystanie potencjału energetycznego wód termalnych, których złoża posiada nasz kraj.

W porównaniu z innymi odnawialnymi źródłami energii (OZE), jak energia słoneczna czy energia wiatru, energia geotermalna ma szereg zalet. Instalacja geotermalna jest stabilna w eksploatacji i zapewnia stałą produkcję energii w czasie, poza tym w sposób bardzo ograniczony ingeruje w krajobraz i środowisko. Istnieje także możliwość wykorzystania odpowiednio zmineralizowanych wód termalnych nie tylko w energetyce, ale też do innych celów, na przykład w balneoterapii i rekreacji.

1 lipca 2017 r. na zlecenie Ministerstwa Środowiska Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy (PIG-PIB) rozpoczął realizację projektu pod tytułem „Ocena potencjału energetycznego i surowcowego wód termalnych i leczniczych termalnych w wybranych obszarach zurbanizowanych wraz z analizą geośrodowiskowych oraz ekonomicznych uwarunkowań ich zagospodarowania”. Podstawę formalną realizacji prac stanowiła umowa zawarta pomiędzy Narodowym Funduszem Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej, jako dotującym oraz PIG-PIB, jako pełniącym rolę głównego wykonawcy. Prace zgodnie z umową zostały zakończone 30 czerwca 2020 r.

Głównym celem zadania było opracowanie metodyki oceny opłacalności eksploatacji wód termalnych na Niżu Polskim i w konsekwencji w oparciu o tą metodykę wskazanie potencjalnych lokalizacji, w których budowa ciepłowni geotermalnych wraz z wykorzystaniem kaskadowym powinna przynieść najlepsze efekty finansowe.

Polegało to na określeniu optymalnej lokalizacji dla ujęć wód termalnych i przedsięwzięć geotermalnych w obrębie najbardziej perspektywicznych zbiorników geotermalnych Niżu Polskiego wraz z określeniem potencjału energetycznego wód termalnych dla wskazanych lokalizacji, a także określenie obszarów potencjalnie perspektywicznych dla zagospodarowania wód termalnych, w których zalecane jest wykonanie otworów badawczych.

W trakcie realizacji tego celu przyjęte zostały na wstępie kryteria badawcze polegające na tym, że pod uwagę brane były tylko miejscowości z liczbą mieszkańców nie przekraczającą 50 000 i gęstością zaludnienia powyżej 123 osób na km2. To ograniczenie pozwoliło w pierwszej kolejności określić potencjał geotermalny w miejscowościach mniejszych, w których problem niskiej emisji jest szczególnie trudno zwalczyć, potencjalna ciepłownia może być kompleksowym rozwiązaniem dla całej miejscowości, a jednocześnie geotermia może stać się impulsem do rozwoju gospodarczego i budowy marki turystycznej.

W związku z tym zostały przeprowadzone wyliczenia zasobów energii wód termalnych dla jednostek administracyjnych położonych na wskazanych obszarach. Dla wyselekcjonowanych w trakcie prac jednostek samorządu terytorialnego zostały wykonane także analizy konkurencyjności wykorzystania energii wód termalnych z poszczególnych lokalizacji względem węgla kamiennego, gazu ziemnego i prądu elektrycznego. Wody termalne są czystym ekologicznie i odnawialnym źródłem energii, którego wykorzystanie na szerszą niż dotychczas skalę ogranicza ryzyko związane z korozją instalacji i kolmatacją strefy przyotworowej. W związku z tym przeprowadzona została kompleksowa analiza hydrogeochemiczna wybranych ujęć, której wyniki pokazały zakres wartości temperatury schładzania wody termalnej, bezpieczny dla procesu eksploatacji i optymalny ekonomicznie (Ryc.1, 2).

mapa Lokalizacja miejscowości w których została przeprowadzona analiza na tle zasięgu występowania utworów dolnokredowych oraz izotermy 20°C w tych utworach

Ryc. 1. Lokalizacja miejscowości w których została przeprowadzona analiza na tle zasięgu występowania utworów dolnokredowych oraz izotermy 20°C w tych utworach

mapa Lokalizacja miejscowości w których została przeprowadzona analiza na tle zasięgu występowania utworów dolnojurajskich oraz izotermy 20°C w tych utworach

Ryc. 2. Lokalizacja miejscowości w których została przeprowadzona analiza na tle zasięgu występowania utworów dolnojurajskich oraz izotermy 20°C w tych utworach

Przedsięwzięcia związane z ujmowaniem i zagospodarowywaniem wód termalnych są obarczone ryzykiem ekonomicznym właściwym dla wszystkich inwestycji gospodarczych. Głównymi elementami tego ryzyka są rzeczywiste warunki geologiczne i hydrogeologiczne. Wynika to z ich niedostatecznego rozpoznania, które może skutkować nieosiągnięciem oczekiwanego efektu w postaci ujęcia wód o określonych parametrach eksploatacyjnych. Ryzyko to utrzymuje się na wysokim poziomie do momentu wykonania otworu wiertniczego. Dopiero po jego wykonaniu w praktyce można ocenić wartość parametrów eksploatacyjnych ujmowanych wód. Aby ograniczyć ryzyko z tym związane została przeprowadzona analiza ekonomiczna możliwości wykorzystania potencjału energetycznego wybranych ujęć przy użyciu powszechnie stosowanego w inwestycjach środowiskowych wskaźnika NPV i EMV (Net Present Value - wartość bieżąca netto) i IRR (Internal Rate of Return – wewnętrzna stopa zwrotu).

Efekt pracy stanowią propozycje projektów pilotowych wskazujących najlepsze lokalizacje dla inwestycji geotermalnych, wraz z zestawieniem przewidywanych, podstawowych parametrów geologicznych oraz optymalnie dobranych rozwiązań technicznych wraz ze wstępną oceną ekonomiczną rozwiązań. W powyższym zakresie komplet niezbędnych informacji zestawiono w formie zunifikowanych prospektów, oddzielnie dla każdej z 11 lokalizacji (Ryc. 3). Są to: Kutno, Lesznowola, Mogilno, Murowana Goślina, Oborniki, Piaseczno, Police, Strzelno, Ślesin, Września, Zgierz. Prospekty stanowią resume w zakresie informacji geologicznej, hydrogeologicznej i hydrogeochemicznej, złożowej, technicznej i ekonomicznej dla poszczególnych wytypowanych lokalizacji.  Zostaną one upublicznione po zaopiniowaniu przez Ministerstwo Środowiska. 

mapa Lokalizacje najbardziej perspektywiczne dla budowy ciepłowni geotermalnych na Niżu Polskim

Ryc.3. Lokalizacje najbardziej perspektywiczne dla budowy ciepłowni geotermalnych na Niżu Polskim

Zakres zrealizowanych w projekcie prac wpisuje się w założenia strategii rządowej polegającej na zwiększeniu udziału odnawialnych źródeł energii w ogólnym bilansie energetycznym, sprzyjając jednocześnie wykorzystaniu potencjału surowcowego wód termalnych i termalnych leczniczych, jako stymulatora rozwoju gospodarczego dla jednostek samorządu terytorialnego.

Tekst: Mariusz Socha