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 geotermia

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

mapa geotermia

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 perspektywy geotermia

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