Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Połączenie energii geotermalnej i sezonowego magazynu ciepła w systemie ciepłowniczym Nowego Tomyśla

Szymiczek Jakub, Szczotka Krzysztof, Zimny Jacek, Struś Mieczysław, Kalukiewicz Antoni

Rynek Energii

|

2025

|

Nr 5

21--27

PL

Artykuł przedstawia analizę warunków geotermalnych dla miasta Nowy Tomyśl oraz koncepcję systemu ciepłowniczego integrującego źródło geotermalne z sezonowym magazynem ciepła i wspomaganiem pompą ciepła. Na podstawie zarejestrowanego zapotrzebowania na ciepło systemu ciepłowniczego w ciągu roku oraz parametrów odwiertu termalnego (65°C, 30 m3/h) oszacowano możliwą moc cieplną i wykonano symulacje możliwości jej wykorzystania w pokryciu zapotrzebowania cieplnego. Niska temperatura wody geotermalnej i wydajność odwiertu nie pozwala na całkowite pokrycie zapotrzebowania. Dlatego zaproponowano układ wspomagany przez pompę ciepła i magazyn ciepła typu PTES oraz przeprowadzono symulacje pracy systemu z różnymi wielkościami magazynu. Celem artykułu jest ocena przydatności lokalnych zasobów geotermalnych w integracji z sezonowym magazynem ciepła i innymi technologiami OZE.

EN

The article presents an analysis of the geothermal conditions in the town of Nowy Tomyśl and a concept for a district heating system integrating a geothermal source with a seasonal thermal energy storage and a heat pump. Based on the recorded annual heat demand of the district heating system and the parameters of the geothermal well (65°C, 30 m3/h), the potential thermal capacity was estimated, and simulations were conducted to assess its ability to meet the heat demand. The low temperature of the geothermal water and the well's ﬂow rate do not allow for full coverage of the demand. Therefore, a system supported by a heat pump and a PTES-type (Pit Thermal Energy Storage) seasonal heat storage was proposed, and simulations were carried out for different storage sizes. The aim of the article is to evaluate the suitability of local geothermal resources for integration with seasonal heat storage and other renewable energy technologies.

2

Geotermia i pompy ciepła

Śliwa Tomasz, Chmielowska Anna, Harcouet-Menou Virginie, Kaczmarczyk Michał, Kowalski Tomasz, Luboń Wojciech, Pełka Grzegorz, Sapińska-Śliwa Aneta, Silva Mario, Sowiżdżał Anna, Szczotka Krzysztof, Śliwa Tomasz, Tomaszewska Barbara, Vestavik Ola, Wangen Magnus, Wojnarowski Paweł

Energetyka Rozproszona

|

2025

|

nr 13-14

89--118

PL

W artykule przedstawiono współczesne trendy i wyzwa¬nia w obszarze dostaw ciepła i chłodu w kontekście rozwoju „inteligentnych" sieci grzewczych i grzewczo-chłodniczych (smart grids) oraz rozwoju ciepłownictwa (energetyki) rozproszonego. Autorzy artykułu dzielą się doświadczeniami z prac naukowo-badawczych, eksperymentalno-rozwojowych oraz dydaktycznych wykonywanych w ramach krajowych i międzynarodowych projektów. W artykule omówiono kompleksowy zakres działalności zespołów badawczych Katedry Surowców Energetycznych AGH.

EN

The article presents contemporary trends and challenges in the area of heat and cooling supply in the context of the development of "intelligent" heaitng and heaitng-cooling networks (smart grids) and the development of distributed heating (energy). The authors of the article share their experiences from scientific and research, experimental and development work and teaching carried out within the framework of national and international projects. The article discusses the comprehensive scope of activities of the Research Teams of the Department of Energy Resources at AGH.

3

Systemy eksploatacji wody termalnej

Noga Bogdan

Budownictwo i Prawo

|

2025

|

R. 28, nr 3

20--23

PL

W pracy dokonano analizy systemów eksploatacji wody termalnej możliwej do pozyskania na terenie Polski. Podstawą każdego systemu eksploatacji wody termalnej zlokalizowanego w naszym kraju jest otwór geotermalny. W niektórych rejonach woda termalna może z otworu geotermalnego wypływać samoczynnie, natomiast w większości przypadków do jej wydobycia konieczne jest wykorzystanie pompy głębinowej. Po spełnieniu pewnych warunków eksploatacja może się to odbywać za pomocą jednego otworu. Jednak zdecydowana większość przypadków wymaga wielootworowych systemów eksploatacji. W pracy przedstawiono również możliwości bezpośredniego i pośredniego wykorzystania wydobytej wody termalnej.

EN

The study analysed thermal water exploitation systems available in Poland. The basis of any thermal water exploitation system located in Poland is a geothermal borehole. In some areas of Poland, thermal water can flow spontaneously from a geothermal borehole, while in most cases a submersible pump must be used to extract the water. If certain conditions are met, exploitation can take place via a single borehole. However, the vast majority of cases require multi-borehole exploitation systems. The study also considers the possibilities for direct and indirect use of the extracted thermal water.

4

Formalno-prawne aspekty projektowania i wykonywania otworów geotermalnych

Noga Bogdan

Budownictwo i Prawo

|

2025

|

R. 28, nr 1

23--26

PL

W pracy przedstawiono analizę dokumentów i zezwoleń, jakie musi posiadać inwestor chcący wykonać otwór geotermalny zlokalizowany na terenie Polski. Zarówno na etapie projektowania otworu geotermalnego, jak i w trakcie jego wykonywania konieczne jest przestrzeganie przepisów wynikających z ustawy Prawo geologiczne i górnicze oraz powiązanych z nim aktów wykonawczych. W przypadku projektowania i wykonywania otworów geotermalnych istotny jest podział kompetencji pomiędzy organami administracji państwowej odpowiadającymi za nadzór geologiczny i nadzór górniczy.

5

Modeling of mineral efficiency in geothermal hot waters with data envelopment analysis

Karaca Zeki, Beigmohammadi Elif Ozturk

Archives of Mining Sciences

|

2025

|

Vol. 70, no. 1

101--113

EN

The Biga Peninsula is an important region of geothermal resources, heat mining in Western Anatolia. In this study, the modelling of mineral efficiency in hot waters was made with data envelopment analysis for the first time. Gold, silver, and lithium in the geothermal hot water were defined as the outputs, whereas physical properties of the geothermal resource such as temperature, pH level, electrical conductivity, and salinity were defined as the inputs. The output-oriented Charnes, Cooper, and Rhodes data envelopment analysis model, which measures the total efficiency, and the output-oriented Banker, Charnes, and Cooper data envelopment analysis model, which measures technical efficiency, were used in the study. A total of 50 models were created –25 with the first model and 25 with the second model – to analyse 21 geothermal resources in the Biga Peninsula. As a result of the analysis of the models, nine geothermal resources were found to have a relative efficiency of 100%. The average technical efficiency score in the Banker, Charnes, and Cooper model was 70%, whereas the average total efficiency score in the Charnes, Cooper, and Rhodes model was 68.5%. It was found that data envelopment analysis can be used to model geothermal resources in mineral operations.

6

Płuczki do wierceń geotermalnych - kluczowe kryteria doboru

Szczygieł Andrzej, Jamrozik Aleksandra

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2024

|

R. 27, Nr 1 (299)

4-10

PL

Wiercenie otworów geotermalnych z niewłaściwie zaprojektowanym płynem wiertniczym może wiązać się z wieloma wcześniej niezdefiniowanymi zagrożeniami, z których wszystkie mogą zmniejszać przepuszczalność formacji. Wybór najbardziej odpowiedniego systemu wymaga zrozumienia złoża i formacji, które mają być przewiercane. Oprócz tego, że płuczka wiertnicza jest bezpieczna i ekonomiczna w stosowaniu, powinna być kompatybilna z płynem złożowym, tak aby uniknąć wytrącania się soli lub osadów. Odpowiednio zaprojektowany płyn powinien tworzyć osad filtracyjny na powierzchni formacji i nie powinien wnikać zbyt głęboko w formację. Filtrat powinien hamować lub zapobiegać pęcznieniu reaktywnych cząstek ilastych w porach lub szczelinach formacji złożowej. Gdy mechanizm uszkodzeń zmniejszy przepuszczalność złoża, rzadko jest możliwe przywrócenie złoża do pierwotnego stanu.

EN

Drilling geothermal wells with unproperly designed drilling fluid can introduce a host of previously undefined risks, all of which can reduce formation permeability. Selecting the most suitable fluid system requires an understanding of the reservoir and formations to be drilled. In addition to being safe and economical for the application, a drilling fluid should be compatible with the reservoir fluid to avoid causing precipitation of salts or scales. A properly designed fluid should establish a filter cake on the face of the formation and shouldn’t penetrate too far into the formation. The fluid filtrate should inhibit or prevent swelling of reactive clay particles within the pore throats or fractures. Once a damage mechanism has diminished the permeability of a reservoir, it seldom is possible to restore the reservoir to its original condition.

7

Gospodarka obiegu zamkniętego w branży geotermia – potencjalne zastosowanie aktualnie dostępnych rozwiązań

Źrebiec Damian, Mamczak Bartosz

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2024

|

R. 27, Nr 5 (303)

11-17

PL

Gospodarka obiegu zamkniętego to proces polegający na maksymalnym wykorzystaniu zasobów w procesie produkcji oraz ograniczeniu negatywnego oddziaływania odpadów na środowisko naturalne. W kontekście obiegu zamkniętego w branży geotermalnej, kluczowym narzędziem prawidłowego funkcjonowania systemu jest efektywne wykorzystanie procesu oczyszczania płuczek wiertniczych, dosuszania zwiercin a także zastosowania wysokich jakościowo materiałów chemicznych. Wykorzystanie odpowiedniego sprzętu oczyszczającego pozwala na ograniczenie zużycia materiałów chemicznych w celu korekty takich parametrów jak lepkość plastyczna, wytrzymałość strukturalna czy ekwiwalentny ciężar właściwy podczas cyrkulacji (ECD). Ogranicza również konieczność rozcieńczania płuczki w celu obniżenia zawartości procentowej fazy stałej, a co za tym idzie, koszty związane z koniecznością utylizacji płuczki poprzez zwiększanie jej objętości. Efektywne wykorzystanie dostępnych rozwiązań pozwala również na przygotowanie płynu wiertniczego do jego magazynowania, a co za tym idzie, do jego ponownego wykorzystania.

EN

The circular economy is a process that maximizes resource utilization in the production process and minimizes the negative impact of waste on the natural environment. In the context of circular systems in the geothermal industry, efficient cleaning of drilling fluid from low and high gravity solids, cuttings drying, and using high quality chemical materials is essential for the proper functioning of the system. The use of appropriate cleaning equipment allows for the reduction of chemical materials consumption to adjust parameters such as plastic viscosity, gels, or ECD (Equivalent Circulating Density). It also reduces the need to dilute the drilling fluid to lower the solid phase percentage, thereby reducing costs associated with the disposal of drilling fluid by increasing its volume. Efficient deployment of available solutions also enables the preparation of drilling fluid for long storage and subsequent reuse.

8

Geoenergetyka i geotermia - równoległe z pozyskiwaniem ciepła magazynowanie energii w (gór)otworze

Śliwa Tomasz

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2024

|

R. 27, Nr 8 (306)

4-12

PL

W pracy przedstawiono kilka przykładów prac realizowanych ostatnio przez Zespół Laboratorium Geoenergetyki AGH w Krakowie i w Młoszowej. We wstępie przytoczono opis klasycznych systemów pozyskiwania ciepła Ziemi, a także potencjalne możliwości realizacji głębokich otworowych wymienników ciepła. Następnie przestawiona została idea, od pewnego czasu ciesząca się coraz większym zainteresowaniem na świecie i także w Polsce. Polega ona na wykorzystywaniu istniejących otworów wiertniczych, które zostały już wyeksploatowane i zmierzają ku nieraz kosztownej likwidacji. Opisano także możliwość adaptacji otworów poszukiwawczych oraz już zlikwidowanych. Następnie przedstawiono koncepcję wykorzystania szczelnego otworu równocześnie do pozyskiwania ciepła Ziemi oraz do magazynowania energii elektrycznej. W tym celu opisano działanie bezrurowego otworowego wymiennika ciepła. Głębokie wymienniki otworowe są kosztowne z racji konieczności zapuszczenia do otworu drogiej i ciężkiej kolumny wewnętrznej dla uzyskania cyrkulacji nośnika ciepła. Tę niedogodność można zlikwidować przeznaczając cały otwór wiertniczy na parownik, działający podobnie jak otworowe wymienniki ciepła z bezpośrednim parowaniem pracujące na terenie AGH od roku. Równocześnie, zrealizować można w takim otworze instalację grawitacyjnego magazynowania energii elektrycznej. W pracy przedstawiono przykładową charakterystykę geoenergetyczną (głębokiego) otworowego wymiennika ciepła na bazie otworu wiertniczego Sękowa GT-1. Taka charakterystyka pokazuje dynamiczne zachowanie się otworu w dłuższym okresie czasu eksploatacji, przy różnych wartościach temperatury wprowadzanego nośnika ciepła. Określa uzyskiwaną moc grzewczą i temperaturę nośnika wypływającego (także niskotemperaturową)dla założonego (optymalnego) strumienia objętości tego nośnika.

EN

The paper presents several examples of work recently carried out by the AGH Geoenergetics Laboratory Team in Krakow and Młoszowa. The introduction provides a description of classic systems for obtaining the Earth’s heat, as well as potential possibilities for implementing deep borehole heat exchangers. Then, an idea is presented that has been enjoying increasing interest in the world and in Poland for some time now. It consists in reusing existing drill boreholes that have already been exploited and are heading towards sometimes costly liquidation. The possibility of adapting exploratory boreholes and those that have already been liquidated is also described. Then, the concept of using a leak-proof boreholes to simultaneously obtain the Earth’s heat and store electrical energy is presented. For this purpose, the operation of a tubeless borehole heat exchanger is described. Deep borehole exchangers are expensive due to the need to insert an expensive and heavy internal column into the borehole to achieve heat carrier circulation. This inconvenience can be eliminated by allocating the entire borehole for an evaporator, operating similarly to the borehole heat exchangers with direct evaporation that have been working at AGH for a year. At the same time, it is possible to implement a borehole gravitational electricity storage installation. The paper presents an example of a geoenergetics characteristic of a (deep) borehole heat exchanger based on the Sękowa GT-1 borehole Such a characteristic shows the dynamic behavior of the borehole over a longer period of time of operation, at different values of the temperature of the inflowing heat carrier. It determines the obtained heating power and the temperature of the outflowing carrier (also low temperature) for the assumed (optimal) volume flow of this carrier.

9

Perspektywy i wyzwania dla europejskiego ciepłownictwa

Joniec Waldemar

Rynek Instalacyjny

|

2024

|

Nr 7-8

30--34

PL

Systemy ciepłownicze i chłodnicze mają odgrywać w Europie coraz większą rolę, osiągając 48-proc. udział w ogrzewaniu budynków do 2050 roku. Mają też duży potencjał tworzenia elastycznego systemu elektroenergetycznego przy rosnącej podaży energii odnawialnej i wykorzystaniu ciepła odpadowego, zwłaszcza w połączeniu z wielkoskalowymi pompami ciepła. Wraz z postępem renowacji zasobów budowlanych systemy ciepłownicze będą redukować temperatury zasilania, jednak tempo ich transformacji zależy także od szybkości cyfryzacji sektora energetycznego oraz rozwiązania problemu braku kadr. Inwestycje w edukację, szkolenia i transfer wiedzy mogą zapewnić rozwój tej branży oraz płynne przejście na czystsze i wydajniejsze systemy grzewcze.

10

Gruntowe pompy ciepła w budynkach wielorodzinnych

Joniec Waldemar

Rynek Instalacyjny

|

2024

|

Nr 11

48--53

PL

Pompy ciepła są jednym z docelowych rozwiązań transformacji energetycznej w zakresie ogrzewania budynków i na obecnym etapie rozwoju technicznego nie znamy lepszej technologii, która pozwalałaby osiągnąć cele klimatyczne i środowiskowe przy niskich kosztach eksploatacyjnych. Koszty zużywanej energii mają szczególne znaczenie w budownictwie wielorodzinnym, które w większości przeszło już pierwszy etap termomodernizacji – docieplenia przegród i wymiany stolarki – a przed nim kolejny krok, czyli modernizacja systemów c.o. i c.w.u. oraz ich zasilanie energią bezemisyjną i odnawialną. To zadanie można realizować m.in. za pomocą gruntowych pomp ciepła, które mają duży potencjał współpracy z siecią elektroenergetyczną.

11

Rozwój geotermii : to dopiero przedwiośnie

Skurzok Dominik

Przegląd Komunalny

|

2024

|

nr 1

58--59

PL

"W domach tego typu, wiejskich, czyli jak się dawniej mówiło, chłopskich, nie ma pieców. Gorąca woda w zimie idzie dokoła ścian, wewnątrz belek, obiegając każdy pokój” - to fragment rozmowy Seweryna Baryki z synem Cezarym z "Przedwiośnia” Stefana Żeromskiego. Sto lat temu, gdy utwór powstawał, wizja wydawała się czystą fantazją. Dziś jednak ta wizja pomału staje się rzeczywistością. Dzięki geotermii.

12

Możliwości produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem wody termalnej ujmowanej na terenie Polski

Noga Bogdan

Instal

|

2024

|

nr 11

20--25

PL

W pracy dokonano prezentacji rozwiązań umożliwiających produkcję energii elektrycznej z wykorzystaniem wody termalnej. Zaprezentowano temperaturę i wydajność wody termalnej wykorzystywanej w działających na świecie elektrowniach binarnych. Są to siłownie binarne, w których wykorzystywana jest woda termalna o najniższej temperaturze. Na terenie Polski najwyższą temperaturę na poziomie 92ºC ma woda termalna wypływająca z otworu Konin GT-1. Jest to zbyt niska temperatura, aby można było ją zastosować do bezpośredniej produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem turbiny parowej. Temperaturę wody wypływającej z otworu Konin GT-1 porównano z temperaturą wody termalnej wykorzystywanej w działających siłowniach binarnych. Na tej podstawie można stwierdzić, że na terenie Polski, w świetle obecnego rozpoznania możliwości pozyskania wody termalnej, nie ma ekonomicznego uzasadnienia budowy siłowni binarnych i pośredniej produkcji energii elektrycznej z wykorzystaniem wody termalnej.

EN

The paper presents solutions for the production of electricity using thermal water. The temperature and efficiency of thermal water used in binary power plants operating worldwide are presented. These are binary power plants in which thermal water of the lowest temperature is used. In Poland, the thermal water flowing out of the Konin GT-1 borehole has the highest temperature of 92ºC. This is too low a temperature to be used for direct power generation using a steam turbine. The temperature of the water flowing out of the Konin GT-1 well was compared with that of the thermal water used in operating binary power plants. On this basis, it can be concluded that in Poland, in the light of the current knowledge of the possibilities of obtaining thermal water, there is no economic justification for the construction of binary power plants and the indirect production of electricity using thermal water.

13

Koszt wykonania otworu geotermalnego na terenie Polski

Noga Bogdan

Instal

|

2024

|

nr 1

15--19

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy kosztów wykonania otworu geotermalnego na terenie Polski. Analizę przeprowadzono na podstawie cen ofertowych złożonych w postępowaniach przetargowych zmierzających do wyłonienia wykonawców poszczególnych otworów geotermalnych. W celu wykonania otworu geotermalnego ogłaszane były dwa przetargi. Jeden z nich dotyczył obsługi geologicznej a drugi dotyczył wiercenia otworu. Koszt wykonania otworu geotermalnego zależy głównie od jego głębokości i zmienia się średnio od 6 649,83 do 20 406,00 zł netto za 1 metr jego głębokości. Na uwagę zasługuje fakt, że koszt wykonania otworu do głębokości 1500 m wynosi średnio 8 255,76 zł/m. Następnie koszt ten maleje w miarę wzrostu głębokości, aby przy głębokości 2500 m osiągnąć 6 649,83 zł/m. Następnie wzrost głębokości wiercenia otworu powoduje wzrost kosztów jego wykonania, aby przy głębokości 7000 m osiągnąć wartość 20 406,00 zł/m.

EN

This paper presents results of an analysis of costs of drilling a geothermal well in Poland. The analysis was made on the basis of bid prices submitted in tenders aimed at selecting contractors for individual geothermal wells. Two tenders were announced for drilling a geothermal well. One was for geological services and the other for drilling the well. The cost of drilling a geothermal well depends mainly on its depth and varies on average from PLN 6,649.83 to PLN 20,406.00 net per metre of depth. It is noteworthy that the cost of drilling a well to a depth of 1,500 metres is on average PLN 8,255.76 per metre. Then the cost decreases as the depth increases to reach PLN 6,649.83 per metre at a depth of 2,500 m. Subsequently, as the depth of drilling increases, the cost of drilling a well increases to reach a value of PLN 20,406.00/m at a depth of 7,000 m.

14

Vertical electrical sounding for revealing the groundwater resources in the geothermal spring of Jaboi volcano

Yanis Muhammad, Zaini Nasrullah, Abdullah Faisal, Isa Muhammad, Marwan Marwan, Idris Syafrizal, Paembonan Andri Yadi, Ananda Riski, Zainal Muzakir, Ghani Azman Abdul, Saputra Deni

Acta Geophysica

|

2024

|

Vol. 72, no. 3

1617--1635

EN

Geothermal energy is considered renewable energy that is environmentally friendly and sustainable compared to the conventional energy from fossil fuels. However, uncontrolled geothermal exploitation can cause a decrease in the groundwater table and reservoir temperature, such as in the Jaboi volcano on Weh Island, where a power plant has been built to generate electrical energy with an estimated power of 50 MWe but still has not been operated. A geophysical survey is needed to determine the local hydrothermal system, including groundwater reserves under the surface which can be used to refill the hydrothermal wells during exploitation. This study measured vertical electrical sounding (VES) data at 15 points near the crater and geothermal power plant. In addition, very-low-frequency (VLF) data that pass through the crater were also collected to determine the presence of other hydrothermal resources such as fractures and faults. The results of the 1D least-square inversion show three subsurface models where groundwater resources with low resistivity (< 1.5 Qm) are found at a depth of 50-100 m. The same results are also obtained from the 2D cross-section model that impermeable resistive anomalies in alluvial and tuff rocks dominate the near-surface area. The layer after groundwater is an impermeable rock in the form of breccia. The results of 2D VES and VLF modeling also show the presence of the Ceunohot and Leumomate faults, which are beneficial as fluid access to the surface. Based on the data analysis, the combination of VES and VLF data can be used to image shallow hydrothermal systems such as groundwater resources and faults in the Jaboi volcano.

15

New perspective on the geothermal potential of Wikki Warm Spring, Northeastern Nigeria, from remote sensing and radiometric data

Salawu Naheem Banji, Eluwole Akinola Bolaji, Fajana Akindeji Opeyemi, Orosun Muyiwa Michael, Adebiyi Leke Sunday, Salawu Jibril Olarotimi

Acta Geophysica

|

2024

|

Vol. 72, no. 3

1867--1878

EN

The Wikki Warm Spring is one of the promising locations for the development of geothermal projects in Nigeria. Radiometric and remote sensing data were interpreted to enhance the understanding of the factors controlling the geothermal energy sources in the Wikki Warm Spring. Thus, mapping locations of concealed heat sources offer concentration areas for follow-up geothermal exploration. Landsat-8 imagery was used to produce the land surface temperature (LST) map, which reveals surface temperature variation that ranges from 50 to 95 °C. In comparison, the radiogenic heat map of the region generated from the radiometric data of the study area shows radiogenic heat production rate, which ranged from less than 0.69 to above 3.91 pWm-3. The radiogenic heat and LST maps show similar features, indicating that Basement Complex terrain exhibits high radiogenic and surface temperature than the Benue Trough. Monte Carlo simulation reveals statistical values that suggest that the most likely radiogenic heat value is 1.95 pWm-3 around the warm spring, the highest possible (best case scenario) heat value is 2.23 pWm-3, and the least possible value (worst case scenario) is 1.69 pWm-3. The Basement Complex terrain northwest of the warm spring produced high radiogenic heat, generating values above 3.91 pWm-3. The outcome of this investigation is very important for explorationists to institute sustainable geothermal energy mitigation plans and produce a clean and renewable energy in Wikki Warm Spring.

16

Wyposażenie wgłębne głębokiego otworowego wymiennika ciepła do pozyskiwania ciepła Ziemi

Wolan Marian, Śliwa Tomasz, Dziadzio Piotr

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2023

|

R. 26, Nr 1 (287)

4-13

PL

W artykule przedstawiono możliwości adaptacji istniejących negatywnych, zlikwidowanych lub wyeksploatowanych otworów do pozyskiwania ciepła z górotworu. Mając na uwadze liczbę odwierconych otworów w Polsce, ich położenie geograficzne, nierzadko w obszarze zurbanizowanym gmin, miasteczek, czy miast lub w niewielkiej odległości od nich, powstała idea zagospodarowania takich odwiertów i wykorzystania ciepła górotworu. W pracy przedstawiono, że licząc tylko od lat 80-tych XX wieku, w Polsce wykonano ponad 4 500 otworów o głębokości większej niż 500 m, w tym ponad 3 500 otworów o głębokości powyżej 1 000 m. Możliwość likwidacji części udostępniającej złoże otworu poprzez wykonanie kombinacji korków cementowych i mechanicznych, potwierdzone odpowiednimi próbami szczelności, stwarza warunki umożliwiające pozyskanie ciepła górotworu. Autorzy zaznaczają, że do każdego otworu należy podejść indywidualnie, analizując warunki otworowo-złożowe, położenie geograficzne, oraz możliwość wykorzystania pozyskanego ciepła. Większość tych otworów wykonana była jako otwory poszukiwawcze lub eksploatacyjne za węglowodorami. Wśród ww. otworów, oprócz wspomnianych, wykonanych za węglowodorami, również są m.in. otwory badawcze, geologiczne, geotermalne. Otwory wykonywane były na terenie całej Polski, jednak najwięcej znajduje się na południu i zachodzie kraju. Generalnie w otworach na zachodzie Polski stwierdzano wyższy stopień geotermalny i te odwierty powinny być poddane badaniom w pierwszej kolejności. W artykule przedstawiono różne warianty końcowego wyposażenia odwiertów geotermalnych jak i głębokich otworowych wymienników ciepła. Dla otworów geotermalnych przedstawiono m in. warianty z rurami kompozytowymi z włóknami szklanymi jak i stalowymi, jako kolumny eksploatacyjne z możliwością ich wymiany po kilkunastu latach. Dla wymienników ciepła przedstawiono wariant końcowego wyposażenia z wykorzystaniem rur próżniowych VIT (vacuum insulated tubing), które mają na celu zminimalizowanie wymiany ciepła pomiędzy płynem zatłaczanym, o niskiej temperaturze, a płynem odbieranym o podwyższonej temperaturze. Opisano wariant z zapuszczonymi dwoma kolumnami rur, pomiędzy którymi jako izolacja znajduje się azot o obniżonym ciśnieniu, dzięki zastosowaniu pompy próżniowej. Opisana została technologia zastosowania powyższych metod. Przedstawiono zagrożenia, jakie mogą wystąpić podczas końcowego wyposażania otworu oraz zalety i wady poszczególnych metod. Autorzy skupili się głównie na otworowych wymiennikach ciepła, w których nie wykorzystuje się płynu złożowego, lecz tworzy się zamknięty układ cyrkulacyjny. W układzie takim płyn roboczy (nośnik ciepła) tłoczony jest z powierzchni terenu w głąb otworu przestrzenią pierścieniową, gdzie ciecz się ogrzewa. Następnie ogrzany płyn transportowany jest na powierzchnię wnętrzem kolumny wewnętrznej (izolującej termicznie). Ciepło zawarte w płynie może być odebrane bezpośrednio lub za pośrednictwem pompy ciepła i wykorzystane do ogrzania różnego typu odbiorców. Pozyskiwanie ciepła z górotworu jest dość drogie biorąc pod uwagę koszt wiercenia otworu. Dlatego odwierty już wykonane, przed decyzją o ich likwidacji powinny zostać rozpatrzone pod względem możliwości wykorzystania do produkcji wód geotermalnych lub w formie otworowych wymienników ciepła.

EN

The article presents the possibilities of adapting the existing negative, liquidated or exploited boreholes for obtaining heat from the rock mass. Considering the number of boreholes drilled in Poland, their geographical location, often in the urbanized area of communes, towns or cities or in a short distance from them, the idea of developing such boreholes and using the rock mass heat was born. The paper shows that, counting only from the 1980s, over 4,500 boreholes with a depth of more than 500 m have been drilled in Poland, including over 3,500 boreholes with a depth of over 1,000 m. Combination of cement and mechanical plugs, confirmed by appropriate tightness tests, creates conditions enabling the extraction of heat from the rock mass. The authors point out that each borehole should be approached individually, analyzing the borehole and reservoir conditions, geographical location, and the possibility of using the obtained heat. Most of these wells were drilled as exploration or production wells for hydrocarbons. Among the above holes, apart from the ones already mentioned, made behind hydrocarbons, are also e.g. research, geological and geothermal wells. Holes were made all over Poland, but most of them are located in the south and west of the country. Generally, in the wells in the west of Poland, a higher geothermal gradient was found and these wells should be tested first. The article presents various variants of the final equipment of geothermal boreholes and deep borehole heat exchangers. For geothermal wells, e.g. variants with composite pipes with glass and steel fibers, as operational columns with the possibility of replacing them after several years. For heat exchangers, a variant of the final equipment with the use of VIT (Vacuum Insulated Tubing) vacuum tubes was presented, which are designed to minimize heat exchange between the injected fluid at low temperature and the received fluid at elevated temperature. A variant with two columns of pipes, between which nitrogen with reduced pressure is placed as insulation, thanks to the use of a vacuum pump, is described. The technology of applying the above methods has been described. Threats that may occur during the final equipment of the borehole are presented. The advantages and disadvantages of each method are presented. The authors focused mainly on borehole heat exchangers, in which formation fluid is not used, but a closed circulation system is created. In such a system, the working fluid (heat carrier) is pumped from the ground surface into the hole through the annular space, where the fluid is heated. Then the carrier is transported to the surface inside the inner (thermally insulating) column. There, the heat contained in the fluid can be collected directly or via a heat pump and used to heat various types of recipients. Obtaining heat from the rock mass is quite expensive considering the cost of drilling the hole. Therefore, boreholes that have already been drilled should be considered in terms of the possibility of using them for the production of geothermal waters or in the form of borehole heat exchangers before the decision to liquidate them.

17

Szczególne zagadnienia hydrogeologiczne w ocenie parametrów hydraulicznych w realizacji otworów-studni geotermalnych w Polsce. Artykuł dyskusyjny „Woda źródłem zdrowia – SPA i źródłem energii”.Cz. III

Witek Wiesław

Wiadomości Naftowe i Gazownicze

|

2023

|

R. 26, Nr 11 (297)

4-9

PL

W artykule autor omawia szeroko zagadnienia związane z wykonaniem otworu hydrogeologicznego ze szczególnym uwzględnieniem określenia parametrów hydraulicznych i parametrów - wskaźników sprawności hydraulicznej głębokiego otworu geotermalnego. Jedną z najważniejszych operacji w wykonaniu studni geotermalnej jest kwestia właściwego zaprojektowania i zapuszczenia kolumny filtracyjnej w tym skuteczne wykonanie zabiegu żwirowania, jeżeli taka operacja ma miejsce oraz całego procesu wywołania i uzdatniana odwiertu-studni, procesu zwanego popularnie DEVELOPMENT. W artykule przedstawiono ogólne zagadnienia dotyczące kwestii geologiczno-złożowych i hydrogeologicznych, w tym głównie opisano 2 typy PZW (Podziemny Zbiornik Wodny) zwanych w nomenklaturze angielskiej AQUIFER ze szczególnym omówieniem TYPU II, a więc PZW z napiętym zwierciadłem lustra wody najczęściej spotykanym w realizacji projektu geotermalnego. Artykuł nawiązuje w części pierwszej do historii rozwoju geotermii w Polsce wskazując jednocześnie na kwestie ekonomiczne efektywności eksploatacji instalacji geotermalnych, w tym problemów jakie pojawiają się po pewnym okresie eksploatacji związanych z wysoką temperaturą wody oraz jej wysoką mineralizacją, co jest najczęściej przyczyną kolmatacji tak filtra jak i złoża. Zagadnienie to wiąże się ściśle z oceną ryzyka realizacji projektów geotermalnych z uwagi na ich bardzo wysokie koszty wykonania, w tym często otworów negatywnych lub nie gwarantujących sukcesu termalnego. Całość artykułu jest opracowana na bazie powszechnie znanej literaturze przedmiotu oraz na bazie własnych doświadczeń autora w realizacji projektów hydrogeologicznych w kraju i za granicą. Całość artykułu jest zobrazowana kilkoma ilustracjami ze wskazaniem na najważniejsze kwestie złożowo-hydrogeologiczne oraz kwestie techniczne związane z eksploatacją dubletu odwiertów, czyli odwiertu-studni eksploatacyjnej oraz odwiertu-studni chłonnej.

EN

In the article the author discusses broadly the issues related to the drilling of a hydrogeological well with particular emphasis on the implementation of hydraulic parameters and hydraulic efficiency of deep geothermal well. One of the most important operations in the execution of a geothermal well is the procedure of proper design and setting of the screen column and effective execution of the gravel placement if such operation is designed. These operations are preceded by many tests and measurements made during the drilling of the well and also after the completion of the drilling called as DEVELOPMENT of the well. In the article author presents general issues concerning geological and deposit and hydrogeological problems, mainly presenting 2 types of PZW called AQUIFER with particularly description of TYPE II called CONFINED AQUIFER. This type of aquifer is mostly met in exploration of geothermal water in Poland and not only. The article in part one shortly presents the history of development of geothermal industry in Poland pointing out the economic issues and economic efficiency of geothermal project mainly for municipal use and some other problems connected with deteriorating and contamination process of well performance connected with high temperature of geothermal water and its high minerals contents. These problems should be cover by risk analysis of the geothermal projects having in mind very high costs of drilling wells, very often negative or not successful and the cost of surface instalations. The whole article is summarized with a list of general recommendations which should apply in the design and execution process of a geothermal well and at the same time indicates the development of appropriate instructions or guidelines in this respect. The whole article is prepared on the basis of commonly known literature on the subject and on the author’s own experience in the implementation of hydrogeological projects in Poland and abroad. The whole article is illustrated by several illustrations indicating the most important deposit-hydrogeological issues and technical issues related to exploration of doublet wells means exploration well vs injection well.

18

Wykorzystanie energii geotermalnej w mieście Buk

Zimny Jacek, Struś Mieczysław, Szymiczek Jakub, Szczotka Krzysztof

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2023

|

Vol. 12, iss. 1

129--136

PL

Artykuł przedstawia projekt wykorzystania potencjalnych zasobów geotermalnych w mieście i gminie Buk. W pierwszych rozdziałach przedstawione są warunki geotermalne dla analizowanego regionu oraz potencjalne zbiorniki geotermalne umożliwiające efektywną eksploatacje wód termalnych. W mieście Buk są to zbiorniki jury dolnej, triasu dolnego oraz permu dolnego. Przedstawiona została głębokość technologia wykonania dwuotworowego systemu dubletu geotermalnego. W kolejnych rozdziałach przedstawione są technologie sprężarkowych pomp ciepła umożliwiające maksymalizację wykorzystania ciepła geotermalnego. Na zakończenie przedstawione są potencjalne moce cieplne uzyskane z odwiertu i potencjalny efekt ekologiczny.

EN

The paper presents the potential use of geothermal resources in the town and municipality of Buk. The first chapters present the geothermal conditions for the analyzed region and the potential geothermal reservoirs for the efficient exploitation of thermal water. In the town of Buk, these are the Lower Jurassic, Lower Triassic and Lower Permian reservoirs. The technology of a two-hole geothermal doublet system is presented. In the following chapters, compressor heat pump technologies for maximizing the use of geothermal heat are presented. Finally, the potential heat capacities obtained from the borehole and the potential environmental effect are presented.

19

Możliwości wykorzystania energii geotermalnej w Polsce – modernizacja systemu ciepłowniczego miasta Buk

Zimny Jacek, Struś Mieczysław, Szymiczek Jakub, Szczotka Krzysztof

Rynek Energii

|

2023

|

Nr 3

59--64

PL

Artykuł przedstawia projekt wykorzystania potencjalnych zasobów geotermalnych w mieście i gminie Buk. W pierwszych rozdziałach przedstawione są warunki geotermalne dla analizowanego regionu oraz potencjalne zbiorniki geotermalne umożliwiające efektywną eksploatacje wód termalnych. W mieście Buk są to zbiorniki jury dolnej, triasu dolnego oraz permu dolnego. Przedstawiona została głębokość i technologia wykonania dwuotworowego systemu dubletu geotermalnego. W kolejnych rozdziałach przedstawione są technologie sprężarkowych pomp ciepła umożliwiające maksymalizację wykorzystania ciepła geotermalnego. Na zakończenie przedstawione są potencjalne moce cieplne uzyskane z odwiertu i potencjalny efekt ekologiczny.

EN

The paper presents the potential use of geothermal resources in the town and municipality of Buk. The first chapters present the geothermal conditions for the analyzed region and the potential geothermal reservoirs for the efficient exploitation of thermal water. In the town of Buk, these are the Lower Jurassic, Lower Triassic and Lower Permian reservoirs. The technology of a two-hole geothermal doublet system is presented. In the following chapters, compressor heat pump technologies for maximizing the use of geothermal heat are presented. Finally, the potential heat capacities obtained from the borehole and the potential» environmental effect are presented.

20

Wpływ oddziaływania CO2 na dynamiczne parametry geomechaniczne w systemie geotermalnym

Moska Rafał

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 3

199--212

PL

Sekwestracja CO2 w formacje geologiczne wiąże się z szeregiem zjawisk fizycznych mających wpływ na strukturę skały, takich jak m.in. absorpcja CO2 przez matrycę skalną, a także wytwarzanie w solankach złożowych kwasu węglowego, mającego zdolność rozpuszczania węglanów. Zjawiska te mogą powodować zmniejszenie sztywności skał i w konsekwencji wpływać na zmianę warunków geomechanicznych w górotworze, ze szczególnym uwzględnieniem stref przyotworowych. Mogą także powodować zmniejszenie funkcji uszczelniającej skał nadkładu. Skały zróżnicowane pod względem składu mineralnego oraz warunków depozycji (ciśnienia, temperatury, obecności mediów porowych) mogą wykazywać charakterystyczne cechy zwiększonej lub zmniejszonej odporności na kontakt z CO2. W pracy zostały przedstawione laboratoryjne badania przypadków oddziaływania CO2 na piaskowce o spoiwie węglanowym oraz ilastym podczas hipotetycznej sekwestracji do poziomu zbiornikowego jednego z polskich złóż geotermalnych. Wyznaczono wpływ obecności mediów porowych zawierających CO2 (rozpuszczony w solance złożowej oraz w stanie nadkrytycznym) w skałach na ich właściwości geomechaniczne – dynamiczne parametry sprężystości. Po trzymiesięcznym okresie ekspozycji na CO2 w przypadku każdej z próbek zanotowano spadek prędkości fal sprężystych – zarówno P, jak i S, co jest potwierdzeniem danych literaturowych. Moduły Younga, odkształcenia postaci i objętości mierzonych próbek po ekspozycji na CO2 obniżyły się w zależności od konkretnego przypadku od kilku do kilkudziesięciu procent w stosunku do wartości wyjściowych. Zaobserwowano też zmiany we współczynniku Poissona. Efekt ten może być wyjaśniony osłabieniem szkieletu skalnego próbek przez oddziaływanie kwasu węglowego powstałego w wyniku rozpuszczenia CO2 w solance na spoiwo węglanowe oraz oddziaływaniem nadkrytycznego CO2 na minerały ilaste. Pomimo niewielkiej próby reprezentatywnej użytej w testach można stwierdzić, że ekspozycja na CO2 badanych piaskowców powoduje wyraźne zmniejszenie ich sztywności.

EN

CO2 sequestration in geological formations is related to a number of phenomena in the rock structure, such as absorption of CO2 by the rock matrix, as well as the production of carbonic acid in reservoir brines, capable of dissolving carbonates. These effects can cause a decrease in rock stiffness and change of rock-mechanics conditions especially in the near-borehole zones. They can also reduce the sealing function of the overburden rocks. Different types of rocks varying in mineral composition and deposition conditions (pressure, temperature, pore media) may show characteristic features of increased or decreased resistance to CO2. This paper deals with laboratory case study of the effect of CO2 on carbonate- and clay-cemented sandstones during the hypothetical sequestration to the reservoir level of one of the Polish geothermal deposits. The influence of the presence of pore media containing CO2 (dissolved in reservoir brine and a supercritical CO2) in the rocks on their rock-mechanics properties – dynamic elasticity parameters – was determined. After a 3-month exposure to CO2, a decrease in the velocity of both P and S waves was observed for each of the samples. Decrease of the Young's, bulk and shear moduli of all measured samples after exposure to CO2 were also observed, depending on a sample, by a few to several dozen % in relation to the initial values. Changes in Poisson’s ratio were also observed. These effects can be explained by the weakening of the sample’s matrix, by action of the carbonic acid formed by dissolving of CO2 in brine, and the action of supercritical CO2 on clay minerals. Despite the small representative sample used in the tests, it can be concluded that the exposure to CO2 of the tested sandstones causes a significant reduction in their stiffness.