Possibilities for the industrial use of cooled geothermal brines by borehole salt mines in the Polish Lowlands

• Autorzy: Rasała M.

Identyfikatory

DOI

10.24425/118642

Warianty tytułu

PL

Możliwości gospodarczego wykorzystania wychłodzonych solanek geotermalnych przez otworowe kopalnie soli na Niżu Polskim

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the concept of thedisposal of cooled geothermal brines by re-use in borehole salt mines where they are further saturated with sodium chloride. The target recipients of the brines – saturated to reach industrial brine requirements – would be chemical plants. At present mines produce industrial-quality brine with surface water. Using the model options of cooperation of geothermal plants (a hypothetical plant in Mogilno and one under construction in Toruń) with salt mines (Przyjma and Góra), it follows shown that the payback period for major capital expenditures (drilling, pipeline) would be 10–15 years. The solution would provide tangible benefits for geothermal plants (elimination of costs associated with drilling and maintenance of injection wells). Strategic advantages for salt mines would be extending the lifespan of the salt deposit. As there would be no longer a need for the re-injection of heat-depleted brine, the implementation of the solution would also enable simpler – in technological terms – production of geothermal waters with high level of mineralization. The assessment of geothermal potential in the area of these mines indicates that to achieve maximum energy performance and ecological benefits, it would be advisable to supply the mines with waters with mineralization of >100 g NaCl/L from the Lower Jurassic aquifer in the area of the Mogilno Trough. The geothermal plants could operate in parallel in several towns and, assuming they would be supplying enough brine to fully meet the mines’ demand (1000–1100 m³/h) and the temperature of obtained waters would be >80°C, the total capacity of these geothermal installations, could reach 80–100 MW when cooling to 25° C.

PL

Zaprezentowano koncepcję gospodarczego wykorzystania (utylizacji) wychłodzonych solanek geotermalnych poprzez przekazywanie ich do otworowych kopalń soli, celem dalszego dosycenia chlorkiem sodu. Docelowym odbiorcą wód, już w postaci solanki przemysłowej, byłyby zakłady chemiczne. Aktualnie kopalnie te produkują solankę przemysłową, ługując sole cechsztynu wodami powierzchniowymi. Na przykładzie potencjalnej współpracy zakładów geotermalnych (hipotetycznego w Mogilnie i budowanego w Toruniu) z istniejącymi kopalniami soli (Przyjma i Góra) wykazano, że główne nakłady inwestycyjne (wiercenia, rurociąg), mogłyby zwrócić się w ciągu 10–15 lat. Rozwiązanie to przyniosłoby wymierne korzyści dla zakładu geotermalnego (brak kosztów związanych z wykonaniem i utrzymaniem otworu do zatłaczania wychłodzonych wód). Dla kopalń soli byłyby to co najmniej korzyści strategiczne poprzez wydłużenie okresu eksploatacji złóż. Wobec braku konieczności zatłaczania wychłodzonych solanek wdrożenie rozwiązania umożliwiałoby prostszą technologicznie eksploatację wód geotermalnych o wysokim zasoleniu. Z przeprowadzonej oceny potencjału geotermalnego w rejonie kopalń wynika, że dla uzyskania maksymalnych parametrów energetyczno-ekologicznych, zalecane byłoby zaopatrywanie kopalń wodami o zawartości >100 gNaCl/dm³ ze zbiornika dolnojurajskiego z terenu niecki mogileńskiej. Stacje mogłyby pracować równolegle w kilku pobliskich miejscowościach i przy pełnym zaopatrywaniu kopalń w solankę (1000–1100 m³/h) i temperaturze pozyskiwanych wód >80°C, łączna moc energetyczna instalacji geotermalnych, przy wychłodzeniu do 25°C, mogłaby sięgnąć 80–100 MW.

Słowa kluczowe

EN

geothermal plant; disposal of geothermal brine; borehole salt mine; industrial brine; economic viability

PL

stacja geotermalna; utylizacja solanek geotermalnych; otworowa kopalnia soli; solanka przemysłowa; rentowność przedsięwzięć

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN ; Komitet Zrównoważonej Gospodarki Surowcami Mineralnymi PAN
• Czasopismo: Gospodarka Surowcami Mineralnymi
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 34, z. 1
• Strony: 25--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Rasała M.

• Adam Mickiewicz University in Poznan, Faculty of Geographical and Geological Sciences; Institute of Geology, Department for Hydrogeology and Water Protection, Poznan, Poland

Bibliografia

• [1] Biernat et al. 2010 – Biernat, H., Kulik, S. and Noga, B. 2010. Problems associated with exploitation geothermal plants to use thermal water with rock pores. Technika Poszukiwań Geologicznych. Geotermia. Zrównoważony Rozwój – Geological Exploration Technology. Geothermics, Sustainable Development 1–2, pp. 17–28 (in Polish).
• [2] BN-86/6011-07 Brine (in Polish).
• [3] Bojarski, L. ed. 1996. Hydrochemical and hydrodynamic atlas of the Paleozoic and Mesozoic formations and ascent salinity of groundwater in the Polish Lowlands 1:1000000. Warsaw: Cartographic Publishing House of the Polish Agency for Ecology (in Polish).
• [4] Bujakowski, W. and Tomaszewska, B. 2011. A conception of Geothermal Water desalination to improve Water Balance. Bulletin of the Polish Geological Institute 436, pp. 17–22 (in Polish).
• [5] Dadlez, R. and Marek, S. 1974. General features of the complex tectonics Zechstein-Mesozoic in the central and north-west Poland. Bulletin of the Geological Institute 274, pp. 111–142 (in Polish).
• [6] Górecki, W. ed. 1990. Atlas of the Geothermal Waters of Polish Lowland. Early Jurassic and Early Cretaceous Reservoirs. Krakow: AGH University of Science and Technology Institute of Fossil Fuels, 369 p. (in Polish).
• [7] Górecki, W. ed. 2006. Atlas of Geothermal Resources of Mesozoic Formations in the Polish Lowlands. Krakow: GOLDRUK Publishing, 485 pp. (in Polish).
• [8] Górski, J. and Rasała, M. 2008. Hydrogeology of the chosen salt domes of the Kujawy region – cognitive and utilitarian aspects. GEOLOGOS 13, Monographiae 5. Poznań: Bogucki Scientific Publishing, 152 pp. (in Polish).
• [9] Grube, A. 2000. Widespread geogenic salt water occurrence in North Germany – demonstrated on the basin of a generalized map [In:] Sadurski, A. ed. Hydrogeology of the coastal aquifers: Proceedings of the 16th Salt Water Intrusion Meeting. Miedzyzdroje-Wolin, 12–15 June 2000. Torun: UMK Nicholas Copernicus University Publishing, pp. 55–61.
• [10] Kubski, P. 2008. Geothermal heating plant in Stargard and its insolvency case. Instal 2.
• [11] Kunstmann et al. 2002 – Kunstmann, A., Poborska-Młynarska, K. and Urbańczyk, K. 2002. Introduction to borehole salt leaching. Current development directions. Krakow: AGH University of Science and Technology Press, 145 pp. (in Polish).
• [12] Noga et al. 2013 – Noga, B., Biernat, H., Kapuściński, J., Martyka, P., Nowak, K. and Pijewski, G. 2013. Possibility of obtaining more Geothermal heat in the view of the new investments completed on Polish Lowland. Technika Poszukiwań Geologicznych. Geotermia. Zrównoważony Rozwój – Geological Exploration Technology. Geothermics, Sustainable Development 2, pp. 75–84 (in Polish).
• [13] Rasała, M. 2014. The possibility of using of salt mines in obtaining geothermal energy [In:] Jaworska, J. et al. eds. Proceedings of the XIX International Salt Symposium “QUO VADIS SAL”. Wągrowiec, 8–11 October 2014. Krakow: Polish Salt Mining Association Publishing, pp. 38–45 (in Polish).
• [14] Sokołowski, J. 1966. Role of halokinesis in evolution of Mesozoic and Cenozoic deposits of the Mogilno structure and the Mogilno–Łódź synclinorium area. Publications of the Institute of Geology 50, pp. 5–94 (in Polish).
• [15] Szuflicki et al. eds. 2016 – Szuflicki, M., Malon, A. and Tymiński, M. eds. 2016. Balance of mineral deposits in Poland as at 31 XII 2015, Warszawa: Polish Geological Institute – National Research Institute Publishing House, 476 pp. (in Polish).
• [16] Wachowiak, J., 2015. Lithostratigraphic and bromine profile of the Zechstein salt series in the area of borehole M-29 of the Mogilno salt dome. Przegląd solny – Salt Review T. 11, pp. 91–97.
• [17] Wilkosz, P. 2001. Geological evolution and kinematics of the Mogilno structure in the Cenozoic period. PhD Dissertation. Poznań: Archives of UAM Adam Mickiewicz University Institute of Geology (in Polish).
• [18] Zięba, Z. and Grzesiak, E. 2010. Impact of water chemical composition on exploitation costs of geothermal heating plant in Pyrzyce. Infrastructure and Ecology of Rural Areas 8/1, pp. 39–45 (in Polish).
• [19] Zuber, A. and Grabczak, J. 1991. On origin of mezozoic brines in central and northern Poland [In:] Proceedings of the 5th National Symposium “Current Challenges In Hydrogeology”. Warszawa-Jachranka, 25–27 April 1991. Warszawa: SGGW-AR Publishing, pp. 202–207 (in Polish).

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).