Ocena potencjału geotermii niskotemperaturowej na podstawi e analizy, interpretacji i reklasyfikacji danych geologicznych na terenach zurbanizowanych

• Autorzy: Kłonowski M. R. , Kocyła J. , Ryżyński G. , Żeruń M.

Warianty tytułu

EN

Assessment of low-temperature geothermal energy potential based on analysis, interpretation and reclassification of geological data in urban areas

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Gruntowe pompy ciepła (GPC) wykorzystujące niskotemperaturową energię geotermalną stanowią nowoczesne i cenione źródło ogrzewania i chłodzenia budynków. W ostatnich latach w Europie zastosowanie GPC, przede wszystkim systemów zamkniętych z otworowymi wymiennikami ciepła (OWC), stale wzrasta. GPC umożliwiają redukcję niskiej emisji, a ich przeznaczenie dotyczy zarówno miast, jak i obszarów wiejskich. O efektywności GPC decydują warunki geotermiczne podłoża skalnego, które zależą głównie od budowy geologicznej i warunków hydrogeologicznych, stąd ich rozpoznanie jest zasadnicze dla odpowiedniego projektowania i eksploatacji GPC. Artykuł prezentuje metodykę przetwarzania, analizy i interpretacji danych dotyczących podłoża skalnego dla obszarów miejskich na przykładzie wybranej inwestycji, opracowaną w projekcie Geothermal4PL. Dane pochodzące z tematycznych baz danych, atlasów i map seryjnych zgromadzone zostały w bazie danych o ujednoliconej strukturze umożliwiającej ich analizę przestrzenną z wykorzystaniem GIS. Zgodnie z przyjętym algorytmem wykonano reklasyfikację właściwości litologicznych na geotermiczne oraz obliczono wartości przewodności cieplnej λ [W/m∙K] i jednostkowej wydajności cieplnej qv [W/m] analizowanych skał i gruntów. Na tej podstawie wykonano cztery mapy średniej przewodności cieplnej λ i jednostkowej wydajności cieplnej qv, dla 1800 [godzin pracy/rok], dla przedziałów głębokościowych do 40, 70, 100 i 130 m p.p.t. dla każdej lokalizacji. Wyniki badań umożliwiły charakterystykę przydatności danej lokalizacji dla zastosowania GPC i ocenę potencjału geotermii niskotemperaturowej.

EN

The ground source heat pumps (GSHP) using low temperature geothermal energy are the modern and valuable source of heating and cooling of buildings. Recently, the application of GSHP in Europe, especially the closed loop systems with borehole heat exchangers (BHE) has constantly been growing. The GSHPs provide for the reduction of low emissions, and their application refers to both urban and rural areas. Effectiveness of GSHPs is mainly determined by the geothermal conditions of underground which in turn depend on local geology and hydrogeology, thus their identification is crucial for an appropriate design and exploitation of GSHPs installations. This paper presents the methodology of processing, analysis and interpretation of underground data for urban areas of the selected investment as developed within the framework of the Geothermal 4PL project. Data originating from the thematic databases, atlases and serial maps were gathered in a unified database showing a uniform structure enabling their spatial analysis with use of GIS. According to an algorithm accepted for the sake of the project the reclassification of lithological parameters into the geothermal parameters was performed as well as the values of geothermal conductivity λ [W/m∙K] and geothermal power unit qv [W/m] of analyzed rocks and soils were calculated. Based on the results of calculations four maps of average geothermal conductivity coefficient λ for every investment area were prepared, each for the depth interval up to 40, 70, 100 and 130 metres. The results of the presented research made possible characteristics and an evaluation of the usefulness of selected locations for applications of shallow geothermal energy and GSHPs as well as assessment of shallow geothermal energy potential.

Słowa kluczowe

PL

geotermia niskotemperaturowa; geologiczne bazy danych; przetwarzanie danych; reklasyfikacja danych; kartowanie geotermiczne; potencjał energii geotermalnej

EN

shallow geothermal energy; geological data bases; processing of data; reclassification of data; geothermal energy potential

• Wydawca: Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN
• Czasopismo: Technika Poszukiwań Geologicznych
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 57, nr 2
• Strony: 19--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kłonowski M. R.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa, Polska

autor

Kocyła J.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa, Polska

autor

Ryżyński G.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa, Polska

autor

Żeruń M.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa, Polska

Bibliografia

• 1. Berent-Kowalska i in. 2017 – Berent-Kowalska, G., Kacprowska, J., Moskal, I., Piwko, D. i Jurgaś, A. 2017. Energia ze źródeł odnawialnych w 2016 r. Warszawa: Główny Urząd Statystyczny.
• 2. Casasso i in. 2017 – Casasso, A., Pestotnik, S., Rajver, D., Jez, J., Prestor, J. i Sethi, R. 2017. Assessment and mapping of the closed-loop shallow geothermal potential in Cerno (Slovenia). Energy Procedia, [W:] “European Geosciences Union General Assembly 2017, EGU Division Energy, Resources and Environment, ERE”.
• 3. Dyrektywa Parlamentu Europejskiego i Rady 2009/28/WE z dnia 23 kwietnia 2009 r. w sprawie promowania stosowania energii ze źródeł odnawialnych zmieniająca i w następstwie uchylająca dyrektywy 2001/77/WE oraz 2003/30/WE.
• 4. EGEC 2017 – Geothermal market report, EGEC, Brussels.
• 5. Hofmann, K. red. 2014. Erdwärmesonden. Informationsbroschüre zur Nutzung oberflächennaher Geothermie. Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, Abteilung Geologie, Projektgruppe Geothermie. Dresden.
• 6. Juda-Rezler, K. i Toczko, B. red. 2016. Pyły drobne w atmosferze. Kompendium wiedzy o zanieczyszczeniu powietrza pyłem zawieszonym w Polsce. Warszawa: Biblioteka Monitoringu Środowiska.
• 7. Kapuściński, J. i Rodzoch, A. 2010. Geotermia niskotemperaturowa w Polsce i na świecie. Stan aktualny i perspektywy rozwoju. Uwarunkowania techniczne, środowiskowe i ekonomiczne. Warszawa: Ministerstwo Środowiska.
• 8. Kępińska, B. 2015. Geothermal Energy Country Update Report from Poland, 2010–2014. [W:] Proceedings of World Geothermal Congress 2015 Melbourne, Australia, 19–25 April 2015.
• 9. Komunikat Komisji EUROPA 2020, Strategia na rzecz inteligentnego i zrównoważonego rozwoju sprzyjającego włączeniu społecznemu, Bruksela, 3.3.2010 COM(2010) 2020, wersja ostateczna.
• 10. Komunikat Komisji do Parlamentu Europejskiego, Rady, Europejskiego Komitetu Ekonomiczno-Społecznego i Komitetu Regionów. Ramy polityczne na okres 2020–2030 dotyczące klimatu i energii, Bruksela, 22.1.2014 Com(2014), 15 wersja ostateczna.
• 11. Kłonowski, M.R. i Kozdrój, W. 2016. Planowanie lokalizacji i optymalizacja wydajności instalacji gruntowych pomp ciepła w obiegu zamkniętym za pomocą map geotermicznych. Wyniki projektu TransGeoTherm. Technika Poszukiwań Geologicznych. Geotermia, Zrównoważony Rozwój vol. 55, 2, s. 93–103.
• 12. Kozdrój, W. i Kłonowski, M.R. red. 2014. TransGeoTherm – Energia geotermalna dla transgranicznego rozwoju regionu Nysy. Projekt pilotażowy. Broszura informacyjna na temat stosowania płytkiej geotermii. Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie i Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Dresden.
• 13. Lachmann i in. 2013 – Lachmann, P., Mirowski, A., Oczoś, A., Karczmarzyk, A., Sawicki, C., Koczorowski, J., Smuczyńska, M., Franke, M. i Zbrojkiewicz, S. 2013. Wytyczne projektowania wykonania i odbioru instalacji z pompami ciepła. Kraków: Polska Organizacja Rozwoju Technologii Pomp Ciepła PORT PC.
• 14. Ministerstwo Energii, 2018 [Online] https://www.gov.pl/energia/minister-tchorzewski-na-uroczystoscipodpisania-porozumienia-dotyczacego-realizacji-programu-czyste-powietrze [Dostęp: 1.07.2018].
• 15. Molina, M.J. i Molina, L.T. 2004. Megacities and Atmospheric Pollution. Journal of the Air & Waste Management Association 54, 6, s. 644–680.
• 16. Nejat i in. 2015 – Nejat, P., Jomehzadeh, F., Taher, M.M., Gohari, M. i Abd Majid, M.Z. 2015. A global review of energy consumption, CO2 emissions and policy in the residential sector (with an overview of the top ten CO2 emitting countries). Renewable and Sustainable Energy Reviews 43, s. 843–862.
• 17. Porozumienie Paryskie, 2016 – Dziennik Urzędowy Unii Europejskiej, L 282/4.
• 18. Ryżyński, G. i Majer, E. 2015. Geotermia niskotemperaturowa – informacja geologiczna i procedury prawne. Prz. Geol. R. 63, nr 12/1, s. 1388–1396.
• 19. Ryżyński i in. 2017a – Ryżyński, G., Kocyła, J., Żeruń, M., Dziekan-Kamińska, E., Nałęcz, T., Midttømme, K., Sivertsen, O. i Kalskin Ramstad, R. 2017a. Geothermal4PL, Report no. 5, Wskazówki dotyczące wykorzystania danych geologicznych do oceny potencjału geotermii niskotemperaturowej w obszarach zabudowy mieszkaniowej (Guidelines on use of geological data for assessment of shallow geothermal potential in residential areas). Praca niepublikowana, 27 stron z załącznikami.
• 20. Ryżyński i in. 2017b – Ryżyński, G., Kocyła, J., Żeruń, M., Dziekan-Kamińska, E., Midttømme, K., Stavland, S. i Kalskin Ramstad, R., 2017b. Geothermal 4PL, Report no. 5, Wytyczne dotyczące metodyki przeliczania otworowych baz danych na parametry geotermiczne (Guidelines on use of geological data for assessment of shallow geothermal potential in residential areas). Praca niepublikowana, 32 strony z załącznikami.
• 21. Safa i in. 2015 – Safa, A.A., Fung, A.F. i Kumar, R. 2015. Comparative thermal performances of a ground source heat pump and a variable capacity air source heat pump systems for sustainable houses. Applied Thermal Engineering 81, s. 279–287.
• 22. Sarbu, I. i Sebarchievici, C. 2014. General review of ground-source heat pump systems for heating and cooling of buildings. Energy and Buildings 70, s. 441–454.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).