Perspektywy lokowania kawern magazynowych wodoru w pokładowych wystąpieniach soli kamiennych górnego permu (cechsztyn) w Polsce – ocena geologiczna

• Autorzy: Czapowski Grzegorz

Identyfikatory

DOI

10.7306/bpig.47

Warianty tytułu

EN

Prospects of hydrogen storage caverns location in the Upper Permian (Zechstein) stratiform rock salts in Poland – geological valuation

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Underground hydrogen storage is a profitable and safe form of energy sources storage responding quickly to fluctuations on the energy market, especially in a case of energy produced by the Renewed Energy Sources. Such energy production is non-toxic to the environment because water is both the gas source and the final product in such installations. Salt caverns, leached in thick rock salt complexes of salt domes and stratiform salt bodies, are one of the recommended optimal forms of such gas storage. Size and volume of hydrogen storage caverns could be smaller than of these dedicated to natural gas, so they may be often located in the stratiform rock salt bodies. These bodies are characterized by a simple geological structure favoured leaching of numerous caverns. Data on the prospective occurrences of Upper Permian (Zechstein) rock salts in Poland enabled to point out several areas and single boreholes within the stratiform salt bodies, in which the geological parameters of salt seam are positive for location of hydrogen storage caverns. The assumed geological criteria for salt seam in such places are as follows: for the optimal location, the salt seam thickness is >100 m and the depth of seam top no deeper than 1 km, but the prospective sites are characterized by a salt seam top placed within a 1–1.5 km interval and its thickness is >145 m. In the Zechstein stratiform rock salt bodies of the PZ1, PZ2 and PZ3 cyclothems, nine optimal and nine prospective areas have been distinguished and dispersed 27 optimal and four prospective boreholes have been characterized, in which geological parameters of these rocks favoured location of hydrogen storage caverns.

PL

Podziemne magazynowanie wodoru jest opłacalną i bezpieczną formą magazynowania nośników energii, szczególnie przy fluktuacjach związanych z produkcją energii przez OZE. Instalacje wykorzystujące ten gaz do produkcji energii są przyjazne środowisku, gdyż źródłem jego pozyskiwania i spalania jest woda. Jednym z optymalnych miejsc takiego magazynowania są kawerny magazynowe, ługowane w grubych warstwach soli kamiennej, budujących wysady solne oraz wystąpienia pokładowe. Kawerny magazynowe wodoru, w odróżnieniu od tych magazynujących np. gaz ziemny, mogą mieć stosunkowo niewielkie wymiary i objętości, co pozwala lokować je w obrębie pokładowych wystąpień soli kamiennej. Zaletą pokładów solnych jest ich stosunkowo prosta budowa geologiczna, ułatwiająca ługowanie licznych kawern. Na podstawie danych dotyczących perspektywicznych wystąpień soli kamiennych górnego permu (cechsztynu) w Polsce wskazano w obrębie pokładowych wystąpień soli w północnej i południowo-zachodniej Polsce wiele obszarów i otworów wiertniczych, w których pokład soli sprzyja ulokowaniu kawern magazynowych wodoru. Przyjęto, że dla miejsc optymalnych miąższość pokładu soli wynosi >100 m, głębokość występowania jego stropu do 1 km, dla miejsc perspektywicznych zaś miąższość pokładu soli to >145 m, głębokość występowania stropu mieści się w przedziale 1–1,5 km. Łącznie wyróżniono i scharakteryzowano w wystąpieniach pokładowych cechsztyńskich soli kamiennych cyklotemów PZ1, PZ2 i PZ3 cechsztynu 9 obszarów optymalnych i 9 obszarów perspektywicznych, sprzyjających lokowaniu kawern magazynowych wodoru oraz 27 rozproszonych otworów optymalnych i 4 otwory perspektywiczne.

Słowa kluczowe

EN

hydrogen cavern storage; stratiform rock salts; Zechstein; Poland

PL

kawernowe magazynowanie wodoru; pokładowe wystąpienia soli kamiennej; cechsztyn; Polska

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 477
• Strony: 21--53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 42 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Czapowski Grzegorz

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

Bibliografia

• [1] CHMIELNIAK T., LEPSZY S., MOŃKA P., 2017 – Energetyka wodorowa – podstawowe problemy. Polityka Energetyczna – Energy Policy Journal, 20, 3: 55–65.
• [2] CHROMIK M., 2012 – Perspektywy wykorzystania kawern solnychdla celów magazynowania wodoru uzyskiwanego z okresowych nadwyżek energii elektrycznej z odnawialnych źródeł. W: XVII Międz. Sympozjum Solne QVO VADIS SAL pt. Poeksploatacyjne zagospodarowanie wyrobisk górniczych w złożach soli, Kraków-Wieliczka, 11–13 października 2012 r.: 67–68.
• [3] CHROMIK M., 2015 – Możliwości magazynowania energii elektrycznej w soli kamiennej w postaci wodoru w regionie nadbałtyckim. Prz. Solny, 11: 44–50.
• [4] CHROMIK M., 2016 – Koncepcja magazynowania nadwyżek energii elektrycznej w postaci wodoru w kawernach w złożach soli kamiennej w Polsce – wstępne informacje. Prz. Solny, 12: 11–18.
• [5] CHROMIK M., 2018 – Koncepcja magazynowania nadwyżek energii. W: XXII Międzynarodowe Sympozjum Solne QUO VADIS SAL pt. Sól skarbem Kujaw i Wielkopolski, Kopalnia Soli Kłodawa – Uniejów, 10–13. X 2018: 20–22.
• [6] CZAPOWSKI G., 2017 – Potencjał zasobowy soli kamiennej i soli potasowo-magnezowych obszaru przedsudeckiego. Biul. Państw. Inst. Geol., 469: 105–128.
• [7] CZAPOWSKI G., BUKOWSKI K., 2010 – Geology and resources of salt deposits in Poland: the state of the art. Geol. Quart., 54, 4: 509–518.
• [8] CZAPOWSKI G., BUKOWSKI K., 2012 – Salt resources in Poland at the beginning of XXI century. Geol. Geophys. Environ., 38, 2: 189–208.
• [9] CZAPOWSKI G., BUKOWSKI K., 2013 – Potencjał zasobowy soli kamiennej i soli potasowych w Polsce a perspektywy jego wykorzystania. Gór. Odkryw., 54, 2: 74–84.
• [10] CZAPOWSKI G., BUKOWSKI K., 2015 – Mapy wystąpień zasobów perspektywicznych soli w Polsce jako narzędzie w projektowaniu przyszłego zagospodarowania złóż kopalin. Prz. Solny, 11: 5–31.
• [11] CZAPOWSKI G., TARKOWSKI R., 2018 – Uwarunkowania geologiczne wybranych wysadów solnych w Polsce i ich przydatność dla budowy kawern do magazynowania wodoru. Biul. Państw. Inst. Geol., 472: 53–82.
• [12] CZAPOWSKI G., TOMASSI-MORAWIEC H., 1985 – Sedymentacja i geochemia najstarszej soli kamiennej w rejonie Zatoki Puckiej. Prz. Geol., 33, 12: 663–670.
• [13] CZAPOWSKI G., TOMASSI-MORAWIEC H., 2012 – Stan rozpoznania geologicznego struktur solnych regionu szczecińskiego pod kątem oceny możliwości budowy w ich obrębie kawernowych magazynów i składowisk. Biul. Państw. Inst. Geol., 448, 1: 145–156.
• [14] CZAPOWSKI G., DĘBSKI J., KASPRZYK A., KIEŻEL W., LANGIER-KUŹNIAROWA A., PERYT T. M., 1992 – Monografia anhydrytu i soli kamiennej na monoklinie przedsudeckiej (rejon LGOM). Narod. Arch. Geol. PIG, Warszawa [nr.inwent. 20/93].
• [15] CZAPOWSKI G., TOMASSI-MORAWIEC H., CHEŁMIŃSKI J., TOMASZCZYK M., 2008 – Stopień rozpoznania i perspektywy zagospodarowania cechsztyńskich złóż soli w rejonie Zatoki Gdańskiej. Gór. Odkryw., XLX/II, 2–3: 47–55.
• [16] CZAPOWSKI G., BUKOWSKI K., GĄSIEWICZ A., SADŁOWSKA K., 2015 – Obszary perspektywiczne wystąpień i zasoby przewidywane surowców chemicznych Polski na mapach w skali 1:200 000 – sól kamienna, sole potasowo-magnezowe i siarka. Prz. Geol., 63, 9: 561–571.
• [17] GARLICKI A., 1968 – Autochtoniczna seria solna w miocenie Podkarpacia między Skawiną a Tarnowem. Biul. Inst. Geol., 12, 215: 5–78.
• [18] GĄSKA K., 2000 – Kawernowy Podziemny Magazyn Gazu „Mogilno”. Tech. Posz. Geol., Geosynopt. Geoterm., 42, 223: 33–35.
• [19] GĄSKA K., HOSZOWSKI A., GMIŃSKI Z., KUREK A., 2012 – Monografia podziemnych magazynów gazu w Polsce. Stow. Inżynierów i Techników Przemysłu Naftowego i Gazowniczego, Oddział Warszawa II.
• [20] KALISKI M., SIKORA A., 2013 – Wodór a podziemne magazynowanie energii w strukturach solnych. Prz. Solny, 9: 26–32.
• [21] KUNSTMAN A., URBAŃCZYK K., 2013 – Podziemne magazynowanie energii: wodór w kawernach solnych – aspekty ekonomiczne. Prz. Solny, 9: 20–25.
• [22] LASKOWSKA T., SZCZEBYŁO J., GĄSKA K., WILKOSZ P., 2009 – Polskie magazyny gazu ziemnego – od Mogilna do Kosakowa. Prz. Geol., 57, 9: 755–756.
• [23] LEWANDOWSKA-ŚMIERZCHALSKA J., TARKOWSKI R., ULIASZ-MISIAK B., 2018 – Screening and ranking framework for underground hydrogen storage site selection in Poland. Int. J. Hydrog. Energy., 43, 9: 4401–4414.
• [24] MACIEJEWSKI A., 2008 – Podziemne magazynowanie paliw płynnych. Gosp. Sur. Miner., 34 (3/2): 39–53.
• [25] MIKULSKI S.Z., OSZCZEPALSKI S., CZAPOWSKI G., SADŁOWSKA K., GĄSIEWICZ A., MARKOWIAK M., STRZELSKA-SMAKOWSKA B., SZTROMWASSER E., KOŹMA K., SIKORSKA-MAYKOWSKA M., PAULO A., CHMIELEWSKI A., RADWANEK-BĄK B., GIEŁŻECKA-MĄDRY D., MĄDRY S., MICHNIEWICZ M., BUKOWSKI K., KUĆ P., BLIŹNIUK A., KOSTRZ-SIKORA P., PIOTROWSKA M., 2015 – Mapy obszarów perspektywicznych wystąpień rud metali i surowców chemicznych w Polsce w skali 1:200 000 wraz z ich oceną surowcową i ograniczeniami środowiskowymi i zagospodarowania przestrzennego. Narod. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa [nr. inwent. 1714/2015].
• [26] MIKULSKI S.Z., OSZCZEPALSKI S., CZAPOWSKI G., GĄSIEWICZ A., SADŁOWSKA K., MARKOWIAK M., SZTROMWASSER E., BUKOWSKI K., GIEŁŻECKA-MĄDRY D., MĄDRY S., STRZELSKA-SMAKOWSKA B., PAULO A., MICHNIEWICZ M., RADWANEK-BĄK B., CHMIELEWSKI A., KUĆ P., SIKORSKA-MAJKOWSKA M., KOŹMA J., BLIŹNIUK A., PIOTROWSKA M., KOSTRZ-SIKORA P., 2016 – Obszary i zasoby perspektywiczne wystąpień rud metali i surowców chemicznych w Polsce na mapach w skali 1:200 000 wraz z ich oceną surowcową oraz ograniczeniami środowiskowymi i zagospodarowania przestrzennego. Prz. Geol., 64, 9: 657–670.
• [27] PERYT T.M., 2019 – Państwowy Instytut Geologiczny jako państwowa służba geologiczna – sto lat w służbie Niepodległej. Prz. Geol., 67, 7: 519–534.
• [28] PIZON A., PERYT T.M., DĘBSKI J., 1985 – Środowisko powstania polihalitów cechsztyńskich w rejonie Zatoki Puckiej. Prz. Geol., 33, 12: 659–663.
• [29] PODEMSKI M., 1966 – Sole potasowe cechsztyńskiego poziomu starszej soli potasowej (K2) z okolicy Nowej Soli. Narod. Arch. Geol. PIG, Warszawa [nr. inwent. 4121/191].
• [30] PODEMSKI M., 1972 – Cechsztyńskie sole kamienne i potasowe cyklotemów Z2, Z3 w okolicach Nowej Soli. Biul. Inst. Geol., 260, 2: 5–62.
• [31] PODEMSKI M., 1973 – Sedymentacja cechsztyńska zachodniej części monokliny przedsudeckiej na przykładzie okolic Nowej Soli. Pr. Inst. Geol., 71: 1–101.
• [32] PODEMSKI M., 1974 – Wyniki dotychczasowych badań soli potasowych w strefie przedsudeckiej. Prz. Geol., 21, 1: 7–12.
• [33] PODEMSKI M., 1975 – Sole cechsztyńskie w rejonie struktury Rybaki. Biul. Inst. Geol., 286, 3: 5–63.
• [34] REINISCH R., 2000 – Wybrane, istotne aspekty podziemnych magazynów gazu (u progu XXI wieku). 1–301. Wydaw. PLJ, Warszawa.
• [35] SZEWCZYK J., 2010 – Geofizyczne oraz hydrogeologiczne warunki pozyskiwania energii geotermicznej w Polsce. Prz. Geol., 58, 7: 566–573.
• [36] TARKOWSKI R., 2017 – Perspectives of using the geological subsurface for hydrogen storage in Poland. Int. J. Hydrog. Energy., 42: 347–355.
• [37] TARKOWSKI R., 2019 – Underground Hydrogen Storage: Characteristics and prospects. Renew Sust. Energy Rev., 105: 86–94.
• [38] TARKOWSKI R., CZAPOWSKI G., 2018 – Salt domes in Poland – potential sites for hydrogen storage in caverns. Int. J. Hydrog. Energy., 43: 21414–21427.
• [39] TOMASSI-MORAWIEC H., 2003 – Charakterystyka geochemiczna najstarszej soli kamiennej (Na1) w rejonie Zatoki Puckiej. Prz. Geol., 51, 8: 693–702.
• [40] WAGNER R., 1991 – Stratigraphie des höhsten Zechstein in Polnischen Zentralbecken. Zbl. Geol. Paläont., 1, 4: 883–892.
• [41] WAGNER R., 1994 – Stratygrafia i rozwój basenu cechsztyńskiego na Niżu Polskim. Pr. Państw. Inst. Geol., 146: 1–71.
• [42] WAGNER R., PERYT T. M., 1997 – Possibility of sequence stratigraphy subdivision of the Zechstein in the Polish Basin. Geol. Quart., 41, 4: 457–474

Uwagi

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