Analiza warunków hydrogeologicznych wspomagana modelem matematycznym jako podstawowy etap realizacji projektów inwestycyjnych w geotermii

• Autorzy: Tomaszewska B. , Dendys M. , Pająk L.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0012.4931

Warianty tytułu

EN

Analysis of hydrogeological conditions supported by a mathematical modelling as the basic stage of investment projects in the field of geothermy

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wody geotermalne (wody termalne) stanowią kopaliny objęte własnością górniczą, a ich wydobycie jest możliwe po uzyskaniu koncesji i ustanowieniu użytkowania górniczego. W Polsce wody te są wykorzystywane przede wszystkim w ciepłownictwie, balneoterapii i rekreacji. W ostatnich latach są prowadzone także badania, których celem jest zintensyfikowanie kompleksowego ich wykorzystania, również jako nowych produktów geotermalnych, m.in. zmineralizowanych koncentratów. Przedsięwzięcia inwestycyjne, mające na celu wykorzystanie wód geotermalnych, z uwagi na specyfikę występowania zasobów na dużych głębokościach pod powierzchnią ziemi muszą zapewniać możliwość bezpiecznego i stabilnego ich wydobycia w długim horyzoncie czasowym. Sposób przyszłego wykorzystania wód geotermalnych, oprócz warunków technicznych czy ekonomicznych, w dużej mierze determinują warunki przyrodnicze, m.in. temperatura wód, ich właściwości fizykochemiczne, warunki złożowe, stabilność parametrów lub odnawialność zasobów. Rozpoznanie tych elementów stanowi zestaw podstawowych informacji, które coraz częściej są integrowane w postaci modeli matematycznych. Modele te służą do analiz i symulacji pracy systemu geotermalnego jeszcze przed podjęciem działań projektowych oraz są weryfikowane na etapie eksploatacji zasobów. W pracy przedstawiono przykłady wykonanych w ostatnich latach projektów związanych z wykorzystaniem i zagospodarowaniem wód geotermalnych, dla których kluczowe były wyniki prowadzonych badań modelowych z zakresu geotermii i hydrogeologii.

EN

Geothermal groundwaters are deposits that must be categorised as a mining property. Their exploitation is possible with a mining concession and permission of use. Geothermal groundwaters in Poland are used in heating, balneotherapy and recreation purposes. Over the last years, investigations have been carried out to intensify the use of geothermal groundwaters. They can be used as new geothermal products, for example as a mineralised concentrate. Investment projects related to geothermal groundwaters should be prepared with care about safe and sustained exploitation in long-term perspective. Using of geothermal groundwaters is determined by technical and economical conditions. However, successful exploitation depends also on natural conditions e.g. water temperature, physical features, chemical composition and durability of parameters, and renewability of resources. Recognition of these elements give a basic information that nowadays can be integrated as mathematical models. The models are created to analyse and simulate the conditions of geothermal systems. It often happens before starting project operating activities. The paper presents examples of projects carried out over the recent years. They have been associated with the using and management of geothermal groundwaters and the key role has been played by mathematical modelling in the field of geothermy and hydrogeology.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie matematyczne; projekty inwestycyjne; wody geotermalne; geotermia

EN

mathematical modelling; investment projects; thermal groundwater; geothermy

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2018
• Tom: nr 471, Hydrogeologia, z. 15
• Strony: 179--183
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., tab.

Twórcy

autor

Tomaszewska B.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Dendys M.

• Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN, ul. Wybickiego 7, 31-261 Kraków

autor

Pająk L.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] BARBACKI A., 2002 – Geotermalny basen górnej jury centralnej części zapadliska przykarpackiego i południowo-wschodniej części niecki miechowskiej – budowa geologiczna i warunki hydrogeotermalne. Prz. Geol., 50, 9: 773–782.
• [2] BARBACKI A., 2009 – Sytuacja geologiczna Kielc w aspekcie potencjalnego występowania wód termalnych. Zesz. Nauk. Inst. Gosp. Sur. Miner. i Ener. PAN, 76: 65–80.
• [3] BUJAKOWSKI W., 2015 – Geologiczne, środowiskowe i techniczne uwarunkowania projektowania i funkcjonowania zakładów geotermalnych w Polsce. Wydaw. Inst. Gosp. Sur. Miner. i Ener. PAN, Kraków.
• [4] BUJAKOWSKI W., TOMASZEWSKA B., MIECZNIK M., PAJĄK L., BARBACKI A., SKRZYPCZAK R., 2014a – Modelowanie warunków hydrogeologicznych w rejonie miasta Chociwel. W: Modele matematyczne w hydrogeologii (red. A. Krawiec i I. Jamorska): 207–212. Wydaw. Nauk. Uniwersytetu Mikołaja Kopernika.
• [5] BUJAKOWSKI W., PAJĄK L., BARBACKI A., SKRZYPCZAK R., MIECZNIK M., TOMASZEWSKA B., BORSUKIEWICZ-GOZDUR A., NOWAK W., OPERACZ T., FREIWALD P., KUJAWA T., STACHEL A., 2014b – Strefy perspektywiczne dla skojarzonej produkcji energii elektrycznej i cieplnej przy zastosowaniu układów binarnych w Polsce. W: Atlas wykorzystania wód termalnych do skojarzonej produkcji energii elektrycznej i cieplnej w układach binarnych w Polsce (red. W. Bujakowski, B. Tomaszewska): 139–283. Wydaw. JAK, Kraków.
• [6] BUJAKOWSKI W., TOMASZEWSKA B., MIECZNIK M., 2016 – The Podhale geothermal reservoir simulation for long-term sustainable production. Renewable Energy, 99: 420–430.
• [7] DENDYS M., 2018 – Hydrodynamiczne uwarunkowania krążenia wód termalnych i leczniczych w utworach cenomanu niecki miechowskiej i środkowej części zapadliska przedkarpackiego. Wydaw. Inst. Gosp. Sur. Miner. i Ener. PAN, Kraków.
• [8] DENDYS M., TOMASZEWSKA B., PAJĄK L., 2014 – Modelowanie numeryczne jako narzędzie wspomagające badania systemów geotermalnych. W: Modele matematyczne w hydrogeologii (red. A. Krawiec i I. Jamorska): 199–206. Wydaw. Nauk. Uniwersytetu Mikołaja Kopernika.
• [9] DENDYS M., TOMASZEWSKA B., PAJĄK L., 2015 – Numerical modelling in research on geothermal systems. Bulletin of Geography: Physical Geography Series, 9: 39–44.
• [10] GÓRECKI W., SZKLARCZYK T., HAŁADUS A., UGOREC W., 1990 – Program obliczeniowy optymalizujący eksploatacje wód geotermalnych otworami w układzie dipolowym. Technika Pozyskiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój, 2: 23–28.
• [11] HAJTO M., 2014. – Modelowanie parametrów hydrogeologicznych i geotermicznych oraz automatyzacja obliczeń zasobów geotermalnych w skali regionalnej na przykładzie konstrukcji współczynnika mocy. Prz. Geol., 62, 12: 852–855.
• [12] KĘPIŃSKA B., 2013 – Wykorzystanie energii geotermalnej w Polsce, 2012–2013. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój, 1: 5–24.
• [13] MAGNUSDOTTIR L., FINSTERLE S., 2015 – An iTOUGH2 equation-of-state module for modelling supercritical conditions in geothermal reservoirs. Geothermics, 57: 8–17.
• [14] MIECZNIK M., 2017 – Model zrównoważonej eksploatacji zbiornika wód geotermalnych w centralnej części Podhala w produkcji energii cieplnej i elektrycznej. Wydaw. Inst. Gosp. Sur. Miner. i Ener. PAN, Kraków.
• [15] MIECZNIK M., SOWIŻDŻAŁ A., TOMASZEWSKA B., PAJĄK L., 2015 – Modeling geothermal conditions in part of the Szczecin Trough – the Chociwel area. Geologos, 21, 3: 187–196.
• [16] PAPIERNIK B., 2014 – Kartowanie i modelowanie wgłębne do celów poszukiwań naftowych, podziemnego składowania dwutlenku węgla i geotermii w Polsce – rezultaty, narzędzia i potencjał. Prz. Geol., 62, 12: 860-861.
• [17] PARKHURST D.L., APPELO C.A.J., 1999 – User’s guide to PHREEQCI (version 2) – a computer program for speciation, batch-reaction, one-dimension transport and inverse geochemical calculations. U.S Geological Survey Water-Resources Investigation Report.
• [18] PETREL, 2017 – https://www.software.slb.com/products/petrel (dostęp: 24.04.2018).
• [19] RMŚ, 2016 – Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 18 listopada 2016 r. w sprawie dokumentacji hydrogeologicznej i dokumentacji geologiczno-inżynierskiej (DzU 2016 poz. 2033).
• [20] SEKUŁA K., TOMASZEWSKA B., WĄTOR K., KMIECIK E., MIKA A., 2017 – Modelowanie hydrogeochemiczne wód termalnych eksploatowanych z trzech ujęć geotermalnych w Bańskiej Niżnej (Podhale). Prz. Geol., 65, 11: 1014–1018.
• [21] SOWIŻDŻAŁ A., HAJTO M., PAPIERNIK B., MITAN K., HAŁAJ E., 2017 – Możliwości rozwoju sektora geotermii w centralnej Polsce w świetle pogłębionej analizy strukturalno-parametrycznej rejonu niecki mogileńsko-łódzkiej. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój, 56, 2: 17–31.
• [22] TOMASZEWSKA B., 2008 – Prognozowanie kolmatacji instalacji geotermalnych metodą modelowania geochemicznego / The prognosis of saling phenomena in geothermal system using the geochemical modeling methods. Gosp. Sur. Miner. – Mineral Resources Management, 24, 2: 399–407.
• [23] TOMASZEWSKA B., HOŁOJUCH G., 2012 – Pozyskanie energii geotermalnej w świetle nowych uregulowań prawnych. Biul. Państ. Inst. Geol., 448, 2: 281–284.
• [24] TOMASZEWSKA B., MIECZNIK M., 2016 – Model koncepcyjno-numeryczny procesu zatłaczania rozcieńczonych wód w warunkach skierniewickiego systemu geotermalnego. Zesz. Nauk. Inst. Gosp. Sur. Miner. i Ener. PAN, 92: 359–372.
• [25] TOMASZEWSKA B., PAJĄK L., BIELEC B., 2013 – Prognozowanie kolmatacji otworu chłonnego przy zatłaczaniu schłodzonych wód termalnych. Biul. Państ. Inst. Geol., 456: 615–620.
• [26] TOMASZEWSKA B., TYSZER M., BODZEK M., BUJAKOWSKI W., 2016 – Wstępne wyniki badań w kierunku uzyskaniu koncentratu na bazie wybranych wód mineralizowanych. Technika Poszukiwań Geologicznych, Geotermia, Zrównoważony Rozwój, 2: 169–178.
• [27] TOMASZEWSKA B., KMIECIK E., WĄTOR K., TYSZER M., 2018 – Use of numerical modelling in the prediction of membrane saling. Reaction between antiscalants and feedwater. Desalination, 427: 27–34.
• [28] WACHOWICZ-PYZIK A., SOWIŻDŻAŁ A., PAJĄK L., 2016a – Wykorzystanie modelowania numerycznego do określenia wpływu konfiguracji otworów na parametry eksploatacyjne dla dubletu geotermalnego w rejonie Choszczna. Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture, 33, 63: 553–564.
• [29] WACHOWICZ-PYZIK A., SOWIŻDŻAŁ A., PAJĄK L., 2016b – The influence of variability of calculation grids on the results of numerical modeling of geothermal doublets – an example from the Choszczno area, north-western Poland. Jurnal of Physics: Conference Series, 745: 1–9.
• [30] XU T., SONNENTHAL E., SPYCHER N., PRUESS K., 2008 – TOUGHREACT User’s Guide: A Simulation Program for Non-isothermal Multiphase Reactive Geochemical Transport In Variably, Saturated Geological Media. V1.2.1, LBNL-55460-2008, Berkeley, Kalifornia.
• [31] ZDECHLIK R., TOMASZEWSKA B., DENDYS M., PAJĄK L., 2015 – Przegląd oprogramowania do numerycznego modelowania procesów środowiskowych w systemach geotermalnych. Prz. Geol., 63, 10: 1150–1154.

Uwagi

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