Projekt Geotermia Karpacz

W wyniku prowadzonych prac naukowo badawczych Politechniki Wrocławskiej Wydziału Geoinżynierii Górnictwa i Geologii pod kierownictwem prof. dr hab. inż. Wojciecha Ciężkowskiego powstała publikacja pt.: „WODY TERMALNE NA DOLNYM ŚLĄSKU (Ciężkowski W., Michniewicz M., Przylibski T.A.),  która to wskazuje na potencjalne występowanie w rejonie Karpacza w strefach głębokiego rozłamu w utworach podłoża krystalicznego wód termalnych o temperaturach sięgających ponad 100°C. Poszukiwania w granicie odpowiednich spękań z występującymi wodami termalnymi na terenie Karpacza wymaga przeprowadzenia szczegółowego rozeznania geologicznego oraz geofizycznego, które to może być obarczone sporym ryzykiem wskazania dokładnej lokalizacji występowania  rozłamów w utworach krystalicznych – granitach  wód termalnych na głębokościach sięgających  ok. 2000 m. Na zlecenie Ministerstwa Środowiska powołane zostało konsorcjum, które tworzą Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, Akademia Górniczo-Hutnicza, Instytut Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią PAN oraz Przedsiębiorstwo Badań Geofizycznych dla wdrożenia nowej geotermalnej technologii polegającej na uzyskiwaniu gorącej wody z suchych gorących skał (Hot Dry Rocks - HDR). Opracowana metoda charakteryzuje się wykonaniem otworu w litych i masywnych skałach krystalicznych - granitach a następnie zatłaczaniu medium w postaci np. wody do otworu chłonnego i jej podziemny przepływ przez gorące skały do otworu eksploatacyjnego. Za najbardziej obiecujące uznano parametry geotermiczne w podatnym na procesy szczelinowania granitowym plutonie Karkonoszy w rejonie Karpacza, średni przyrost temperatury w tych strefach może wynosi ok. 4°C/100 m. Na głębokości 3500 m temperatura skał może nawet wynosić ok. 145°C, a na głębokości 4000 m ok. 165°C. Dzięki opracowanej metodzie polegającej na uzyskiwaniu gorącej wody z suchych gorących skał  HDR będzie możliwość wytwarzania energii elektrycznej liczonej brutto z podanych układów termicznych na poziomie 9,5-10 kW/(m³/h) i 12-13 kW/(m³/h). Moc elektryczna brutto przykładowej elektrowni geotermalnej (binarnej) w warunkach stałej eksploatacji wód z głębokości ok. 4,5 km z wydajnością 100 m³/h, o stabilnej temperaturze około 165°C i przy zatłaczaniu wody powrotnej o temperaturze 70°C może wynieść 1,2-1,3 MW brutto (moc cieplna może być ośmiokrotnie większa o wynosić będzie ok. 10,4 MW brutto). W związku z powyższym w dniu 24 września 2014 r. został podpisany list intencyjny pomiędzy: - Politechniką Wrocławską reprezentowaną przez: Prof. dr hab. inż. Wojciecha Ciężkowskiego; - Wojskową Akademią Techniczną reprezentowaną przez:  dr hab. inż. Zdzisława Bogdanowicza, prof. WAT; - Uniwersytetem Wrocławski reprezentowany przez: Prof. dr hab. Henryka Marszałka; a Burmistrzem Karpacza Bogdanem Malinowskim, w celu powołania konsorcjum mającego na celu przygotowanie wniosku o dofinansowanie poszukiwania zasobów wód geotermalnych  w ramach  Generatora Koncepcji Ekologicznych „Gekon”. Szacowana wartość projektu na poszukiwanie złóż geotermalnych wynosić będzie ok.  20 mln zł, z czego istnieje możliwość dofinansowania zadania do 80% wartości zadania. Termin złożenia wniosku przypada na I połowę stycznia 2015 r. Szacowany czas trwania projektu po pozytywnym rozpatrzeniu wniosku i przyznaniu dofinansowania, 5 do 6 lat z czego okres 2 lat przeznaczony będzie na prace badawcze a ok. 3 lata będą przeznaczone na wykonanie zasadniczego odwiertu eksploatacyjnego.   Zakres prowadzonych prac przewiduje:

• Inwentaryzację istniejących głębokich otworów wiertniczych;
• wykonanie badań geofizycznych;
• wykonanie badań petrograficzno-pojemnościowych;
• badania istniejących rdzeni granitów karkonoskich pod kątem odzysku ciepła;
• wykonanie projektów robót geologicznych na wykonanie około 5-6 otworów wiertniczych o głębokości 100-200 m;
• monitoring wód powierzchniowych i podziemnych;
• badanie pod kątem rozpoznania obszaru dla budowy ujęć wód podziemnych ważnych dla rejonu Karpacza (obszaru mającego problem deficytu wody);
• wykorzystanie wykonanych otworów poszukiwawczych - wiertniczych do ujęcia wód podziemnych;
• wykonanie dokumentacji hydrogeologicznej obejmującej wszystkie wykonane prace;
• wykonanie projektu głębokiego otworu poszukiwawczego wód termalnych o głębokości 3,5 - 4 km.

Zakłada się odbiór wody z różnych głębokości o różnej temperaturze (około 40, 60 i ponad 100 ^oC.) odpowiedniej dla poszczególnych sposobów wykorzystania (podejście innowacyjne). W sytuacji niemożności ujęcia w/w stref (z uwagi na panujące warunki hydrogeologiczne – zbyt niska wydajność oraz niekorzystny rozkład temperatur) ujęta zostanie jedna strefa gwarantująca najlepsze jej wykorzystanie (uzyskanie najwyższej temperatury przy możliwie najwyższej wydajności). W skrajnej sytuacji, gdy otwór będzie „suchy”, zostaną w nim wykonane prace zmierzające do wykorzystania metody HDR.   Badania przewidziane do wykonania w otworze zasadniczym:

• analiza zasobności poszczególnych stref o różnej temperaturze przewidzianych do eksploatacji;
• pompowania pomiarowe;
• badania hydrochemiczne;
• badania izotopowe;
• badania geofizyczne parametrów petrograficzno-pojemnościowych pobranych rdzeni wiertniczych;
• oszacowanie zasobów geotermalnych;
• analiza rozkładu pola temperaturowego;
• analiza modeli wymiany ciepła w głębokich strefach;
• analiza możliwości wprowadzenia innych niż woda czynników roboczych (innowacyjne);
• badania imperatyw w stosunku do materiałów konstrukcyjnych ze szczególnym naciskiem na ograniczenie strat temperatury w trakcie eksploatacji wód termalnych.

Koncepcja wykorzystania energii geotermalnej może być wykorzystana wielopoziomowo poprzez zastosowanie w:

• energetyce;
• ciepłownictwie;
• klimatyzacji (chłód w okresie letnim);
• balneologii*  i rekreacji;
• hodowli ryb ciepłolubnych;
• ogrodnictwie;
• komunikacji poprzez zapobieganiu oblodzeniu wybranych odcinków dróg oraz chodników w Karpaczu

* balneologia -   dziedzina medycyny zajmująca się badaniem właściwości leczniczych wód podziemnych oraz zastosowaniem ich w lecznictwie uzdrowiskowym. Koncepcja ujmowania energii geotermalnej dla Karpacza była podejmowana wielokrotnie z perspektywy minionych lat przez Gminę. Burmistrz Karpacza w 2009 r. podjął starania w celu uzyskania wsparcia finansowego ze środków zewnętrzny na rozpoznanie możliwości występowania geotermii na terenie gminy, środki celowe jednak nie zostały przyznane. Opracował na potrzeby projektu:

1. mgr inż. Mirosław Ogłaza
2. mgr inż. Zbigniew Firlit

Literatura:

1. WODY TERMALNE NA DOLNYM ŚLĄSKU - Ciężkowski W., Michniewicz M., Przylibski T.A. - www.ptgeol.pl/files/107-120_PTG_Ciezkowski.et.al_2011.pdf;
2. http://www.nettg.pl/news/114236/warszawa-nowy-sposob-na-geotermie;
3. Lokalny układ energetyczny wykorzystujący energię geotermalną w górskiej miejscowości wypoczynkowej Wojciech Ciężkowski, Zbigniew Gnutek, Henryk Marszałek, Mirosław Wąsik – praca niepublikowana;
4. http://www.gazetawroclawska.pl/artykul/97124,dolny-slask-zacznie-korzystac-z-cieplych-wod,id,t.html.

  Do pobrania: Projekt - „Geotermia Karpacz.”-2   Odwierty dotyczące ujęcia Wilcza II prowadzone na terenie Gminy Karpacz