Techniczne aspekty wykorzystania energii geotermalnej w Małopolsce

The paper discusses the technical aspects of geothermal energy utilization in Małopolska and provides a brief description of the technological solutions available to exploit the thermal aquifers typical of this region, for heating and recreation. It includes some technological solutions for the recovery and management of heat in this area, together with examples of how heat pumps and combined heat and power units are used in Poland.W artykule przedstawiono techniki umożliwiające energetyczne wykorzystanie wód termalnych występujących na obszarze Małopolski, uwzględniając charakterystykę zbiorników wód termalnych na tym obszarze z punktu widzenia wykorzystania ich do celów ciepłowniczych lub rekreacyjnych. Zaprezentowano proponowane i istniejące rozwiązania technologiczne związane z pompami ciepła, instalacjami ciepłowniczymi, basenami rekreacyjnymi oraz z wykorzystaniem kogeneratorów do produkcji ciepła i prądu

Problem efektywności i odnawialności energetycznej stosowania pomp ciepła w świetle dyrektywy Unii Europejskiej

The article presents the requirements contained in the European Union Directive 2009/28/WE for the systems such as heat pumps to be able to classify their effect as the management of renewable energy. The Directive also introduces a legal requirement that the installations with heat pumps are energy efficient. Only pumps fulfilling the mentioned above conditions shall be regarded as using energy from renewable resources the value of which will be considered at calculating the contribution of renewable energy in the total gross energy production. In this context also the speculations concerning the issues of renewability, emission and economics during the exploitation of heat pumps were presented. The general conclusion form the presented speculations is that both the level of renewability, emission and economics of the application of heat pumps are strictly connected with the high value of the coefficient of performance (COP), depending on climatic conditions and the applied low temperature source.Artykuł prezentuje zawarte w dyrektywie unijnej 2009/28/WE wymogi, jakie powinny spełniać systemy pomp ciepła, aby ich działanie można było uznać za sprzyjające zagospodarowaniu energii ze źródeł odnawialnych. Dyrektywa wprowadza również prawny wymóg, aby instalacje z zastosowaniem pomp ciepła były energetycznie efektywne. Jedynie pompy spełniające ww. warunki zostaną uznane za zagospodarowujące energię z zasobów odnawialnych, której wartość będzie uwzględniana przy obliczaniu udziału energii odnawialnej w całkowitej produkcji energii brutto. W tym kontekście przedstawiono również rozważania dotyczące zagadnień odnawialności, emisyjności oraz ekonomiki podczas eksploatacji pomp ciepła. Generalnym wnioskiem wynikającym z przedstawionych rozważań jest to, że poziom odnawialności, emisyjności i ekonomiki stosowania pomp ciepła jest ściśle związany z odpowiednio wysoką wartością współczynnika efektywności energetycznej COP, zależnego od warunków klimatycznych oraz zastosowanego źródła dolnego

Ocena możliwości wykorzystania wód termalnych w rejonie Buska-Zdroju w ciepłownictwie, rekreacji i balneologii

Hydrogeothermal conditions in the Busko area within Cenomanian, Jurassic and Devonian aquifers are evaluated. Particularly favourable geothermal conditions in this area result from good hydrogeological parameters of the Cenomanian sandstone and limestone at the bottom of Jurassic deposits. Currently, other aquifers in this area: Devonian, Carboniferous and Triassic are regarded as being of secondary importance for geothermal purposes. With regard to temperatures and water yield, the Cenomanian aquifer is especially designated for balneology and recreation. The downthrow side of dominant fault should guarantee temperatures of about 20–25°C, still, the large yield and application of the heat pump technology may render its use economically feasible. The curative valor of this aquifer is of crucial importance (content of iodine and bromine). The hydrogeothermal conditions of this region, at the current stage of recognition, do not allow confirmation of its usability for the heating purposes. Improvement of the current state of the conditions detection would have occurred provided the holes in this zone were reconstructed.W pracy przeprowadzono analizę warunków hydrogeotermalnych rejonu Buska-Zdroju, typując zbiorniki cenomański, jurajski i dewoński jako potencjalne do wykorzystania w celach energetycznych i leczniczych. Szczególnie korzystne warunki geotermalne związane są z piaskowcowym zbiornikiem cenomańskim i spągową częścią wapiennego zbiornika górnej jury. Znaczenie pozostałych zbiorników wód podziemnych: dewońskiego, karbońskiego i triasowego, na obecnym etapie rozpoznania należy uznać za drugorzędne. Ze względu na temperatury, wydajności i skład chemiczny wód, zbiornik cenomański jest szczególnie predestynowany do wykorzystania w rekreacji i balneologii. W strefie regionalnej dyslokacji, po stronie skrzydła zrzuconego, wody te osiągają temperaturę 20–25°C, stąd przy dużych wydajnościach wód i zastosowaniu technologii pomp ciepła ich wykorzystanie będzie ekonomicznie uzasadnione. W aspekcie balneologii istotną cechą tych wód jest znacząca zawartość w nich jodu i bromu. Na obecnym etapie rozpoznania warunków hydrogeotermalnych nie można natomiast stwierdzić, czy możliwe jest wykorzystanie np. wód dewońskich do celów ciepłowniczych. Znaczna poprawa stanu rozpoznania tych warunków nastąpiłaby w przypadku rekonstrukcji otworów istniejących w tej strefie

Possibilities of geothermal energy utilization in BochniBrzesko area [S Poland]

Hydrogeothermal conditions of the Bochnia - Brzesko area within of Devonian, Cretaceous, Jurassic and Miocene aquifers are evaluated. Particularly favourable geothermal conditions in this area result from good hydrogeological parameters of the Late Cretaceous aquifer [Cenomanian sandstones, up to 80 m thick in this area]. Heat power estimate for one geothermal doublet [with a heat pump system] exploiting the Cenomanian aquifer yields 1.5 MWt. Currently, other aquifers in this area [Miocene, Jurassic, Devonian] are regarded as being of secondary importance for geothermal purposes

Geothermal energy of the Mesozoic Basin in the Carpathian Foredeep, Kraków Region, Poland

Although the most favourable conditions for the use of geothermal energy are found in the Tatra region, in addition, the Foreland of the Carpathians in Poland is rich in low-temperature geothermal waters, both in Cenomanian sandstones and Middle Jurassic sandstones. The geothermal activity is manifested by thermal waters in boreholes situated between the towns of Wloszczowa, Myslenice and Tarnów. Here the Mesozoic waters occur 200 to 2000 m below the surface and their temperatures vary between 20 and 70 °C. The continuous artesian outflow of geothermal waters was observed in many wells during long-term tests. The maximum artesian outflow of fresh water was observed in the zone north of Cracow, i.e. 100 m3/h with a temperature of about 20 °C. The results of the analyses which were carried out on the Mesozoic formation confirmed considerable zonation and the existence of local constraints on the reservoir parameters which result from the characteristics of the deposited environment. A distinct relationship was also noted between the total thickness and other reservoir parameters. Moreover, a strong correlation was observed between the degree of water mineralization and the distance from the infiltration zone or depth at which the waters occurred. In the western zones, located close to the recharge areas, waters are fresh or nearly fresh and their temperatures are influenced by surface waters. Favourable conditions for the financial investment in geothermal energy in the Mesozoic Basin of this region are associated with the low mineralization (allowing for exploitation with a single well) and shallowness of the aquifers (i.e. low drilling costs). The paper presents results of analyses of the temperature characteristics of the Mesozoic formation, yields from existing wells and the energy potential of geothermal waters from the point of view of future geothermal projects.Geothermal Thermal and reservoir parameters Carpathian Foredeep

Conception of geothermal energy management in Sochaczew

W artykule przedstawiono informacje geologiczne i hydrogeologiczne o poziomach wód geotermalnych w rejonie miasta Sochaczew w aspekcie wykorzystania ich dla celów ciepłowniczych (sieć ciepłownicza + park wodny). Jako najbardziej przydatny do tych celów wytypowano zbiornik kredy dolnej. Opracowany model źródła energii zawierał następujące elementy: bezpośredni wymiennik ciepła geotermalnego, pompy ciepła absorpcyjne albo sprężarkowe (alternatywnie) oraz kotły wspomagania szczytowego na wysokometanowy sieciowy gaz ziemny. Stwierdzono, że poniesione nakłady inwestycyjne na uruchomienie źródła energii i niska temperatura wody geotermalnej nie powodują redukcji ceny zakupu energii przez odbiorcę finalnego, w porównaniu do sieciowego gazu ziemnego. Wszystkie warianty zakładające wykorzystanie energii geotermalnej charakteryzują się pozytywnym efektem lokalnego ograniczenia emisji.The article presents geological and hydrogeological information on geothermal waters in the area of Sochaczew, in terms of their use for heating purposes (heating network + water park). The Lower Cretaceous aquifer was the most suitable for this purpose. The developed model of the energy source contained the following elements: direct geothermal heat exchanger, absorption or compressor heat pumps (alternatively) and peak boilers for high methane natural gas. It was found that the incurred capital expenditures for the activation of the source of energy and the low temperature of the geothermal water did not result in a reduction in the final price compared to net natural gas. All variants of geothermal energy use are characterized by positive local emissions reductions

Lower Jurassic geothermal reservoir in the Kleszczów area (Central Poland)

The paper presents results of research and drilling works related to realization of Kleszczów GT-1 borehole, performed between July 5th and November 10th, 2009. Geothermal waters will be used for space-heating and recreational purposes in a planned center of sports and recreation. While planning the drilling it was assumed that the exploitation of geothermal waters will be conducted in a closed, extraction/injection well-system. The Lower Jurassic aquifer was assumed as the most favourable reservoir for geothermal use. Drilling of Kleszczów GT-1 well confirmed the significant resources of geothermal waters. The geothermal water obtained is a brine of Cl-Na hydrogeochemical type and of TDS reaching 4.6 g/dm3. Measured well-head temperature was 52.2 stopn.C. On the third drawdown of pumping test the yield of geothermal water to 200.6 m3/h were obtained and the position of dynamic water table was at a depth of 89.9 m which corresponds to measured drawdown. The results of geological work of the Kleszczów GT-1 borehole will be used to design the second borehole (Kleszczów GT-2) for a two wells system

Exploratory drilling planned for modelling of hot dry rock (HDR) geothermal systems in the Karkonosze Mts.

Looking in Poland for geological structures suitable for hot dry rock technology (HDR - Hot Dry Rock), we propose a new integrated method for selection of geological, petrographic, petrological, geophysical and hydrogeological data in order to descriminate between suitable geological objects. This approach allows identification of the most promising regional geological units in Poland: the Sudetes Mt. and the Fore-Sudetic block. The most prospective local geological units in those areas are granitoid massifs, in particular the Karkonosze granite pluton. The abandoned Michałowice granite quarry, located within the Karkonosze pluton, is proposed as a potential drilling site that best meet the requirements for a thermal modelling study

Multi-variant analysis of the geothermal heating system in Konstantynów Łódzki

W artykule przedstawiono informacje geologiczne i hydrogeologiczne o poziomach wód geotermalnych w rejonie miasta Konstantynów Łódzki, w aspekcie wykorzystania ich dla celów ciepłowniczych. Jako najbardziej przydatny do tych celów wytypowano zbiornik jury dolnej. Opracowany wielowariantowy model źródła energii zawierał następujące elementy: bezpośredni wymiennik ciepła geotermalnego, pompy ciepła absorpcyjne albo sprężarkowe (alternatywnie) oraz przyłącze do istniejącej sieci ciepłowniczej. Najlepszym wariantem energetycznym był wariant zakładający włączenie do systemu części odbiorców systemu ciepłowniczego miasta Łodzi. W aspekcie ekonomicznym najlepszy okazał się wariant zakładający wykorzystanie energii geotermalnej przy wspomaganiu pomp ciepła przez Konstantynów Łódzki i przejęcie części odbiorców zasilanych z miejskiej sieci ciepłowniczej poza sezonem grzewczym. Wszystkie analizowane warianty wykorzystania energii geotermalnej dla Konstantynowa Łódzkiego zakładające wykorzystanie energii geotermalnej uzyskały pozytywny efekt ekologiczny w postaci redukcji emisji zanieczyszczeń.The article presents geological and hydrogeological information on geothermal waters in the area of the city of Konstantynów Łódzki, in terms of their use for heating purposes. The Lower Jurassic aquifer was selected for this purpose. The developed multi-variant power source model included the following: a direct geothermal heat exchanger, an absorption or compressor heat pump (alternatively) and a connection to an existing district heating network. The best was the option of incorporating into the system some of the recipients of the heating system of the city of Lodz into the system. In the economic aspect, the best option was the use of geothermal energy supported by heat pumps – by Konstantynów Łódzki and the takeover of part of the customers supplied from the district heating network outside the heating season. All the analyzed variants of geothermal energy used for Konstantynów Łódzki assuming the use of geothermal energy have gained a positive ecological effect in the form of the reduction of pollutant emissions