Ciepło z wnętrza ziemi w polskich domach. Ekspert AGH: nasz potencjał to nawet 300 ciepłowni geotermalnych

Paweł Kurek, dziennikarz portalu PolskieRadio24.pl: Geotermia to energia cieplna pochodząca z wnętrza Ziemi. W jakiej formie jest ona tam zakumulowana?

Mgr inż. Marek Hajto z Akademii Górniczo-Hutniczej, wiceprezes Polskiego Stowarzyszenia Geotermicznego i członek zarządu Międzynarodowej Asocjacji Geotermalnej (IGA): Energia geotermalna jest ciepłem zmagazynowanym w skorupie ziemskiej, w wodach geotermalnych lub suchych gorących skałach. W Polsce, według prawa geologiczno-górniczego, obowiązuje nazwa „wody termalne”, natomiast powszechnie używamy terminu „wody geotermalne”, który zwykle dotyczy energetycznego wykorzystania zasobów geotermalnych, a nie balneoterapii i rekreacji. Ostatnio coraz większą uwagę skupia się także na wykorzystaniu energii geotermalnej zakumulowanej w tzw. płytkim profilu geologicznym, do gł. ok. 100-200 m. Energia tak zakumulowana pozyskiwana jest z wód gruntowych i/lub z gruntu (tzw. gruntowe wymienniki ciepła).

Poza Islandią - która może produkować 26 proc. elektryczności dzięki geotermii, a w sektorze ciepłownictwa geotermia ma największy, bo aż 97-procentowy udział energii - jakie jeszcze kraje mają uwarunkowania geologiczne, które pozwalają czerpać energię zakumulowaną we wnętrzu ziemi?

W zależności od technologii i charakteru występowania tych zasobów geotermalnych dzielimy je na wysokotemperaturowe i niskotemperaturowe. W zasięgu globalnym zasoby wysokotemperaturowe to są te, w których temperatura wody wynosi ponad 150 st. C. Zlokalizowane są one głównie w miejscach kontaktu płyt litosfery, gdzie występuje aktywność wulkaniczna tzw. rings of fire. Islandia jest położona na styku płyt północnoamerykańskiej i europejskiej, to są strefy aktywne wulkanicznie. W tym miejscu występują zasoby wysokotemperaturowe, które wykorzystywane są głównie do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej. W Europie również we Włoszech wykorzystywane są wysokotemperaturowe zasoby. Tam też w 1904 roku powstała pierwsza elektrownia geotermalna w Larderello. Takie zasoby posiada też Turcja. Natomiast większa część kontynentu charakteryzuje się zasobami niskotemperaturowymi, czyli takimi, gdzie temperatura wody osiąga poniżej 150 st. C, a nawet poniżej 100 st. C. W tych miejscach preferowanym sposobem wykorzystania wód geotermalnych jest ciepłownictwo.

Jaki potencjał geotermalny ma Polska? Wiadomo, że nie jest on w pełni wykorzystany.

W Polsce obecnie funkcjonuje 6 ciepłowni geotermalnych (pierwsza instalacja w kraju została uruchomiona na początku lat 90. XX w. na Podhalu oraz w pięciu miastach na Niżu Polskim: w Mszczonowie, Uniejowie, Poddębicach, Pyrzycach i Stargardzie - przyp. red.), które produkują energię cieplną z takich zasobów. Natomiast z naszych analiz, które przeprowadziliśmy w latach 2006-2013, wynika, że około 40 proc. powierzchni Polski - w głównej mierze centralnej i północno-zachodniej - ma duży potencjał do budowy ciepłowni. Są to zasoby, które pozwoliłyby na budowę nawet 300 ciepłowni geotermalnych.

Dlaczego zatem tych ciepłowni nie powstało więcej? Czy ograniczeniem jest tu koszt budowy infrastruktury wraz z odwiertem, który szacunkowo może wynieść nawet kilkadziesiąt milionów złotych? Czy to kwestia dostępu technologii?

Technologia jest ogólnodostępna i wywodzi się z przemysłu naftowego. To są technologie znane w Polsce. W naszym kraju są dwie duże firmy wiertnicze, które z powodzeniem są w stanie wykonać takie wiercenia nawet do głębokości 7 km. Geotermia charakteryzuje się wysokimi kosztami inwestycyjnymi, ale koszty eksploatacyjne są nieporównywalnie niższe niż innych instalacji, które produkują ciepło. Najbardziej kosztowne jest wiercenie otworu geotermalnego i budowa części nawierzchniowej. Otwór (źródło geotermalne) może stanowić nawet około 70 proc. całkowitych kosztów inwestycyjnych. Pozostała część napowierzchniowa, w tym wymienniki ciepła, gdzie odbiera się ciepło od wody geotermalnej, to jedynie ułamek kosztów inwestycyjnych. Aby geotermia była bardziej opłacalna ekonomicznie, dąży się do tego, żeby lokalizować instalacje geotermalne w niewielkiej odległości od odbiorców, najlepiej w lokalizacjach, gdzie istnieje sieć ciepłownicza.

Czy jest szansa, że w obliczu wojny na Ukrainie i dążenia państw, w tym Polski, do dywersyfikacji źródeł energii geotermia w naszym kraju będzie się szybciej rozwijała, że będzie powstawało więcej ciepłowni tego typu? Jakie mamy do tego narzędzia?

Głównym problemem była tu bariera finansowa dotycząca wierceń próbnych w danych lokalizacjach. Prace, które prowadzimy na Akademii Górniczo Hutniczej, wskazały potencjalne lokalizacje nowych inwestycji geotermalnych, natomiast każdorazowe wykonanie otworu musi być poprzedzone opracowaniem studium wykonalności oraz wykonaniem projektu robót geologicznych i w końcowym etapie odwierceniem otworu poszukiwawczo-rozpoznawczego, który potwierdzą lub zaprzeczą, że takie zasoby tam są. A to jest kosztowne.

Jednym z elementów, który spowodował, że geotermia od kilku lat rozwija się w Polsce w szybszym tempie, jest priorytetowy program Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej pn. "Udostępnianie wód termalnych w Polsce". Jego celem jest sfinansowanie inicjatyw budowy instalacji geotermalnych i odwiercenia otworu geotermalnego. Beneficjentem tego programu są jednostki samorządu terytorialnego. Z wnioskami o dofinansowanie takich projektów występują przede wszystkim gminy.

Jakim zainteresowaniem cieszy się ten program i jakie są jego efekty?

We wrześniu skończył się drugi nabór do tego programu. Pierwszy zakończył się w zeszłym roku. Wówczas na ten projekt przeznaczono 230 mln złotych. Wybrano 15 lokalizacji, którym zapewniono wykonanie pierwszych otworów geotermalnych.

Kto między innymi jest beneficjentem tego programu? Które gminy?

To są otwory zlokalizowane głównie w centralnej Polsce. Między innymi były to takie miejscowości jak: Otwock, Żyrardów, Wołomin, Gąsawa, Jasienica, Łowicz, Mława, Dębno czy Trzebnica. W tym roku, po wybuchu wojny na Ukrainie, pula została zwiększona do 480 mln złotych, przedłużono też termin składania wniosków do 30 września, pierwotnie był do końca czerwca. Program zakłada sfinansowanie 30 głębokich otworów geotermalnych.

To jednak wciąż niewielka liczba gmin, jeśli uwzględnimy państwa badania i potencjał geotermalny Polski.

Nie licząc tych sześciu istniejących ciepłowni i ostatnich edycji programu, gdzie łącznie może powstać kilkadziesiąt kolejnych ciepłowni, to potencjał geotermalny jest nadal do wykorzystania w większym zakresie. Tu też pojawia się taki czynnik, czy wykorzystanie potencjału geotermalnego - ze względów geologicznych i ekonomicznych - w każdym z przypadków będzie zasadne. Ten potencjał, 300 ciepłowni, o którym mówiłem na początku rozmowy, dotyczy tylko kontekstu geologicznego, ale na to trzeba nałożyć inne uwarunkowania. Takie jak to, czy istnieje system ciepłowniczy, możliwości dopięcia tej geotermii do istniejącego systemu ciepłowniczego. Ponieważ trzeba pamiętać, że często nasze systemy ciepłownicze wymagają wysokich parametrów zasilania, często powyżej 100 st. C. Wykorzystanie zasobów geotermalnych, które charakteryzują się temperaturą poniżej 100 st. C., wymaga większego wkładu technologicznego.

Rozumiem, że w takiej sytuacji woda musiałaby być jeszcze dogrzana przy wykorzystaniu innych źródeł energii.

Tak, ale to jest problematyczne głównie w starym budownictwie, ponieważ w nowym budownictwie, czy w budynkach, w których przeprowadzono termomodernizację, parametry zasilania schodzą do 70 st. C. i w tej sytuacji geotermia staje się dobrym źródłem do bezpośredniego włączenia do tych sieci ciepłowniczych.

Skoro rozmawiamy o kwestiach technicznych, to proszę jeszcze powiedzieć, jaka jest podstawowa zasada działania ciepłowni geotermalnej. Przecież nie chodzi o to, że woda geotermalna bezpośrednio trafia do naszych kaloryferów. Ten proces jest bardziej złożony.

Aby taka ciepłownia mogła działać, potrzebny jest otwór geotermalny (często 2 otwory), którym będziemy eksploatować wodę geotermalną. Jest część podziemna i część napowierzchniowa takiej inwestycji. W części napowierzchniowej - upraszczając - znajduje się wymiennik ciepła. Jeżeli chodzi o stronę geologiczną, to często w naszych warunkach wody mają duże zasolenie, które przekracza 100 g/l i ze względów środowiskowych musimy zatłaczać tę wodę. W praktyce oznacza to, że musimy wykonać dwa otwory (produkcyjny i zatłaczający), które stanowią system eksploatacji. Jednym otworem - mówiąc w uproszczeniu - pompujemy wodę i przepuszczamy ją przez wymiennik ciepła, po czym drugim otworem zatłaczamy ją z powrotem do złoża, skąd została wyeksploatowana. Czyli woda geotermalna zwykle nie jest bezpośrednio wykorzystywana w sieci ciepłowniczej, jest ona bowiem odizolowana przez wymiennik ciepła, który połączony jest z siecią ciepłowniczą. Ale na przykład na Podhalu każdy z odbiorców ma swój wymiennik ciepła w domu. Jest to związane z tym, że tam woda termalna ma niską mineralizację (zasolenie) poniżej 3 g/l. Taka woda może być tłoczona bezpośrednio w sieci ciepłowniczej.

Na koniec naszej rozmowy warto też wspomnieć, że najgłębszy odwiert geotermalny na świecie ma szansę powstać właśnie na wspomnianym przez pana Podhalu. Co to za projekt?

Na Podhalu wykorzystuje się wody geotermalne od początku lat 90. Wówczas zagospodarowano tam otwór badawczo-poszukiwawczy Bańska IG-1. Był to otwór badawczy w kierunku poszukiwań ropy i gazu. W kolejnych latach rozpoznano możliwości wykorzystania geotermii na większą skalę. Odwiercono kolejne otwory, powstała spółka Geotermia Podhalańska, która zaspokaja potrzeby niemal całego Podhala. Projekt, o którym pan mówi, jeśli zostanie dokończony, powinien być zrealizowany w ciągu 5 lat. Powstaje on z inicjatywy lokalnej społeczności, w tym wójta gminy Szaflary Rafała Szkaradzińskiego. Jego celem jest zaopatrzenie tą metodą w ciepło mieszkańców gminy Szaflary i być może Nowego Targu. W miejscu powstania tego odwiertu prowadzone są już prace. Otwór geotermalny ma mieć 7 km. Eksperci spodziewają się, że temperatura wód może być wystarczająca, by w jakimś stopniu pozyskiwać z niej również energię elektryczną. Rzeczywiście, gdyby ten projekt się powiódł, to byłby to najgłębszy odwiert geotermalny na świecie.