Geotermia jako element transformacji energetycznej Polski
Filippovits Ewa, Lasek-Woroszkiewicz Dorota, Socha Mariusz, Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy
Występujące coraz częściej ekstremalne zjawiska pogodowe oraz konieczność podjęcia działań związanych z ograniczeniem emisji gazów cieplarnianych do atmosfery, w ostatnich latach istotnie przyczyniły się do wzrostu zainteresowania opinii publicznej światowymi problemami ekologicznymi wywołanymi rosnącą presją człowieka na środowisko. Nie tylko naukowcy, ale również politycy i zwykli obywatele zaczęli rozumieć, że nadmierne spalanie paliw konwencjonalnych może doprowadzić do niekorzystnych zmian środowiska w skali globalnej. W przestrzeni publicznej coraz częściej podnoszony jest problem globalnego ocieplenia klimatu i potrzeby ograniczania czynników wywołujących to zjawisko. Ocieplenie klimatu jest następstwem wzrostu średniej temperatury Ziemi i powoduje zakłócenie naturalnego charakteru poszczególnych pór roku, wzrost intensywności zjawisk atmosferycznych, a także zmiany w świecie fauny i flory. Główną przyczyną globalnego ocieplenia oraz niekorzystnych zmian w środowisku i atmosferze jest wzrost stężenia gazów cieplarnianych, takich jak: dwutlenek węgla, metan, podtlenek azotu i freony. Gazy te tworzą wokół Ziemi powłokę powstrzymującą (zmniejszającą) naturalny proces wypromieniowywania energii cieplnej Ziemi (energii otrzymanej z kosmosu i ciepła własnego planety), co prowadzi do jej przegrzania. Wzrost ilości gazów cieplarnianych w atmosferze, stanowiący obecnie ogromny problem ekologiczny, spowodowany jest intensywnym spalaniem paliw kopalnych, zwłaszcza w ciągu ostatnich 150 lat, oraz procesami wytwórczymi, związanymi z produkcją energii i jej konsumpcją. Skutki ocieplenia klimatu odczuwalne są na całym świecie. W wielu regionach znacznie częściej występują ekstremalne zjawiska przyrodnicze, takie jak huragany czy powodzie, powodujące ogromne straty materialne. Potwierdzają to dane firm ubezpieczeniowych, które wskazują na istotny wzrost szkód wywołanych przez klęski żywiołowe. W związku z tym, konieczne jest podjęcie szeroko zakrojonych działań społeczności międzynarodowej dla przewidywania i zmniejszania skali zjawiska globalnego ocieplenia (Socha 2008).
Takie działania podjął także polski rząd, który przyjął ambitne cele związane z ograniczeniem emisji gazów cieplarnianych do atmosfery i jako państwo członkowskie Unii Europejskiej zobowiązał się do zapewnienia co najmniej 23% udziału energii ze źródeł odnawialnych w końcowym zużyciu energii brutto w 2030 roku (Krajowy plan na rzecz energii i klimatu na lata 2021-2030; Polityka energetyczna Polski do 2040 r.). Jednym z możliwych kierunków realizacji przyjętych celów jest zwiększenie zagospodarowania energii geotermalnej do celów ciepłowniczych. W Polsce od wielu lat toczy się ożywiona dyskusja na temat wykorzystania energii wód termalnych. Pojawiają się w niej zarówno głosy przekonanych o tym, że energia wód termalnych może całkowicie zastąpić konwencjonalne nośniki energii, jak i opinie tych, dla których tego typu inwestycje nie posiadają uzasadnienia ekonomicznego ani społecznego. W ostatnich latach rząd podjął szereg działań, wspierających rozwój geotermii w Polsce. Są to przede wszystkim programy pomocowe oferujące dotacje finansowe dla samorządów wyrażających chęć zagospodarowania potencjału geotermalnego. Wsparcie samorządów zainteresowanych rozwojem geotermii odbywa się również na płaszczyźnie doradczej. Z inicjatywy Głównego Geologa Kraju, Państwowa Służba Geologiczna wykonuje dla zainteresowanych jednostek samorządu terytorialnego bezpłatne opinie na temat potencjału geotermalnego możliwego do wykorzystania na ich terenie. Już blisko 150 miast i gmin (według stanu na 31 marca
2022 r.) otrzymało eksperckie opracowania z informacją na temat możliwych dalszych kroków inwestycyjnych w zakresie rozwoju ciepłownictwa geotermalnego.
Według oceny ekspertów perspektywy dla ujmowania i zagospodarowania wód termalnych istnieją na znacznym obszarze naszego kraju. Na obszarze Niżu Polskiego związane są one ze zbiornikami wód termalnych kredy dolnej i jury dolnej (Górecki, red. 2006; Socha, red. 2020). Obok Niżu Polskiego, perspektywy związane z ujmowaniem wód termalnych istnieją również w obrębie paleogeńsko-mezozoicznych formacji niecki podhalańskiej (Górecki, red. 2011). Mimo ograniczonego, zwykle jedynie punktowego rozpoznania, za perspektywiczne uznaje się również obszary Sudetów i bloku przedsudeckiego, w obrębie których strefami szczególnie perspektywicznymi dla występowania wód termalnych są spękania i głębokie rozłamy tektoniczne w skałach krystalicznych (Dowgiałło, Fistek 2008). Zainteresowanie geotermią w Polsce, jako źródłem energii odnawialnej, częściowo odzwierciedla ilość projektów robót geologicznych
na wykonanie otworu wiertniczego w celu ujęcia wód termalnych, zatwierdzanych przez właściwych miejscowo marszałków województw. Zgodnie ze stanem na 31 grudnia 2020 r. w mocy pozostawały 94 projekty, w ramach których zaplanowano wykonanie 97 otworów wiertniczych ujmujących wody termalne (rysunek 1) (Felter i in. 2021).
Rysunek 1. Lokalizacja planowanych i realizowanych prac związanych z ujmowaniem wód termalnych na tle obszarów perspektywicznych dla ujmowania wód termalnych
Dzięki intensyfikacji prac związanych z ujmowaniem wód termalnych, każdego roku obserwuje się wyraźny wzrost ich zasobów (rysunek 2). Do końca 2020 r. łączne zasoby eksploatacyjne ujęć wód termalnych i leczniczych termalnych wynosiły 6 135,19 m3/h. Zostały one zatwierdzone dla 63 złóż wód termalnych, spośród których 28 charakteryzuje się także właściwościami leczniczymi, zgodnie z ustawą Prawo geologiczne i górnicze (Dz. U. 2021 poz. 1420 z późn. zm.). Pobór wód termalnych do celów gospodarczych od lat nieznacznie przekracza 20% wszystkich zatwierdzonych zasobów eksploatacyjnych tego typu wód. W 2020 r. wyniósł 11 745 081,19 m3 (Sokołowski, Skrzypczyk 2021).
Rysunek 2. Zmiany zasobów eksploatacyjnych ujęć wód termalnych (w tym leczniczych termalnych) w latach 2000-2020 (na podstawie Bilansów zasobów złóż kopalin
w Polsce za lata 2000-2020; http://geoportal.pgi.gov.pl/surowce)
Skutkiem podejmowanych inwestycji mających na celu wykorzystanie energii wód termalnych do ciepłownictwa będzie osiągnięty efekt ekologiczny przejawiający się zmniejszeniem lub całkowitym wyeliminowaniem niskiej emisji, za którą odpowiada głównie produkcja ciepła i ciepłej wody użytkowej w ciepłowniach i gospodarstwach domowych z użyciem stałych paliw kopalnych.
Obecnie w Polsce funkcjonuje sześć ciepłowni geotermalnych. Dysponują one
16 otworami, z których 9 przeznaczonych jest do eksploatacji wód termalnych, a 7 służy
do zatłaczania schłodzonych wód do górotworu. Woda wykorzystywana do celów ciepłowniczych charakteryzuje się temperaturą na wypływie od 41°C w Mszczonowie (otwór Mszczonów IG-1) do 86°C w Bańskiej Niżnej (otwór Bańska PGP-3). Wydajność otworów eksploatacyjnych wynosi od 60 m3/h w Mszczonowie do 550 m3/h w Bańskiej Niżnej (otwór Bańska PGP-1). Największymi łącznymi zasobami eksploatacyjnymi ujęć dysponuje PEC Geotermia Podhalańska S.A. – wynoszą one 1070 m3/h (Felter i in. 2021). W Polsce, obok ciepłowni komunalnych istnieją również ciepłownie lokalne, które ogrzewają pojedyncze budynki. Są one zlokalizowane w Bukowinie, Cieplicach, Cudzynowicach, Karpnikach i Kleszczowie.
Mimo wyraźnego wzrostu zainteresowania ujmowaniem i zagospodarowaniem wód termalnych do celów ciepłowniczych, w 2020 r. energia geotermalna stanowiła w Polsce zaledwie 0,2% udziału w pozyskaniu energii ze źródeł odnawialnych. Z wód termalnych uzyskano 1 073 TJ energii (Berent-Kowalska i in. 2021). W ostatnich latach kraje europejskie intensyfikują działania na rzecz nie tylko poprawy stanu środowiska naturalnego, ale także niezależności energetycznej. Obecna sytuacja geopolityczna w Europie spowodowała podjęcie procesu dywersyfikacji źródeł dostaw paliw oraz szybsze odchodzenie od paliw konwencjonalnych na rzecz odnawialnych źródeł energii. Ten niezwykle pożyteczny i w gruncie rzeczy konieczny trend powinien jednak uwzględniać istotne różnice w miksach energetycznych poszczególnych krajów. Energia geotermalna w Polsce z pewnością nie zastąpi w całości tej uzyskiwanej z innych źródeł, jednak może i powinna stać się jednym
z głównych elementów miksu energetycznego.
Literatura
Berent-Kowalska G., Jurgaś A., Kacprowska J., Szymańska M., Moskal I. 2021. Energia ze źródeł odnawialnych. GUS, Warszawa.
Bilanse zasobów złóż kopalin w Polsce za lata 2000-2020; http://geoportal.pgi.gov.pl/surowce.
Dowgiałło J., Fistek J. 2008. Wody mineralne. Prowincja sudecka. [W:] Hydrogeologia regionalna Polski t. 2, Wody mineralne, lecznicze i termalne oraz kopalniane, s. 57-77.
Felter A., Filippovits E., Gryszkiewicz I., Lasek-Woroszkiewicz D., Skrzypczyk L., Socha M., Sokołowski J., Sosnowska M., Stożek J. 2021. Mapa Zagospodarowania Wód Podziemnych Zaliczonych do Kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2020 r. Tekst objaśniający do mapy w skali 1: 1 000 000. PIG-PIB, Warszawa.
Górecki W., red. 2006. Atlas zasobów geotermalnych na Niżu Polskim. Formacje mezozoiku. AGH, Kraków.
Górecki W., red. 2011. Atlas zasobów wód i energii geotermalnej Karpat Zachodnich. AGH, Kraków.
Krajowy plan na rzecz energii i klimatu na lata 2021-2030. Założenia i cele oraz polityki i działania. Ministerstwo Aktywów Państwowych, Warszawa, 2019.
Polityka energetyczna Polski do 2040 r. Załącznik do uchwały nr 22/2021 Rady Ministrów z dnia 2 lutego 2021 r. Ministerstwo Klimatu i Środowiska, Warszawa, 2021.
Socha M. 2008. Geośrodowiskowe uwarunkowania wykorzystania energii wód termalnych paleogeńsko-mezozoicznego zbiornika podhalańskiego. Praca doktorska. Archiwum Wydziału Geologii Uniwersytetu Warszawskiego.
Sokołowski J., Skrzypczyk L. 2021. Solanki, wody lecznicze i termalne. [W:] Szuflicki M., Malon A., Tymiński M. (red.) Bilans zasobów złóż kopalin w Polsce wg stanu na 31 XII 2020 r. PIG-PIB, Warszawa.
Ustawa z dnia 9 czerwca 2011 r. Prawo geologiczne i górnicze (Dz. U. 2021 poz. 1420 z późn. zm.).