Ekonomika Gruntowych Pomp Ciepła - Przykład rynku niemieckiego

• Instalacje płytkiej geotermii odzyskujące niskotemperaturowe ciepło gruntów lub wód podziemnych (systemy zamknięte i otwarte) za pomocą pomp ciepła. W warunkach niemieckich systemy te stosowane są najczęściej w indywidualnych systemach grzewczych (głównie w sektorze mieszkaniowym).
• Instalacje zamknięte bazujące na głębokich otworach rzędu 2000-3000 m, o mocy grzewczej sięgającej maksymalnie kilku MW. Z uwagi na stosunkowo małe ilości ciepła uzyskiwanego z takich otworów, instalacje grzewcze na nich oparte mogą być stosowane głównie w niewielkich, lokalnych sieciach ciepłowniczych. W zależności od uzyskiwanych temperatur mogą wymagać zastosowania dodatkowo pomp ciepła, a w okresach szczytowego zapotrzebowania na ciepło - wsparcia klasycznymi systemami grzewczymi.
• Instalacje otwarte bazujące na wodach podziemnych o temperaturze >55°C, czerpanych z głębokich otworów wiertniczych. Z uwagi na stosunkowo duże ilości uzyskiwanego ciepła i moc grzewczą, z reguły przekraczającą 5 MW, w sposób racjonalny mogą być wykorzystywane jedynie w większych sieciach ciepłowniczych (miejskich).
  

• W przypadku indywidualnych systemów ciepłowniczych geotermia niskotemperaturowa jest interesującą alternatywą w stosunku do systemów klasycznych, opartych na paliwach kopalnych. Uwzględniając całkowite koszty budowy i użytkowania instalacji w okresie jej funkcjonowania (LCC), stanowi ona tańsze lub porównywalne rozwiązanie. Jest również wyraŹnie tańsza od innych OZE.
• Geotermia głęboka, dla lokalnych i miejskich sieci ciepłowniczych jest rozwiązaniem ciągle znacząco droższym (zwłaszcza dla użytkownika końcowego) od systemów opartych na paliwach kopalnych. LCC odniesiony do jednostki wytworzonego ciepła jest wyższy od około 30% do około 60%.
• Z ekonomicznego punktu widzenia instalacje niskotemperaturowe płytkiej geotermii są znacznie efektywniejsze od instalacji głębokiej geotermii. Koszt wytworzenia jednostki energii cieplnej jest w nich niższy o około 18-25% w stosunku do dużych instalacji opartych na wodach termalnych oraz o około 25-48% w stosunku do systemów zamkniętych w głębokich otworach.
• Wśród systemów płytkiej geotermii najbardziej opłacalne ekonomicznie są zamknięte systemy otworowe. W stosunku do systemów horyzontalnych różnica w kosztach wytworzenia jednostki ciepła (uwzględniając LCC) jest stosunkowo niewielka i średnio nie przekracza 5%. Jest to jednak jeden z powodów, dla których w Niemczech te właśnie systemy zyskały największą popularność.
  

• Zasoby płytkiej geotermii - dla powierzchniowej strefy skorupy ziemskiej średnią wartość energii cieplnej możliwej do odzyskania w ciągu roku z jednostki powierzchni przyjęto w wysokości 360 MJ/(m2-rok).
• Zasoby głębokiej geotermii podane w tabeli dotyczą skorupy ziemskiej do głębokości 10 km i zakładają jednakową, uśrednioną dla całego kraju wartość stopnia geotermicznego w wysokości 30°C/km.
• Zasoby cieplne wód termalnych zostały oszacowane dla około 46% powierzchni Niemiec (4 główne, głębokie baseny sedymentacyjne), maksymalnej głębokości studni eksploatacyjnych - 3 000 m, temperaturze wód do 100 °C i uśrednionej wartości stopnia geotermicznego - 30°C/km.
  

Zasoby użytkowe (możliwe do wykorzystania) oszacowano z uwzględnieniem technicznych i środowiskowych ograniczeń oraz rzeczywistego, lokalnego zapotrzebowania na energię cieplną.

• Zasoby użytkowe płytkiej geotermii — Ich wykorzystanie jest możliwe jedynie w miejscu lokalizacji potencjalnych odbiorców ciepła (budynków i terenów otwartych). Autor wyliczył, że tereny takie zajmują w Niemczech około 5,8% powierzchni, z tego tylko 40% jest możliwych do wykorzystania z uwagi na rodzaj zabudowy i różne formalne ograniczenia (uwarunkowania techniczne i środowiskowe). Potencjalne zapotrzebowanie na niskotemperaturową energię geotermalną zostało oszacowane dla całych Niemiec w wysokości około 3,150 TJ/rok (z tego 20% w sektorze przemysłowym), czyli w wysokości ponad 3-krotnie wyższej niż rzeczywiste możliwości jej pozyskania.
• Zasoby użytkowe głębokiej geotermii — Również w tym przypadku warunkiem podstawowym    efektywnego    wykorzystania    energii    geotermalnej   jest bezpośrednia bliskość odbiorcy ciepła i odpowiednia gęstość zaludnienia. Uwzględniając różne inne ograniczenia środowiskowe i techniczne oszacowano, że tylko 0,35% powierzchni kraju może być wykorzystana do lokalizacji głębokich   otworów   geotermalnych.   Przyjmując,   że   obecna  technologia umożliwia  uzyskanie    około    200 W/m   energii    cieplnej    z  pionowych wymienników ciepła, a odległość pomiędzy otworami nie powinna być mniejsza niż 100 m, użytkowe zasoby ciepła geotermalnego oszacowano w wysokości 3,010 TJ/rok. Potencjalne zapotrzebowanie na energię cieplną, która mogłaby być czerpana za pośrednictwem głębokich wymienników otworowych, została oszacowana w wysokości 2,061 TJ/rok (w tym 0,491 TJ/rok w sektorze przemysłowym).
• Zasoby użytkowe wód termalnych - Są one jeszcze stosunkowo słabo rozpoznane. Oszacowano, że na obszarze 4 głównych basenów sedymentacyjnych technicznie możliwe byłoby uzyskiwanie około 5,140 TJ/rok (czyli o 70% więcej niż z głębokich, zamkniętych systemów). Uwzględniając jednak rzeczywiste możliwości odbioru tak pozyskanej energii, użytkowe zasoby ciepła wód termalnych są niższe prawie 4,4 razy.
  

Podsumowując ustalenia badaczy niemieckich można stwierdzić, że wykorzystanie ciepła geotermalnego do celów grzewczych w Niemczech jest ciągle znacznie kosztowniejsze niż pozyskiwanie ciepła z paliw kopalnych.

Jedynie płytka, niskotemperaturowa geotermia może być ekonomicznie konkurencyjna w stosunku do systemów konwencjonalnych.

Komentarze (0) >>

Write comment

Imię

Tytuł komentarza

Komentarz

Wyślij komentarz