Kamil MACHOÑ
Wydzia³ Geologii, Geofizyki i Ochrony Œrodowiska Akademia Górniczo-Hutnicza
Studenckie Ko³o Naukowe „Grza³a”
al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków
Technika Poszukiwañ Geologicznych Geotermia, Zrównowa¿ony Rozwój nr 1/2012
CIEP£OWNICTWO GEOTERMALNE W NIEMCZECH
STRESZCZENIE
Energia geotermalna nale¿y w Europie do bardzo perspektywicznych odnawialnych Ÿróde³ energii pod wzglêdem mo¿liwoœci jej wykorzystania w ciep³ownictwie i ch³odnictwie. Stwierdzenie to odnosi siê zarówno do p³ytkiej, jak i g³êbokiej geotermii, zw³aszcza w perspektywie wype³niania przez pañstwa unijne zobowi¹zañ dotycz¹cych udzia³u energii ze Ÿróde³ odnawialnych w finalnym zu¿yciu energii do 2020 r., a tak¿e strategii krajowych. Przyk³adem kraju, w którym cele te s¹ z powodzeniem realizowane, s¹ Niemcy – tak¿e w przypadku ciep³owniczego wykorzystania energii geotermalnej. W artykule przedstawiono g³ówne aspekty rozwoju tego wykorzystania, wskazuj¹c m.in. na warunki z³o¿owe, eksploatacyjne, a tak¿e sprzyjaj¹ce uwarunkowania prawne i ekonomiczne.
S£OWA KLUCZOWE
Energia geotermalna, bezpoœrednie wykorzystanie, ciep³ownictwo, Niemcy
* * *
WPROWADZENIE
Produkcja ciep³a geotermalnego w Europie realizowana jest przez pompy ciep³a (tzw.
„p³ytka geotermia”) oraz ciep³ownie bazuj¹ce na wodach geotermalnych eksploatowanych z g³êbokich otworów wiertniczych (tzw. „g³êboka geotermia”). Pracuje te¿ kilka instalacji produkuj¹cych ciep³o w skojarzeniu z produkcj¹ energii elektrycznej.
Energia geotermalna jest wykorzystywana bezpoœrednio w 37 krajach tego kontynentu.
W 2009 r. zainstalowana moc w pracuj¹cych zak³adach osi¹gnê³a 23 496,308 MWt, podczas gdy produkcja ciep³a wynios³a 233 736,7 TJ (Lund i in. 2010). Pozycja Europy w tej dziedzinie na œwiecie jest znacz¹ca, siêgaj¹c 35% (rys. 1), przy czym dwa z krajów europejskich znajduj¹ siê w œwiatowej czo³owej pi¹tce pod wzglêdem zainstalowanej mocy oraz zu¿ycia ciep³a – Szwecja i Turcja (obok Chin, USA i Japonii). G³ównymi dziedzinami
bezpoœredniego wykorzystania energii geotermalnej w Europie s¹ ciep³ownictwo, k¹pieliska i balneoterapia oraz rolnictwo.
Udzia³ Niemiec w produkcji ciep³a geotermalnego w Europie wynosi oko³o 6% (rys. 2), jednak stale wzrasta. Jest to kraj, w którym produkcja tej energii przekracza 10 000 TJ/rok, podobnie jak w kilku innych przypadkach (m.in. Szwecji, Turcji, Norwegii, Islandii, Francji, Holandii). Mo¿na wiêc mówiæ o Niemczech jako jednym z wiod¹cych pod tym wzglêdem krajów w Europie, o sporej dynamice i znacznych perspektywach rozwoju.
Europa 35%
Pozosta³e kraje 65%
Rys. 1. Udzia³ Europy w œwiatowej produkcji ciep³a geotermalnego, 2009 r. (Lund i in. 2010) Fig. 1. The share of Europe in geothermal heat production worldwide, 2009 (Lund et al. 2010)
Pozosta³e kraje 94%
Niemcy 6%
Rys. 2. Udzia³ Niemiec w produkcji ciep³a geotermalnego w Europie, 2009 r. (Lund i in. 2010) Fig. 2. The share of Germany in geothermal heat production in Europe, 2009 (Lund et al. 2010)
1. G£ÓWNE REJONY WYSTÊPOWANIA ZASOBÓW WÓD I ENERGII GEOTERMALNEJ W NIEMCZECH
Zasoby wód geotermalnych w Niemczech zwi¹zane s¹ g³ównie z trzema jednostkami geostrukturalnymi: basenem pó³nocnoniemieckim, basenem molasowym przedgórza Alp (po³udniowoniemieckim) oraz rowem górnego Renu (rys. 3). Zawieraj¹ one g³ównie zasoby niskotemperaturowe (temperatury wód w z³o¿ach poni¿ej 150°C) (Schellschmidt i in. 2010).
Basen pó³nocnoniemiecki rozci¹ga siê na pó³nocy Niemiec od granicy z Holandi¹ do granicy z Polsk¹. Jest œrodkow¹ czêœci¹ basenu œrodkowoeuropejskiego, a jego mezozoiczna czêœæ zbudowana jest ze ska³ piaskowcowych, wêglanowych i ilastych, z licznymi struk- Rys. 3. Mapa obszarów perspektywicznych dla wykorzystania wód geotermalnych w Niemczech (wg Schellschmidt i in. 2010)
G³ówne obszary ze zbiornikami wód geotermalnych o temperaturach: 1 – odpowiednich dla bezpoœredniego wykorzystania (powy¿ej 60°C), 2 – odpowiednich dla produkcji pr¹du elektrycznego (powy¿ej 100°C), 3 – inne obszary
Fig. 3. Map of areas prospective for geothermal water uses in Germany (acc. to Schellschmidt et al.
2010)
Main areas with geothermal aquifers with temperatures: 1 – suitable for direct uses ( above 60°C), 2 – suitable for electricity production (above 100°C), 3 – other areas
turami tektoniki halokinetycznej (diapirami i kopu³ami solnymi). Obejmuje szeœæ serii ska³ zbiornikowych (wieku triasowego, jurajskiego oraz kredowego) wód geotermalnych, na- daj¹cych siê do bezpoœredniego wykorzystania.
Basen molasowy przedgórza Alp znajduje siê na po³udniu kraju. Zbudowany jest g³ów- nie z wapiennych i piaskowcowych utworów trzeciorzêdowych, w pod³o¿u których znajduj¹ siê formacje mezozoiczne. Zawieraj¹ one osiem zbiorników wód nadaj¹cych siê do bezpo- œredniego wykorzystania.
Rów górnego Renu przebiega od okolic Frankfurtu w kierunku po³udniowo-zachodnim do okolic Bazylei w Szwajcarii. Jest czêœci¹ du¿ego systemu uskoków przecinaj¹cych europejsk¹ platformê paleozoiczn¹. Obejmuje szeœæ zbiorników wód geotermalnych odpo- wiednich dla zastosowañ bezpoœrednich. Zwi¹zane s¹ one ze ska³ami wieku permskiego, triasowego, jurajskiego i trzeciorzêdowego (Schellschmidt i in. 2010). Tabela 1 podaje po- wierzchnie, temperatury wg³êbne i zasoby cieplnej energii geotermalnej wymienionych jednostek geostrukturalnych.
Stosunkowo du¿e powierzchnie zajmuj¹ ponadto w Niemczech obszary perspektywiczne dla wykorzystania ciep³a suchych gor¹cych ska³ (ang. HDR – Hot Dry Rocks lub EGS – Enhanced Geothermal Systems). Znajduj¹ siê one w pó³nocno-wschodnich, œrodkowo- -wschodnich oraz po³udniowych Niemczech na g³êbokoœciach rzêdu 3 km i wiêkszych (Schellschmidt i in. 2010).
2. CIEP£OWNICTWO GEOTERMALNE – PRZEGL¥D
Strukturê produkcji ciep³a geotermalnego w Niemczech mo¿na podzieliæ na dwie g³ówne grupy (Schellschmidt i in. 2010):
– produkcja scentralizowana – realizowana w du¿ych instalacjach (w pojedynczych jak na razie przypadkach w skojarzeniu z produkcj¹ energii elektrycznej w systemach binar- Tabela 1 Zasoby wód geotermalnych w perspektywicznych jednostkach geologicznych Niemiec
(na podstawie Schellschmidt i in. 2010)
Table 1 Geothermal water resources in prospective geological units in Germany
(based on Schellschmidt et al. 2010)
Jednostka Powierzchnia
[km2]
Zakres
temperatur wg³êbnych [°C]
Zasoby energii geotermalnej [1018J]
Basen pó³nocnoniemiecki 265 504 38–54 292,85
Rów górnego Renu 9 637 28–110 144,69
Basen molasowy przedgórza Alp 38 709 42–79 63,5
nych) wykorzystuj¹cych g³êbok¹ geotermiê i dostarczaj¹cych ciep³a do instalacji cen- tralnego ogrzewania, dla potrzeb rolnictwa (ogrzewanie szklarni), oœrodków rekrea- cyjno-balneoterapeutycznych,
– produkcja rozproszona – realizowana za pomoc¹ pomp ciep³a dla pokrycia potrzeb pojedynczych obiektów lub ich kompleksów.
Ca³kowita zainstalowana moc cieplna w instalacjach i obiektach korzystaj¹cych z energii geotermalnej w Niemczech wynosi³a w 2009 r. 2485,4 MWt, z czego 1800 MWtpochodzi³o z geotermii (pozosta³a czêœæ przypada³a na Ÿród³a szczytowe; Schellschmidt i in. 2010).
Tabela 2 przedstawia procentowy udzia³ obu grup w ca³kowitej produkcji ciep³a geotermal- nego – widaæ, ¿e produkcja rozproszona odgrywa dominuj¹c¹ rolê, stanowi¹c niemal 90%
ca³kowitej zainstalowanej mocy oraz 80% rocznej produkcji ciep³a.
Scentralizowana produkcja ciep³a („g³êboka geotermia”): wykorzystuje zasoby wód z uprzednio wymienionych zbiorników wód geotermalnych. Ca³kowita moc cieplna zainsta- lowana w takich instalacjach w 2009 r. wynosi³a 255,4 MWt, z czego 144 MWtpochodzi³o wy³¹cznie z wód geotermalnych, bez Ÿróde³ szczytowych (Schellschmidt i in. 2010).
Oprócz ciep³owni geotermalnych, dwie instalacje produkuj¹ ciep³o w procesie skojarzo- nym z produkcj¹ energii elektrycznej w organicznym obiegu Rankine’a (ORC). S¹ to zak³ady w Neustadt-Glewe w basenie pó³nocnoniemieckim i w Unterhaching ko³o Mona- chium w basenie molasowym przedgórza Alp. Obie instalacje skupiaj¹ siê na produkcji ciep³a (odpowiednio 17 i 38 MWt zainstalowanej ca³kowitej mocy cieplnej, natomiast 0,21 i 3,36 MWe mocy elektrycznej; tab. 3).
W 2009 r. pracowa³y w Niemczech 162 instalacje geotermalne produkuj¹ce tylko ciep³o:
dwanacie dla potrzeb centralnego ogrzewania, dwie dla ogrzewania indywidualnego oraz 148 dla potrzeb oœrodków rekreacyjno-balneoterapeutycznych (Schellschmidt i in. 2010).
Tabela 4 przedstawia zainstalowane w nich moce i roczn¹ produkcjê ciep³a w podanym roku, a tak¿e porównanie z sytuacj¹ w 2006 r., wskazuj¹ce na istotny wzrost zarówno liczby tych instalacji (ze 140 w 2006 r. do 162 w 2009 r.), jak i zainstalowanej mocy i produkcji ciep³a.
Tabela 2 Niemcy: zainstalowana moc oraz roczna produkcja ciep³a geotermalnego w produkcji
scentralizowanej i rozproszonej, 2009 r. (na podstawie: Schellschmidt i in. 2010)
Table 2 Germany: installed geothermal capacity and yearly heat generation in centralised and scattered
production, 2009 (based on Schellschmidt et al. 2010)
Typ produkcji
Zainstalowana moc Roczna produkcja
[MWt] [%] [TJ/rok] [%]
Scentralizowana (g³êboka geotermia) 255,4 10,28 2 396,5 18,77
Rozproszona (pompy ciep³a) 2 230 89,72 10 368 81,23
Razem 2 485,4 100 12 764,5 100
W tabeli 5 zestawiono natomiast zainstalowane moce i roczn¹ produkcjê ciep³a w dwunastu geotermalnych instalacjach centralnego ogrzewania w basenie pó³nocnoniemieckim i base- nie molasowym przedgórza Alp. Warto zauwa¿yæ, ¿e w 2010 r. w trakcie budowy by³o oko³o dziesiêæ nastêpnych takich instalacji ukierunkowanych na skojarzon¹ produkcjê ciep³a i energii elektrycznej i kilka na produkcjê ciep³a. Z³o¿onych by³o ponadto blisko 150 wniosków o wydanie koncesji na poszukiwanie i rozpoznanie zasobów geotermalnych (Schellschmidt i in. 2010).
Rozproszona produkcja ciep³a (pompy ciep³a – „p³ytka geotermia”): stosuje siê pompy ciep³a bazuj¹ce na wodach p³ytkich poziomów wodonoœnych lub gruntu jako dolnych Ÿród³ach tych urz¹dzeñ, przy czym znakomit¹ wiêkszoœæ stanowi¹ pompy ze Ÿród³em gruntowym, instalowane zarówno z kolektorami poziomymi jak i pionowymi, w zale¿noœci Tabela 3 Niemcy: instalacje produkuj¹ce ciep³o geotermalne w skojarzeniu z generacj¹ energii elektrycznej,
2009 r. (na podstawie: Schellschmidt i in. 2010; www.geothermie-unterhaching.de, www.gtn-online.de 2011)
Table 3 Germany: plants co-generating geothermal heating and electricity, 2009 (based on Schellschmidt et
al. 2010; www.geothermie-unterhaching.de, www.gtn-online.de 2011)
Instalacja Obszar
WydajnoϾ wody geotermalnej
[l/s]
Temperatura wody geotermalnej na wyp³ywie [°C]
Zainstalowana moc
cieplna [MWt] elektryczna [MWe]
Neustadt-Glewe Basen
pó³nocnoniemiecki 35 95 17 0,210
Unterhaching Basen molasowy
przedgórza Alp 150 122, 133 38 3,36
Tabela 4 Niemcy: zainstalowane moce ca³kowite i geotermalne oraz produkcja ciep³a, 2009 r.
(na podstawie Schellschmidt i in. 2010)
Table 4 Germany: installed total and geothermal capacities, annual heat production, 2009
(based on Schellschmidt et al. 2010)
Dziedzina Liczba
instalacji
Zainstalowana moc [MWt] Roczna produkcja ciep³a [GWh/r]
ca³kowita geotermalna
Centralne ogrzewanie 12 209,3 97,9 292,9
Ogrzewanie indywidualne 2 1,2 1,2 0,8
Rekreacja i balneoterapia 148 44,9 44,9 372
Razem (2009 r.) 162 255,4 144 665,7
Razem (2006 r.) 140 177,3 92,3 523,4
od indywidualnych uwarunkowañ. W 2009 r. ich zainstalowana moc osi¹gnê³a 2230 MWt, a produkcja ciep³a 10368 TJ, co stanowi³o blisko 90% ca³kowitej zainstalowanej mocy i ponad 81% ca³kowitego wykorzystania ciep³a geotermalnego w Niemczech (tab. 2), pod- czas gdy w 2010 r. zainstalowana moc osi¹gnê³a ju¿ poziom 2670 MWt(www.eurobserv-er.org, 2011). Ich stosowanie rozpoczêto na wiêksz¹ skalê w 1990 r. (Schellschmidt i in. 2010) i od tamtej pory obserwuje siê nieprzerwany wzrost liczby pracuj¹cych urz¹dzeñ. Ich sukces zawdziêcza siê w du¿ej mierze dobremu rz¹dowemu programowi wspieraj¹cemu inwestycje w sektorze pomp ciep³a. W latach 2008–2010 odnotowano jednak pewien spadek dynamiki sprzeda¿y, który móg³ wynikaæ z postêpuj¹cego „nasycenia” rynku, a tak¿e wprowadzenia bardziej skomplikowanych procedur prawnych zwi¹zanych z instalacj¹ pomp ciep³a oraz z ogólnej sytuacji ekonomicznej. W liczbach bezwzglêdnych jednak¿e iloœæ instalowanych co roku urz¹dzeñ nadal roœnie (rys. 4, 5); w 2009 r. wynios³a oko³o 180 000 sztuk, a szacuje siê, ¿e w 2010 r. mog³a siêgn¹æ 205 000 sztuk (www.eurobserv-er.org, 2011).
Tabela 5 Niemcy: instalacje geotermalne produkuj¹ce ciep³o w systemach scentralizowanych, 2009 r.
(na podstawie Schellschmidt i in. 2010)
Table 5 Germany: geothermal installations generating heat in centralized systems, 2009
(based on Schellschmidt et al. 2010)
Lokalizacja Region
Zainstalowana moc cieplna [MWt]
Produkcja ciep³a [GWh/r]
Temp.
max.
[°C]
Max. wydajnoœæ wody z otworów
[l/s]
geotermalna ca³kowita
Unterhaching Basen molasowy 30,4 38,0 66,6 123 150
Unterschleissheim Basen molasowy 12,9 12,9 28,3 81 90
München Riem Basen molasowy 12,0 42,0 43,3 98,4 75
Pullach Basen molasowy 9,6 9,6 21,0 102 43
Erding Basen molasowy 8,0 18,0 28,0 65 55
Simbach-Braunau Basen molasowy 7,0 40,0 67,0 80 80
Neustadt-Glewe Basen
pó³nocnoniemiecki 7,0 17,0 11,9 97 35
Straubing Basen molasowy 4,1 5,4 11,8 36,5 45
Neubrandenburg Basen
pó³nocnoniemiecki 3,8 13,8 8,3 53 28
Waren (Müritz) Basen
pó³nocnoniemiecki 1,3 10,0 2,9 63 17
Neuruppin Basen
pó³nocnoniemiecki 1,3 2,1 2,7 64 13,9
Prenzlau Basen
pó³nocnoniemiecki 0,5 0,5 1,1 108 –
Razem 97,9 209,3 292,9 – –
Niemcy s¹ jednym z dominuj¹cych w Europie krajów pod wzglêdem zarówno iloœci, jak i mocy zainstalowanych pomp ciep³a (wyprzedza je tylko Szwecja). W 2009 r. urz¹dzenia w tym kraju stanowi³y oko³o 19% ich ca³kowitej liczby oraz zainstalowanej mocy w skali ca³ej Unii Europejskiej.
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 0
5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000
Rok
Iloœæsprzedanychurz¹dzeñ
Rys. 4. Sprzeda¿ pomp ciep³a w Niemczech w latach 1996–2010 (Schellschmidt i in. 2010;
www.eurobserv-er.org, 2011. Dane dotycz¹ce 2010 r. oszacowane)
Fig. 4. Heat pumps’ sales in Germany in 1996–2010 (based on Schellschmidt et al. 2010;
www.eurobserv-er.org, 2011. Data for 2010 estimated)
2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
0 50000 100000 150000 200000 250000
Iloœæzainstalowanychurz¹dzeñ
Rys. 5. Liczba zainstalowanych geotermalnych pomp ciep³a w Niemczech w latach 2003–2010 (Sanner 2009; www.eurobserv-er.org, 2011. Dane dotycz¹ce 2010 r. oszacowane)
Fig. 5. Number of heat pumps installed in Germany in 1996–2010 (Sanner 2009;
www.eurobserv-er.org, 2011. Data for 2010 estimated)
Rok
3. PRZYK£AD GEOTERMALNEGO ZAK£ADU CIEP£OWNICZEGO – NEUSTADT-GLEWE
Ciep³owniê geotermaln¹ zasilaj¹c¹ miejsk¹ sieæ centralnego ogrzewania w Neustadt-Gle- we uruchomiono w 1995 r. Woda geotermalna o temperaturze na wyp³ywie 97°C i wysokiej mineralizacji (220 g/dm3) eksploatowana jest z piaskowców górnotriasowych basenu pó³- nocnoniemieckiego z g³êbokoœci 2,2–2,3 km. Zainstalowana geotermalna moc cieplna wy- nosi 6,5 MWt, ca³kowita 10,7 MWt (szczytowe zapotrzebowanie jest pokrywane przez kocio³ gazowy) (www.gtn-online.de, 2011). Jest to pierwsza instalacja geotermalna w Niem- czech, w której rozpoczêto produkcjê pr¹du elektrycznego przy zastosowaniu organicznego obiegu Rankine’a (ORC) – w 2003 r. rozbudowano j¹ o turbinê o mocy 210 kWe(Seibt i in.
2005).
W Neustadt-Glewe eksploatowany jest dublet geotermalny obejmuj¹cy jeden otwór produkcyjny i jeden otwór ch³onny. Strumieñ wydobywanej wody geotermalnej jest roz- dzielany na dwa obiegi. Czêœæ trafia do jednostki produkuj¹cej pr¹d elektryczny, a nastêpnie
³¹czy siê z drug¹ czêœci¹ strumienia i wraz z nim trafia na wymienniki jednostki produkuj¹cej ciep³o. Rysunek 6 przedstawia uproszczony schemat tej instalacji.
Wysoka mineralizacja wody geotermalnej wymusi³a zastosowanie odpornych na jej agresywne oddzia³ywanie materia³ów – zastosowano m.in. tytanowe wymienniki ciep³a, w³ókno szklane w innych elementach instalacji (ruroci¹gi przesy³owe i kolumny eksploa- tacyjne rur w otworach) (Seibt i in. 2005).
Ca³kowity koszt budowy instalacji w Neustadt-Glewe siêgn¹³ 9,45 mln euro, wliczaj¹c rozbudowê i renowacjê istniej¹cego wczeœniej w mieœcie systemu ciep³owniczego. Koszt urz¹dzeñ do produkcji ciep³a (konwencjonalnych i geotermalnych) wyniós³ 6,44 mln euro, co stanowi³o wiêkszoœæ ca³kowitych kosztów tego zak³adu (Lund 2005).
Tabela 6 Parametry instalacji geotermalnej w Neustadt-Glewe (na podstawie Seibt i in. 2005 oraz
www.gtn-online.de, 2011)
Table 6 Parameters of geothermal installation in Neustadt-Glewe (based on Seibt et al. 2005;
www.gtn-online.de, 2011)
Liczba otworów 2
G³êbokoœæ poziomu wód geotermalnych 2 200–2 300 m
Temperatura wody na wyp³ywie 97°C
Mineralizacja 220 g/dm3
Maksymalna wydajnoϾ wody z otworu 125 m3/h
Zainstalowana moc cieplna
geotermalna 6,5 MWt
ca³kowita 10,7 MWt
Zainstalowana moc elektryczna 210 kWe
4. ASPEKTY PRAWNE I NIEKTÓRE SPOSOBY WSPARCIA FINANSOWEGO ROZWOJU WYKORZYSTANIA ENERGII GEOTERMALNEJ W NIEMCZECH
Znacz¹cy rozwój wykorzystania energii geotermalnej w Niemczech ma swe przyczyny nie tylko w stosunkowo dobrych warunkach z³o¿owych i eksploatacyjnych, ale przede wszystkim w dobrych programach stymuluj¹cych rynek odnawialnych Ÿróde³ energii, w tym tak¿e energii geotermalnej. Programy te zapewnia³y i zapewniaj¹ ró¿ne formy wsparcia finansowego oraz uproszczenia dróg prawnych zwi¹zanych z inwestycjami w bran¿y OZE (Schellschmidt i in. 2010; www.eurobserv-e.org 2011; www.bmu.se 2011; www.egec.org 2011).
Najwa¿niejszym dokumentem, który pozwala na dynamiczny rozwój wykorzystania energii geotermalnej, jest ustawa „Akt o odnawialnych Ÿród³ach energii” (niem. Erneuer- bare Energien Gesetz, EEG) wprowadzony przez Federalne Ministerstwo Œrodowiska, Ochrony Przyrody i Bezpieczeñstwa Nuklearnego (BMU) w 2000 r. (z póŸniejsz¹ zmian¹ w 2004 i 2009 r.). Jego g³ównym celem jest osi¹gniêcie dwudziestoprocentowego udzia³u odnawialnych Ÿróde³ energii w finalnym zu¿yciu energii elektrycznej w Niemczech do 2020 r. Ustawa zapewnia³a pocz¹tkowo wsparcie tylko dla produkcji energii elektrycznej, lecz zmiana z 2009 r. wprowadzi³a wsparcie tak¿e dla skojarzonej produkcji ciep³a i elek-
Jednostka produkuj¹ca energiê elektryczn¹ (electricity production unit)
Jednostka produkuj¹ca ciep³o (heat production unit)
Odbiorca ciep³a (heat consumer)
Odbiorca energii elektrycznej (electricity consumer)
Otwór produkcyjny (production well)
Otwór ch³onny (injection well) 97 °C
Qmax= 125 m3/h
68 - 70 °C
70 - 95 °C Max 50 °C
Rys. 6. Schemat instalacji geotermalnej Neustadt-Glewe (na podstawie Seibt i in. 2005) Fig. 6. Sketch of geothermal installation in Neustadt-Glewe (based on Seibt et al. 2005)
trycznoœci w postaci subsydium w wysokoœci 3 euro za 1 kWh produkowanej energii (Schellschmidt i in. 2010).
Dla rozwoju produkcji ciep³a geotermalnego najwiêksze znaczenie maj¹ rz¹dowe plany stymulacji rynku odnawialnych Ÿróde³ energii:
– w latach 1995–1998 dzia³a³ program Federalnego Ministerstwa Gospodarki i Techno- logii (BMWI) ukierunkowany na wsparcie rozwoju rynku pomp ciep³a. Proces ubiegania siê o wsparcie by³ stosunkowo prosty i szybki: za ka¿dy kilowat zainstalowanej mocy cieplnej wyp³acane by³y subsydia, jednak nale¿a³o spe³niæ pewne okreœlone warunki (m.in. u¿ywanie w instalowanych pompach ciep³a p³ynów roboczych, które nie zawiera³y chloru). Pomimo kilku ograniczeñ programu, takich jak roczny limit wyp³acanych sub- sydiów i jego krótki czas trwania, odniós³ on sukces. Zainicjowa³ wzrost sprzeda¿y pomp ciep³a, który utrzymywa³ siê nawet po zawieszeniu tego programu (rys. 4). W 2010 r.
natomiast wsparcie finansowe dla pomp ciep³a wynosi³o 20 euro/m2ogrzewanej powierz- chni w ju¿ istniej¹cych budynkach (maksymalnie 3 000 euro) oraz 10 euro/m2 ogrze- wanej powierzchni w nowych budynkach (maksymalnie 2 000 euro);
– w 2009 r. BMU wprowadzi³o w ¿ycie ustawê „Akt o rozpowszechnieniu odnawialnych Ÿróde³ energii w sektorze ciep³ownictwa” (niem. EEWarmeG). Wymaga ona od w³aœci- cieli budynków, aby czêœæ ciep³a potrzebnego do ich ogrzania pochodzi³a ze Ÿróde³ odnawialnych (na przyk³ad poprzez pompy ciep³a);
– inny program stymulacji rynku zosta³ wprowadzony przez BMU jako czêœæ zintegrowane- go rz¹dowego programu dotycz¹cego energii i klimatu. Zapewnia on subsydia dla g³êbo- kiej geotermii – wykonywania otworów wiertniczych, budowy instalacji oraz produkcji ciep³a.
Najwa¿niejszym narzêdziem wsparcia g³êbokiej geotermii w Niemczech, nie tylko dla produkcji pr¹du elektrycznego, ale tak¿e ciep³a, jest natomiast program wsparcia finanso- wania wierceñ. Zosta³ on wprowadzony przez BMU przy wspó³pracy z niektórymi bankami i grupami ubezpieczeniowymi. Przewiduje system kredytów na wiercenia oraz – co najwa¿- niejsze – ubezpieczeñ, jeœli rzeczywiste parametry z³o¿a nie spe³ni¹ zak³adanych oczekiwañ.
5. UWAGI KOÑCOWE
Niemcy s¹ jednym z wiod¹cych w Europie krajów pod wzglêdem wykorzystania energii geotermalnej do produkcji ciep³a. Posiadaj¹ wiele ciep³owni geotermalnych, znacz¹c¹ liczbê pracuj¹cych pomp ciep³a, dziêki czemu udzia³ tego rodzaju energii w zaspokajaniu ca³ko- witego zapotrzebowania na ciep³o przez odnawialne Ÿród³a w kraju stale wzrasta. Ciep³ow- nictwo geotermalne rozwija siê prê¿nie ju¿ od lat 1990. Wzrost obserwowany jest zarówno w produkcji rozproszonej („p³ytka geotermia”), jak i scentralizowanej („g³êboka geoter- mia”) – co roku bowiem instalowane s¹ nowe pompy ciep³a i powstaj¹ nowe instalacje maj¹ce zasilaæ scentralizowane systemy ciep³ownicze. Nale¿y tak¿e podkreœliæ, ¿e sukces rozwoju wykorzystania energii geotermalnej w Niemczech jest zas³ug¹ nie tylko relatywnie
dobrych warunków geotermalnych, ale przede wszystkim odpowiedniej polityki i progra- mów wspieraj¹cych wykorzystanie energii geotermalnej i gwarantuj¹cych bezpieczeñstwo finansowe inwestycji w tej dziedzinie.
Przyk³ad Niemiec jest przydatny po wieloma wzglêdami dla warunków polskich.
LITERATURA
LUND J.W., FREESTON D.H., BOYD T.L., 2010 — Direct utilization of geothermal energy 2010 worldwide review. Proceedings World Geothermal Congress, Bali (Indonesia), 2010. Paper No. 0007 (CD).
SANNER B., 2009 – SONG on the GtV-BV, Geothermische Vereinigung e.V. Bundesverband Geothermie.
SCHELLSCHMIDT R., SANNER B., PESTER S., SCHULZ R., 2010 — Geothermal energy use in Germany.
Proceedings World Geothermal Congress, Bali (Indonesia), 2010. Paper No. 0152 (CD).
SEIBT P., KABUS F., HOTH P., 2005 — The Neustadt-Glewe geothermal power plant – practical experience in the reinjection of cooled thermal waters into sandstone aquifers. Proceedings Word Geothermal Congress, Antalya (Turkey), 2005. Paper no. 1209 (CD).
www.bmu.de, data dostêpu: 30.11.2011. Oficjalna strona Federal Ministry for the Environment, Nature Con- servation and Nuclear Safety, Germany.
www.egec.org, data dostêpu: 20.10.2011. Oficjalna strona European Geothermal Energy Council: Geothermal Heating and Cooling Action Plan, 2007.
www.eurobserv-er.org, data dostêpu: 20.10.2011. Oficjalna strona EurObserv’ER: Ground-Source Heat Pump Barometer.
www.gtn-online.de, data dostêpu: 26.11.2011. Oficjalna strona GTN – Ingenieure &Geology.
www.geothermie-unterhaching.de, data dostêpu: 11.12.2011. Oficjalna strona Geothermie Unterhaching GmbH &
Co KG.
GEOTHERMAL SPACE HEATING IN GERMANY
ABSTRACT
Geothermal energy belongs to very prospective renewable energy sources taking into account possibilities of their use for heating and cooling. This statement refers both to shallow and deep geothermics, specially in the view of fulfillment indicative targets as to the share of renewable energy sources in final energy consumption by EU-countries by 2020 as well as energy strategies in particular states. Germany is an example of the country where such targets have been successfully realized, also in case of geothermal energy. The paper presents main aspects of geothermal heating development in this country in recent years including main reservoir, exploitation conditions accompanied by favorable regulatory and financial factors.
KEY WORDS
Geothermal energy, direct uses, space heating, Germany
