Źródła ciepła niskotemperaturowego dostępnego dla gruntowych pionowych wymienników ciepła. Uwarunkowania środowiskowe i techniczne

Marta Wiśniewska; Jacek Forysiak

doi:10.18778/1427-9711.13.04

Autor

Marta Wiśniewska Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, Katedra Geomorfologii i Paleogeografii
Jacek Forysiak Uniwersytet Łódzki, Wydział Nauk Geograficznych, Katedra Geomorfologii i Paleogeografii https://orcid.org/0000-0002-0084-4436

DOI:

https://doi.org/10.18778/1427-9711.13.04

Słowa kluczowe:

geotermalne/gruntowe pompy ciepła (GPC), warunki gruntowo-wodne dla GPC, energia niskiej entalpii

Abstrakt

Wykorzystanie niskotemperaturowego ciepła, zawartego w przypowierzchniowych warstwach skorupy ziemskiej jest jednym ze sposobów zagospodarowania energii geotermalnej. Pozyskiwana jest ona za pomocą gruntowych pomp ciepła (GPC). Instalowanie gruntowych pomp ciepła z pionowymi wymiennikami jest korzystne z punktu widzenia efektywności ekonomicznej, niewielkiego wpływu na środowisko oraz poszerzania zakresu wykorzystania odnawialnych źródeł energii. W artykule podano najważniejsze uwarunkowania środowiskowe: gradient geotermiczny, naturalny ziemski strumień ciepła, przewodność cieplną skał oraz lokalne warunki hydrogeodynamiczne. Wskazane zostały podstawowe warunki techniczne dla instalacji gruntowych pomp ciepła. Zwrócono również uwagę na znaczenie parametrów termicznych skał. W Polsce liczba zainstalowanych gruntowych pomp ciepła jest niższa w porównaniu z innymi krajami europejskimi. Jednym z problemów w zastosowaniu tych urządzeń jest niewystarczające rozpoznanie specyficznych warunków gruntowo-wodnych pod pionowe gruntowe wymienniki ciepła, co wpływa na ekonomiczną efektywność tego typu inwestycji. Artykuł jest przeglądem publikacji poświęconych zarysowanemu problemowi.

Pobrania

Statystyki pobrań niedostępne.

Bibliografia

Banks D., 2008, An introduction to thermogeology, ground sources heating and cooling, Blackwell, Oxford, UK. s. 1‒296. DOI: https://doi.org/10.1002/9781444302677

Chiasson A., Ress S.J., Spitler J.D., 2000, A preliminary assessment of the effects of ground-water flow on closed-loop ground-source heat pump system, ASHRAE Transaction, 160 s.

Chmura K., 1968, Przewodność cieplna skał i węgli górnośląskiego karbonu, „Górnictwo”, 26, Politechnika Śląska, Zeszyt Naukowy, 190, Gliwice, s. 3‒127.

Clauser C., 1999, Thermal signatures of heat transfer processes in the Earth’s crust, Springer, Berlin, 111 s. DOI: https://doi.org/10.1007/BFb0021871

Gąsior I., Przelaskowska A., 2010, Charakterystyka parametrów termicznych skał mezopaleozoicznych z rejonu Kraków‒Dębica, „Nafta‒Gaz”, 56, s. 663‒667.

Gehlin S., Hellström G., 2003, Comparison of four models for thermal response test evaluation,. ASHRAE Transactions, 109. s. 1–12.

Gonet A. (red.), 2011, Metodyka identyfikacji potencjału cieplnego górotworu wraz z technologią wykonywania i eksploatacji otworowych wymienników ciepła, Wydawnictwo AGH, Kraków, 439 s.

Górecki W. (red.), 2006, Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim, Ministerstwo Środowiska, NFOŚiGW, AGH, PIG, Kraków.

Hurter S., Haenel R. (red.), 2002, Atlas of geothermal resources in Europe, Office for the Official Publications of the European Communities, Luxemburg.

Kapuściński J., Rodzoch J., Rodzoch A., 2010, Geotermia niskotemperaturowa w Polsce i na świecie, Borgis, Warszawa, s. 59‒102.

Kępińska B., 2006, Energia geotermalna ‒ wykorzystanie na świecie i w Europie, „Polityka Energetyczna”, 9, Zeszyt specjalny, s. 545‒555.

Kępińska B., 2013, Stan wykorzystania energii geotermalnej w Europie, Technika Poszukiwań Geologicznych. Geotermia, Zrównoważony Rozwój, 2, s. 5‒23.

Kjaran S.P., Elliason J, 1983, Geothermal reservoir enginnering, Lecture Notes, UNU Geothermal Training Programme.

Linacre E., Geerts B., 1997, Climates and weather explained, Routledge, London, 432 s. DOI: https://doi.org/10.4324/9780203291030

Majorowicz J., 1974, Obraz pola cieplnego Ziemi w obszarze Polski, „Rocznik Polskiego Towarzystwa Geologicznego”, 44(2‒3), s. 425‒443.

Ochsner K., 2007, Geothermal heat pumps. A guide to planning and installing, Earthscan London, Sterling, s. 11‒69.

Rdzany Z., 2011, Wpływ energii geotermalnej na dynamikę strumieni lodowych lądolodu warty w Polsce środkowej, [w:] Zieliński A. (red.), Znane fakty – nowe interpretacje w geologii i geomorfologii, Instytut Geografii UJK w Kielcach, s. 49‒63. DOI: 11089/1146

Rybach L., Sanner B., 2000, Ground-source heat pump systems; the European experience, „Geo-Heat Center Bulletin”, 21(1), s. 16‒26.

Rychlicki S., Twardowski K., Trafle J., Krochmal J., 1979, Wybrane materiały do ćwiczeń laboratoryjnych z inżynierii złożowej i geofizyki wiertniczej, Skrypty uczelniane Nr 686, Akademia Górniczo-Hutnicza im. S. Staszica w Krakowie, s. 6‒98.

Sanner B., Reuss M., Mands E., Müller J., 2000, Thermal Response Test ‒ Experiences in Germany, Proceedings Terrastock, s. 177‒182.

Sanner B., Karytsas C., Mendrinos, Rybach L., 2003, Current status of ground source heat pumps and underground thermal energy storage in Europe, „Geothermics”, 32, s. 579‒588. DOI: https://doi.org/10.1016/S0375-6505(03)00060-9

Schmuck A., 1966, Zarys hydrometeorologii, PWN, 160 s.

Śliwa T., Kotyza J., 2003, Application of existing wells as ground heat source for heat pumps in Poland, „Applied Energy”, 74(1‒2), s. 3‒8. DOI: https://doi.org/10.1016/S0306-2619(02)00125-3

Śliwa T., Gonet A., 2010, Analysis of Borehole Heat Exchangers Design in View of Stream of Heat Exchange Maximization with the Rock Mass, Proceedings World Geothermal Congress, Bali, Indonesia, 25‒29 April 2010, s. 1‒7.

Śliwa T., Gonet A., 2011, Analiza efektywności wymiany ciepła w wymiennikach otworowych różnej konstrukcji, „Wiertnictwo Nafta Gaz”, 28(3), s. 555‒570.

Śliwa T., Rosen M.A., 2013, Heat Transfer Effectiveness of Borehole Heat Exchangers for Various Grouts: Analysis based on Numerically Simulated Thermal Response Tests, EIC Climate Change Technology Conference, CCTC 2013, s. 1‒12.

Sokołowski J., 1996, Polska Szkoła geotermalna – zasady projektowania zakładów geotermalnych, PAN CPPGSMiE, PGA.

Szewczyk J., Hajto M., 2006, Strumień cieplny a temperatury wgłębne na obszarze Niżu Polskiego, [w:] Górecki W. (red.), Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim, Wydawnictwo Ministerstwa Środowiska, NFOŚiGW, AGH, PIG, Kraków, s. 143‒146.

Szewczyk J., 2010, Geofizyczne oraz hydrogeologiczne warunki pozyskiwania energii geotermicznej w Polsce, „Przegląd Geologiczny”, 58(7), s. 566‒573.

Szewczyk J., 2011, Im głębiej, tym cieplej, Państwowy Instytut Geologiczny, Zakład Hydrogeologii i Geologii Inżynierskiej www.pig.gov.pl

TransGeoTherm 2014, Projekt realizowany przez Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy ‒ Oddział Dolnośląski (PIG‒PIB OD) oraz saksońską służbę geologiczną – Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG), s. 3‒30.

Ungemach P., 1987, Reservoir Engineering Assessment of Low Enthalpy Geothermal Field Paris Basin, [w:] Okandan E. (red.), Geothermal Reservoir Engineering, Kluwer Academic Publishing, 332, s. 1‒27. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-009-3691-1_17

Witte H.J.L., van Gelder G., Spitler J.D., 2002, In-Situ Thermal Conductivity Testing: A Dutch Perspective, ASHRAE Transactions, 108(1), s. 1‒21.