Prace naukowe GIG » wydawnictwa z 2012 roku

Wody geotermalne regionu górnośląskiego i ich zasoby energetyczne


Wody geotermalne regionu górnośląskiego i ich zasoby energetyczne

Eleonora Solik-Heliasz

Cena brutto: 59,00 zł

do koszyka

Oprawa: karton foliowany
Wydawnictwo: GIG
Data wydania: 2012
Język książki: polski

Opis książki:
W polityce energetycznej i ekologicznej wielu państw Europy przewiduje się wzrost wy-korzystania energii pochodzącej ze źródeł odnawialnych. W ramach przedstawianej pracy podjęto więc badania nad występowaniem wód geotermalnych oraz związanych z nimi zaso-bów energetycznych. Skupiono się zwłaszcza na metodach ich szacowania. Celem niniejszej pracy było określenie zasobów wydobywalnych energii geotermalnej w wybranych seriach skalnych oraz przedziałach głębokościowych, a także określenie czynników warunkujących odbiór energii. Obszarem badań był region górnośląski, to jest obszar Górnośląskiego Zagłębia Węglowego oraz jego przedpola w granicach województwa śląskiego. Właściwa ocena zasobów energii jest podstawą udanych inwestycji związanych z eksplo-a-tacją wód geotermalnych. W toku badań stwierdzono, że dotychczasowe metody określania zasobów energii dają zróżnicowane wyniki. Stąd poddano je analizie i w efekcie zapropono-wano nowe wzory obliczeniowe oraz sposób modyfikacji wzorów już istniejących. Podstawą wnioskowania dotyczącego zasobów energii geotermalnej była szczegółowa analiza warunków hydrogeologicznych. O możliwości pozyskania energii geotermalnej decy-duje bowiem zawodnienie górotworu, a nie tylko jego temperatura. Za perspektywiczne do pozyskiwania energii uznano serie wodonośne: mioceńskich warstw dębowieckich, górnokar-bońskich utworów krakowskiej i górnośląskiej serii piaskowcowej oraz serii paralicznej, jak również dolnokarbońsko-dewońskie utwory węglanowe. Zróżnicowanie najbardziej istotnych parametrów, z punktu widzenia możliwości pozyskiwania energii geotermalnej, przedstawiono na mapach hydrogeologicznych (wydatku jednostkowego i wydajności) oraz składu chemicz-nego wód (zawierających informacje o ich mineralizacji oraz stężeniu jonów wapnia, jodu i bromu, które mogą być wykorzystane do planowania eksploatacji wód geotermalnych). Mapy te opracowano dla rzędnych od –500 do –1500 m, co 250 m, oraz odrębnie dla warstw dębowieckich i dla krakowskiej serii piaskowcowej. Wyniki statystycznej analizy danych wykazały zmniejszanie się z głębokością zawodnienia górotworu w rozpatrywanym regionie. Odpowiada temu wzrost (nierównomierny) temperatury. Opracowane mapy pozwoliły na wyłonienie rejonów o lokalnie korzystnych wartoś-ciach parametrów zbiornikowych. Wśród nich na uwagę zasługują, po raz pierwszy wykonane, mapy wydatku jednostkowego otworów, który – jako parametr – najpełniej charakteryzuje zawodnienie górotworu w rejonie otworu badawczego. W regionie górnośląskim nie stwierdzono występowania gorących skał (hot dry rock), w związku z tym pozyskiwalna część energii geotermalnej może być głównie związana z obecnością wód podziemnych. W badaniach skupiono się nad wyznaczeniem zasobów wydobywalnych energii. Określono zasoby statyczne-wydobywalne EZSW, według formuły obliczeniowej zaproponowanej między innymi przez Mufflera i Cattaldiego (1978), w której wyróżniającym parametrem jest współczynnik porowatości efektywnej skał. Zasoby te okre-ślono dla dwóch najbardziej perspektywicznych serii, to jest warstw dębowieckich i krakow-skiej serii piaskowcowej oraz na pięciu poziomach hipsometrycznych. Łączne zasoby EZSW w utworach zalegających w interwale od –500 do –1500 m określono na 8,86•1010 GJ. Stwier-dzony wzrost zasobów EZSW z głębokością – przy zmniejszającym się zawodnieniu górotworu, w tym zmniejszającej się porowatości skał – pozwolił na stwierdzenie, że wykorzystana meto-da obliczeniowa nie jest w pełni zadowalająca. Nie jest bowiem koherentna z charakterem zawodnienia skał w rozpatrywanym regionie. Największe zasoby EZSW stwierdzono bowiem na najgłębszym analizowanym poziomie –1500 m, na którym, według opracowanych map zawodnienia, serie skalne są niemal niewodonośne (q = 0,0002–0,0007 m2/h). W związku z tym zaproponowano dwie nowe metody określania pozyskiwalnych zaso-bów energii geotermalnej. Pierwsza z nich pozwala na wyznaczenie zasobów, które nazwano wydobywalnymi – EWYD. Przedstawiono postać wzoru obliczeniowego, w którym wyróżniają-cym parametrem jest współczynnik odsączalności grawitacyjnej. Określono zasoby energii dla wspomnianych powyżej serii oraz poziomów wysokościowych. Stwierdzono, że w południowej części GZW występują lokalnie rejony o zwiększonych zasobach energii. Łączne zasoby EWYD w utworach zalegających w interwale od –500 do –1500 m określono na 9,23•109 GJ. Zasoby te maleją z głębokością, zwiększają się jednocześnie różnice między zasobami EZSW a zasobami EWYD. Wydobywalne zasoby energii EWYD, są związane z wodami wypełniającymi pory skalne, jednak nie jest w nich uwzględniona obecność szczelin – na co nie pozwala dotychczasowy stan rozpoznania górotworu in situ. Mimo tego wydają się one bliższe rzeczywistym zasobom energii, w porównaniu do zasobów EZSW. Zmienność zasobów wydobywalnych energii z głę-bokością jest bowiem zgodna z ogólną tendencją zmian wielu parametrów określających zawodnienie górotworu (w tym: przepuszczalności, porowatości, odsączalności, wydatku jednostkowego i innych). Druga metoda obliczeniowa polega na modyfikacji zasobów statycznych-wydobywalnych energii EZSW, na podstawie stwierdzonego dla utworów w regionie górnośląskim, statystycznego związku między wydatkiem jednostkowym i porowatością q = f(pe). Opracowano wzór oraz określono zmodyfikowane na jego podstawie zasoby energii dla serii skalnych i przedziałów głębokościowych. Tak wyznaczone zasoby energii są mniejsze od zasobów EZSW. Stwierdzono, że od rzędnej –1000 m zmniejszają się one z głębokością, co jest zgodne z ogólnym charakterem zawodnienia górotworu w badanym regionie. Zmodyfikowane zasoby w utworach zalegających w interwale od –500 do –1500 m wynoszą 5,48•1010 GJ, co stanowi średnio 61,5% zasobów EZSW. Na podstawie wyznaczonych zasobów określono ponadto współczynniki przeliczeniowe W1 i W2. Pozwoliły one na opracowanie postaci współczynnika wydobycia R0 odpowiadającej warunkom zawodnienia górotworu w rozważanym regionie, dla jednego otworu oraz dla du-bletu otworów. Możliwość pozyskiwania energii dotyczy również wód kopalnianych. Określono zasoby energii geotermalnej w wodach dopływających do 54 kopalń węgla czynnych i zlikwidowa-nych w GZW oraz w wodach wypompowywanych z kopalń. Jak stwierdzono, miarą utyli-tarnej przydatności tych wód jest stabilny dostęp do źródła energii w okresie minimum kilkunastu lat, stąd na podstawie założeń górniczych określono prognozowane zasoby energii do 2019 r. Nowatorską propozycją było zwłaszcza wyznaczenie zasobów energii występujących w zatopionych wyrobiskach górniczych w 20 zlikwidowanych kopalniach węgla kamiennego w GZW. Zasoby energii geotermalnej zawarte w zrobach zależą od wielu czynników górniczych, w tym od pojemności wodnych wyrobisk ścianowych, korytarzowych i szczelin, jak również od systemu eksploatacji złoża. Zasoby te określono łącznie na 3,830•106 GJ. Stwierdzono, że między poszczególnymi kopalniami istnieje znaczne ich zróżnicowanie, które wynosi od 0,028•106 do 0,436•106 GJ. Oszacowano ponadto zasoby energii związane z górotworem otaczającym zatopione zroby. Posiłkowano się w tym zakresie wyznaczonym, głównie na podstawie szybkości zatapiania wyrobisk górniczych kopalń węgla, wskaźnikiem chłonności wodnej górotworu. Zasoby te są znaczne i wynoszą 5,207•106 GJ. Możliwości wykorzystania energii geotermalnej z wód kopalnianych zależą od czynników naturalnych i technicznych, które poddano analizie. Na ich podstawie opracowano ocenę kopalń w zakresie możliwości odbioru energii. Wskazano kopalnie najbardziej perspektywiczne do pozyskania energii geotermalnej oraz średnio i słabo perspektywiczne. Zasygnalizowano również inne zagadnienia dotyczące przedsięwzięć prowadzonych w poziomach wodonośnych, które mogą się wzajemnie wykluczać (konflikt interesów). Opracowana metodyka wyznaczania zasobów energii geotermalnej, jak również wyzna-czone zasoby energii przedstawione na opracowanych mapach do rzędnej –1500 m, mogą być pomocne w pracach projektowych, przy wyborze lokalizacji otworów geotermalnych oraz doborze ich parametrów.

Najczęściej oglądane

Mój koszyk

Koszyk jest pusty.

przejdź do koszyka

Książka tygodnia

Deformacje powierzchni na terenach górniczych kopalń węgla kamiennego

Autor: Andrzej Kowalski
Język: polski
Oprawa: twarda