English
W dzisiejszych czasach, kiedy popyt na energię rośnie, a zasoby paliw kopalnych są ograniczone lub ich spalanie ma szkodliwy wpływ na środowisko, , poszukiwanie alternatywnych źródeł jest niezwykle ważne. Jednym ze sposobów jest ATES, czyli magazynowanie energii cieplnej w warstwie wodonośnej. Technologia ta zyskuje na popularności na całym świecie, o czym pisaliśmy w numerze 8/2023 (10) „Wodnych Spraw”.
Jak działa technologia ATES?
ATES (ang. Aquifer Thermal Energy Storage) wykorzystuje wody podziemne jako nośnik energii cieplnej. System składa się z co najmniej jednej pary otworów, zwanych dubletami, które umożliwiają dostęp do wybranej warstwy wodonośnej. Jeden z nich działa jako źródło chłodu, a drugi – ciepła.
W sezonie letnim woda o niskiej temperaturze pobierana jest z otworu zimnego i przepuszczana przez wymiennik, skąd odprowadza ciepło z klimatyzowanego budynku. Następnie jest ona wprowadzana do otworu ciepłego, gdzie zostaje zmagazynowana do sezonu zimowego, kiedy to proces odwraca się. Woda pobierana jest z otworu ciepłego, następnie oddaje ciepło w wymienniku i trafia do otworu zimnego, gdzie czeka na kolejny sezon letni.
Kluczowe parametry technologii ATES
System ATES wymaga odpowiednich warunków geologicznych, takich jak np. obecność warstwy wodonośnej o wysokim współczynniku filtracji czy ograniczonym gradiencie hydraulicznym.
Dlatego skuteczne wykorzystanie ATES wymaga dogłębnego zrozumienia właściwości hydrodynamicznych i geologicznych warstw wodonośnych. Stąd przed wdrożeniem tej technologii na danym obszarze, należy przeprowadzić dokładne badania geologiczne, aby ocenić jej potencjał i zapewnić bezpieczeństwo i skuteczność działania.
W Polsce, ze względu na zróżnicowaną budowę geologiczną w różnych częściach kraju, nie wszędzie jest możliwe skuteczne korzystanie z tej technologii.
ATES w Polsce
Aby ocenić możliwości magazynowania energii cieplnej w warstwach wodonośnych w Polsce, Państwowy Instytut Geologiczny-Państwowy Instytut Badawczy (PIG-PIB) prowadzi od 2023 r. projekt poświęcony temu zagadnieniu. Ma on na celu dokonanie kompleksowej analizy warunków geologicznych i hydrogeologicznych do głębokości 200 m pod poziomem terenu, w celu oceny możliwości pozyskiwania i magazynowania niskotemperaturowego ciepła i chłodu w zakresie od około 5°C do 25°C.
Projekt realizowany jest we współpracy z Polską Akademią Nauk, Instytutem Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią oraz Akademią Górniczo-Hutniczą w Krakowie. Wyniki badań zostaną zaprezentowane na stronach internetowych PIG-PIB.
Analiza opiera się na materiałach archiwalnych oraz bazach danych geologicznych, hydrogeologicznych i hydrochemicznych prowadzonych przez PIG-PIB. W przypadku możliwości zastosowania technologii ATES w Polsce zostaną wskazane najbardziej obiecujące obszary dla wykonania instalacji pilotażowej.
Dodatkowo w ramach projektu dokonana zostanie ocena istniejących regulacji prawnych dotyczących budowy i eksploatacji systemów otwartych w płytkiej energetyce geotermalnej, w tym magazynowania energii cieplnej. Zanalizowany zostanie również wpływ systemów magazynowania energii w płytkich warstwach wodonośnych oraz potencjalnych zagrożeń, zarówno dla środowiska, jak i w przypadku ewentualnych konfliktów z innymi obiektami infrastruktury, w tym istniejącymi i przyszłymi studniami wód podziemnych.
Dlaczego warto rozwijać technologię ATES?
Jednym z kluczowych powodów, dla których powinno się rozwijać technologię ATES jest fakt, że jest ekologiczna i ma niski wpływ na środowisko. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod magazynowania energii, takich jak akumulatory czy elektrownie wodne, ATES nie emituje gazów cieplarnianych ani nie prowadzi do zmian w krajobrazie.
Ponadto technologia ATES może przyczynić się do poprawy bezpieczeństwa energetycznego kraju. Dzięki możliwości magazynowania energii cieplnej w warstwie wodonośnej, budynki mogą być ogrzewane lub chłodzone w sposób bardziej efektywny, co zmniejsza zapotrzebowanie na energię z sieci energetycznych. To z kolei może prowadzić do zmniejszenia uzależnienia od krajów dostarczających paliwa i wspomnianej wcześniej poprawy bezpieczeństwa energetycznego kraju.
Wdrożenie systemu ATES wymaga specjalistycznej wiedzy i doświadczenia z zakresu hydrogeologii i inżynierii geologicznej. Jednakże ze względu na rosnące zapotrzebowanie na efektywne i ekologiczne źródła energii, rozwój tej technologii jest ciekawą i realną w realizacji alternatywą dla stosowanych obecnie rozwiązań.
