Jakie korzyści płyną z wykorzystania energii geotermalnej?

Zalety energii geotermalnej są coraz częściej doceniane w debacie o przyszłości energetyki i klimatu. To wyjątkowe źródło, które harmonijnie łączy niezawodność z ekologią i niezrównaną efektywnością. W dobie pogłębiającego się kryzysu energetycznego i pilnej konieczności radykalnego ograniczania emisji CO₂, energia zakumulowana głęboko we wnętrzu Ziemi staje się cichym bohaterem globalnej transformacji energetycznej.

Z artykułu dowiesz się:

• Dlaczego energia geotermalna uznawana jest za jedno z najczystszych i najbardziej stabilnych źródeł energii?
• Jakie są korzyści środowiskowe, gospodarcze i społeczne związane z geotermią?
• W jakich regionach Polski energia geotermalna ma największy potencjał wykorzystania?

Energia geotermalna – definicja i podstawowe właściwości

Energia geotermalna to naturalne ciepło pochodzące z wnętrza Ziemi, które jest nieustannie uzupełniane przez fundamentalne procesy geologiczne. W przeciwieństwie do innych odnawialnych źródeł energii, takich jak energia słoneczna czy wiatrowa, geotermia jest dostępna 24 godziny na dobę, 365 dni w roku, niezależnie od pory dnia, warunków atmosferycznych czy sezonowych zmian pogodowych. Ta wyjątkowa właściwość czyni ją niezwykle stabilnym i przewidywalnym źródłem energii.

Geotermia może być wszechstronnie wykorzystywana zarówno do produkcji energii elektrycznej w elektrowniach geotermalnych, jak i bezpośredniego ogrzewania budynków – na przykład poprzez zaawansowane pompy ciepła lub systemy ciepłownicze. To właśnie ta uniwersalność czyni energię geotermalną tak atrakcyjną opcją w kontekście zrównoważonego rozwoju.

Systemy geotermalne możemy podzielić na dwie główne kategorie:

1. Elektrownie geotermalne – które efektywnie przekształcają energię cieplną z pary wodnej lub gorącej wody w energię elektryczną.
2. Systemy niskotemperaturowe – które znajdują zastosowanie przede wszystkim w ogrzewaniu i chłodzeniu budynków – zarówno w komunalnym ciepłownictwie miejskim, jak i w indywidualnych instalacjach domowych.

Zalety energii geotermalnej – środowisko i stabilność

Jedną z najważniejszych zalet energii geotermalnej jest jej wyjątkowa czystość środowiskowa. W przeciwieństwie do konwencjonalnych źródeł energii, geotermia praktycznie nie emituje dwutlenku węgla ani innych szkodliwych gazów cieplarnianych w procesie produkcji energii. To stawia ją w absolutnej czołówce najczystszych dostępnych źródeł energii odnawialnej.

Systematyczny rozwój tej technologii znacząco wspiera globalne wysiłki na rzecz redukcji emisji i skutecznej walki ze smogiem w obszarach miejskich, co bezpośrednio przekłada się na poprawę jakości powietrza i zdrowia publicznego. Według danych Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej (IRENA), elektrownie geotermalne emitują średnio zaledwie 45 g CO₂ na kWh wyprodukowanej energii elektrycznej, co stanowi mniej niż 5% emisji generowanych przez elektrownie węglowe. To imponujący wynik, który podkreśla ekologiczny charakter tej technologii.

Niezrównana stabilność dostaw energii

W odróżnieniu od innych odnawialnych źródeł energii, które są uzależnione od zmiennych warunków atmosferycznych, energia geotermalna oferuje bezprecedensową stabilność dostaw. Jest dostępna nieprzerwanie, 24 godziny na dobę, przez cały rok. Ta unikalna cecha sprawia, że elektrownie geotermalne mogą dostarczać stałą, przewidywalną i niezawodną energię – bez konieczności kosztownego magazynowania, co stanowi istotną przewagę nad innymi technologiami odnawialnymi.

Współczynnik wykorzystania mocy (capacity factor) dla elektrowni geotermalnych osiąga imponujący poziom 70-90%, podczas gdy dla farm fotowoltaicznych wynosi zazwyczaj 10-25%, a dla farm wiatrowych 25-35%. Ten parametr doskonale ilustruje niezawodność i stabilność energetyki geotermalnej jako fundamentu systemu energetycznego. Wyobraźmy to sobie w ten sposób: gdybyśmy mieli 100 MW zainstalowanej mocy w różnych technologiach, to elektrownia geotermalna mogłaby wyprodukować nawet 90 MW przez cały rok, podczas gdy farma słoneczna – średnio jedynie 10-25 MW, w zależności od warunków pogodowych i pory roku.

Korzyści ekonomiczne i społeczne

Systemy geotermalne charakteryzują się nadzwyczajną wydajnością energetyczną. Nowoczesne elektrownie geotermalne mogą osiągać sprawność konwersji ciepła na energię elektryczną na poziomie 10-17%, co może wydawać się umiarkowane, ale kompensują to praktycznie zerowe koszty paliwa.

Z kolei pompy ciepła wykorzystujące energię geotermalną mogą pochwalić się współczynnikiem wydajności (COP) dochodzącym nawet do 400%, co oznacza, że z każdej jednostki energii elektrycznej zużytej do napędu pompy uzyskuje się cztery jednostki energii cieplnej.

Ta wyjątkowa efektywność bezpośrednio przekłada się na realne, długoterminowe oszczędności dla użytkowników końcowych, zarówno w sektorze komunalnym, jak i przemysłowym czy mieszkaniowym. Analiza kosztów całego cyklu życia instalacji geotermalnych jednoznacznie wskazuje na ich przewagę ekonomiczną w perspektywie długoterminowej, mimo wyższych początkowych nakładów inwestycyjnych.

Wielowymiarowe wsparcie dla lokalnych społeczności

Rozwój geotermii jest zazwyczaj oparty na lokalnych zasobach naturalnych, co generuje szereg pozytywnych efektów społeczno-ekonomicznych. Przekłada się to na tworzenie wysokiej jakości, stabilnych miejsc pracy, zwiększanie wpływów podatkowych dla samorządów oraz długotrwałą stabilizację cen ciepła i energii elektrycznej.

Doskonałym przykładem takich korzyści jest miasto Uniejów, które stało się niekwestionowanym liderem geotermii w Polsce. Dzięki strategicznemu wykorzystaniu zasobów geotermalnych, miasto oferuje mieszkańcom dostęp do relatywnie taniej energii i ciepła, jednocześnie skutecznie przyciągając znaczące inwestycje zewnętrzne oraz rozwijając turystykę termalną, która stała się ważnym filarem lokalnej gospodarki.

Uniejów pokazuje, jak transformacja energetyczna może napędzać również transformację gospodarczą całego regionu – od tradycyjnego rolnictwa do nowoczesnej gospodarki usługowej z silnym sektorem turystyczno-rekreacyjnym.

Bezpieczeństwo i eliminacja ryzyk związanych z paliwami kopalnymi

Energia geotermalna nie wymaga procesów spalania ani magazynowania materiałów niebezpiecznych czy wybuchowych. Eliminuje to szereg poważnych zagrożeń, takich jak pożary, wybuchy czy zatrucia tlenkiem węgla, które są nieodłącznie związane z tradycyjnymi źródłami energii, jak kotłownie węglowe czy gazowe. Ta właściwość stanowi znaczącą przewagę zarówno w aspekcie bezpieczeństwa publicznego, jak i bezpieczeństwa operacyjnego.

Dodatkowo, przez uniezależnienie od importowanych paliw kopalnych, geotermia przyczynia się do wzmocnienia bezpieczeństwa energetycznego kraju i redukcji zależności od zewnętrznych dostawców surowców energetycznych.

Wszechstronne zastosowania energii geotermalnej – od przemysłu po rekreację

Zalety elektrowni geotermalnej wykraczają daleko poza samą produkcję energii elektrycznej. Geotermia znajduje niezwykle szerokie spektrum zastosowań w różnych sektorach gospodarki:

• W ciepłownictwie systemowym technologia ta jest z powodzeniem wykorzystywana w regionie Podhala, Uniejowa czy Mszczonowa, gdzie dostarcza efektywne i ekologiczne ciepło do tysięcy gospodarstw domowych. Geotermalne sieci ciepłownicze charakteryzują się wyjątkową niezawodnością i stabilnością cenową, co czyni je atrakcyjnym rozwiązaniem dla samorządów.
• Obiekty użyteczności publicznej, takie jak szkoły, szpitale czy urzędy, mogą znacząco obniżyć swoje koszty eksploatacyjne dzięki wdrożeniu rozwiązań geotermalnych. W sektorze rolniczym gorąca woda geotermalna znajduje zastosowanie w ogrzewaniu szklarni, co umożliwia wydłużenie sezonu uprawowego i zwiększenie plonów.
• Jednym z najbardziej widocznych i popularnych zastosowań energii geotermalnej jest balneologia i rekreacja. Liczne kąpieliska termalne w Polsce i na świecie przyciągają miliony turystów, stając się motorami rozwoju lokalnego. Z kolei w przemyśle, ciepło geotermalne może być efektywnie wykorzystywane w licznych procesach technologicznych wymagających stabilnych dostaw energii cieplnej.

Dzięki takiej wszechstronności, energia geotermalna doskonale wpisuje się w założenia zielonej transformacji i może być skutecznie łączona z innymi odnawialnymi źródłami energii, jak fotowoltaika czy biogazownie, tworząc kompleksowe systemy energetyczne przyszłości.

Gdzie energia geotermalna działa najefektywniej?

Islandia jest globalnym liderem w wykorzystaniu geotermii – pokrywa aż 90% swoich potrzeb cieplnych dzięki tej technologii, a ponad 25% energii elektrycznej pochodzi z elektrowni geotermalnych. Kraj ten, położony na styku płyt tektonicznych, dysponuje wyjątkowo korzystnymi warunkami geologicznymi, które pozwoliły mu stworzyć najbardziej zaawansowany system energetyki geotermalnej na świecie.

Stany Zjednoczone, a szczególnie Kalifornia, mogą poszczycić się największą na świecie elektrownią geotermalną The Geysers, o mocy przekraczającej 1,5 GW. USA są globalnym liderem pod względem zainstalowanej mocy w elektrowniach geotermalnych, która przekracza 3,7 GW. Indonezja i Filipiny, kraje leżące w obrębie tzw. Pacyficznego Pierścienia Ognia, również intensywnie rozwijają swój sektor geotermalny, korzystając z idealnych warunków geologicznych.

W Europie, poza wspomnianą już Islandią, znaczącym udziałem geotermii w miksie energetycznym mogą pochwalić się Włochy (szczególnie region Toskanii) oraz Portugalia (zwłaszcza Azory). Warto zauważyć, że kraje europejskie, mimo często mniej korzystnych warunków geologicznych, systematycznie zwiększają wykorzystanie geotermii poprzez innowacyjne technologie i programy wsparcia.

W Polsce – gdzie drzemie największy potencjał geotermalny?

Choć warunki geologiczne w Polsce są umiarkowane w porównaniu do wymienionych wcześniej regionów świata, nasz kraj posiada znaczący potencjał geotermalny, który jest systematycznie rozpoznawany i zagospodarowywany. Największe perspektywy rozwoju geotermii w Polsce istnieją w:

• Województwie łódzkim, gdzie występują korzystne warunki hydrogeologiczne sprzyjające pozyskiwaniu wód geotermalnych o temperaturze odpowiedniej do celów ciepłowniczych i rekreacyjnych.
• Kotlinie Sandomierskiej, charakteryzującej się obecnością rozległych zbiorników wód geotermalnych o dobrych parametrach eksploatacyjnych.
• Na szczególną uwagę zasługuje również Kotlina Lubelska, gdzie badania geologiczne potwierdziły istnienie perspektywicznych zasobów wód geotermalnych, oraz Podhale i cały karpacki region geotermalny, który już obecnie jest liderem w wykorzystaniu tej technologii w Polsce.

W tych właśnie regionach intensywnie rozwijane są systemy ciepłownicze wykorzystujące energię geotermalną, a kolejne inwestycje są wspierane zarówno krajowymi, jak i unijnymi programami finansowania, wpisującymi się w strategię Europejskiego Zielonego Ładu.

Wyzwania dla energii geotermalnej

Jak każda technologia energetyczna, również geotermia ma swoje wyzwania, które należy uczciwie przedstawić:

1. Głównym wyzwaniem są wysokie koszty inwestycyjne na etapie początkowym, związane przede wszystkim z koniecznością wykonania głębokich odwiertów (sięgających nawet kilku kilometrów) oraz budowy specjalistycznej infrastruktury. Bariera ta może być jednak skutecznie pokonana dzięki odpowiednim mechanizmom wsparcia finansowego i partnerstwom publiczno-prywatnym.
2. W przypadku dużych elektrowni geotermalnych istnieje potencjalne ryzyko indukcji lokalnych wstrząsów sejsmicznych, szczególnie przy stosowaniu technologii EGS (Enhanced Geothermal Systems). Jednak nowoczesne metody monitoringu i zarządzania eksploatacją złóż pozwalają minimalizować to ryzyko.
3. Pewnym ograniczeniem jest także dostępność zasobów wysokotemperaturowych, niezbędnych do wydajnej produkcji energii elektrycznej. Wiele regionów dysponuje jedynie zasobami niskotemperaturowymi, które nadają się głównie do zastosowań ciepłowniczych.

Mimo tych wyzwań, w debacie nad tematem „energia geotermalna – wady i zalety„, bilans jednoznacznie wypada na korzyść tej technologii, szczególnie w kontekście długoterminowych korzyści środowiskowych, ekonomicznych i społecznych.

Przyszłość energii geotermalnej – trendy rozwojowe i innowacje

Rozwój technologii geotermalnych nie zatrzymuje się. Wśród najważniejszych kierunków innowacji można wymienić:

• Systemy binarne (ORC – Organic Rankine Cycle), które umożliwiają efektywną produkcję energii elektrycznej nawet z wód o stosunkowo niskiej temperaturze (80-150°C), znacząco rozszerzając geograficzny zasięg potencjalnych zastosowań geotermii.
• Technologie EGS (Enhanced Geothermal Systems), polegające na sztucznym zwiększaniu przepuszczalności skał za pomocą hydraulicznego szczelinowania, co pozwala na wykorzystanie „suchego” ciepła skalnego w obszarach, gdzie brakuje naturalnych zbiorników wód geotermalnych.
• Hybrydowe systemy energetyczne, łączące geotermię z innymi odnawialnymi źródłami energii, takimi jak fotowoltaika czy energia wiatrowa, w celu optymalizacji produkcji energii i zwiększenia elastyczności systemu.
• Coraz większą popularność zyskują także płytkie systemy geotermalne wykorzystujące pompy ciepła, które mogą być instalowane praktycznie w każdej lokalizacji, niezależnie od uwarunkowań geologicznych. Ta technologia jest szczególnie obiecująca dla sektora budownictwa mieszkaniowego i małych obiektów usługowych.

Ziemia jako naturalna elektrownia przyszłości

Zalety energii geotermalnej są niepodważalne i wielowymiarowe. Jest to źródło czyste, odnawialne, niezawodne i bezpieczne – zarówno dla środowiska, jak i dla użytkowników. Energia geotermalna skutecznie wspiera cele zrównoważonego rozwoju, przyczynia się do redukcji emisji gazów cieplarnianych i systematycznie uniezależnia regiony od importowanych paliw kopalnych.

Zalety elektrowni geotermalnej wykraczają daleko poza samą produkcję energii elektrycznej – to także efektywne dostarczanie ciepła, stymulowanie rozwoju lokalnego i poprawa jakości życia mieszkańców. Elektryfikacja i dekarbonizacja systemów ciepłowniczych stanowi jedno z największych wyzwań transformacji energetycznej, a geotermia oferuje sprawdzone rozwiązanie tego problemu.

W Polsce potencjał geotermalny wciąż pozostaje niedostatecznie wykorzystany, jednak inspirujące przykłady z Uniejowa, Podhala czy Mszczonowa jednoznacznie dowodzą, że warto w niego inwestować. Geotermia to nie futurystyczna alternatywa, ale dojrzała, sprawdzona technologia, która już dziś oferuje realne rozwiązania dla wyzwań stojących przed współczesną energetyką.

W świetle globalnych trendów dekarbonizacyjnych i rosnących cen paliw kopalnych, energia geotermalna jawi się jako strategiczny zasób energetyczny, który będzie odgrywał coraz większą rolę w transformacji energetycznej Polski i świata w nadchodzących dekadach.

Przemysław Chimczak-Bratkowski

Akademia ESG to największa w Polsce baza wiedzy o ESG. Inspirujemy do wdrażania zrównoważonych praktyk, stając się miejscem pierwszego wyboru dla każdego, szukającego najlepiej przygotowanych informacji na temat ESG. E-mail: p.chimczak@akademiaesg.pl

Napisz do nas