ORIGINAL PAPER
Geothermal potential of South-Western Poland
1
Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Geoengineering, Mining and Geology
2
University of Wrocław, Faculty of Earth Sciences and Environmental Management
3
Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Geoengineering, Mining and Geology
4
Polish Geological Institute – National Research Institute
Submission date: 2024-10-08
Final revision date: 2024-12-16
Acceptance date: 2025-02-28
Publication date: 2025-03-18
Corresponding author
Barbara Kiełczawa
Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Geoengineering, Mining and Geology
Wroclaw University of Science and Technology, Faculty of Geoengineering, Mining and Geology
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2025;41(1):5-27
KEYWORDS
TOPICS
Optimization of resources and reserves managementEffective mineral deposits exploitationRational use of mineral raw materials
ABSTRACT
The interpretation of geothermal conditions in SW Poland presented here is based on temperature logs from 80 boreholes, acquired under steady-state conditions at depths exceeding 500 m. The recent and archived drillhole data is also considered. The wells penetrate several tectonic units, including the Sudetes and their foreland, the Fore-Sudetic Monocline and the Opole Basin, each representing a different lithology and structure. Our interpretations offer the spatial temperature distribution over the study area, depending on the depth and height coordinates of the measurements. Average temperature values were observed to increase from 22.8°C at a depth of 500 m, to 63.4°C at a depth of 2.5 km. The highest temperature of 97.7°C was measured at a depth of 1,870 m in the Jelenia Góra-Cieplice C-1 well. Average temperatures at various elevations increase from 16.5°C (0 m a.s.l.) to 61.5°C (–2,000 m a.s.l.). Over the Sudetic Block, higher temperatures can be achieved at the same elevations, while greater depths are required to reach these temperatures in other tectonic units. The results are crucial to planning investments aimed at sustainable management of geothermal resources. They facilitate the identification of locations for new thermal water intakes and thus new sources of renewable energy. The knowledge of thermal conditions of the area makes it possible to plan optimal use of water and geothermal energy in various sectors of the economy (heating, agriculture, recreation, balneotherapy) thus boosting economic development of the region, increasing energy efficiency and limiting negative environmental impact.
ACKNOWLEDGEMENTS
The research was supported by Wrocław University of Science and Technology, Faculty of Geoengineering, Mining and Geology, Department of Mining (4001/0020/23). The research is funded by the Polish National Fund for Environmental Protection and Water Management (agreement 579/2021/Wn-07/FG-go-dn/D).
CONFLICT OF INTEREST
The Authors have no conflict of interest to declare.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Potencjał geotermalny południowo-zachodniej Polski
potencjał geotermalny, strumień ciepła, SW Polska
W artykule przedstawione zostały warunki geotermiczne południowo-zachodniej Polski. Do interpretacji wykorzystano wyniki profilowań temperatur wykonanych w 80 otworów wiertniczych (w warunkach ustalonych) o głębokościach przekraczających 500 m. W badaniach uwzględniono dane archiwalne oraz z otworów odwierconych w ostatnich latach. Otwory te zlokalizowane są w kilku jednostkach tektonicznych (Sudety i ich przedgórze, monoklina przedsudecka, niecka opolska) o zróżnicowanej budowie litologicznej. Wykonane interpretacje umożliwiły przedstawienie przestrzennego rozkładu temperatur na badanym obszarze w zależności od głębokości i rzędnych wysokościowych pomiaru. Zaobserwowano, że wartości średnie temperatur wzrastają od 22,8°C – na głębokości 500 m do 63,4°C – na głębokości 2,5 km. Najwyższa temperatura 97,7°C została zmierzona na głębokości 1970 m w otworze Cieplice C-1. Średnie temperatury na poszczególnych rzędnych wzrastają od 16,5°C (0 m n.p.m.) do 61,5°C (–2000 m n.p.m.). Na obszarze bloku sudeckiego możliwe jest uzyskanie wyższych temperatur na tych samych rzędnych, zarazem wyższe temperatury uzyskuje się na większych głębokościach w porównaniu do warunków stwierdzonych w innych analizowanych jednostkach. Uzyskane wyniki mają kluczowe znaczenie dla planowania inwestycji ukierunkowanych na zrównoważone gospodarowanie zasobami geotermalnymi omawianego obszaru. Ułatwiają wskazanie lokalizacji dla nowych ujęć wód termalnych, a zatem nowych źródeł odnawialnej energii. Znajomość warunków termicznych umożliwia zaplanowanie optymalnego wykorzystania wody i energii geotermalnej w różnych sektorach gospodarki (ciepłownictwo, rolnictwo, rekreacja, balneoterapia) co zwiększa efektywność energetyczną i ogranicza negatywne oddziaływanie na środowisko.
REFERENCES (32)
1.
Bartier, P.M. and Keller, C.P. 1996. Multivariate interpolation to incorporate thematic surface data using inverse distance weighting (IDW). Computers & Geosciences 22(7), pp. 795–799, DOI: 10.1016/0098-3004(96)00021-0.
2.
Bruszewska, B. 2000. The geothermal conditions in Lower Silesia (SW Poland) (Warunki geotermiczne Dolnego Śląska). Przegląd Geologiczny 48(7), pp. 639–643 (in Polish).
3.
Burrough, P.A. and McDonnell, R.A. 1998. Principles of geographical information systems. Ed. 2. Oxford, New York: Oxford Univ Press, 333 pp.
4.
Chmielewski, A. and Oszczepalski S. 2021. The most important research results (Najważniejsze wyniki badań). [In:] Chmielewski, A. and Oszczepalski S. eds. Deep Hole Drilling Profiles, Nowa Rola P9 (Profile głębokich otworów wiertniczych, Nowa Rola P9). Warszawa: Wyd. PIG-PIB, pp. 173–176 (in Polish).
5.
Chuanyan et al. 2005 – Chuanyan, Z., Zhongren, N. and Guodong, C. 2005. Methods for modelling of temporal and spatial distribution of air temperature at landscape scale in the southern Qilian mountains China. Ecological Modelling189(1–2), pp. 209–220, DOI: 10.1016/j.ecolmodel.2005.03.016.
6.
Ciężkowski, W. 1980. Hydrogeology and hydrochemistry of the thermal waters of Lądek-Zdrój (Hydrogeologia i hydrochemia wód termalnych Lądka-Zdroju). Problemy Uzdrowiskowe 4(150), pp. 125–193 (in Polish).
7.
Don et al. 2004 – Don, J., Skácel, J. and Gotowała, R. 2004. The bonduary zone of the East and West Sudetes on the 1:50 000 scale geological map of the Velké Vrbno, Staré Město and Śnieżnik Metamorphic Units. Geologia Sudetica 35, pp. 25–59.
8.
Dowgiałło, J. 2002. The Sudetic geothermal region of Poland. Geothermics 31(3), pp. 343–359, DOI: 10.1016/S0375-6505(01)00037-2.
9.
Dowgiałło, J. and Fistek, J. 2003. New findings in the Wałbrzych-Kłodzko geothermal sub-region (Sudetes, Poland). Geothermics 32(4), pp. 689–699, DOI: 10.1016/S0375-6505(03)00050-6.
10.
Downorowicz, S. 2018. Geothermal and thermal parameters of the stratigraphic-lithological complexes of the copper ore deposit area of the Fore-Sudetic Monocline (Parametry geotermiczne i termiczne kompleksów stratygraficzno-litologicznych obszaru złożowego rud miedzi Monokliny Przedsudeckiej). [In:] Downorowicz, S. ed. Current Geothermal Problems of Poland (Aktualne Problemy Geotermiczne Polski). Lubin: Wyd. Towarzystwo Konsultantów Polskich Oddział Lubin, pp. 31–40 (in Polish).
11.
Espinoza-Ojeda et al. 2023 – Espinoza-Ojeda, O.M., Prol-Ledesma, R.M. and Muñiz-Jauregui, J.A. 2023. Update and Review of Continental Conductive Surface Heat Flow Measurements in México: An Analysis of Deep Boreholes. Natural Resources Research 32(3), pp. 981–1005, DOI: 10.1007/s11053-023-10173-9.
12.
Fistek, J. and Dowgiałło, J. 2003. Thermal waters of Cieplice Śląskie in the light of geological and exploration studies conducted in the years 1969–1973 and 1997–1998 (Wody termalne Cieplic Śląskich w świetle badań geologiczno-poszukiwawczych wykonanych w latach 1969–1973 i 1997–1998). [In:] Ciężkowski, W., Wojewoda, J. and Żelaźniewicz, A. eds. Western Sudetes from the Wend to the Quaternary (Sudety Zachodnie od wendu do czwartorzędu). Wrocław: WIND, pp. 207–224 (in Polish).
13.
Galgaro et al. 2015 – Galgaro, A., Di Sipio, E., Teza, G., Destro, E., De Carli, M., Chiesa, S., Zarrella, A., Emmi, G. and Manzella, A. 2015. Empirical modeling of maps of geo-exchange potential for shallow geothermal energy at regional scale. Geothermics 57, pp. 173–184, DOI: 10.1016/j.geothermics.2015.06.017.
14.
Gierwielaniec, J. 1970. From the geology of Lądek-Zdrój (Z geologii Lądka-Zdroju). Pr. Nauk. Inst. Geotech. PWr. 5, pp. 1–43 (in Polish).
15.
GML 2011. Act of 9 June 2011 Geological and Mining Law (Prawo geologiczne i górnicze) (Dz.U.2024.1290) (in Polish).
16.
Górecki, W. ed. 2006a – Górecki, W. ed., Hajto, M., et al. 2006a. Atlas of Geothermal Resources of Mesozoic Formations in the Polish Lowlands (Atlas zasobów geotermalnych formacji mezozoicznej na Niżu Polskim). AGH Kraków, Ministerstwo Środowiska, NFOŚiGW, 484 pp.
17.
Górecki, W. ed. 2006b – Górecki, W. ed., Hajto, M., et al. 2006b. Atlas of Geothermal Resources of Paleozoic Formations in the Polish Lowlands (Atlas zasobów geotermalnych formacji paleozoicznej na Niżu Polskim). AGH Kraków, Ministerstwo Środowiska, NFOŚiGW, 240 pp.
18.
Kiełczawa et al. 2024 – Kiełczawa, B., Ciężkowski, W., Wąsik, M., Szostak, K., Sieniawska, I. and Rasała, M. 2024. Temperature variations in deep thermal well LZT-1 in Lądek-Zdrój (Bohemian Massif; SW Poland) – evidence of geothermal anomaly and paleoclimatic changes. Energies 17, DOI: 10.3390/en17143362.
19.
Majorowicz, J. 2021. Review of the Heat Flow Mapping in Polish Sedimentary Basin across Different Tectonic Terrains. Energies 14, DOI: 10.3390/en14196103.
20.
Malinowski, J. ed. 1991. Geological structure of Poland, Hydrogeology (Budowa geologiczna Polski, Hydrogeologia). Warszawa: Wyd. Geol., 275 pp. (in Polish).
21.
Michniewicz, M. 1981. Early stages of the tectogenesis of sudetes Mts as interpreted in the light of deep-diapirism theory and the concept of deep fractures (Próba interpretacji wczesnych etapów tektogenezy Sudetów w nawiązaniu do teorii diapiryzmu wgłębnego oraz koncepcji głębokich rozłamów). Geologia Sudetica 16(2), pp. 77–141.
22.
Ninyerola et al. 2007 – Ninyerola, M., Pons, X. and Roure, J.M. 2007. Objective air temperature mapping for the Iberian Peninsula using spatial interpolation and GIS. International Journal of Climatology 27(9), pp. 1231–1242, DOI: 10.1002/joc.1462.
23.
Paczyński, B. and Sadurski, A. eds. 2007. Regional hydrogeology of Poland (Hydrogeologia regionalna Polski). Warszawa: Wyd. PIG., 542 pp. (in Polish).
24.
Philip, G.M. and Watson, D.F. 1982. A precise method for determining contoured surfaces. The APPEA Journal 22(1), pp. 205–212, DOI: 10.1071/AJ81016.
25.
Plewa M. ed. 1996. Studies of the radiogenic heat of crystalline and sedimentary rocks in the Sudetes area (Badania ciepła radiogenicznego skał krystalicznych i osadowych obszaru sudeckiego). Kraków: CPPGSMiE PAN 72 pp. (in Polish).
26.
Plewa et al. 1995 – Plewa, M., Plewa, S., Sroka, K. and Śmiszek, R. 1995. New determinations of the terrestrial heat flow in Poland. Biul. Pol. Akad. Nauk, Earth Science 43(4), pp. 207–223.
27.
Plewa, S.1994. Distribution of geothermal parameters in Poland (Rozkład parametrów geotermalnych na obszarze Polski). Kraków: CPPGSMiE PAN, 138 pp. (in Polish).
28.
Puziewicz et al. 2012 – Puziewicz, J., Czechowski, L., Krysiński, L., Majorowicz, J., Matusiak-Małek, M. and Wróblewska, M. 2012. Lithosphere thermal structure at the eastern margin of the Bohemian Massif: a case petrological and geophysical study of the Niedźwiedź amphibolite massif (SW Poland). International Journal of Earth Sciences (Geol Rundsch) 101, pp. 1211–1228, DOI: 10.1007/s00531-011-0714-7.
29.
Sokołowski et al. 1995 – Sokołowski J., Sokołowska J., Plewa S., Nagy S., Krokoszyńska M. and Krzysiek U. 1995. Geothermal provinces and basins of Poland (Prowincje i baseny geotermalne Polski). Kraków: Polska Geotermalna Asocjacja PAN. 122 pp. (in Polish).
30.
Szewczyk, J. and Gientka, D. 2009. Terrestrial heat flow density in Poland – A new approach. Geological Quarterly 53(1), pp. 125–140.
31.
Żelaźniewicz, A. and Aleksandrowski, P. 2008. Tectonic subdivision of Poland: southwestern Poland (Regionalizacja tektoniczna Polski – Polska południowo-zachodnia). Przegląd Geologiczny 56(10), pp. 904–911 (in Polish).
32.
Żelaźniewicz et al. 2011 – Żelaźniewicz, A., Aleksandrowski, P., Buła, Z., Karnkowski, P.H., Konon, A., Oszczypko, N., Ślączka, A., Żaba, J. and Żytko, K. 2011. Tectonic subdivision of Poland (Regionalizacja tektoniczna Polski). Wrocław: Kom. Nauk Geol. PAN. 60 pp. [Online:] https://www.researchgate.net/p... [Accessed: 17 July 2024] (in Polish).
| eISSN: | 2299-2324 |
| ISSN: | 0860-0953 |
