Geothermal water resources management - economic aspects of their treatment
 
More details
Hide details
 
Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management 2012;28(4):59–70
 
KEYWORDS
ABSTRACT
Geothermal waters are a source of clean energy. They should be used in a rational manner especially in energy and economic terms. Key factors that determine the conditions in which geothermal waters are used, the amount of energy obtained and the manner in which cooled water is utilised include water salinity. Elevated salinity levels and the presence of toxic microelements may often lead to difficulties related to the utilisation of spent waters. Only a few Polish geothermal facilities operate in a closed system, where the water is injected back into the formation after having been used. Open (with water dumped into surface waterways or sewerage systems) or mixed (only part of the water is re-injected into the formation via absorption wells while the rest is dumped into rivers) arrangements are more frequently used. In certain circumstances, the use of desalinated geothermal water may constitute an alternative enabling local needs for fresh water to be met (e.g. drinking water). The assessment of the feasibility of implementing the water desalination process on an industrial scale is largely dependent on the method and possibility of disposing of, or utilising, the concentrate. Due to environmental considerations, injecting the concentrate back into the formation is the preferable solution. The energy efficiency and economic analysis conducted demonstrated that the cost effectiveness of implementing the desalination process in a geothermal system on an industrial scale largely depends on the factors related to its operation, including without limitation the amount of geothermal water extracted, water salinity, the absorption parameters of the wells used to inject water back into the formation, the scale of problems related to the disposal of cooled water, local demand for drinking and household water, etc. The decrease in the pressure required to inject water into the formation as well as the reduction in the stream of the water injected are among the key cost-effectiveness factors. Ensuring favourable desalinated water sale terms (price/quantity) is also a very important consideration owing to the electrical power required to conduct the desalination process.
METADATA IN OTHER LANGUAGES:
Polish
Gospodarka zasobami wód termalnych - ekonomiczne aspekty ich uzdatniania
odsalanie, woda geotermalna, analiza ekonomiczna
Wody geotermalne to źródło czystej energii. Warto więc wykorzystywać je w sposób racjonalny zwłaszcza w sensie energetycznym i gospodarczym. Jednym z kluczowych czynników, determinujących warunki eksploatacji wód geotermalnych, wielkość wykorzystania energii oraz sposób zagospodarowania wód schłodzonych jest zasolenie wód. Podwyższone zasolenie oraz występowanie mikroelementów toksycznych w wodach może często determinować trudności związane z utylizacją wykorzystanych wód. Tylko w kilku polskich zakładach geotermalnych wody eksploatowane są w układzie zamkniętym (po wykorzystaniu wtłaczane z powrotem do górotworu). Częściej stosowany jest system otwarty (wody odprowadzane są do cieków powierzchniowych lub kanalizacji) lub mieszany (tylko część wód wraca do złoża za pomocą otworów chłonnych, druga część jest zrzucana do rzek). Odsalanie wód geotermalnych może stanowić, w określonych przypadkach, alternatywę umożliwiającą zaspokojenie lokalnego zapotrzebowania na wodę słodką (np. zdatną do picia). Ocena możliwości wdrożenia analizowanego procesu na skalę przemysłową w dużej mierze zależy od kierunków i możliwości utylizacji/zagospodarowania koncentratu. Biorąc pod uwagę względy środowiskowe, najkorzystniejszym rozwiązaniem jest wtłaczanie koncentratu do górotworu. Przeprowadzona analiza energetyczna i ekonomiczna wykazała, że opłacalność wdrożenia na skalę przemysłową procesu odsalania w systemie geotermalnym w dużej mierze zależy od czynników związanych z jego pracą, a w szczególności: wielkości wydobycia wód geotermalnych, zasolenia wód, parametrów chłonnych otworów przeznaczonych do wtłaczania wód do górotworu, skali problemów związanych z utylizacją schłodzonych wód, lokalnego zapotrzebowania na wody pitne i gospodarcze i in. Kluczowa dla opłacalności tego procesu jest między innymi redukcja wymaganego ciśnienia przy wtłaczaniu wód do górotworu i redukcja wielkości strumienia zatłaczanych wód. Bardzo ważnym elementem jest również zapewnienie odpowiednich warunków zbytu odsolonych wód (cena/ilość) celem pokrycia zapotrzebowania na energię elektryczną wykorzystaną w procesie odsalania.
 
REFERENCES (22)
1.
Barbacki A. P., 2010 - Geological and technical aspects of geothermal energy utilization in South-East Poland. Env. Prot. Eng., 36 (1), s. 25-34.
 
2.
Barbacki A., 2012 - Classification of geothermal resources in Poland by exergy analysis-Comparative study. Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (1), s. 123-128.
 
3.
Bodzek M.,Konieczny K., 2011 -Membrane techniques in the removal of inorganic anionic micropollutants from water environment - state of the art. Archives of Environmental Protection, 37 (2), 15-29.
 
4.
Bujakowski W., 2010 - The use of geothermal waters in Poland (state in 2009). Przegląd Geologiczny 58 (7), 580-588.
 
5.
Bujakowski et al. 2008 - Bujakowski W., Pająk L., Tomaszewska B., 2008 - Zasoby energii odnawialnej w województwie śląskim oraz możliwości ich wykorzystania. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 24, z. 2/3, s. 409-426, Wyd. IGSMiE PAN.
 
6.
Bujakowski et al. 2010a - Bujakowski W., Barbacki A., Czerwińska B., Pająk L., Pussak M., Stefaniuk M., Trześniowski Z., 2010a - Integrated seismic and magnetotelluric exploration of the Skierniewice, Poland, geothermal test site. Geothermics, 39 (1) , s. 78-93.
 
7.
Bujakowski et al. 2010b - Bujakowski W., Kępińska B., Tomaszewska B., 2010b - Propozycje zmian polskich uregulowań prawnych dotyczących energii geotermalnej - podsumowanie projektu UE "GTR-H Geothermal Regulation - Heat" Project. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego 439 (1)/2010, 205-208.
 
8.
Bujakowski et al. 2012 - Bujakowski W., Tomaszewska B., Bodzek M., 2012 - Geothermal water treatment - preliminary experiences from Poland with a global overview of membrane and hybrid desalination technologies. In: J. Bundschuh & J. Hoinkis (ed.), Renewable Energy Applications for Freshwater Production (Sustainable Energy Developments), London, CRC Press INC, 181-206.
 
9.
Chowaniec J., 2009 - Studium hydrogeologii zachodniej części Karpat polskich. Biul. PIG , 734, 1-98.
 
10.
Dulewski J., Tomaszewska B., 2012 - Kompleksowe wykorzystanie i zagospodarowanie ochłodzonych wód termalnych na tle uwarunkowań prawnych. Miesięcznik Wyższego Urzędu Górniczego 4(2012).
 
11.
Górecki W., et al., 2006 - Atlas of geothermal resources of Mesozoic formations in Polish Lowlands. GOLDRUK, Poland 2006.
 
12.
Górecki et al. 2010 - Górecki W., Hajto M., Strzetelski W., Szczepański A., 2010-Dolnokredowy oraz dolnojurajski zbiornik wód geotermalnych na Niżu Polskim. Przegląd Geologiczny, 58 (7), 589-593.
 
13.
Kasztelewicz A., Pająk L., 2010 - Projekt GEOCOM realizowany w ramach 7. Programu Ramowego UE. Przegląd Geologiczny vol. 58, nr 7/2010, str. 631.
 
14.
Lund et al 2011 - Lund J. W., Freeston D. H., Boyd T. L., 2011 - Direct utilization of geothermal energy 2010 worldwide review. Geothermics 40 (2011) 159-180.
 
15.
McCain W. D.. 1991 - Reservoir-Fluid Property Correlations-State of the Art. SPE Reservoir Engineering, May 1991, pp 266-272.
 
16.
Rybach L., 2003 - Geothermal energy: sustainability and the environment. Geothermics 32, 463-470.
 
17.
Tomaszewska B., 2008 - Prognozowanie kolmatacji instalacji geotermalnych metodą modelowania geochemicznego. Gospodarka Surowcami Mineralnymi t. 24, z. 2/3, s. 399-407, Wyd. IGSMiE PAN.
 
18.
Tomaszewska B., 2011a - Koncepcja odsalania wód termalnych w kontekście poprawy bilansu wodnego. Część II - wstępne wyniki badań. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, Hydrogeologia, z. XII Nr 445, s. 693-700.
 
19.
Tomaszewska B., 2011b - The use of ultrafiltration and reverse osmosis in the desalination of low mineralized geothermal waters. Archives of Environmental Protection 37 (3), 63-77.
 
20.
Tomaszewska B., Bodzek M., (2012a - article in press) - Desalination of geothermal waters using a hybrid UF-RO process. Part I: Boron. removal in pilot-scale tests. Desalination (2012) DOI: 10.1016/j.desal.2012.05.029.
 
21.
Tomaszewska B., Bodzek M., (2012b article in press) - The removal of radionuclides during desalination of geothermal waters using BWRO system. Desalination (2012) http://dx.doi.org/10.1016/j.de.... 2012.10.027.
 
22.
Tomaszewska B., Pająk L., 2012 - Dynamics of clogging processes in injection wells used to pump highly mineralized thermal waters into the sandstone structures lying under the Polish Lowlands. Archives of Environmental Protection 38 (3), 105-117.
 
eISSN:2299-2324
ISSN:0860-0953