Interdyscyplinarny zespół naukowców PWr chce wykorzystać światłowody do monitorowania głębokich odwiertów geotermalnych. Ich badania pomogą zwiększyć bezpieczeństwo i opłacalność korzystania z OZE.

Projekt GEOTERM-DTS-2000 otrzymał ponad 1,6 mln zł dofinansowania w ramach II edycji prowadzonego na naszej uczelni programu „Wsparcie zespołów badawczych”.

Głównym założeniem pomysłu naszych naukowców jest wdrożenie na Politechnice Wrocławskiej rozproszonego światłowodowego systemu pomiaru temperatury. Aparatura będzie wykorzystywana do optymalizowania eksploatacji energii cieplnej z głębokich zasobów geotermalnych.

– Nowoczesna aparatura umożliwi nam prowadzenie wysokorozdzielczych pomiarów temperatury i wyznaczanie właściwości termicznych skał w rzeczywistych warunkach pracy oraz identyfikację potencjału energetycznego odwiertów – mówi liderka projektu, dr hab. inż. Gabriela Statkiewicz‐Barabach, prof. uczelni z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki (W11).

W projekcie współpracować będą eksperci z trzech wydziałów PWr: specjaliści z obszaru fotoniki z W11, geotermii z Wydziału Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii (W6) oraz termodynamiki z Wydziału Mechaniczno-Energetycznego (W9).

Światłowód zajrzy do wnętrza odwiertu

Wykorzystanie energii geotermalnej zależy od tego, jak dokładnie naukowcy i inżynierowie potrafią opisać warunki panujące pod ziemią. Temperatura, przepływ wód i właściwości skał decydują o tym, czy dany odwiert będzie mógł efektywnie pracować przez lata. 

Im więcej precyzyjnych danych uda się zebrać już na etapie badań, tym łatwiej projektować instalacje geotermalne i przewidywać ich działanie. 

– Geotermia jest bardzo perspektywicznym odnawialnym źródłem energii, ale projektowanie i eksploatacja odwiertów wiążą się z dużym ryzykiem technicznym i wysokimi kosztami – tłumaczy liderka projektu. – Nasz projekt pozwoli o wiele dokładniej rozpoznawać warunki panujące w głębokich otworach geotermalnych, co przełoży się na wiarygodniejszą ocenę potencjału energetycznego i ograniczenie ryzyka inwestycyjnego.

Ciągły pomiar do 2 km w głąb ziemi

W realizacji tego celu pomoże zakup systemu pomiarowego Luna Silixa XT-DTS z modułem Heat Pulse. Umożliwia on aktywne i pasywne pomiary in situ w czasie rzeczywistym.

– Będziemy mogli prowadzić ciągłe pomiary temperatury na całej długości odwiertu, nawet do 2000 metrów głębokości, z rozdzielczością przestrzenną poniżej jednego metra – zapowiada prof. Gabriela Statkiewicz‐Barabach. – Da nam to możliwość znacznie lepszego poznawania procesów zachodzących w otworze i tworzenia cyfrowych modeli odwiertów wspomagających ich projektowanie i eksploatację.

Zakupiona aparatura będzie jednym z nielicznych tego typu systemów w Polsce. Pozwoli m.in. wyznaczać przewodność cieplną i dyfuzyjność skał, identyfikować strefy dopływu wód, rozwijać współpracę z przemysłem oraz tworzyć nowe usługi badawcze dla sektora geotermii i OZE. 

Badania w warunkach rzeczywistych

Projekt naszych naukowców uzyskał już wsparcie partnerów regionalnych związanych z geotermią w Lądku-Zdroju, gdzie będą prowadzone badania terenowe. Ich wyniki mogą przyczynić się do lepszego wykorzystania lokalnych zasobów geotermalnych i rozwoju niskoemisyjnej energetyki.

– Szczególnie cieszy mnie możliwość prowadzenia badań w rzeczywistych warunkach geotermalnych – w odwiercie LZT-1 w Lądku-Zdroju – mówi prof. Statkiewicz‐Barabach. – Dzięki temu nasze wyniki będą miały nie tylko wartość naukową, ale także praktyczne znaczenie dla rozwoju geotermii w Polsce i w naszym regionie.

Ambicją zespołu jest rozwijanie nowych kierunków badań związanych z cyfryzacją geotermii, a także wzmacnianie współpracy naukowców z otoczeniem społeczno-gospodarczym. 

– Najważniejsze będzie stworzenie na naszej uczelni nowego obszaru badawczego, łączącego światłowodowe techniki pomiarowe z geotermią i modelowaniem numerycznym procesów cieplno-przepływowych – twierdzi badaczka z W11. – Zależy mi również na zbudowaniu trwałego, interdyscyplinarnego zespołu badawczego oraz na stworzeniu infrastruktury, która posłuży także kolejnym przedsięwzięciom naukowym i wdrożeniowym.

Synergia dla wspólnego rozwoju

W skład zespołu prof. Gabrieli Statkiewicz-Barabach wchodzą: dr inż. Sławomir Pietrowicz, prof. uczelni (W9), dr Barbara Kiełczawa (W6) oraz młodzi naukowcy, doktoranci i studenci z trzech wydziałów, a jego działalność stwarza perspektywy rozwoju współpracy z partnerami skupionymi w sieci Unite!

Wszyscy oni zdobędą doświadczenie w pracy z jednym z najnowocześniejszych światłowodowych systemów pomiarowych wykorzystywanych obecnie na świecie.

– Cieszę się, że nasz projekt łączy kilka obszarów badawczych, które dotychczas rzadko się przenikały – podkreśla prof. Gabriela Statkiewicz‐Barabach. – Pokazuje on również, że nowoczesna fotonika może realnie wspierać rozwój rozwiązań odpowiadających na wyzwania transformacji energetycznej i zrównoważonego rozwoju.