Bariery rozwoju ATES − przegląd

Marek Hajto, Bartłomiej Ciapała, publ. listopad 2024

Pomimo wysokiego potencjału rynkowego, rozwój systemów magazynowania ciepła i chłodu w warstwach wodonośnych w całej Europie jest powolny (Hoekstra et al., 2020). Głównymi tego przyczynami są bariery techniczne (uwarunkowania budowlane, geologiczne i klimatyczne), organizacyjne i prawne.

Według Pellegrini et al. (2019) można zidentyfikować następujące bariery dla rozwoju i przyjęcia ATES:

• • Jakość systemów ATES − projektowanie, budowa i obsługa przez niewykwalifikowane podmioty skutkują niską wydajnością systemów ATES. Niska jakość pracy lub materiałów może powodować wysoką awaryjność, co skutkuje złą reputacją systemów ATES;
  • Wiedza i umiejętności podzielone między firmy konsultingowe i wykonawcze oraz personel operacyjny - do budowy i obsługi systemu ATES wymagane są różne rodzaje wiedzy specjalistycznej, które obecnie rozdzielone są w rozdrobnionym i często złożonym łańcuchu dostaw, np.: inżynierowie budowlani zajmują się zapotrzebowaniem na energię, wyspecjalizowani wykonawcy - wierceniem studni, geolodzy zajmują się charakterystyką hydrogeologiczną terenu, instalatorzy systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC) montują urządzenia grzewcze, pompy ciepła, orurowanie i źródła szczytowe.

Taki rozdrobniony łańcuch dostaw wymaga znacznego wysiłku, aby uzyskać system ATES, który będzie po uruchomieniu prawidłowo funkcjonował jako taki oraz w połączeniu z odbiorcą/odbiorcami ciepła i chłodu;

• • Wzajemne oddziaływanie między systemami ATES - ten aspekt ma największe znaczenie w krajach o dojrzałym rynku ATES. W miastach o dużej gęstości zabudowy zapotrzebowanie na ATES może przekraczać dostępną wydajność warstwy wodonośnej. Kwestia wzajemnej interakcji między systemami ATES wymaga odpowiedniego zarządzania i planowania w skali miasta czy powiatu. Kolejną barierą może być brak oceny rzeczywistego stanu wód podziemnych, co zagraża długoterminowej stabilności infrastruktury opartej o zasoby warstwy wodonośnej;
  • Interakcja z innymi sposobami zagospodarowania wód podziemnych i infrastruktury podziemnej - systemy ATES mogą oddziaływać z innymi sposobami wykorzystania zasobów warstw wodonośnych. W gęsto zabudowanych obszarach miejskich trudnością może być znalezienie miejsca do wywiercenia studni ATES ze względu na płytko położoną infrastrukturę (kable energetyczne, rury wody pitnej, internet, kanalizacja, tunele, garaże itp.) Podczas działania systemu mogą wystąpić interakcje z ujęciami wód podziemnych do celów przemysłowych, rolniczych i produkcji wody pitnej, a także z docelowo izolowanymi częściami warstw wodonośnych, które ze względu na zanieczyszczenie wymagają odpowiedniego zarządzania i rekultywacji;
  • Brak wiedzy, doświadczenia i świadomości społecznej - brak doświadczenia i świadomości jest ważnym czynnikiem ograniczającym rozwój ATES na nowych rynkach. W niektórych przypadkach niechęć do systemów ATES został spowodowany przez niepowodzenia związane z innym rodzajem technologii geotermalnej i pomimo wielu sprawnie działających projektów, głośne niepowodzenie może mieć szerokie konsekwencje dla rozwoju rynku;
  • Brak odpowiednich przepisów - przepisy dotyczące zezwoleń na ATES są złożone i niejednolite w różnych krajach, co często prowadzi do długich, pracochłonnych i niejasnych procedur wydawania zezwoleń. Co więcej, brak wiedzy organów wydających pozwolenia na temat systemów ATES i ich znikomego wpływu na środowisko może stanowić dodatkową barierę;
  • Aspekty finansowe – wielkość kosztów inwestycyjnych stanowi barierę we wdrażaniu systemów ATES: połączenie pompy ciepła i studni wymaga znacznych inwestycji w porównaniu z konwencjonalnymi systemami HVAC. Brak przekonania co do potencjalnych oszczędności, konkurencja ze strony tanich paliw kopalnych i ogólne warunki recesji gospodarczej mogą utrudniać skłonienie właścicieli i zarządców do inwestowania w ATES;
  • Bilans energetyczny - aby utrzymać stabilną pracę systemu ATES, ilość energii cieplnej zmagazynowana w warstwie wodonośnej musi być porównywalna z ilością ciepła pobranego. Oznacza to, że w idealnym przypadku zapotrzebowanie na ogrzewanie i chłodzenie budynku związane z systemem ATES powinno być równe. Obecnie w wielu budynkach dominuje zapotrzebowanie na ogrzewanie lub chłodzenie, przez co nie ma możliwości zbilansowania magazynu w obrębie instalacji dla jednego tylko obiektu – nadal jest to możliwe dla kilku odpowiednio dobranych odbiorców oraz w ramach sieci grzewczo-chłodniczych.

Według Pellegrini et al. (2019) bariery można podzielić na powszechne, oraz związane z rynkami dojrzałymi i niedojrzałymi:

• • Ogólne bariery: jakość systemów ATES, bariery legislacyjne, rozczłonkowanie umiejętności i odpowiedzialności w łańcuchu dostaw, niepewność co do wpływu ATES na wody gruntowe, konieczność utrzymania bilansu energetycznego magazynu – równowagi między zapotrzebowaniem na ogrzewanie i chłodzenie;
  • Bariery na rynkach dojrzałych: wzajemna interakcja między systemami ATES, interakcja z zanieczyszczonymi wodami gruntowymi;
  • Bariery rynkowe na rynkach niedojrzałych: świadomość społeczna, brak wiedzy, wysokie koszty inwestycyjne (początkowe), nieznajomość warstwy wodonośnej i dokładnej lokalizacji infrastruktury podziemnej.