Geoterminės energijos tyrimai

Žemės gelmių geoterminės energijos išteklių skaičiavimo metodika

Lietuvos geologijos tarnyba prie Aplinkos ministerijos, vykdydama Lietuvos valstybinių geologinių tyrimų 2016–2020 metų programos „Geoenergetika ir saugi aplinka“ priemonę „Žemės gelmių geoterminės energijos išteklių skaičiavimo metodikos parengimas“, parengė Žemės gelmių (nuo 300 m gylio) geoterminės energijos išteklių vertinimo metodiką, optimaliai tinkamą geoterminiams ištekliams skaičiuoti Lietuvos žemės gelmėse. Pasaulinėje praktikoje geoterminės energijos ištekliams vertinti naudojama daug skirtingų geoterminių išteklių klasifikacijų, pagal kurias išskiriama dešimtys geoterminių išteklių tipų. Kiekvieno tipo išteklius galima vertinti skirtingais metodais, todėl parinkti gali būti sudėtinga geoterminių išteklių klasifikacijos bei išteklių kiekio vertinimo metodiką, optimaliai tinkamą konkrečios geologinės sandaros ir ištirtumo teritorijoms. Kyla sunkumų ir vertinant skirtingomis metodikomis atliekamo išteklių vertinimo rezultatus.

Vykdant projektą „Žemės gelmių geoterminės energijos išteklių skaičiavimo metodikos parengimas“ buvo nustatytos geoterminių išteklių klasifikavimo bei vertinimo metodikos, optimaliai tinkamos geoterminiams ištekliams skaičiuoti Lietuvos žemės gelmėse, rengimo gairės; ištirtas turimų geologinių ir geofizinių duomenų tinkamumas bei pakankamumas geoterminės energijos ištekliams vertinti; nustatyti rekomenduojami fizikiniai ir geologiniai vertinimo modelių parametrai; parengtos greito ir efektyvaus skirtingų tipų geoterminių išteklių vertinimo erdvinės analizės procedūros; atlikti bandomieji skaičiavimai 50×60 km plote vakarų Lietuvoje, kuriais vertinti skirtingų tipų geoterminės energijos ištekliai. Pavyzdžiui, žemės gelmių šilumos (geologiniai) ištekliai iki 2 km gylio minėtame plote sudaro 1 450 EJ (1,45×1021 džaulių; žr. pav.), geoterminių išteklių iki 5 km, skirtų elektros energijos gavybai, juos atšaldant iki 45 °C ir 90 proc. energijos sunaudojant konvertavimui, kiekis – apie 500 EJ.

Anksčiau atlikti tyrimai parodė, kad Vakarų Lietuva pasižymi dideliu geoterminių išteklių potencialu, tačiau, siekiant išaiškinti ekonomiškai perspektyvius plotus, reikia tolesnių techninių, išgaunamųjų, ekonomiškai naudingų ir kitų geoterminių išteklių vertinimo tyrimų

 

Sekliosios geoterminės energijos išteklių skaičiavimo metodika

2017 m. baigtas projektas „Sekliosios Žemės gelmių geoterminės energijos išteklių skaičiavimo metodikos parengimas“. Pagrindinis jo tikslas – sudaryti sekliųjų geoterminių išteklių skaičiavimo, kurį numatoma atlikti 2017–2020 metais, metodiką.

Gilioji geoterminė energija naudojama įvairiems tikslams jau keletą dešimtmečių, o jos ištekliams skaičiuoti sukurta nemažai metodinės medžiagos. Seklioji geotermija atsirado palyginti neseniai ir jos išteklių metodinė bazė nėra pakankamai išvystyta ir apibendrinta – skirtingos šalys ir jų mokslo įstaigos dažnai naudoja skirtingus metodus. Riba tarp sekliosios ir giliosios geotermijos sričių nėra griežtai apibrėžta: įvairūs autoriai nurodo skirtingas ribas. Lietuvos sąlygomis ši riba išryškėja pagal eksploatuoti naudojamus sluoksnius. Giliosios geotermijos sritis prasideda aukštesnės temperatūros devono vandeningaisiais sluoksniais, slūgsančiais kelių šimtų metrų gylyje, ir driekiasi gilyn. Seklioji (žemos temperatūros) energija išgaunama maždaug iki 150 metrų gylio.

 

Požeminio vandens geologiniai tyrimai

Požeminio vandens ištekliai

2007–2012 metais vykdant „Požeminio vandens išteklių įvertinimo ir naudojimo geriamam vandeniui tiekti 2007–2025 metų programą“ turimų gėlo požeminio vandens išteklių kiekis buvo patikslintas ir šiuo metu sudaro 3,72 mln. m3 vandens per parą. LGT Žemės gelmių registro išteklių dalyje yra registruotos 1928 vandenvietės visoje Lietuvos teritorijoje, iš kurių 32 – mineralinio požeminio vandens vandenvietės. Šiuo metu visi gėlo (geriamojo ir gamybinio) požeminio vandens vandenviečių ištekliai ištirti, aprobuoti ir įrašyti į Žemės gelmių registrą. 45 proc. vandenviečių nustatytas leistinas išgauti vandens kiekis; 50 proc. vandenviečių nustatytos sanitarinės apsaugos zonos.

Požeminio mineralinio vandens ištekliai ištirti ir aprobuoti didžiuosiuose Lietuvos kurortuose, tačiau šio požeminio vandens naudojimo galimybės kitose šalies vietose neįvertintos.

Požeminio pramoninio vandens, kurį sudaro sūrymai ir mineralizuoti vandenys, iš kurių yra galimybė išgauti cheminius elementus ar jų junginius, ištekliai aktualūs šaliai ekonominiu požiūriu, tačiau Lietuvoje nėra vertinti; šių išteklių kiekybinis ir kokybinis vertinimas bei aprobavimas nėra reglamentuotas.

Arseno tyrimai

2017 metais Raseinių r. Ražaitėlių ir Šienlaukio vandenvietėse, atliekant požeminio vandens išteklių įvertinimą, buvo nustatyta didžiausią leidžiamą koncentraciją (DLK) geriamajame vandenyje viršijanti toksinio elemento arseno koncentracija. Dėl anomalių arseno reikšmių šios vandenvietės buvo laikinai uždarytos.

2018 metais Valstybinės maisto ir veterinarijos tarnybos pastangomis buvo išaiškinta ir daugiau vandenviečių, kuriose arseno kiekis buvo padidėjęs: Šimkaičių (Jurbarko r.), Barčių (Lazdijų r.), Akmenynų (Marijampolės r.), Duonelaičių, Užbalių ir Trilaukio (Vilkaviškio r.) ir kt. Lietuvos geologijos tarnybos duomenų bazėje esantys Valstybinio požeminio vandens monitoringo bei ūkio subjektų požeminio vandens monitoringo duomenys taip pat parodė, kad kai kur (o ypač Raseinių r. sav.) pasitaiko arseno anomalijų požeminiame vandenyje. Dažniausiai arseno koncentracija buvo padidėjusi kvartero tarpmoreniniuose vandeninguosiuose sluoksniuose ir tik tam tikrais atvejais kreidos sistemos ir gilesniuose sluoksniuose. Daugiausia padidėjusi arseno koncentracija nustatyta Viršutinio Nemuno–Medininkų tarpmoreniniame sluoksnyje, kuris šioje teritorijoje įprastai slūgso 30–40 m gylyje.

Siekiant išsiaiškinti, ar šios anomalijos sudaro kokius nors klasterius, 2018 metų spalio mėn. Lietuvos geologijos tarnyba Raseinių r. sav. teritorijoje paėmė 41 požeminio vandens mėginį iš atrinktų individualių vandens gavybos gręžinių (1 pav.), įrengtų į kvartero tarpmoreninius vandeninguosius sluoksnius, atliko gręžinių išpumpavimą, išsiurbiant visą gręžinio tūrį 4 kartus, bei paėmė po 4 mėginius iš buvusių Ražaitėlių ir Šienlaukio vandenviečių gręžinių. Vandenyje buvo nustatyta bendroji vandens sudėtis, As, Cu, Zn ir Pb koncentracijos. Vandens bendrosios cheminės sudėties tyrimus atliko LGT laboratorija, arseno ir lydinčių sulfidų klasės elementų tyrimus atliko UAB „Vandens tyrimai“ laboratorija.

Tyrimai, skirti patikslinti arseno kiekio anomalijų ribas Raseinių r. sav., patvirtino Ražaitėlių ir Šienlaukio vandenviečių arseno anomalijas bei buvo nustatytos nedidelės arseno anomalijos Gudų, Beržytės k. gręžiniuose, UAB „Argoma“ (Raseiniai) gręžinyje. Devynių gręžinių vandenyje As kiekis buvo padidėjęs, koncentracija svyravo nuo 10 iki 60 µkg/l ir DLK 10µg/l viršijo iki 6 kartų.

Iškeltos prielaidos dėl gamtinės arseno kilmės iš sulfidų rūdų ar prietakos iš gilesnių mineralizuoto vandens sluoksnų hidrocheminių tyrimų duomenimis nepasitvirtino – cheminių elementų (vario, švino cinko) kiekis arseno anomalijų taškuose nebuvo anomalus ir dažniausiai net nesiekė prietaiso jautrumo ribos bei neviršijo DLK geriamajame vandenyje. Bendroji cheminė vandens sudėtis taip pat neparodė jokios galimos požeminio vandens prietakos iš gilesnių sluoksnių – nei bendrosios mineralizacijos, nei natrio, chloridų ar sulfatų koncentracijos nebuvo padidėjusios ir buvo to paties lygio kaip ir gręžiniuose, kuriuose nebuvo nustatyta padidėjusio arseno kiekis.

Reikia pažymėti, kad atliktos cheminės analizės Ražaitėlių ir Šienlaukio vandenviečių gręžiniuose patvirtino, jog gręžinio įrengimas ir vandeniui pakelti naudojama įranga nėra susijusi su didesniu arseno kiekiu vandenyje. Arseno kiekis vandenyje, neatsižvelgiant į išpumpavimo laiką, išliko beveik nepakitęs. Tai reiškia, kad tokios kokybės vanduo yra vandeningajame sluoksnyje.

 

Taigi, įvertinus atlikto tyrimo rezultatus ir tai, kad daugeliu atvejų anomalijos susitelkusios 20–50 m gylyje, daugiausia Viršutinio Nemuno–Medininkų vandeningajame sluoksnyje, šį faktą galima interpretuoti dvejopai:

  • arseno anomalijos yra gamtinės: Viršutinio Nemuno apledėjimo nuogulose, slūgsančiose 20–50 m gylyje, gali būti mineralų, turinčių arseno;
  • arseno anomalijos yra antropogeninės: iš pesticidų kilusių arseno formų migracija, praėjus tam tikram laikui nuo intensyviausio jų naudojimo žemės ūkyje, šiuo metu pasiekė būtent tokį (20–50 m) gylį.

Tolesnis tyrimų etapas: išsiaiškinti, ar arseno anomalijų šaltinis nėra požeminį vandenį kaupiančios arba jas supančios silpnai laidžių sluoksnių nuogulos (iki 100 m gylio). Vykdant arseno tyrimus požeminiame vandenyje ir nuogulose, Lietuvos geologijos tarnyba numato atlikti išsamius požeminio vandens ir grunto tyrimus Kauno apskrities, Raseinių r. sav., Viduklės sen., Šienlaukio kaimo ir Kauno apskrities, Raseinių r. sav., Girkalnio sen., Ražaitelių kaimo vandenviečių apylinkėse. Siekiant surinkti patikimus duomenis apie požeminio vandens ir nuogulų sudėtį, numatoma abiejose vandenvietėse išgręžti po 1 bandomąjį gręžinį, pragręžiant ir aprobuojant visą kvartero darinių storymę, taip pat papildomai – hidrogeologinius gręžinius, skirtus mėginiams paimti ir hidrogeodinaminiams parametrams nustatyti. 

Požeminio vandens geologiniai tyrimai ir metodinės rekomendacijos

2007–2012 metais vykdant „Požeminio vandens išteklių įvertinimo ir naudojimo geriamam vandeniui tiekti 2007–2025 metų programą“ turimų gėlo požeminio vandens išteklių kiekis buvo patikslintas ir šiuo metu sudaro 3,72 mln. m3 vandens per parą. LGT Žemės gelmių registro išteklių dalyje yra registruotos 1928 vandenvietės visoje Lietuvos teritorijoje, iš kurių 32 – mineralinio požeminio vandens vandenvietės. Šiuo metu visi gėlo (geriamojo ir gamybinio) požeminio vandens vandenviečių ištekliai ištirti, aprobuoti ir įrašyti į Žemės gelmių registrą. 45 proc. vandenviečių nustatytas leistinas išgauti vandens kiekis; 50 proc. vandenviečių nustatytos sanitarinės apsaugos zonos.

Požeminio mineralinio vandens ištekliai ištirti ir aprobuoti didžiuosiuose Lietuvos kurortuose, tačiau šio požeminio vandens naudojimo galimybės kitose šalies vietose neįvertintos.

Požeminio pramoninio vandens, kurį sudaro sūrymai ir mineralizuoti vandenys, iš kurių yra galimybė išgauti cheminius elementus ar jų junginius, ištekliai aktualūs šaliai ekonominiu požiūriu, tačiau Lietuvoje nėra vertinti; šių išteklių kiekybinis ir kokybinis vertinimas bei aprobavimas nėra reglamentuotas.

 

Arseno tyrimai

2017 metais Raseinių r. Ražaitėlių ir Šienlaukio vandenvietėse, atliekant požeminio vandens išteklių įvertinimą, buvo nustatyta didžiausią leidžiamą koncentraciją (DLK) geriamajame vandenyje viršijanti toksinio elemento arseno koncentracija. Dėl anomalių arseno reikšmių šios vandenvietės buvo laikinai uždarytos, tačiau ir pergręžus gręžinius, ši problema visiškai nebuvo išspręsta.

2018 metais Valstybinės maisto ir veterinarijos tarnybos pastangomis buvo išaiškinta ir daugiau vandenviečių, kuriose arseno kiekis buvo padidėjęs: Šimkaičių (Jurbarko r.), Barčių (Lazdijų r.), Akmenynų (Marijampolės r.), Duonelaičių, Užbalių ir Trilaukio (Vilkaviškio r.) ir kt. Lietuvos geologijos tarnybos duomenų bazėje esantys Valstybinio požeminio vandens monitoringo bei ūkio subjektų požeminio vandens monitoringo duomenys taip pat parodė, kad kai kur (o ypač Raseinių r. sav.) pasitaiko arseno anomalijų požeminiame vandenyje. Dažniausiai arseno koncentracija buvo padidėjusi kvartero tarpmoreniniuose vandeninguosiuose sluoksniuose ir tik tam tikrais atvejais kreidos sistemos ir gilesniuose sluoksniuose. Daugiausia padidėjusi arseno koncentracija nustatyta Viršutinio Nemuno–Medininkų tarpmoreniniame sluoksnyje, kuris šioje teritorijoje įprastai slūgso 30–40 m gylyje. 

Siekiant išaiškinti arseno kilmę, Lietuvos geologijos tarnyba numato 2019 metais atlikti išsamius požeminio vandens ir grunto tyrimus.

Siekiant išsiaiškinti, ar šios anomalijos sudaro kokius nors klasterius, 2018 metų spalio mėn. Lietuvos geologijos tarnyba Raseinių r. sav. teritorijoje paėmė 41 požeminio vandens mėginį iš atrinktų individualių vandens gavybos gręžinių, įrengtų į kvartero tarpmoreninius vandeninguosius sluoksnius, atliko gręžinių išpumpavimą, išsiurbiant visą gręžinio tūrį 4 kartus, bei paėmė po 4 mėginius iš buvusių Ražaitėlių ir Šienlaukio vandenviečių gręžinių. Vandenyje buvo nustatyta bendroji vandens sudėtis, As, Cu, Zn ir Pb koncentracijos. Vandens bendrosios cheminės sudėties tyrimus atliko LGT laboratorija, arseno ir lydinčių sulfidų klasės elementų tyrimus atliko UAB „Vandens tyrimai“ laboratorija.

Tyrimai, skirti patikslinti arseno kiekio anomalijų ribas Raseinių r. sav., patvirtino Ražaitėlių ir Šienlaukio vandenviečių arseno anomalijas bei buvo nustatytos nedidelės arseno anomalijos Gudų, Beržytės k. gręžiniuose, UAB „Argoma“ (Raseiniai) gręžinyje. Devynių gręžinių vandenyje As kiekis buvo padidėjęs, koncentracija svyravo nuo 10 iki 60 µkg/l ir DLK 10µg/l viršijo iki 6 kartų.

Iškeltos prielaidos dėl gamtinės arseno kilmės iš sulfidų rūdų ar prietakos iš gilesnių mineralizuoto vandens sluoksnų hidrocheminių tyrimų duomenimis nepasitvirtino – cheminių elementų (vario, švino cinko) kiekis arseno anomalijų taškuose nebuvo anomalus ir dažniausiai net nesiekė prietaiso jautrumo ribos bei neviršijo DLK geriamajame vandenyje. Bendroji cheminė vandens sudėtis taip pat neparodė jokios galimos požeminio vandens prietakos iš gilesnių sluoksnių – nei bendrosios mineralizacijos, nei natrio, chloridų ar sulfatų koncentracijos nebuvo padidėjusios ir buvo to paties lygio kaip ir gręžiniuose, kuriuose nebuvo nustatyta padidėjusio arseno kieki.

Reikia pažymėti, kad atliktos cheminės analizės Ražaitėlių ir Šienlaukio vandenviečių gręžiniuose patvirtino, jog gręžinio įrengimas ir vandeniui pakelti naudojama įranga nėra susijusi su didesniu arseno kiekiu vandenyje. Arseno kiekis vandenyje, neatsižvelgiant į išpumpavimo laiką, išliko beveik nepakitęs. Tai reiškia, kad tokios kokybės vanduo yra vandeningajame sluoksnyje.

Taigi, įvertinus atlikto tyrimo rezultatus ir tai, kad daugeliu atvejų anomalijos susitelkusios 20–50 m gylyje, daugiausia Viršutinio Nemuno–Medininkų vandeningajame sluoksnyje, šį faktą galima interpretuoti dvejopai:

  • arseno anomalijos yra gamtinės: Viršutinio Nemuno apledėjimo nuogulose, slūgsančiose 20–50 m gylyje, gali būti mineralų, turinčių arseno;
  • arseno anomalijos yra antropogeninės: iš pesticidų kilusių arseno formų migracija, praėjus tam tikram laikui nuo intensyviausio jų naudojimo žemės ūkyje, šiuo metu pasiekė būtent tokį (20–50 m) gylį.

Tolesnis tyrimų etapas: išsiaiškinti, ar arseno anomalijų šaltinis nėra požeminį vandenį kaupiančios arba jas supančios silpnai laidžių sluoksnių nuogulos (iki 100 m gylio). Vykdant arseno tyrimus požeminiame vandenyje ir nuogulose, Lietuvos geologijos tarnyba numato atlikti išsamius požeminio vandens ir grunto tyrimus Kauno apskrities, Raseinių r. sav., Viduklės sen., Šienlaukio kaimo ir Kauno apskrities, Raseinių r. sav., Girkalnio sen., Ražaitelių kaimo vandenviečių apylinkėse. Siekiant surinkti patikimus duomenis apie požeminio vandens ir nuogulų sudėtį, numatoma abiejose vandenvietėse išgręžti po 1 bandomąjį gręžinį, pragręžiant ir aprobuojant visą kvartero darinių storymę, taip pat papildomai – hidrogeologinius gręžinius, skirtus mėginiams paimti ir hidrogeodinaminiams parametrams nustatyti. 

Angliavandenilių tyrimai

Lietuvos geologijos tarnyba organizuoja ir vykdo valstybinius žemės gelmių tyrimus naftos geologijos srityje, Lietuvos teritorijos naftingumo ir naujų žemės gelmių išteklių potencialo tyrimus bei išteklių vertinimą; atlieka skalūnų naftos ir dujų geologinės sandaros ir savybių tyrimus, siekiant nustatyti skalūnų angliavandenilių potencialą ir jo naudojimo galimybes: atrenka uolienų mėginius, organizuoja geologinių, petrofizinių, geocheminių, geomechaninių ir kt. laboratorinių tyrimų atlikimą, atlieka naujai gautų ir archyvinių laboratorinių tyrimų rezultatų kompleksinę analizę, vertina išsklaidytųjų angliavandenilių išteklius, rengia išsklaidytųjų angliavandenilių išteklių tyrimo metodines rekomendacijas.
Analizuoja ir vertina angliavandenilių išteklių tyrimų, geofizinių tyrimų dokumentus (atskaitas), teikia vertinimo išvadas.