Právě ten bude důležitý pro návrh dalších úložných polí BTES2 a BTES3 i pro posouzení možného transportu tepla v horninovém prostředí. Tato část výzkumu je vnímána jako klíčová pro pochopení toho, zda a jak proudění podzemní vody může ovlivnit účinnost sezónního ukládání tepla, o čemž jsme si povídali s hydrogeologem České geologické služby Jaroslavem Řihoškem a geofyzikem Josefem Vlčkem.
V areálu RINGEN mají vzniknout tři dvojice hydrogeologických monitorovacích vrtů o hloubce 100 a 200 metrů. V jaké fázi se nacházíte a v jakých místech jsou vrty navrženy?
J. Řihošek: V tuto chvíli jsme zhruba v polovině. Máme vyhloubené tři vrty. Trojice dvojic vrtů je v areálu vědecko-výzkumné infrastruktury RINGEN navržena tak, aby bylo možné sledovat dvě zvodnělé vrstvy, konkrétně turonský a cenomanský kolektor, a zároveň lépe porozumět tomu, jak jsou tyto dva hydrogeologické kolektory vzájemně propojeny. Právě toto propojení je pro další výzkum zásadní.
Proč jsou tyto vrty rozmístěny právě v trojúhelníkové konfiguraci?
J. Řihošek: Každou dvojici tvoří vrt do hloubky 100 metrů a vrt do hloubky 200 metrů, umístěné těsně vedle sebe. Trojúhelníkové rozmístění tří takových dvojic nám umožňuje určit směr proudění podzemní vody. Vycházíme z toho, že hladina podzemní vody je skloněná ve směru proudění. Pokud změříme výšky hladin ve třech bodech, můžeme vypočítat, jak je tato hladinová plocha nakloněná, a tím určit i směr proudění. Protože sledujeme dvě částečně propojené zvodně, potřebujeme tento výpočet provést zvlášť pro každou z nich. Je totiž možné, že každá bude mít odlišný směr i rychlost proudění.
Co už dnes o obou zvodních víte?
J. Řihošek: V tuto chvíli víme, že statické hladiny podzemní vody se v místě pohybují přibližně kolem 22 metrů pod terénem. Zároveň se ukazuje, že mezi oběma zvodněmi existuje malý, ale zřetelný hydraulický rozdíl. Ve vrtu zasahujícím cenomanský kolektor jsme naměřili hladinu přibližně o 20 centimetrů níže než v turonském kolektoru. To naznačuje, že mezi oběma kolektory existuje slabý vertikální gradient a že voda z turonské zvodně má tendenci pomalu přetékat směrem do cenomanské. Obě kolektory jsou přitom odděleny poloizolátorem, nikoli absolutně nepropustnou bariérou.
Proč je pro ukládání tepla tak důležité znát směr a rychlost proudění podzemní vody?
J. Řihošek: Protože podzemní voda může teplo přenášet. Pokud se v horninovém prostředí teplo ukládá a současně zde probíhá výraznější proudění vody, může docházet k jeho transportu mimo plánovaný objem horninového masivu. Pro návrh úložných polí proto potřebujeme vědět nejen to, kudy voda proudí, ale i jak rychle. Tyto údaje jsou zásadní pro zpřesnění hydrogeologického modelu, z něhož pak vychází predikce transportu tepla i samotný návrh geometrie budoucích polí, tedy jejich hloubky, rozteče vrtů, tvaru i orientace vůči směru proudění.
Jak budete směr a rychlost proudění ve vrtech zjišťovat?
J. Řihošek: Směr proudění odvozujeme z výšek hladin v jednotlivých vrtech, tedy z geometrie hladinové plochy v obou zvodních. Rychlost proudění se snažíme určit pomocí stopovacích a fyzikálních metod. Jednou z nich je zasolení vrtu a následné sledování změn vodivosti. Takto je možné určit hloubkové intervaly, ve kterých dochází k přítoku a také jak intenzivně v nich voda proudí. Tato měření chceme provést ve všech šesti hydrogeologických vrtech. Výsledkem bude přesnější informace o tom, které části kolektorů jsou aktivně promývány a jaká je dynamika proudění v jednotlivých horizontech.
Jak se získaná data promítnou do návrhu budoucích polí BTES2 a BTES3?
J. Vlček: Primárně poslouží ke zdokonalení hydrogeologického modelu, který na lokalitě vytváříme. Teprve na základě tohoto modelu bude možné spolehlivěji predikovat transport tepla a navrhovat parametry dalších úložných polí. Zjednodušeně řečeno: potřebujeme vědět, do jaké hloubky vrty umístit, v jakém vzájemném rozestupu a v jakém tvaru pole navrhnout, aby odpovídalo jak geologickým možnostem lokality, tak požadavkům nadzemních technologií. Výsledný design je tedy vždy průnikem dvou hledisek - geologické reality v podzemí a energetických potřeb systému na povrchu.
Máte vyhloubenou polovinu vrtů. Objevily se již nějaké překvapivé výsledky, které jste třeba neočekávali?
J. Řihošek: Z geologického a hydrogeologického hlediska průběh vrtání odpovídá očekávání, i když se objevily dílčí technické komplikace, které se podařilo vyřešit. Z hlediska předběžných výsledků je zajímavé, že proudění vody se zatím jeví rychlejší v horním turonském kolektoru. To jsme nepředpokládali. Očekávali jsme spíše vyšší rychlosti v hlubším cenomanském kolektoru s hrubšími a poréznějšími sedimenty. Ovšem ukazuje se, že v turonském horizontu mohou hrát významnou roli pukliny, které proudění vody usnadňují. Zatím je však potřeba brát tento závěr jako předběžný, protože definitivní vyhodnocení bude možné až po dokončení celé sítě hydrovrtů a navazujících měření.
Jedním z témat výzkumu jsou také geofyzikální a karotážní metody. Co konkrétně jejich prostřednictvím sledujete?
J. Vlček: Po odvrtání vrtů, ještě před jejich definitivní výstrojí, provádíme karotážní měření. Sledujeme například elektrické vlastnosti hornin a jejich přirozenou radioaktivitu, což nám pomáhá rozlišovat litologická rozhraní, zejména polohy písčité a jílovité. Z hydrogeologického hlediska je to podstatné, protože písčité polohy bývají propustnější a tvoří hlavní vodonosné zóny, zatímco jílovité vrstvy fungují spíše jako izolanty. Součástí měření je také kavernometrie, tedy sledování průměru vrtu, která pomáhá identifikovat místa se změnami stability stěn nebo s výskytem puklin. Tato data nám umožňují nejen porovnat jednotlivé vrty mezi sebou, ale také správně navrhnout perforované intervaly, v nichž budou následně probíhat hydrogeologická měření.
Jaké má voda v těchto hloubkách chemické vlastnosti?
J. Řihošek: Podzemní voda v těchto horizontech je relativně mineralizovaná. Nejde o vodu, kterou bychom mohli bez úpravy považovat za kvalitní pitnou vodu v běžném slova smyslu, protože obsahuje zvýšené koncentrace některých látek, mimo jiné železa a manganu. Na druhou stranu nejde o vodu chemicky problematickou a po úpravě může být využívána i pro vodárenské účely. V regionu se ostatně cenomanská voda po úpravě běžně využívá. Pro nás je ale důležité především to, jaké je její výchozí chemické složení a jak by se mohlo měnit při zahřívání.
Může současný výzkum nějak ovlivnit okolní studny nebo kvalitu podzemní vody?
J. Řihošek: V současné fázi nikoli. Stávající hydrogeologické vrty jsou čistě monitorovací a neslouží k odběru vody ani k zásahům, které by měnily její chemické nebo bakteriologické vlastnosti. Sledujeme především hladinu a kvalitu podzemní vody. Samostatnou otázkou je budoucí provoz ukládání tepla do podzemí. I tam ale počítáme s průběžným monitoringem, aby bylo možné ověřit, zda dochází pouze k lokálním teplotním změnám v bezprostředním okolí vrtů, nebo zda by se mohl tepelný signál šířit dál proudící vodou. V nejbližším okolí se navíc nepředpokládá významný vliv na studny, protože místní obyvatelé zde hluboké vrty jako zdroj vody běžně nevyužívají.
Jaké další sledování bude následovat po dokončení vrtů a při vlastním provozu úložiště?
J. Řihošek: Vedle hydraulických parametrů budeme sledovat i chemické a biologické chování systému. Plánujeme bakteriologické odběry a testy, které ukážou, jak se místní mikrobiální společenstva chovají při zvýšení teploty a zda nedochází k rozvoji nežádoucích organismů. Současně budeme pracovat s geochemickými modely, do nichž vstoupí údaje o složení vody, například obsahy hlavních iontů a rozpuštěných minerálů, abychom mohli vyhodnotit, jak se tyto složky mění při ohřevu. Nejde přitom o extrémní zahřívání, ale i mírná změna teploty může mít z hydrogeologického a geochemického hlediska význam.
Co považujete z hydrogeologického hlediska za hlavní přínos této fáze projektu?
J. ŘIhošek a J. Vlček: Za největší přínos považujeme to, že přecházíme od obecných předpokladů k přesně měřitelným datům přímo z konkrétní lokality. Nezjišťujeme jen to, jaké horninové prostředí zde je, ale také jak se v něm pohybuje voda, jak jsou mezi sebou propojené jednotlivé kolektory a jaké podmínky to vytváří pro ukládání tepla. Bez těchto údajů by nebylo možné navrhnout další úložná pole s dostatečnou mírou jistoty. Hydrogeologické monitorovací vrty jsou proto pro celý systém SYNERGYS klíčové. Poskytují data, která propojují geologickou realitu podzemí s návrhem budoucího energetického provozu.
