Kawerny solne: magazynowanie energii sprzed 400 mln lat

Rekordowy odwiert pod pustynią, o którym mało kto słyszał

W listopadzie 2025 roku, gdzieś pod suchymi równinami południowego Queenslandu, wiertło zatrzymało się na głębokości 3023 metrów. To najgłębszy otwór, jaki w swojej historii wykonała Geoscience Australia, państwowa agencja geologiczna kraju. Kampania kosztowała rząd około 31 milionów dolarów australijskich i była finałem wieloletniego programu badania Basenu Adavale, formacji geologicznej ukrytej pod młodszymi warstwami skalnymi w środkowym Queenslandzie.

Basen ten sam w sobie jest ciekawostką. Nie ma żadnych śladów na powierzchni, żadnych klifów ani odsłoniętych warstw skalnych, które zdradzałyby, co kryje się poniżej. Zidentyfikowano go dopiero w 1958 roku, a mimo to wciąż uchodzi za słabo zbadany. Leży pod Basenem Eromanga i Basenem Galilee, które razem tworzą część Wielkiego Basenu Artezyjskiego, jednego z największych podziemnych zbiorników wody słodkiej na świecie.

Z otworu wydobyto ciągły rdzeń skalny o długości 976 metrów, setki próbek okruchów skalnych i próbki wód gruntowych, do tego pełny zestaw pomiarów geofizycznych. To materiał, który pozwoli naukowcom zbudować szczegółowy obraz tego, jak wygląda formacja w przestrzeni, a nie tylko punktowe odczyty z pojedynczych głębokości. Takie dane trafiają zwykle do archiwów geologicznych na lata, ale tym razem chodzi o coś więcej niż akademicką ciekawość.

Dla porównania skali: to nie jest odwiert w stylu tych, które opisywaliśmy przy okazji radzieckiego odwiertu kolskiego, sięgającego kilkunastu kilometrów w głąb skorupy ziemskiej. Trzy kilometry to i tak wynik imponujący jak na standardy stratygraficznych wierceń badawczych, a jego cel jest zupełnie inny niż zwykłe poszukiwania ropy czy gazu.

Dlaczego akurat sól interesuje naukowców od energetyki

W rdzeniu z Basenu Adavale naukowcy szukali konkretnej rzeczy: grubej warstwy soli kamiennej znanej jako Boree Salt. To jedyne znane w całej wschodniej Australii złoże soli na tyle miąższe, by nadawało się do wielkoskalowego magazynowania energii. Sól sama w sobie nie produkuje prądu ani nie ma właściwości chemicznych, które czyniłyby ją bateryjnym cudem. Liczy się jej zachowanie mechaniczne.

Sól kamienna jest plastyczna. Pod ciśnieniem panującym na dużych głębokościach płynie powoli, jak bardzo gęsta smoła, dzięki czemu wszelkie mikropęknięcia w jej strukturze zabliźniają się same. Ta właściwość, w połączeniu z niemal zerową przepuszczalnością dla gazów i cieczy, sprawia, że wypłukane w soli komory, czyli kawerny, są wyjątkowo szczelne. Nie trzeba ich uszczelniać sztucznie, sama skała robi to za darmo przez tysiące lat.

Z tego właśnie powodu kawerny solne są dziś jedyną komercyjnie sprawdzoną technologią wielkoskalowego podziemnego magazynowania wodoru, jak zauważa Royal Geographical Society of Queensland. Wodór to gaz wybitnie trudny do przechowywania: mała cząsteczka, duża skłonność do ucieczki przez najmniejsze nieszczelności. Sól radzi sobie z tym lepiej niż wyeksploatowane złoża ropy czy gazu, które bywają bardziej porowate i mniej przewidywalne.

Szacunki dla samego Basenu Adavale robią wrażenie. Pojedyncza kawerna wydrążona w tamtejszej soli mogłaby pomieścić około 6 tysięcy ton wodoru, co odpowiada mniej więcej 100 gigawatogodzinom energii, czyli w przybliżeniu tyle, ile 50 największych baterii sieciowych w Australii razem wziętych. Australijski rząd idzie o krok dalej, porównując pojedynczą dużą kawernę solną do pojemności elektrowni szczytowo-pompowej Snowy Hydro 2.0, jednej z największych inwestycji energetycznych w historii kraju.

Jak w praktyce działa taka podziemna bateria

Pomysł na wykorzystanie kawern solnych do magazynowania energii nie kończy się na wodorze. Druga, równie ważna technologia to CAES, czyli magazynowanie energii w sprężonym powietrzu. Zasada jest prosta: gdy energii z wiatru czy słońca jest w nadmiarze, sprężarka tłoczy powietrze pod ciśnieniem do podziemnej kawerny. Gdy zapotrzebowanie rośnie, powietrze wypuszcza się z powrotem, ono napędza turbinę i produkuje prąd.

Najlepszym dowodem, że to nie teoria, jest instalacja Huai'an w chińskiej prowincji Jiangsu, gdzie w kawernach solnych na głębokości od 1150 do 1500 metrów zbudowano największy na świecie magazyn energii tego typu. Dwie jednostki po 300 megawatów dają razem 600 megawatów mocy i 2400 megawatogodzin pojemności, a sprawność konwersji sięga tam około 70-71 procent, co jest jednym z najlepszych wyników wśród instalacji CAES na świecie.

W nowszych, adiabatycznych wariantach tej technologii nawet ciepło powstające przy sprężaniu powietrza nie idzie na marne. Magazynuje się je w stopionej soli albo specjalnych zbiornikach, a potem wykorzystuje ponownie przy rozprężaniu, co dodatkowo podnosi efektywność całego cyklu. To trochę jak elektrownia szczytowo-pompowa, tylko zamiast wody między dwoma zbiornikami krąży powietrze między powierzchnią a podziemną kawerną.

Sam mechanizm ługowania takich komór nie jest nowością. Kawerny powstają przez zatłaczanie wody do złoża soli, rozpuszczanie jej i wypompowywanie solanki, aż w skale zostanie pusta, szczelna przestrzeń o objętości setek tysięcy metrów sześciennych. To technologia znana od dekad z magazynowania gazu ziemnego, ropy i paliw, teraz po prostu przekłada się ją na potrzeby energetyki odnawialnej.

Polska ma własne kawerny solne i już dziś z nich korzysta

Nie trzeba jechać do Australii, żeby zobaczyć kawerny solne w akcji. W Polsce działają dwa duże zespoły takich instalacji: Kawernowy Podziemny Magazyn Gazu Mogilno i KPMG Kosakowo. Kawerny w Kosakowie znajdują się na głębokości 1040-1150 metrów, a cały kompleks działa jako magazyn gazu ziemnego, wspierający bezpieczeństwo energetyczne kraju od lat.

To właśnie te dwie lokalizacje, obok złoża w Górze koło Inowrocławia, uznaje się dziś za najbardziej perspektywiczne pod kątem przyszłych inwestycji związanych z magazynowaniem wodoru. Zdecydowały o tym istniejąca infrastruktura ługownicza, sprawdzone przez lata rozwiązania poboru wody i zagospodarowania solanki oraz bardzo dobre rozpoznanie budowy geologicznej, co realnie obniża koszty ewentualnej rozbudowy.

Trwają analizy nad wykorzystaniem kawern solnych na Pomorzu do magazynowania wodoru sprowadzanego z zagranicy, choć decyzje inwestycyjne w tym zakresie zależą od wielu czynników: dostępności odpowiednich wolumenów wodoru, gotowości sieci przesyłowych i dojrzałości całego rynku. To perspektywa kolejnych lat, nie najbliższych miesięcy.

Geologicznie Polska ma dobre warunki do budowy nowych kawern, dzięki pokładom soli kamiennej z górnego permu, czyli tzw. cechsztynu, ciągnącym się przez znaczną część kraju. To ta sama epoka geologiczna, o której pisaliśmy przy okazji dębu znalezionego w osadach czwartorzędu, tylko o wiele starsza: sól cechsztyńska liczy sobie ponad 250 milionów lat.

Co z tego wynika dla zwykłego domu latem i zimą

Kawerny solne i gigantyczne magazyny wodoru brzmią jak temat z zupełnie innej skali niż dom z pompą ciepła. I owszem, to inna skala: gigawatogodziny kontra kilowatogodziny. Ale mechanizm, który stoi za jednym i drugim, jest ten sam. Chodzi o to, żeby energię, która akurat jest tania albo pochodzi z odnawialnych źródeł, zmagazynować na później, zamiast marnować.

W skali pojedynczego budynku najprostszym magazynem energii jest sam grunt pod działką. Latem, gdy pompa ciepła pracuje w trybie chłodzenia, oddaje nadmiar ciepła z domu z powrotem do gruntu wokół odwiertu, ładując go niejako na zapas przed sezonem grzewczym. Pisaliśmy o tym szerzej przy okazji tegorocznych upałów i ich wpływu na wydajność zimą. To skromna wersja tego samego pomysłu, który testuje się dziś w gigantycznej skali pod Queenslandem: sól i grunt jako naturalne, bezpłatne zasobniki energii.

Lato to też ostatni moment, żeby technicznie zdążyć z odwiertami przed sezonem grzewczym. Firmy wiertnicze mają wtedy najkrótsze terminy realizacji, a grunt osiąga stabilną temperaturę, którą łatwo zmierzyć i zaprojektować pod nią instalację. Kto planuje wymianę ogrzewania na jesień czy zimę, ten harmonogram prac warto sprawdzić już teraz, najlepiej korzystając z kalkulatora wyceny gruntowej pompy ciepła, żeby zorientować się w realnych kosztach przed rozpoczęciem sezonu grzewczego.

Odwierty geotermalne pod domami różnią się od tych w Queenslandzie skalą, ale nie fizyką. W obu przypadkach liczy się to samo: dobre rozpoznanie geologiczne przed rozpoczęciem prac. Dokładnie dlatego przed każdym odwiertem pod pompę ciepła wykonuje się analizę gruntu, tak samo jak australijscy geolodzy analizowali rdzeń wydobyty z trzech kilometrów pod ziemią, zanim ktokolwiek zdecyduje, gdzie i jak głęboko wiercić.

Źródła: Data Driven Discoveries Program – Adavale Basin | Geoscience Australia, Salt caverns and minerals across Australia unlock our nation's hydrogen industry, Kawernowe podziemne magazyny gazu w Polsce – teraźniejszość i przyszłość - Przegląd Geologiczny, PIG-PIB, Rekordowy odwiert i gigantyczny potencjał. Australia testuje magazyn energii pod ziemią - Focus.pl, Salt deposit older than dinosaurs may shape Australia's energy future - Interesting Engineering