Fenntartható hévíz- és geotermikus energia-gazdálkodást támogató kutatások Tóth György Szőcs Teodóra, Nádor Annamária, Zilahi-Sebess László, Merényi László, Rotárné Szalkai Ágnes, Gáspár Emese, Kovács Attila (MFGI)
Új utak a földtudományban, 2013 2013. október 16
„A holistic approach to groundwater sustainability considers the hydrogeological, hydrological, ecological, socioeconomic, technological, cultural, institutional and legal aspects of groundwater utilization, in a seamless fashion, seeking to establish a reasonable compromise between conflicting interests.” (Victor M. Ponce 2007. San Diego State University) http://ponce.sdsu.edu/groundwater_sustainable_yield.html)
A felszín alatti vizekkel való fenntartható gazdálkodás holisztikus megközelítése figyelemmel van a hidrogeológiai, hidrológiai, ökológiai, szociális, közgazdasági, technológiai, kulturális, intézményi és jogi aspektusokra, mégpedig problémamentes módon, ésszerű kompromisszumot keresve az egymással ellentétes érdekek között
1
Az előadás három fő pillére:
1. Holisztikus megközelítés
2. Nem a gazdálkodásról, hanem az azt segítő, támogató kutatásokról lesz szó, azokról, mely az MFGI kompetenciáiba tartoznak, tartozhatnak
3. A konkrét eredmények bemutatása helyett a gazdálkodásra vonatkozó „vagyis” megfogalmazása
Aktualitások: A) Új jogszabályok, amelyek a hévíz- és geotermikus energia-gazdálkodást érintik, és amelyek végrehajtása igényli a háttérkutatásokat 203/1998. (XII. 19.) Korm. rendelet a bányászatról szóló 1993. évi XLVIII. törvény végrehajtásáról (benne a geotermikus védőidomokról, nevesítve az MFGI, mint szakértő intézmény) 103/2011. (VI. 29.) Korm. rendelet az ásványi nyersanyag és a geotermikus energia természetes előfordulási területének komplex érzékenységi és terhelhetőségi vizsgálatáról (nevesítve az MFGI és a NeKI, mint szakértő intézmények) 147/2010. (IV. 29.) Korm. rendelet a vizek hasznosítását, védelmét és kártételeinek elhárítását szolgáló tevékenységekre és létesítményekre vonatkozó általános szabályokról (benne hévíz és geotermikus energiagazdálkodásra vonatkozó részek, melyek nyilvánvalóan széles körű kutatási szakértői feladatokat igényelnek)
B) Újabb kutatások, melyek eredményei részben felhasználhatók a helyes gazdálkodás kialakításában, részben alapul szolgálnak a szükséges újabb kutatási feladatok megfogalmazásához, kialakításához. C) Megkezdődött? a Vízgyűjtőgazdálkodási Terv (VGT*) újabb, 2015-ig terjedő érdemi tervezési szakasza *Az érvényben lévő VGT, a legjelentősebb, holisztikus megközelítésű gazdálkodási terv, mely a hévízgazdálkodást is magában foglalja).
2
147/2010. (IV. 29.) Korm. rendelet: („nyílvánvalóan kutatás-igényes”) 4. Vízkészlet-gazdálkodás 10§ (3) A kizárólag energetikai célra kitermelt felszín alatti vizet a hasznosítást követően ugyanazon vízadóba lehet visszatáplálni. A visszatáplálással engedélyezett vízhasznosítást a hasznosításból kikerülő termálvíznek a visszatáplálástól eltérő ártalommentes elvezetésével, elhelyezésével is folytatni lehet. 11. § (1) A termálvíz gyógyászati, egyéb egészségügyi, továbbá ivóvíz, ásványvíz, fürdővíz, használati melegvíz, hőellátási és villamosenergia-előállítási célra hasznosítható. (2) A termálvíz-hasznosítás tervezésénél a többcélú, ismételt és víztakarékos felhasználásra kell törekedni. Vizsgálni kell az esetleges kísérő gázok hasznosításának lehetőségét is. (3) Termálvízmű telepítésekor a hasznosításból kikerülő termálvizek ártalommentes elvezetéséről, elhelyezéséről, gondoskodni kell. (4) A termálvízkút telepítése során a felszíni befogadó kiválasztásánál a környezetvédelmi szempontok mellett a vízkészlet-utánpótlási viszonyokat is figyelembe kell venni. (6) Ha a termálvíz minősített ásvány- vagy gyógyvíz, akkor a szükséges vízkezelés technológiáját egyedi vizsgálatok alapján kell meghatározni. A gyógyvizet csak olyan technológiával lehet kezelni, amely a víz gyógyászatilag jelentős tényezőit károsan nem befolyásolja.
Kutatási, szakértői előzmények, aktualitások*: 1. Az első (Mi) igénybevételi küszöb meghatározása Hévízi tó vízgyűjtőjén, a 3M (modellezés, monitoring, management) típusú gazdálkodási rend kialakítása (2007-2009);
2. A VGT központi szakértői tevékenységeiben való részvétel; (2009-2010); 3. Az első határon átnyúló 3M gazdálkodási rendre javaslat, ICPDR szintre, szlovénmagyar T-JAM projekt kutatási munkái alapján (2009-2011). Ugyanitt az első nemzetközi összehasonlítást lehetővé tevő gazdálkodási minősítés (benchmarking) kidolgozása; 4. A Ny-Pannon–medence és a Bécsi–medence hévízgazdálkodását és geotermikus energiagazdálkodását megalapozó magyar-szlovák-osztrák- szlovén kutatások: TRANSENERGY projekt (2010-13); 5. Sekély geotermikus kutatások: ThermOMap projekt (EU) (2010-13), CST 2012, budapesti mintaterületek (2009-13); 6. Geotermikus védőidom kijelölésével kapcsolatos módszertan (2011-2012); 7. Komplex érzékenységi és terhelhetőségi vizsgálatok, geotermikus koncessziós területeken (módszertan + >10 db elvégzett vizsgálat) (2012-2013) 8. Visszatáplálhatóság hidrogeológiai feltételeinek országos értékelései (2011-2013) 9. Mélységi pórusterek konkurens használataival kapcsolatos értékelések (CO2, CH4 termelések-tárolások, geotermális energia, sós vizek hasznosításai, vízlikvidálások) (-2013) * Ld még Zilahi-Sebess László (MFGI): „Az országos geotermikus potenciál-felmérés” című előadását
3
Néhány, a holisztikus megközelítésű hévíz- és geotermikus energiagazdálkodást reprezentáló példa, felidézve a feladat korábbi diáit:
A Hévízi-tó és felszín alatti vízgyűjtője
Új karsztvíz-gazdálkodási koncepció, MÁFI, NYUDU-KÖVIZIG, NYUDU-KTVF, 2009
A Hévízi-tó felszín alatti vízgyűjtőjére vonatkozó Vízgazdálkodási koncepciót a MÁFI, a Zöldhatóság és a Vízügyi Igazgatóság dolgozta ki, regionális hidrogeológiai vizsgálatok és modellezés alapján. Ez az első víztest, mely a 219/2004 Korm. rendelet szerinti (Mi) igénybevételi küszöbértékkel, és ahhoz tartozó intézkedési tervvel rendelkezik
A „jó gyakorlat” elismerése, TransEnergy (A-SK-SLO-HU) projekt, 2011-2013 A TRANSENERGY projektben ez a vízgazdálkodási terv is megtalálható, mint a területen kidolgozott, mintául is szolgáló „good practice”, (Mintaszerű vízgazdálkodási gyakorlat”)
4
Regionális hideg és termálkarsztáramlások koncepciója (gravitációsan vezérelt és önálló termikus konvekciók)
Fő keveredési zóna Az áramlásokat bemutató koncepció a termális források, termál-kutak kémiai, izotóp, potenciál és vízhozam adatain alapszik, melyet több korábbi modellezés, /Csepregi, (2005) Viszkok J. (2008) Tóth Gy.2008) alapján ellenőriztünk/.
A Hévízi tó mennyiségi védelmét biztosító vízgazdálkodási zónák 230000
220000
210000
kt.4.1 termális karszt-víztest k.4.1 (hideg) karszt -víztest
k.1.2.
Pápa
Celldömölk
k.1.1.
200000
Veszprém
Ajka
kt.4.1.
Vasvár
k.4.1.
190000
B
Körmend
Sümeg
Balatonfüred
Zalaszentgrót
180000
k.4.2.
B/a
Tapolca
170000
Kehidakustány
Zalaegerszeg
A
Hévíz Keszthely
160000
150000 450000
460000
470000
480000
490000
500000
510000
kt.4.1.
Termálkarszt víztest
A
A Hévízi-tó közvetlen körzete
k.4.1.
Hideg karsztvíztest
B/a
Zalaegerszeg körzete
B
A termálkaszt víztest egyéb része
520000
530000
Település
540000
Település
550000
560000
Főút
570000
Vízfolyás
Vízgazdálkodási zónák: A; B; B/a
5
7. A vízhasználatok felülvizsgálatának új rendszere a VGT és a vízgazdálkodási koncepció alapján 2011
Minden érdekelt számára elérhető web alapú monitoring-rendszer kialakítása kötelező minden termelő-kút tulajdonosának. •Gyógyvizet ne lehessen wellness célokra használni •Mindenkinek az elérhető legjobb technológiát kell alkalmaznia a víztakarékosságra •A belső zónában újabb vízkivétel nem engedélyezhető •A Tó hozamának, távjelzős ismeretek alapján bizonyítható) tartós csökkenése esetében a termelést arányosan vissza kell fogni.
A Hévízi-tó hozama és néhány tókörnyéki monitoring-kút vízszintje A fekete szaggatott vonal az új vízgazdálkodási koncepció szerinti küszöbértéket jelzi: ha a Tó vízhozama a 390 l/s érték, illetve a H-6 kútban a vízszint a 113,8 mBf érték alá süllyed 24 hónap átlagában, akkor minden Tó körüli kutas kitermelésnél a vízhozam-kontingenst (arányosan) 10%-kal vissza kell fogni.
390 L/s
*A tókörnyéki termelések a Tó hozamának 10%-a körüliek
6
Tanulságok a Hévízi-tó felszín alatti vízgyűjtőjére készített 3M típusú értékelések alapján a.) a kiegészítő vízgeokémiai és hidrogeológiai kutatások alapján végzett regionális modell segített megérteni az áramlási rendszert b.) A megértett és kalibrált modell nemcsak az előrejelzéseket, hanem a rendszert jellemző reprezentatív monitoring-pontok kiválasztását is lehetővé teszi c.) A vízgazdálkodást segítő monitoring adatok transzparens, (távjelzéses) web-alapú közreadása biztosíthatja az érintett hévízhasználók időbeli tájékoztatását d.) Fontos eleme a helyes vízgazdálkodásnak az, hogy az érintett termelési helyek és (az érintett termálforrás is)részei legyenek a gazdálkodási monitoringnak. e.) A 3M rendszer jó alapot jelent a a köz részvételének biztosításához, a diákok kutatók együttműködésének. (Példa: Föld-napi, Víz-világnapi vetélkedők, együttes mérések). Együttműködés a gyógy- és wellnesstúristákkal: öko-jegy.
Néhány, a holisztikus megközelítésű hévíz- és geotermikus energiagazdálkodást reprezentáló példa, felidézve a feladat korábbi diáit:
A Pannon medence regionális, porózus áramlási rendszerei (XL Pannon modell, T-JAM Mura-Zala termálvíztest, TRANSENERGY Ny-Pannón „Supra”-modell)
7
•
Az értékelések kiterjedtek a peremi beszivárgási területektől;
•
A gravitációs áramlások alsó részéig az XL és a T-JAM esetében, az alaphegység tengerszint alatti 9000 méteres mélységéig a TRANSENERGY Supra modell esetében;
•
a modellek alapja a hiteles (intézeti) 3D geológiai modell, közös földtudományi adatbázisok, informatikai rendzsrek. (földtudományi is, hasznosítási is);
•
Kiegészítő, részletes (és akkreditált) vízmintázások,
)(szerves és szervetlen főés mikrokomponensek, izotópok), kútgeofizikai ellenőrzések, termoszelvény
Modell alapok: 3D geológiahidrosztratigráfia
Kalibrációhoz Mért talajvíz-szintek, „hideg” rétegvíz potenciálok, Korrigált termálvíz potenciálok Vízszint-idősorok, monitoring-adatok Vízgeokémiai térképek szelvények, Vízkorok, izotópeloszlások Plusz: Modellparaméterek, peremfeltételek, terhelések
8
Modell-eredmények: számított talajvízszintek, rétegvíz-potenciálok, termelések előtti állapotokra, illetve a termelések által okozott depresszióra
Könnyen érthető „what-if” scenáriók Mai termelések melletti depressziók alakulása: Csak SK termelések Csak É-HU termelések Csak D-HU termelések Csak SLO termelések Együtt a három ország termelései 5-szörös termelések Együtt a három ország termelése
9
10
11
12
Tanulságok a Pannon-medence porózus 3M típusú értékelések alapján a.) a rendszer határon túl-nyúló hatásai evidensen bemutathatók és kijelölhetők a harmonizált gazdálkodási javaslatok. b.) A megértett és kalibrált modell nemcsak az előrejelzéseket, hanem a rendszert jellemző reprezentatív monitoring-pontok kiválasztását is lehetővé teszi c.) A geotermikus hasznosítások hőpiac-függőek, a fürdős és mezőgazdasági hasznosítások zömében infrastruktúra-függőek, fejlesztések is főként ezeken a helyeken prognosztizálhatók. d.) Az aggregált, egymáshoz közeli víztermelési helyek esetében kerülni kell a készlet fogyás kritikus, nem kívánatos mértékeit. (Hidrogeológusi ajánlás: termelő-kutakban az üzemi vízszint ne haladja meg a 100 m terepszint alatti értéket.) e.) A termelő-kutaknál így megadott érték modellezésével megadhatók a térségi reprezentatív figyelő-kutaknál ehhez tartozó vízszint, nyomás-szint értékek is. Tranziens modellezéssel nyomon-követve az időbeli változásokat megadhatók azok a szintek, melyeknél intézkedni kell, hasonlóan a hévízi-tavi rendszerhez. (T-JAM Mura-Zala víztest-csoportnál ez megtörtént. (A megfordítási-pontok kijelölhetők) f.) Az intézkedések köre lehet: a további vízkivételek tiltása, a meglévők arányos, vagy prioritási sorrend szerinti csökkentése. (hő-kivétel lehet, visszatáplálással, vízhasználat lehet visszaforgatással stb.)
Néhány, a holisztikus megközelítésű hévíz- és geotermikus energiagazdálkodást reprezentáló példa, felidézve a feladat korábbi diáit:
A Tata-Esztergom vidék felszín alatti vízgyűjtője Határon áthúzódó hideg-termál karsztrendszer
13
Védőidom kijelölés regionális áramlási rendszerben; Mintaterület kiválasztása A TRANSENERGY magyar, osztrák, szlovák, szlovén projekt alapinformációi, kiegészítő adatgyűjtéssel, gazdálkodást támogató monitoring-kutak felmérésével Országhatárral osztott mélykarszt, kapcsolódó termál-, és hideg karsztvíztestekkel, bányászati víztermelés utáni rehabilitációs, még alakítható fázisban
Esztergomi, Párkányi kutak, források Konvektív „hőkémény” Pat-fürdő, Csokonai, Lilla forrás SK
Hőhasznosítási terv Amsterdam centre
Hun utca, egyedi panelház HU
Tatai forráscsoport
Pilis
Gerecse
Hun utca, házsor
Vértes
Északi Bakony
Karsztos beszivárgási területek
14
Tata, Fényes forrás
Hun utca, egyedi panelház
Amsterdam centre
Hun utca, házsor
Patince, artézi kút Tata, Fényes forrás
Párkányi termálkút
Hun utca, egyedi panelház
Hun utca, házsor
Amsterdam centre
„Nem várt” vízfakadások, Patince
15
Komárom-Ny Fiktív termelőkút hatása a regionális áramlási rendszerre
Hun utca, egyedi panelház
Komárom-Ny
Amsterdam centre
Hun utca, házsor
Fiktív geotermikus kútpár hatása a regionális áramlási rendszerre
Egy kútpár esetén: a regionális rendszertől jól elkülöníthető a védőidom Hun utca, egyedi panelház
Amsterdam centre
Hunrészletes utca, házsor Két kút-pár esetén optimalizálás szükséges a geotermikus hasznosítások és a regionális rendszer között
16
Tanulságok a Tata-Esztergom források felszín alatti vízgyűjtőjének 3M típusú értékelései alapján a.) a rendszer határon túl-nyúló hatásai evidensen bemutathatók. b.) A rendszer tranziens, rehabilitációs folyamatai kzérthetően elmyarározhatóak c.) Megoldási és döntési alternatívák adhatók meg a rehabiltálódó karsztrendszer kedvező (forrás-újra-éledések) és kedvezőtlen alárasztási hatásai kapcsán. (pl. Védekezés koncentrált vízkivétellel, és hol?, vagy lokális szigetelési és aktív víztelenítési módszrekkel. d.) Kutatási módszerek dolgozhatók ki, vagy adaptálhatók az újraéledő forrásoknál, és alvizükön kialakuló felszín alatti vizektől függő ökoszisztémak „felépülésé”-re e.) Döntés-előkészítő szcenáriók dolgozhatók ki a különböző hasznosítási jövőképekre: > 60 ºC termálvíztermelés Komáromnál, vs langyos víztermelés Tata térségében vs hidegvíztermelés fokozása Tatabánya térségében. Minden változathoz kidolgozhatók (modellezéssel) a forrás-hozam, termelési adatok, monitoring-pontok adatai közötti kapcsolatok, kritikus és megfordítási pontokkal. f.) A rendszer peremi, regionális áramlástól elszigetelt vagy abban aktívan nem részt vevő részeire a termelések hatására bekövetkező worst case scenáriók, illetve az ideális helyzetet bemutató „védőidom”-mal is rendelkező doublet-es, multiplet-es szcenáriók előállíthatók és a döntéshozók, érintettek számára megismertethetők.
Néhány, a holisztikus megközelítésű hévíz- és geotermikus energiagazdálkodást reprezentáló példa, felidézve a feladat korábbi diáit:
Egyéb kutatásra váró feladatok
17
Idézet az Országos Vízgyűjtő-Gazdálkodási Tervben megfogalmazott feladatokból
További kutatást igénylő hévíz és geotermikus gazdálkodási feladatok A vastag sokszűrős porózus rendszerek mérése, modellezése, monitorozása A termálkarsztos rendszereknél a hőkonvekciós rendszerek sűrűségfüggő modellezése, a bizonytalanságok kezelése. A sekély víztermeléses geotermikus rendszerek és a természetes sekély regionális áramlási rendszerek modellezése, időben változó városi környezetekben Műszaki irányelvek, útmutatók kidolgozása az engedélyező hatóságok számára.
18
Összefoglalás helyett (részbeni ismétlésekkel) 1. A gazdálkodásokat megalapozó modellezés által megkívánt rendszer-szemléletű vizsgálatokra, (különösen a regionális vizsgálatok, és kiemelt jelentőségű ügyek esetében) a földtani háttérintézmények a legmegfelelőbb kutatóhelyek, és ez így van a szomszéd országok esetében is. (Szakértelem, adatbázisok, kutatások, rendszeres felmérések és térképezések, szakmai kapcsolatok, monitoring-rendszerek, jogszabályok…) 2. A kialakított regionális modellek intelligens rendszerek: gazdálkodási (és sok más típusú) jövőképek vizsgálatára alkalmasak. Márpedig differenciált gazdálkodást enélkül nehéz megvalósítani. 3. A kialakított modellek rendszeresen frissítendők és fejlesztendők az újabb szoftverek, hardver-lehetőségek, valamint a tudás- és az alapadat-bázis fejlődésének függvényében. 4. Az ismertetett holisztikus gazdálkodások pusztán jogszabály-módosításokkal nem valósíthatók meg. Ugyancsak nem lehet ezeket a feladatokat kizárólag a hasznosítókkal elvégeztetni. Vagyis: helyzetbe kell hozni a hivatásos vízgazdálkodókat, hogy képesek legyenek fogadni a kutatások eredményeit, hogy képesek legyenek a hasznosítások ellenőrzésére és legyen korrekt megfelelő hasznosítási adatbázisuk
Köszönjük figyelmüket!
19
