Geotermális energiát hordozó vízkincsünk fenntartható hasznosításának vízgazdálkodási és energetikai kérdései Nádor Annamária, Tóth György, Rotárné Szalkai Ágnes, Szőcs Teodóra Magyar Állami Földtani Intézet
a földhő kinyerése az azt hordozó közeg (= felszín alatti víz / termálvíz) kinyerésével lehetséges Vajon a víz is (a „végtelen hőkészletekhez” hasonlóan) korlátlanul rendelkezésre áll?
Hidrogeotermikus rendszerek fenntartható használata Csak annyi termálvíz vehető ki amennyi •természetes módon utánpótlódik •visszasajtolják
~1300 termálvízkút (>30 °C) 788 üzemel (2010) hőtermelő kapacitás: 654,6 MWt
30-50 C 50-70 C 70-90 C 90 °C <
2 1
1
Fő termálvíztartók
repedezett, karsztosodott aljzat
porózus homokos-agyagos medencekitöltő üledékek
terület
10 000 km2
40 000 km2
tároló összlet vastagsága
80-100 m
200-300 m
mélység
>2500 m
800-2000 m
porozitás
< 5%
20-30%
repedezett-karsztos aljzati vízadók termálkútjai
porózus medencekitöltő üledékek termálkútjai
1993. évi XLVIII. törvény a bányászatról: 1§ (1): hatálya alá tartozik a geotermikus energia kutatása, kinyerése és hasznosítása, amennyiben az nem jár felszín alatti víz termelésével 49§ (24): a felszíntől számított 2500 m alatti térrész zártnak minősül: kutatás koncesszió keretében 9§ (2): koncesszióra meghirdethető területek: érzékenységi terhelhetőségi vizsgálatok figyelembevétele alapján (103/2011 (VI.29.) Korm. Rendelet) 22/B§: kitermelés geotermikus védőidomból (bányatelek megfelelője): Korm rendelet módosítás folyamatban
Geotermikus koncessziós területek kijelölésének szakmai szempontrendszere geotermikus rezervoár megléte: nagy hőmérsékletű térrészben jó áteresztő képességű és kellő geometriai kiterjedésű tárolókőzet önálló medencerész, legalább 2000 m mély aljzat ismert vetők, törések alaphegységben karbonátos kőzet / vastag mállási kéreg jó porozitású, permeabilitású képződmények 2500 m alatt is megfelelő várható vízhozam sikeres termálfúrás, ismert tárolószerkezetek (CH) ne legyen hidraulikai kapcsolatban más rezervoárokkal, ill. a fedő 2500 m feletti rétegekkel részletes földtani-geofizikai felmértség (mélyfúrás, szeizmika, gravitációs-, mágneses, eklektromos felmérés) kedvező energiapiaci adottságok potenciális fogyasztók, hálózati betáplálási lehetőség ne ütközzön egyéb bányászati tevékenységgel (CH) 2011: 17 geotermikus koncessziós vállalkozói kezdeményezés
A felszín alatti -2500 m szint földtani felépítése A -2500 m földtani térképe
Haas et al., eds (2010): Magyarország pre-kainozoos földtani térképe
EGS lehetőségek kisfokú szeizmicitás kristályos kőzetek (kis anizotrópia) >200 C kőzethőmérséklet „sekély” mélységben Alföld közpső és DK-i részén medencealjzatban süllyedékeket elválasztó paleozoos/prekambriumi kritályos kőzeteiből álló hátak (Pusztaföldvár, Battonya, Álmosd, Körös-Berettyó, Kecskemét, Szank, Bácska-Csongrád, stb.)
Engedélyező szakhatóság
Mélység (m)
Engedélyezésben résztvevő társszakhatóság
0-20 20-2500
>2500
Nyílt terület
Zárt terület koncesszió
Zárt rendszerű, víztermlés nélküli (GSHP)
Bányafelügyelet
Termálvíz kinyeréssel
Környezetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség (egyben geotermikus energia kutatási/ hasznosítási engedély is
Termálvíz kinyerés
Környezetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség (vízjogi engedély) Bányafelügyelet
Víztermelés nélkül (EGS)
Bányafelügyelet
Bányafelügyelet (fúrás műszakibiztonsági engedélyeztetés)
Környezetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség (környezeti hatástanulmány)
Érzékenységi-terhelhetőségi vizsgálatok szempontrendszere (103/2011 (VI.29.) Korm. Rendelet)
A tervezett bányászati koncessziós tevékenység leírása A koncessziós pályázatra javasolt terület földrajzi elhelyezkedése, földtan megkutatottsága, A megvalósuló ásványvagyon-gazdálkodási és energiaellátási cél bemutatása A terület földtani felépítése és tektonikai jellemzői A terület vízföldtani tulajdonságai A koncesszió tárgyát képező ásványi nyersanyag vagy geotermikus energia teleptani jellemzőire, kinyerhetőségére és várható mennyiségére vonatkozó adatok A területen ismert egyéb nyersanyagok A területen érvényes kutatási és bányászati jogosultságok A várható kutatási és termelési módszerek bemutatása A lehetséges kapcsolódó tevékenységek - szállítás, tárolás, hulladékkezelés, energiaellátás, vízellátás - általános leírása. A legfontosabb bányaveszélyek
Internet
MÁFI
ELGI
pályázat
3 jelentéstervezet
tanulmány
3
jelentés
VKKI
1 MBFH
vélemény vélemény
hatóságok települések
hatóságok települések
Nyitott kérdések Koncessziós szerződés időtartama 35 (+17,5 év): mi történik ha eközben a vízjogi engedély visszavonásra / módosításra kerül (pl. vízkészlet változások - KHVM Miniszteri rendelet 18/1996 (VI.13.). Koncessziós terület max. nagysága nem rögzített (50 km2) EGYMÁSRAHATÁSOK térben és különböző hasznosítások szerint 2500 m alatt és fölött (mélybeli rezervoárok) CH bányászat és geotermia kapcsolata – Bt szerint „egységes” kezelés: fluidum bányászat → CH és geotermikus koncessziós blokkok „átfedése” CO2 mélybeli elhelyezés Geotermikus védőidom és koncessziós terület (blokk) kapcsolata A vízjogi engedély nem ad kizárólagos használati jogot: kompetitív ágazatok (pl. CH)
A vízgazdálkodás szempontrendszre VGT 15 § (3) (módosítva a 2003. évi CXX törvény által): Az ásvány-, gyógy- és termálvizek felhasználásánál előnyben kell részesíteni a gyógyászati, illetve gyógyüdülési használatot, az energetikai hasznosítás a vízigények kielégítési sorrendjében az a rangsor legvégén.
Energetikai célú vízkivétel hátrányos jogi megkülönböztetése a balneológiai célú vízkivétellel szemben: többszörös adóztatás: bányajáradék ÉS vízkészlet járulék szennyvíz-bírság: balneológiai hasznosításnál magasabb határértékek (használt termálvíz felszíni elhelyezése)
A vízgazdálokodás szempontrendszre VGT 15 §: a felszín alatti vizet csak olyan mértékben szabad igénybe venni, hogy a vízkivétel és a vízutánpótlás egyensúlya minőségi károsodás nélkül megmaradjon, és teljesüljenek az EU Víz Keretirányelvben megfogalmazott, a vizek jó állapotára (mennyiségi és minőségi) vonatkozó célkitűzések elérését biztosító követelmények. VGT14 §: az ásvány- és gyógyvíz hasznosítást szolgáló vagy erre kijelölt vizeket a vízkivétel védőidomainak, védőterületének kijelölésével és fenntartásával fokozott védelemben és biztonságban kell tartani.
Vízkivételi védőidom (<2500 m – VGT): 123/1997. (VII. 18.) Korm. Rendelet: belső-, külső, hidrogeológiai védőövezet alapvetően szennyező anyagok elleni MINŐSÉGI védelem Geotermikus védőidom (>2500 m – BT): nyomás és hőmérséklet változásokra összpontosító MENNYISÉGI védelem
A felszín alatti víztest jó mennyiségi állapota 221/2004 (VII.21.) a vízgyűjtő gazdálkodás szabályairól szóló Korm. rendelet a hosszabb időszakra számított átlagos éves vízkivétel nem haladja meg a hasznosítható felszín alatti vízkészletet, a víz-, illetve nyomásszintekben nem következik be vízkivételhez kapcsolódó tartós süllyedés, a kapcsolódó felszíni vizek ökológiai vagy kémiai állapotában nem következik be olyan, a felszín alatti vizekkel összefüggő jelentős romlás, amely akadályozza a felszíni vizekre megállapított környezeti célkitűzések teljesítését, nem következik be a vízmozgás irányának olyan megváltozása, amely a felszín alatti víztest kémiai és fizikai állapotában jelentős és tartós változást eredményez, a felszín alatti víztől közvetlenül függő szárazföldi ökoszisztémát a felszín alatti vízkivételek miatt nem éri károsodás.
porózus termál víztest: 4
hideg karsztvíztest: 14 termál karsztvíztest: 15
Víztestek mennyiségi állapotértékelése: eszköz a vízgazdálkodás és geotermikus energiahasznosítás számára is (1) süllyedéses teszt: történt-e jelentős vízszint süllyedés / potenciálcsökkenés vízkivétel eredményeként? > 0.1m /év: gyenge (2) vízmérleg teszt: vízkivétel / szabad vízkészlet szabad vízkészlet = beszivárgás - felszín alatti vizektől függő ökoszisztémák vízigénye - víztestek között vízátadás Ha bármelyik teszt eredménye negatív: felszín alatti víztest gyenge állapotú és intézkedések szükségesek: vízkivétel korlátozása, visszasajtolás kérdésköre ökológiai vízigény felülvizsgálata (csak karsztos víztestek esetében) a vízforgalom pontosítása modellezéssel
porózus termálvíztest: 4
Porózus termálvíztestek mennyiségi állapota süllyedéses teszt alapján Gondárné Sőregi és Simonffy, 2009
éves vízkivétel: 49 000 000 m3 visszasajtolás: 950 000 m3 gyenge állapot: pt.2.2. (É-Alföld) pt.1.2.(Ny-Alföld) pt.2.1.(D-Alföld)
hideg karsztvítest: 14 termál karsztvíztest: 15
Karsztos termálvíztestek mennyiségi állapota
Gondárné Sőregi és Simonffy, 2009
gyenge állapot: süllyedéses teszt: kt.2.5. Recsk-Bükkszék kt.2.3. Sárospatak vízmérleg teszt (kapcsolódó hideg karsztvíztestekkel együtt) kt.1.2. É-Dunántúl kt.1.3. Budapest kt.1.4. Visegrád
A vizek mennyiségi védelme: igénybevételi határérték: Mi 219/2004 (VII.21.) a felszín alatti vizek védelméről szóló Korm. rendelet 9. §: a felszín alatti vizek jó mennyiségi állapotának biztosítása érdekében a tevékenység nem okozhatja (Mi) igénybevételi határérték túllépését és nem vezethet a felszín alatti víztest kémiai és fizikai állapotromlásához. A víztest egyes, hidrogeológiai, hidraulikai szempontból elkülönülő részeire, az (Mi) igénybevételi határértéket a 221/2004 (VII.21.) a vízgyűjtő gazdálkodás szabályairól szóló Korm. rendeletben foglaltak szerint úgy kell meghatározni, hogy az annak megfelelő vízkivétel ne veszélyeztesse a felszín alatti vizekre vonatkozó környezeti célkitűzéseket
Mi általános definiálása, VGT-n belül NEM került megállapításra egyes víztestekre
Igénybevételi határérték (Mi) meghatározása –”good practice” Hévízi tó: A mennyiségi védőidom megalapozása, fiktív termelések hatás-aránya alapján ( Belső zóna: tó közvetlen vízutánpótlódását biztosító övezet: újabb vízkivétel, kontingens emelés nem lehetséges. Hévízi tó hozamcsökkenése esetén kiadott kontingens csökkentése A zóna: Új vízkivétel engedélyezése max 50 m3/napig, meglévő gyógyászati célú hasznosítás esetében max 100 m3/nap mennyiségig lehetséges egyedi hatásvizsgálat alapján. B zóna: Max. 200 m3/nap vízigényt akkor lehet hatásvizsgálat nélkül engedélyezni, ha a legközelebbi vízkivétel távolsága meghaladja a 3 km-t, e fölött egyedi hatásvizsgálat kötelező. VITUKI-MÁFI, 2000 D-Bakony-Zala regionális karsztvízkutatási projekt (Hantken Alapítvány, 2009
Igénybevételi határérték (Mi) meghatározása –”good practice” Mura-Zala határon átnyúló termálvíztest (T-JAM projekt) Pozitív vízháztartási mérleg fenntartása (vízutánpótlódás Szlovéniából) Vízkivétel nem haladja meg az utánpótlódó készlet 70%-át A vízkivételek nem változtassák meg a jelenlegi áramlási irányokat Az újabb vízjogi engedélyek kiadásánál figyelembe kell venni a kritikus vízszintet (30 m a termelés előtti állapothoz képest) a kritikus vízkivételi értéket (a jelenlegi érték 3,5- szeresét ne haladja meg a határmenti 20 km-es zónában) A vízkivétel mérsékelt növelése mellett a hangsúlyt a felhasználás hatékonyságának növelésére, a „hulladék” termálvíz mennyiségének és hőfokának csökkentésére és a visszasajtolásra kell fordítani
A vízgazdálkodásról szóló 1995. évi LVII. törvény 15 § (3) (módosítva a 2003. évi CXX törvény által): A kizárólag energia hasznosítás céljából kitermelt termálvizet – a külön jogszabályban megfogalmazottak szerint – vissza kell táplálni.
147/2010. (IV.29.) Kormány rendelet 78§ (4) a visszatáplálási kötelezettség alól a kizárólag energia hasznosítás céljából termálvizet kitermelő a) a vízgyűjtő-gazdálkodási tervekben gyenge vagy romló mennyiségi állapotúnak minősített víztestek esetében legkésőbb 2014. december 22. napjáig (mezőgazdasági hasznosítás esetében 2015. június 30 - 1002/2012 (I.11.) Korm. Határozat) b) a vízgyűjtő-gazdálkodási tervekben jó mennyiségi állapotúnak minősített víztestek esetében legkésőbb 2020. december 22. napjáig mentesül.
Termálvíz termelés megoszlása (2007: 58.287.000 m3) 152 db energetika célú objektumból 214 db ivóvíz kitermelési célú objektumból 367 db termál- és gyógyvízfürdő objektumból 214 db egyéb termelő objektumból Energetikai célra (fűtés) 12.285.000 m3-t használtak fel (a kitermelt összmennyiség 21 %- a), a felhasznált víz 11 %-át sajtolták vissza. Energetika célra kitermelt és nem visszasajtolt vízmennyiség: 10.934.000 m3 KÖVETKEZTETÉSEK: A termálvíz termelés döntő (visszasajtolás nélküli) része a balneológiai (35%) és ivóvíz hasznosítás (29%). A balneológiai célú vízkivétel jelentős része zárt rendszerű hőhasznosítás (medencék fűtése): elvileg visszasajtolható lenne A termálvíz rezervoárokban bekövetkező kedvezőtlen hatásokat (nyomáscsökkenés, vízszint-süllyedés) nem lehet kizárólag a visszatáplálás nélküli energiahasznosítás rovására írni A takarékos hévíz használatra minden ágazatnak törekedni kell!
Eltérő visszasajtolási adottságok és lehetőségek a különböző vízadókba – regionális áramlási rendszerek ismerete
differenciált szabályozás szükséges! egyéb szempontok (gazdasági, vidékfejlesztési, alternatív hasznosítási lehetőségek, stb.)
Hideg és hévíztermelések egymásrahatása
Tóth 2005
Hideg és hévíztermelések egymásrahatása
Hideg + termál SLO+HU: 6-8 m
Termál SLO+HU: 5-7 m
Tóth et al. 2011
Megújulók és geotermia részaránya Magyarországon geotermia 6,6% 3,6PJ potenciál:~ 100 PJ/yr
2006 egyéb biomassza 38,3%
tüzifa 47,4%
Összes megújuló 54,8 PJ
other biomass wood geothermal communal waste biofuel hydropower
Primér energia felhasználás 4,7%-a
biogas wind solar
Energiaközpont Kht
Geotermikus energia hozzájárulása
Elektromos áram termelés (GWh) Hőtermelés(PJ)
2005
2008
2010: a
2015
geotermikus energia az összes megújuló (55,25 PJ) 8 %-a
2020: a geotermikus energia az összes megújuló (120,57 PJ) 14 %-a
0
0
0
29
410
3,63
4,00
4,23
6,15
14,95
Magyarország megújuló energia hasznosítási cselekvési terve 2010 – 2020
HASZNOSÍTÁS
TJ/év
földhős hőszivattyú
518
egyedi fűtés
232
távfűtés
930
üvegházak fűtése
2388
haltenyésztés
44
állattartás
17
terményszárítás
123
ipari hasznosítás
159
balneológia
5356
ÖSSZES ÉVES FELHASZNÁLÁS
9767
Hasznosítás
40-50 50-60
60-70
A geotermikus energia hasznosítása Magyarországon
Tóth, 2010
70-80
80-90
90-100 <100
balneológia
56
50
33
9
3
3
0
mezőgazdaság
73
15
17
17
20
33
1
kommunális
2
2
1
5
1
5
0
ipari
44
11
6
6
3
1
0
többcélú
17
13
29
16
5
0
1
