GEOTERMIA AZ ENERGETIKÁBAN
Bobok Elemér Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézet
2012. február 17.
• Helyzetkép a világ geotermikus energia termeléséről és hasznosításáról • Magyarország természeti adottságai, a termelés és hasznosítás jellemzői • A geotermikus energia termelésének módszerei, a termeléstechnológia módját meghatározó tényezők • SWOT analízis • A geotermikus energia perspektívái • Hazai úttörők: Zsigmondy V, Pávay-Vajna F.
Helyzetkép I. Villamosáram termelés
2005
2010
Országok
22
24
8.933
10.715
55.709
67.246
Beépített teljesítmény MW Megtermelt energia GWh
R. Bertani WGC-2010
Az elektromos erőművek 24 országban beépített kapacitása 2010-ban meghaladta a 10.000 MW-ot. A legjelentősebb termelők:
USA
Beépített teljesítmény MW 3060
Megtermelt energia GWh/év 19000
Fülöp-szigetek
1904
10311
Indonézia
1197
9600
Mexikó
958
7047
Olaszország
843
5520
Ország
R. Bertani WGC-2010
Helyzetkép II. Közvetlen hőhasznosítás
2005
2010
Országok
72
78
28.268
50.583
273.372
438.071
Beépített teljesítmény MWt Megtermelt energia TJ/év
J. Lund WGC-2010
A közvetlen hőhasznosítás 78 országban összesen 29000 MW hőteljesítményű, ez 20 millió t olaj energiatartalmával egyenértékű. A legjelentősebb hőhasznosítók: Ország
Beépített teljesítmény MW
Megtermelt energia GWh/év
Kína
3700
12600
Svédország
3840
10000
USA
9000
9700
Törökország
1500
6900
Izland
1850
6800 J. Lund WGC-2010
Geotermikus energia termelés és hasznosítás Magyarországon Kutak száma:
788
forrás: Tóth Anikó WGC-2010
Eredő tömegáram: 5,878 kg/s Eredő hőteljesítmény: 654,6 MWt Kapacitás tényező: 44 % Gazdaságosan kitermelhető készlet: 455.000 PJ
Co
350000
180 170
300000
160 150
250000
140 130
200000
120 110
150000
100 90 80
100000
70 60
50000 450000 500000
550000
600000
650000
700000
750000
800000
850000
900000
Hőmérséklet eloszlás 2500m mélységben
50
Hasznosítás módja
Kútfej hőmérséklet [oC] 40‐50 50‐60 60‐70 70‐80 80‐90
Kutak száma
90‐100 >100
Balneologia
56
50
33
9
3
3
0
Mezőgazd.
73
15
17
17
20
33
1
Kommunális
2
2
1
5
1
5
0
Ipari
44
11
6
6
3
1
Több célú
17
13
29
16
5
0
1
1,560 1,662 1,418 1,065
659
1,012
62
12.17 16.96 16.49 20.09
21.26
24.09
31.00
Termelési adatok Eredő tömegáram [kg/s] Fajlagos tömegáram [kg/s] Eredő hőteljesítmény [MWt]
267
306
327
290
207
360
23
Fajlagos hőteljesítmény [MWt]
2.48
3.12
3.80
5.47
6.07
8.57
11.50
forrás: Tóth Anikó WGC-2010
Geotermikus energia kitermelése A víztest rugalmas tágulásával - Hévízkút szabad kifolyással - Hévízkút búvárszivattyúval
Víz-visszasajtolással a tároló lehűtésével Hőszivattyúval – – – – –
Felszínközeli rétegekből Mély hőcserélő kutakból Elárasztott bányatérségek vizéből Kőolajjal kitermelt rétegvízből Lehűlt, elfolyó hévízből
Túlnyomásos tárolóból (Fáb-4, Nagyszénás)
Egy homokkő tároló egységnyi térfogatának exergiája 1 1 k c k Fc F T T0
Legyen = 18%,
k = 2400 kg/m3
ck = 0,870 KJ/kgoC
v = 870 kg/m3
cv = 4,187 KJ/kgoC
T = 80 oC 1 = 165 818 KJ 1F = 63 509 KJ 1K = 102 339 KJ
T0 = 10 oC 38,3% 61,7%
Rugalmas tágulással felszínre hozható víz mF p1 p 2
Szabad kifolyással:
4,68 10
8
p1 = 4 bar
m2 N
p2 = 1 bar
p1 p 2 3 10 5
N m2
mF = 2,198 kg Ennek exergiatartalma:
sz 0,39% 1
szk = 644,4 KJ Búvárszivattyúval nagy p1 – p2 = 30 bar termelési talpnyomás-csökkentéssel
B 6444 KJ
B 3,9% 1
E vs 1 k c k Fc F T1 T2
vs 0,2063 1
20,63%
vs 34216 53,1 szk 644,4
B 10 szk vs 34216 5,3 B 6444
T 1 T 2 10C
Konklúziók • Nincs minden esetre érvényes optimális termelési stratégia • A kihozatali tényező sokkal nagyobb vízvisszasajtolással • A felszínközeli rétegekből célszerűbb sekély hőcserélő kutakkal, hőszivattyúval termelni • Kihasználtalan lehetőségek: csurgalék-hévízek, bányatérségek, Levantei rétegek • A túlnyomásos tárolók termelésbe állításához még sok kimunkálandó részlet megoldása szükséges
Erősségek •Kedvező természeti adottságok •Óriási készletek •Tiszta, emisszió mentes energia •Szezonalitástól független •Importfüggőségünket csökkenti •Független a fosszilis energia hordozók áringadozásaitól •Ipari tapasztalatok
Gyengeségek • • • • •
Lehetőségek • • • • • •
Meddő CH kutak átalakíthatósága Többlépcsős, kapcsolt hasznosítás Tömeges elterjedése csökkenti a beruházási költségeket Hátrányos régiók fejlődését segíti Munkahelyteremtő Oktatás, szakképzés, mérnökképzés és továbbképzés
Vezetékes gázellátottság erős A víz-visszasajtolás jelentősen drágítja a beruházást és üzemeltetést Energetikában nehéz gyorsan váltani a nagy és drága infrastruktúra miatt Nagy beruházási költségek Hiteles információ hiánya
Veszélyek • • • • •
Kiszámíthatatlan geológiai kockázatok Erős energiaipari cégekkel kell versenyezni Gazdasági válság A megfelelően támogató jogi és pénzügyi szabályozók hiánya Nemzetközi pályázatokhoz való hozzáférés nehézségei
Zsigmondy Vilmos 1821 – 1888 1878: Városligeti 970m mélységű hévízkút
Pávai-Vajna Ferenc 1886 – 1964 Alföldi fúrások, Hajdúszoboszló, Energetikai hasznosítás
Köszönjük a figyelmet !
