Geotermikus kutatások az MFGI-ben
Tóth György, Merényi László MFGI
Tartalom •
Jogszabályi háttérből eredő kötelezettségek • • •
•
Nemzetközi együttműködések • • •
• • • •
komplex érzékenységi és terhelhetőségi vizsgálatok (É&T) Geotermikus védőidom Vízbetáplálhatósági („reinjectivity) kérdések Határral osztott hévíz- és geotermikus rendszerek EU-s harmonizációk, közös fejlesztések (GeoDH, ThermOMap) Vietnámi-Magyar TÉT
Sekély-geotermikus rendszerek modellezése Sekély geotermikus monitoring, talajszonda-monitoring Talaj hővezetési tényezőjének és hőmérséklet-vezetési tényezőjének mérése Nemzeti Cselekvési Tervhez geotermikus potenciál számítása
Szakmai alapok adatbázis integráció geotermikus alapkutatások Kutatási sekély-geotermia témák földtani térmodell Pályázatok vízföldtani modellezés
Pályázatok
Nemzetközi együttműködés Transenergy Geo-DH Thermo-Map magyar-vietnámi TéT
Állami feladatok
Jogszabályi háttérből eredő kötelezettségek, állami földtani feladatok Ásványi Nyersanyag Készletgazdálkodási és Hasznosítási Cselekvési Terv Koncesszió Érzékenységi-terhelhetőségi vizsgálatok Geotermikus védőidom
Bányászatról szóló 1993. évi XLVIII. Törvény: -2500 m alatt zárt terület, koncessziós pályázat, (ahol, a a geotermikus energia kinyerése energetikai célra kedvezőnek ígérkezik. A 103/2011. (VI. 29.) Kormányrendelet az ásványi nyersanyag és a geotermikus energia természetes előfordulási területek komplex érzékenységi és terhelhetőségi vizsgálatáról
É&T
Készíti: a Magyar Bányászati és Földtani Hivatal, a Magyar Földtani és Geofizikai Intézet és a Nemzeti Környezetügyi Intézet + országos, regionális és lokális közigazgatási szervek „komplex érzékenységi és terhelhetőségi vizsgálat” a bányászati koncesszió céljára történő kijelölés érdekében végzett környezet-, táj- és természetvédelmi, vízgazdálkodási és vízvédelmi, kulturális örökségvédelmi, talaj- és földvédelmi, közegészségügyi és egészségvédelmi, nemzetvédelmi, területfejlesztési és ásványvagyon-gazdálkodási szempontokat figyelembevevő vizsgálatokat jelenti
Vállalkozói kezdeményezések geotermikus koncessziós területekre 2011-12: 16 vállalkozói kezdeményezés 9 db É&T (érzékenységi és terhelhetőségi) vizsgálati jelentés elkészült: Zalalövő, Szilvágy, Körmend, Gödöllő, Jászberény, Nagykanizsa, Ferencszállás, Kecskemét, Gádoros, Battonya Az elkészült jelentések letölthetőek: www.mbfh.hu
Geotermikus védőidom 2012/146 (VII.5.) Korm. rendelet a Bt-VHR módosításáról: 8/A. § (3) A geotermikus védőidomot annál a hatástávolságnál kell meghatározni, ahol a kinyerni tervezett geotermikus energia mennyiségének utánpótlódása biztosított felszín alatti vízkivétel nélkül: ∆T < 1 °C (25 év) felszín alatti vízkivétellel (25 év) hidrosztatikus nyomású rendszerek: ∆ T < 1 °C, ∆p < 0,1 bar nagy nyomású tároló: ∆ T < 1 °C, ∆p < 1 bar 8/A. § (2) A geotermikus védőidomot a bányafelügyelet jelöli ki az MFGI szakértőként történő bevonásával 8/B. § (1) A geotermikus védőidom határait a kijelölést követően a bányafelügyelet – az MFGI szakértőként történő bevonásával – legalább 5 évente felülvizsgálja. rendszeres feladatvégzés
Védőidommal kapcsolatos feladatok
Feladat: numerikus áramlási- és hőtranszport modellezésekkel (ModFlow, FeFlow) a hatásidom (hidraulikus és termikus) és védőidom kapcsolatának vizsgálata, hatásidom méretezések, rendszerek egymásra-hatásának vizsgálata mintaterületi modellezésekkel Intézeti témavezetők: Tóth György és Merényi László
Depresszió 0,1 m Injektáló kút
Termelő kút
Kutak távolsága 2000 m K = 10 m/d; B=100 m Qin=Qout=2000 m3/d Azonos oda- és elérési időkhöz tartozó idom
Vízbetáplálhatóság értékelése állam-igazgatási (jogszabálymódosítási és geotermikus gazdálkodási) kérésekre 1. Sekély talajvizes rendszerek hidrogeológiai alkalmassága
2. Pannóniai porózus termálvizes rendszerek hidrogeológiai alkalmassága
3. Alaphegységi repedezett, vagy karsztos, féregszemes rendszerek hidrogeológiai alkalmassága
TRANSENERGY (Szlovénia, Ausztria, Magyarország és Szlovákia határokkal osztott geotermikus erőforrásai) Cél: A térségre vonatkozó fenntartható geotermikus energia és hévízgazdálkodás egységes rendszerszemléletű (földtudományi) értékeléseken nyugvó megalapozása; SLO, AT, HU és SK közös javaslata harmonizált gazdálkodási stratégiákra. MFGI vezető partner
Projektvezető: Nádor Annamária
Transenergy feladatok közös harmonizált adatbázis jelenlegi hévízhasznosítások felmérése és értékelése földtani, vízföldtani és geotermikus modellek a teljes projekt-területre és 5 határral osztott mintaterületre szabályozási rendszerek áttekintése ajánlások közös fenntartható hévíz és geotermikus energia hasznosításra
Eredmények elérhetőek: http://transenergy-eu.geologie.ac.at
Földtani térmodellek
Modellezett depresszió a pannon víztartókban
Alaphegységi képződmények hőmérséklet térképe
GeoDH: Geotermikus alapú távfűtő rendszerek előmozdítása Európában Feladat: a résztvevő 14 országra interaktív web-es térképi szolgáltatáson át megjeleníteni a kedvező földtani adottságú és hőpiacú területeket Projektvezető: Nádor Annamária
Magyar Vietnámi TéT együttműködés Feladat: a Vörös folyó deltarendszerének geotermikus prognózisa, és terhelhetőségi vizsgálata Intézeti témavezető: Hámorné Vidó Mária
Sekély-geotermikus rendszerek modellezése • Különféle numerikus modellekkel, illetve azok összekapcsolásával vizsgáljuk: •
Talajszondák (talajhőcserélők) teljesítménye és kölcsönhatása a felszín alatti rétegekkel;
•
Talajszondák körüli rétegek termikus viselkedése;
•
Természetes és indukált vízáramlás hatása;
•
Hatásterület becslése, szomszédos rendszerek egymásra hatása;
•
Utánpótlódás / fenntarthatóság / termikus kimerülés kérdései;
•
Épületgépészeti elemek, hőszivattyúk működése, hatásfoka, elérhető energiamegtakarítás.
• Speciális/kísérleti esetek vizsgálata modellekkel: •
Felszín alatti szezonális hőtárolás lehetőségei;
•
Kombinált napkollektoros és talajszondás rendszerek lehetőségei;
•
Hőcserélős kúttá átalakított nagymélységű kutak lehetőségei.
Példa 1: talajszonda környezetében kialakuló hőmérséklet-mező modellezése. A feltételezett eset: egy 100 mély talajszonda vízadó és vízzáró rétegeken halad keresztül. A szondát télen fűtésre, nyáron hűtésre használjuk, tavasszal és ősszel nem üzemel. Az animáció a szonda körül kialakuló hőmérsékletmező változását mutatja, több évnyi működés esetén. 1 év kb. 5 másodperc, kék színezés: az eredeti hőmérséklethez képest lehűlés, piros színezés: felmelegedés. A kis nyilak a vízáramlás irányát és nagyságát jelképezik. A természetes vízáramlás (75-100 m rétegben) és indukált vízáramlás hatása ebben a példában jelentős. A szonda hatásfokát és termikus hatásterületét a vízáramlás jelentősen befolyásolja.
Példa 2: fűtésre és hűtésre használt talajszondás rendszer hőszivattyújának hatásfoka 20 évnyi működés során, különböző klimatikus viszonyok mellett (4 városban), 45 °C-os és 55°C-os előremenő fűtési hőmérséklet-igény esetén, numerikus modellezés alapján. Főbb tanulságok: 45°C-os előremenő fűtési hőmérséklet-igény esetén a hatásfok lényegesen nagyobb, mint 5 55°C-os igény esetén. A modellezett körülmények mellett Budapesten kis mértékben ugyan, de fokozatosan csökken a hatásfok az évek 4.5 múlásával, a talaj lassú lehűlése miatt (világoskék görbék).
Messina 45 oC
Pisa 45oC
COP heating
Budapest 45oC
Felhasználás: Az energia-árak ismeretében a várható megtérülési idő könnyen számolható.
Messina 55oC
Milan 45 oC Pisa 55 oC
4
Budapest 55 oC Milan 55 oC 3.5 2010
2015
2020 Time (years)
2025
2030
Sekély-geotermikus mérések, monitoring Felszín alatti hőmérséklet-és hőáram monitoring méréseket végzünk a természetes változások kimutatása, ill. esetenként talajszondák mellett, az indukált hőváltozások kimutatása céljából. Az eredmények a hőtranszport-modellek időben változó bemeneti adatául (tranziens peremfeltétel) szolgálnak. A hőszivattyús-rendszer működésének ellenőrzése is lehetséges. 25 Hőmérséklet 1 méter mélyen 20
Hőmérséklet talajszonda mellett, 8.8 méter mélyen Hőmérséklet talajszonda mellett, 11.2 méter mélyen
10
5 2.5 2 1.5
0
T alajhűtési-teljesítmény
1 0.5
0 -0.5
-5
-1
2010-04-01
2010-07-01
2010-10-01
2011-01-01
2011-04-01 Dátum
2011-07-01
2011-10-01
2012-01-01
Napi átlagos teljesítmény (kW)
Talajhőmérséklet (oC)
15
Hővezetési-tényező mérése A talajok hővezetési-tényezőjének mérése „needle probe” szondával. Helyszíni mérés és labormérés is lehetséges.
Hőmérséklet-vezetési tényező meghatározása A természetes hőmérséklet-változások hosszú idejű (>1 hónap) méréséből a talaj hőmérséklet-vezetési tényezőjére következtethetünk. Vizsgálati mélység: 0-2 méter. A módszer alkalmas a hőmérséklet-vezetési tényező időbeli és térbeli változásának kimutatására is (hőmérséklettől, nedvességtartalomtól, tömörségtől való függés).
Nemzeti Cselekvési Terv - geotermikus potenciál Magyarország geotermikus készleteit két fő mélység-tartományra bontva adjuk meg: Sekély-geotermia: a hőszivattyús földhő-hasznosítás tartománya (0–150 m); Ezen belül külön vizsgáltuk a 0–4 m (talajkollektorok) és a 4–150 méteres (talajszondák) mélységtartomány potenciálját. Mélygeotermia: közvetlen hasznosítás hőszivattyúzás nélkül, illetve elektromos áramtermelés. Ezen belül elkülönített készletkategóriákat és azok készleteit az összesíti: A pannóniai összletekben tárolt készletek. A medencealjzatban a mélykarsztos-karbonátos és nem-karbonátos alaphegységi készletek. A mély-geotermia esetén a fenntartható és reális éves geotermikus kapacitás víztermeléssel 30 PJ/év, a sekély-geotermia (hőszivattyúzás) esetén pedig összesen 23 PJ/év.
Köszönjük a figyelmet!
