A Miskolci Egyetem Közleménye, A sorozat, Bányászat, 81. kötet (2011)
HARMONIZÁLT TERMÁLVÍZ-, ÉS GEOTERMIKUS ENERGIAGAZDÁLKODÁS MEGALAPOZÁSA A PANNON-MEDENCE NYUGATI RÉSZÉN Rotárné Szalkai Ágnes 1 , Radovan Černák 2 , Gál Nóra 1 , Gregor Götzl 3 , Erika Kováčová 2 , Andrej Lapanje 4 , Maros Gyula 1 , Slavomir Mikita 2 , Nádor Annamária 1 , Dusan Rajver 4 , Nina Rman 4 , Gerhard Schubert 3 , Jaromir Svasta 2 , Szőcs Teodóra 1 , Tóth György 1 1
Magyar Állami Földtani Intézet ,1143 Budapest, Stefánia út 14, Statny Geologicky Ustav Dionyza Stura, 817 817 04 Bratislava 11, Mlynská dolina 1 3 Geologische Bundesanstalt, A-1030 Wien, Neulinggasse 38 4 Geoloski zavod Slovenia 1000 Ljubljana, Dimičeva ulica 14
2
Kivonat A TRANSENERGY projekt célja a harmonizált termálvíz-, és geotermikus energiagazdálkodás megalapozása a Pannon-medence nyugati részén. A projekt keretében a projekt teljes területét érintő regionális, illetve öt részterületen részletes vizsgálatokra kerül sor. A vizsgálatok magukba foglalják a jelenlegi geotermikus hasznosítások felmérését, a geotermikus erőforrások jellemzését földtanivízföldtani- és geotermikus modellezéssel, valamint közös határokkal osztott geotermikus erőforrás gazdálkodás és monitoring javaslat kidolgozását.
Abstract The aim of the TRANSENERGY project to suppthe harmonized geothermal management of the western part of the Pannonian Basin. In the frame of the project a regional study (related to the entire project area) and local studies for five selected pilot areas are developed. The survey of the recent utilization of thermal water, the characterisation of the geothermal reservoirs through geological, hydrogeological and geothermal modells, and transboundary geothermal management and monitoring are involved in the researche.
1. Bevezetés A négy országot érintő (Ausztria, Magyarország, Szlovákia, Szlovénia) TRANSENERGY projektben résztvevő földtani intézetek (Geologische Bundesanstalt, Magyar Állami Földtani Intézet, Statny Geologicky Ustav Dionyza Stura, Geoloski zavod Slovenia) alapfeladatai között szerepel a termálvíztestek, valamint a geotermikus energiahasznosítás földtani-, vízföldtani vonatkozásainak tanulmányozása. A Pannon-medence Ny-i részén található regionális geotermikus 125
Rotárné Szalkai Ágnes et al.
rendszerek az országhatárokon átnyúlnak, az emberi beavatkozások hatásai gyakran a beavatkozást végző ország határán kívül jelentkeznek. A Közép-Európai Program keretében megvalósuló TRANSENERGY projekt kialakítására azért került sor, hogy a Pannon-medence Ny-i részén, az érintett országokban megalapozza az egységes termálvíz- és geotermikus energiagazdálkodás lehetőségét.
2. A Transenergy célja és kutatási területei A TRANSENERGY projekt fő célkitűzése, hogy a geotermikus potenciálról, készletekről, azok fenntartható hasznosításáról egyszerű és közérthető geotudományos alapokon nyugvó információt szolgáltasson a célcsoportok (hatóságok, szakértők, hasznosítók, beruházók, stb.) számára. Mivel ezek a célcsoportok mind háttérismereteikben, mind igényeikben meglehetősen heterogének, a projekt egy web-alapú információs rendszer kiépítését célozza meg, amely döntés-előkészítő eszközként fog az érintettek számára segítséget nyújtani a geotermikus erőforrások jövőbeli kutatásához és hasznosításához. A rendszer felhasználó-barát felületeken keresztül mutatja meg a geotermikus rendszerek potenciáljára, terhelhetőségére, érzékenységére és fenntartható hasznosítására vonatkozó információkat a vizsgált határmenti régiókban. A projekt keretében a projekt teljes területét érintő regionális, illetve öt kijelölt mintaterületen (Komárom-Sturovo térsége, Duna-medence, Bécsi-medence, Lutzmansburg-Zsira térsége, Bad-Radkersburg-Hodos térsége) részletes vizsgálatokra kerül sor (1. ábra). A projekt területe magába foglalja a Pannon-medence Ny-i részének jelentősebb geotermikus rendszereit, lehetővé téve ezek egységes, rendszerszemléletű vizsgálatát. A teljes kutatási területre vonatkozó vizsgálatok áttekintést adnak a regionális hidrogeológiai folyamatokról, illetve meghatározhatók a különböző víztestek és geotermikus rendszerek közötti kapcsolatok. A kutatási terület határai kijelölésének alapja a Pannon-medence Ny-i részén előforduló geotermikus rendszerek elterjedése, de ezek utánpótlási területeit is figyelembe lett véve. A teljes kutatási területen belül kijelölt öt mintaterület fokozottan érzékeny a geotermikus rendszerekbe történő emberi beavatkozásokra, illetve ezek megváltozására. A mintaterületek vizsgálatának középpontjába fentieknek megfelelően termálvíz-, illetve geotermikus energia-gazdálkodási problémák részletes tanulmányozása áll. A vizsgálatok magukba foglalják a teljes térség, valamint az öt határmenti mintaterület geológiai, hidrogeológiai, hidrogeokémiai és geotermikus 126
Harmonizált termálvíz-, és geotermikus energiagazdálkodás megalapozása a Pannon-medence...
viszonyainak tanulmányozásán alapuló áramlási és hőtranszport modellek kialakítását.
1. ábra. A TRANSENERGY projekt területe a kijelölt mintaterületekkel.
3. Jelenlegi hasznosítási helyzetkép A projekt első lépéseként áttekintettük a geotermikus erőforrások jelenlegi hasznosításait. Kialakításra került a termálvíztermelők, illetve az engedélyező hatóságok adatbázisa, amely a projekt honlapján is megtekinthető. A területen összesen 308 üzemelő termálkút található. Ezek eloszlása a projektben résztvevő országok között egyenlőtlen, és nincs arányban az egyes országok területével. Geotermikus energiahasznosítás a projekt területén csak alárendelt szerepet tölt be. Jelenleg mindössze csak egy helyen, Bad Blumau térségében található közvetlen geotermikus energiahasznosítás. Korlátozott mértékű a termálvíz fűtésre történő felhasználása is. A termálvíz használatok legnagyobb részarányát a balneológiai teszi ki. E területen döntő mértékben az 50 °C –nál alacsonyabb hőmérsékletű vizek kerülnek hasznosításra. Az üzemelő kutak egy kisebb, de nem elhanyagolható része
127
Rotárné Szalkai Ágnes et al.
szabadkifolyással működik. A területen több visszasajtoló kút is létesült, de ezek működtetése, illetve a kapcsolódó szabályozás egyik országban sem megoldott.
2. ábra. Termálvíz hasznosítás megoszlása a TRANSENERGY projekt területén.
4. Harmonizált, közös készletgazdálkodás megalapozása A határokkal osztott geotermikus rendszerek fenntartható gazdálkodása csak az érintett országok együttműködésén alapuló, harmonizált szabályozással valósítható meg. A döntéshozói és hatósági munkát elősegítő, web-alapú információs rendszer tudományos vizsgálatainak, és egyben a folyamatos hatósági munka egyik leghatékonyabb eszközeként is a TRANSENERGY projekt keretében is alkalmazásra kerülő modellezés szolgál. Az egymásra épülő földtani-, vízföldtani és geotermikus modellek segítségével megismerhető a geotermikus rendszerek működését szabályozó folyamatok, illetve ezeknek az emberi tevékenység által kiváltott külső behatásokra történő érzékenysége. Prognosztizálhatók a különböző hatások által előidézett változások, ezáltal a partner országokban alkalmazott egységes szabályozással megelőzhetővé válnak a nem kívánt folyamatok. A TRANSENERGY projekt keretében elsősorban az országhatárok menti érzékeny területek geotermikus erőforrásainak hasznosítását befolyásoló folyamatokat vizsgálatára kerül sor, az érintett országok által együttesen kialakított szimulációs modellek kialakításával. A tudományos értékelések és modellek alkotásához alapvetően közös, harmonizált adatbázisra van szükség. A projekt résztvevő partner geológiai intézetek sok évtizedes információ és tudásbázisát felhasználva, a projekt szempontjából releváns adatokat egy közös adatbázisban kerültek egyesítésre. A széles skálát felölelő, különböző típusú adatokból — geológiai térképek, 128
Harmonizált termálvíz-, és geotermikus energiagazdálkodás megalapozása a Pannon-medence...
szelvények, geofizikai szelvények, és különböző típusú fúrási- és kútadatok — egy egységes szerkezetű, harmonizált adattartalmú és formátumú, MS-Access alapú adatbázist lett létrehozva. A teljes adatbázis jelenleg 2759 fúrásra vonatkozó, több mint 1 millió rekordot tartalmaz. A közös adatbázis geotermikus hasznosításokat érintő, közérdekű és nyilvános adatai a projekt eredményeként létrehozandó portálon is megjelennek. Az online adatbázis folyamatosan bővül és fejlődik a projekt keretében végzett új mérések és vizsgálatok eredményeivel. A különböző országok szakemberi által együtt kialakításra kerülő, egységes szemléletű modellek másik fontos feltétele a modellezés során felhasznált földtani vízföldtani térképek harmonizációja. A közös 3D földtani modell kialakítás első lépése egy egységes, harmonizált földtani jelkulcsrendszer kidolgozása. Az egységes jelkulcs alkalmazásával, kerültek megszerkesztésre a vízföldtani modell geometriáját meghatározó hidrosztratigráfiai egységek, valamint a határfelületüket alkotó különböző földtani szinttérképek és az ezekhez tartozó kifejlődés térképek (3. ábra). A mintaterületek földtani modelljei a szeizmikus szelvények, geofizikai mérések segítségével kerültek tovább pontosításra. A kutatási terület fő hidrogeológiai egységei az alábbiak: mély medencék negyedkori üledékei, a felső pannon (pontusi) üledékek, alsó pannon — post szarmata miocén — üledékek, szarmata képződmények, bádeni képződmények, paleogén rétegek, triásznál fiatalabb mezozóos képződmények a kréta zátony mészkövek elkülönítésével, triász mészkő és dolomit komplexum, repedezett kristályos alaphegység. A fenti hidrosztratigráfiai egységek többsége nem egységesen fordul elő a teljes projekt területen. A 3D földtani modell alkalmazásával elkészülő regionális hidrogeológiai modell egy általános képet ad a Pannon-medence nyugati részének áramlási rendszeréről. A modell segítségével meghatározható és jellemezhető a különböző, eltérő geológiai és hidrogeológiai tulajdonságú részterületek áramlási kapcsolat rendszere. A modellezés a VisualModflow, 3 dimenziós, véges-elemes programcsomaggal történik. Mindegyik hidrosztratigráfiai egység, mint porózus vízadó rétegként van figyelembe véve a modellezés során. A regionális modell eredményei a részterületek részletes modellje peremfeltételeinek meghatározásához is felhasználásra kerülnek. A regionális hidrogeológiai modell eredményeinek felhasználásával különböző geotermikus modelleket kerülnek kialakításra. Ezek eredményei a közös, interaktív weblapon tekinthetők meg. A modellek célja, átfogó és közérthető kép nyújtása az emberi tevékenység által zavartalan, természetes állapotnak megfelelő, valamint a jelenlegi geotermikus helyzetről. A geotermikus helyzetkép a felszíni hőáram, különböző mélységekre jellemző hőmérséklet eloszlási, illetve izotermális felületek 129
Rotárné Szalkai Ágnes et al.
mélységeloszlását ábrázoló térképek bemutatásán keresztül történik. Fenti térképek az interaktív portál segítségével összekapcsolva, a projekt keretében meghatározott és jellemzett geotermikus rezervoárok elterjedésével a potenciális befektetők részére is fontos információt szolgáltatnak.
3. ábra. A TRANSENERGY projekt teljes területére, az egységes jelkulcs alkalmazásával megszerkesztett, harmonizált, fedett földtani térkép.
5. Összefoglalás Összegzésként megállapítható, hogy a TRANSENERGY program általános célja egy harmonizált web-alapú, tudományos tudásbázis létrehozása négy résztvevő partner ország a szakemberek, a nyilvánosság és a döntéshozók számára, amely elősegíti vagy támogatja a jövőbeni geotermikus energia felhasználásával kapcsolatos szabályozásokat és készletgazdálkodást. Összehasonlítva a már sikeresen működő német (www.geotis.de), vagy holland (www.thermogis.nl) webalapú, interaktív geotermális szakértői tudásbázisokkal, a TRANSENERGY 130
Harmonizált termálvíz-, és geotermikus energiagazdálkodás megalapozása a Pannon-medence...
projekt fő kihívása, hogy négy ország adatait összegyűjtse és harmonizálja egy közös platformon a Pannon-medence nyugati részére. Az eddig elért eredmények rávilágítottak az adatharmonizáció komplexitására, nehézségeire és előnyeire, amely elősegíti a határmenti és határon átnyúló hidrogeotermális rendszerek jobb megértését, értékelését. A projekt szintén rávilágított arra, hogy a jövőbeli fenntartható geotermikus hasznosítások érdekében szükség van két-, illetve többoldalú vízkészlet- és energigazdálkodásra. A TRANSENERGY projekt ennek tükrében egy fontos, szükséges eszközt hoz létre körvonalazva a geotermikus erőforrások hasznosítási lehetőségeit és korlátait. Ez az eszköz nem csak a elérhető lesz a nyilvánosság számára is, ezáltal átláthatóvá teszi a termálvíz-, és geotermikus energia gazdálkodást és csökkenti az esélyét a rossz tervezésnek vagy a rossz készletgazdálkodásnak.
131
