NNK Környezetgazdálkodási, Számítástechnikai, Kereskedelmi és Szolgáltató Kft. www.nnk.hu
Debreceni Egyetem, Ásvány- és Földtani Tanszék
Vincze László, Üveges Zsolt, Duró János, Kozák János:
Talajszondák és termelı-nyeletı kútpár tervezése és engedélyeztetése. Sekély-geotermikus energiahasznosítás talajszondákkal a földtani adottságok tükrében a debreceni projektnél.
Az NNK Kft. tevékenységi köre Szakértés, tervezés: Környezetvédelmi, hulladékgazdálkodási és vízvédelmi vonatkozású szakértıi anyagok, tervek készítése. Vízi létesítmények (kármentesítı rendszerek, vízelvezetı, vízellátó rendszerek, mélyfúrású kút) tervezése Talajszondák tervezése, engedélyeztetése Mintavétel környezeti analitikai vizsgálatokra Kivitelezés: Szennyezett talaj-, talajvíz kármentesítése Mélyfúrású kút teljes körő kivitelezése (100-150 m mélységig) Talajszonda teljes körő kivitelezése
Talajszondák tervezése, kivitelezése Az NNK Kft. két éve végzi hıszivattyús talajszondák tervezését, engedélyeztetését és kivitelezését. Cégünk rendelkezik a tervezéshez és kivitelezéshez szükséges gyakorlott szakemberekkel és eszközökkel. Ez idı alatt a régióban 10 helyszínen mintegy 12 km-nyi talajszondát telepítettünk. Közülük a legfontosabb KeletMagyarország egyik legnagyobb ilyen projektje volt (Hajdúszoboszló, Apolló Hotel), melynek során összesen mintegy 90 db 100 m mély talajszonda valósult meg. Mélyfúrási alkalmassági bizonyítvánnyal rendelkezı berendezés: 5 típus.
Bevezetés Talajszondák tervezése, engedélyeztetése és kivitelezése Termelı-nyeletı kútpár tervezése, engedélyeztetése Összehasonlítás, költségbecslés Debrecen és környezetének sekély-geotermikus
adottságai Talajszondák primer méretezésének néhány földtani szempontja Az projekt megvalósulása a földtani adottságok tükrében
Talajszondák tervezése, engedélyeztetése Mi szabályozza?
96/2005 (XI.4.) GKM rendelet: a bányafelügyelet
hatáskörébe tartozó sajátos építményekre vonatkozó egyes építésügyi hatósági eljárások szabályairól: „a geotermikus energia felszín alatti víz kitermelését nem igénylı kinyerésének és energetikai célú hasznosításának létesítményei az épületgépészeti berendezések kivételével” (1. melléklet 4.1. pont) 8001/2005. (MK.44) GKM-KvVM-IHM-TNM együttes
tájékoztató, és az azt magába foglaló 2/1981. /Ip.K.11/ OBF utasítás „a Mélyfúrási Biztonsági Szabályzat” kiadásáról - A fúró berendezésnek „Mélyfúrási Alkalmassági Bizonyítvánnyal” kell rendelkezni.
Talajszondák tervezése, engedélyeztetése Ki jogosult?
GTt-1 „Geotechnikai tervezés” BSZKB „Kıolaj és földgáz bányászat” V5-1 „Hidrogeológiai” tervezı
jogosultságok valamelyikével rendelkezık
Talajszondák tervezése, engedélyeztetése Tartalmi követelmények
a szükséges szondahossz becslése a hıigények és a
földtani (geotermális) adottságok alapján közmőegyeztetés fúrási terv kollektor kiképzés (rajzzal), furatok tömítése környezetvédelmi, munkavédelmi terv rajzok (helyszínrajzok, hossz- és keresztszelvények)
Talajszondák tervezése, engedélyeztetése Hatóságok Engedélyezı hatóság: Magyar Bányászati és Földtani Szolgálat (MBFH) Közremőködı szakhatóságok: Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelıség (KTVF) ÁNTSZ Kulturális Örökségvédelmi Hivatal helyi Építési Hatóság Országos Tisztiorvosi Hivatal Országos Gyógyhelyi és Gyógyfürdıügyi Fıigazgatóság
Talajszondák kivitelezése
A fúró berendezésnek „Mélyfúrási Alkalmassági
Bizonyítvánnyal” kell rendelkezni. Kivitelezés megkezdését 8 nappal elıtte be kell jelenteni a hatóságok részére. fúrás a tervezett mélységig (Ø 150 mm); kollektor lehelyezése, nyomáspróba; furóiszap besőrítése végleges állapotra; győjtıvezetékek fektetése, nyomáspróba; mőszaki átadás/átvétel.
Termelı-nyeletı kútpár tervezése, engedélyeztetése Mi szabályozza, ki jogosult? Szabályozás: 18/1996 (VI.13.) KHVM rendelet: A vízjogi engedélyezési eljáráshoz szükséges kérelemrıl és mellékleteirıl MSZ 22116: Fúrt vízkutak és vízkutató fúrások MSZ 15298: Vízföldtani napló tartalmi és formai követelményei Jogosultak a 104/2006. (IV.28.) Korm. rendelet szerint nyilvántartott vízi építmény tervezık: „V3 víziközmővek” vagy „V5 hidrogeológia” jogosultsággal.
Termelı-nyeletı kútpár tervezése, engedélyeztetése – Tartalmi követelmények vízigények, vízbeszerzési terv, kúthely kitőzés (közmőegyeztetés) fúrási terv csövezési terv kútakna, kútgépészet környezetvédelmi, munkavédelmi terv rajzi melléklet (helyszínrajzok, hossz- és
keresztszelvények)
Termelı-nyeletı kútpár tervezése, engedélyeztetése – hatóságok Engedélyezı hatóság: Környezetvédelmi, Természetvédelmi és Vízügyi Felügyelıség (KTVF) Közremőködı szakhatóságok: ÁNTSZ Kulturális Örökségvédelmi Hivatal helyi Építési Hatóság
Termelı-nyeletı kútpár kivitelezése
keresıfúrás (~150 mm), geofizikai szelvényezés, felbıvítés (~300 mm), béléscsı beépítés, saruzárás palástcementezéssel, alábıvítés (~300 mm), szőrırakatok beépítése, kútkavicsolás kompresszorozás, tisztítószivattyúzás kútvizsgálatok, víz/gázmintavétel és vizsgálatok, Kútfej, kútakna kiképzés. Vízföldtani dokumentáció összeállítása (VITUKI Kht. részére) Mőszaki átadás/átvétel
Talajszondák és termelı-nyeletı kútpár engedélyeztetési és egyéb járulékos költségei Talajszonda
Termelı-nyeletı kútpár
Eljárási díj (létesítési engedélyhez)
36 000 Ft
225 000 Ft
Eljárási díj (üzemeltetési engedélyhez)
-
180 000 Ft
Geofizika*, kútvizsgálatok**
-
Víz/gázvizsgálat
-
min. 70 000 Ft
Geodéziai bemérés
-
min. 50 000 Ft
Vízföldtani dokumentáció*
-
100 000 Ft (50-100 m
(az elıbbi 80 %-a)
min. 300 000 Ft (50-100 m között)
mélységnél)
•30 m-nél mélyebb kút esetén kötelezı, **mőszeres kútvizsgálat 50 m-tıl
Talajszondák és termelı-nyeletı kútpár kötelezı üzemeltetési költségei
Vízkészlet használati járulék
Talajszonda
Termelı-nyeletı kútpár
-
150 000 Ft/év (100 m3/nap felett)
Következtetések Bár a termelı-nyeletı kútpárral üzemelı víz/víz
hıszivattyúk jobb hatékonyságúak a föld/víz hıszivattyúknál, engedélyeztetésük, kivitelezésük nehézkesebb és költségesebb; üzemeltetésük költségesebb (járulék), valamint problémásabb (vízminıség, nyeletés), és környezetvédelmi szempontból aggályos. Néhány vízföldtani szempontból kedvezı terület kivételével egyértelmően a talajszondák alkalmazása kedvezıbb. Utóbbit a talajszondás rendszer szélesebb körő elterjedése is alátámasztja.
Geotermikus adottságok - alapfogalmak
Geotermikus grádiens: a földkéreg hımérséklet növekedése
egységnyi függıleges távolságon [°C/1000 m] A világátlag: 30 °C/1000 m Hazánkban: 50-63 °C/1000 m Reciprok grádiens (geotermikus mélységlépcsı): egységnyi
hımérséklet növekedés a földkéregben függıleges irányban [m/°C] A világátlag: 33 m/ °C Hazánkban: 16-20 m/°C
A geotermikus grádiens Hajdú-Bihar megyében
Mélyfúrású kutak talphımérséklete a mélység függvényében hımérséklet ['C] 10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 200 400 mélység [m]
600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
y = 16.771x - 173.87 R2 = 0.9717
110
120
130
A geotermikus grádiens eloszlása Hajdú-Bihar megyében 2900 00
Hajdúnánás 2800 00
Polgár
2700 00
2600 00
Hajdúhadház
2500 00
Debrecen Hortobágy
2400 00
Hajdúszoboszló 2300 00
Létavértes 2200 00
Püspökladány 2100 00
Beretyóújfalu
2000 00
1900 00
[°C/100 m]
1800 00 790000 800000 810 00 0 82000 0 830000 840000 850 00 0 86000 0 870000 880 000
Várható hımérséklet 50 és 100 m mélységben
290000
Hajdúnánás 280000
Polgár
Hajdúnánás
Polgár
270000
Hajdúhadház 260000
Hajdúhadház
250000
Debrecen
Hortobágy
Debrecen
Hortobágy
240000
Hajdúszoboszló
Hajdúszoboszló
230000
Létavértes
Létavértes 220000
Püspökladány
Püspökladány
210000
Beretyóújfalu
Beretyóújfalu
200000
190000
50 m
100 m
180000 79 0000 800000 810000 82000 0 83 0000 840000 850000 860000 8700 00 8 80000
790000 8000 00 8 10000 820000 83 0000 840000 850000 8 60000 870000 8 80000
Várható hımérséklet 200 m mélységben 2900 00
Hajdúnánás 2800 00
Polgár
2700 00
2600 00
Hajdúhadház
2500 00
Debrecen
Hortobágy 2400 00
Hajdúszoboszló
2300 00
Létavértes 2200 00
Püspökladány
2100 00
Beretyóújfalu
2000 00
1900 00
200 m
1800 00 790000 800000 810 00 0 82000 0 830000 840000 850 00 0 86000 0 870000 880 000
Várható hımérséklet 500 és 1000 m mélységben
290000
Hajdúnánás
Hajdúnánás 280000
Polgár
Polgár
270000
260000
Hajdúhadház
Hajdúhadház
250000
Debrecen
Hortobágy
Debrecen
Hortobágy
240000
Hajdúszoboszló
Hajdúszoboszló
230000
Létavértes 220000
Püspökladány
210000
Létavértes Püspökladány
Beretyóújfalu
Beretyóújfalu
200000
190000
500 m
1000 m
790000 800000 810000 820000 830000 840000 850000 860000 870000 880000
790000 800000 810000 820000 830000 840000 850000 860000 870000 880000
180000
Földtani képzıdmények hıtani szempontból fontos tulajdonságai A talajokat és kızeteket a szilárd fázisú, fıként szilikátásványokból álló „mátrix” és a közöttük található pórusok, hézagok alkotják, melyeket víz vagy levegı tölthet ki. A hézagok, pórusok térfogatának és a talaj/kızet teljes térfogatának hányadosa a hézagtérfogat vagy porozitás. A porozitás a hıtani tulajdonságai szempontjából meghatározó. Ennél is fontosabb azonban, hogy pórusokat víz vagy levegı tölti-e ki. A kızetek hıkapacitása, hıvezetı-képessége vízzel telített állapotban nagyobb. A hıhasznosítás szempontjából különösen elınyös, ha a pórusokban a víz áramlik, azaz nemcsak hıvezetés, hanem hıáramlás is zajlik.
Néhány fontosabb kızettípus hıvezetı-képessége és a belıle kinyerhetı teljesítmény Kızet
Hıvezetı-képesség λ [W/m2K]
Kivehetı teljesítmény [W/m]
1,36-4,86 (2,26)
40-60
gránit
2,3-3,6 (3,07)
55-75
kısó
5,3-7,2 (5,7)
-
száraz homok
0,2-0,4 (0,3)
<25
nedves homok
1,1-2,1 (1,6)
55-70
andezit
Kavics, törmelék nedves agyag Szakirodalmi adatok alapján
>80 0,8-1,5 (1,15)
45-60
Primer méretezés lehetıségei
Állandók alapján (pl. az elterjedt 55 W/m), egyszerő segédletekkel (pl. Stadler nomogram), föld(hı)tani, esetleg geofizikai adatok alapján, próbafúráson végzett szondateszttel.
Sekély geotermális adottságok a projekt helyszínén Földtani rétegoszlop
Hımérséklet ['C]
Réteg megnevezése
Mélység [m]
8
12
14
16
18
0
Termıtalaj Agyagos homok
2.0
10
10
12.2
20
2006.12.15
Agyag, homokos agyag 64.6
Agyagos homok - homokos agyag
74.8 87.0 96.0 98.8 Talp: 100 m
Közép-, durvaszemő homok Agyagos homok - homokos agyag Homok Agyag
30
Mélység [m]
43.6
NEGYEDIDİSZAK
2006.11.07
Agyagos homok - homokos agyag
40 50 60 70 80 90 100
2006.09.14 2006.07.13
20
