ThermoMap módszertan, eredmények Merényi László MFGI
Tartalom • Sekély-geotermikus potenciáltérkép: alapfelvetés, problémák • Párhuzamok/különbségek a ThermoMap és a Nemzeti Cselekvési Terv sekély-geotermikus potenciál fogalma és számítási módszertana között • ThermoMap számítási módszertan: – Felhasznált input adatok, térképek – Áttekintő térkép számításának módszertana – Teszt-területek számításának módszertana • Eredmények: – Áttekintő EU térkép, Magyarország térkép – Teszt-területek térképe • Ellenőrzés: – Terepi mintavétel és mérés teszt-területen
Módszertan kidolgozás legfontosabb kérdései Feladat: egységes módszertan kidolgozása egy komplex és új feladatra: – Sekélygeotermia: a hőtermelési technológia többnyire kiforrottnak tekinthető, de sok a tervezési bizonytalansági faktor, a hosszú távú működési tapasztalat hiányzik. A rendszer részletes, pontos megismerése, tudományos vizsgálata is szükséges. – Országonként eltérő input adatok: különböző tartalmú, pontosságú, felbontású térképek, különböző jogszabályok a meglévő térképek felhasználására. A ThermoMap-ben a módszertannak egységesnek kell lennie! A módszertannak harmonizált vagy harmonizálható térképi adatrendszerekre kell épülnie. – A tényleges sekélygeotermikus hasznosítási mód, technológia és a termelési intenzitás előre nem ismert, nem definiált: általános jelentésű potenciál számítása szükséges!
Sekélygeotermikus potenciál fogalma ThermoMap: elsősorban (effektív) hővezetési tényező, másodsorban hőkapacitás. A felhasználók szemszögből nézve egy terület potenciálja ezekkel a paraméterekkel arányos. Fajlagos termelési mutatókat (W/m és W/m2) a konkrét hasznosítási információk hiányában a ThermoMap nem tud, és nem is akar számolni/közölni. Kategorizálás hővezetési tényező alapján: jó, közepes-jó, közepes, közepes-rossz, rossz. Nemzeti Cselekvési Terv (NCsT): energiában (PJ) ill. átlagos éves teljesítményben (PJ/év) kifejezett potenciál: az ország energia-gazdálkodása, energia-politikája szempontjából fontos adat, tipikus fajlagos termelési adatok integrálása alapján. Kategórizálás: az országot 15 alterületre osztottuk, egy-egy alterületen belül tipikus fajlagos termelési tényezőkkel számoltunk. ThermoMap és NCsT potenciál esetén figyelembe kell venni: talaj tulajdonságai, talajvíz adottságok, meteorológia adottságok, felhasználást kizáró tényezők (pl. védett területek, meredek domborzat, vékony talajréteg, stb.). Az NCsT potenciál esetén figyelembe vett további paraméterek: – Területhasználat (CORINE): sűrű beépítettségű területek (belváros) / lakott területek / iparterületek. – 10m-nél mélyebb földtani viszonyok, geológia.
Áttekintő térkép - Input és közbenső adatok Potenciál becslés a legfelső 0-3 m tartományra! ESDAC (European Soil Data Center) talaj adatbázis: harmonizált EU-s talaj adatbázis. ThermoMap-ben felhasznált ESDAC adatbázis-mezők: WRB osztályozás szerinti talajtípus: néhány telepítésre alkalmatlan talaj kizárása Domináns felszíni textúra-osztály (szemcseméret-eloszlás): összesen 4 osztály: Coarse, Medium, Medium fine, fine-very fine. Differenciált porozitás becslése a textúra-osztály alapján: gravitációs pórustér, kapilláris pórustér és kötött víz pórustér. Megj.: Magyarország területére az ESDAC-nál részletesebb, pontosabb talajtérkép is létezik (pl. AGROTOPO), de a ThermoMap számításokhoz egységesített EU-s térképi adatbázis használata volt szükséges.
Áttekintő térkép - Input és közbenső adatok Meteorológiai paraméterek: évi átlaghőmérséklet és csapadékmennyiség. Ezek alapján: ún. „humidity-index” számítása, 5 osztályba sorolás: arid / semi-arid: víz csak a kötött pórustérben subhumid / humid / perhumid: víz kapilláris pórusteret is kitölti. A gravitációs pórustér az áttekintő térkép esetén sosem telített, azaz a talajvíz szintje 3 méternél mindig mélyebben. Talaj térfogatsűrűsége: előre meghatározott konstans érték: 1.3 g/cm3 Digitális Domborzat és abból számolt lejtőszög: DMM-10 és DDM-50 Korlátozó/kizáró tényezők: védett területek (pl. NATURA 2000), 5 foknál meredekebb lejtés, egyes WRB talajtípusok (pl. regosol, leptosol), kőzetkibúvás, felszíni víz (tó, folyó).
Hővezetési tényező számszerű értéke •Kersten formula: –Ha a homoktartalom kisebb, mint 50% (Négyből három textúra osztály: medium / medium-fine / fine-very fine osztályok):
–Ha a homoktartalom nagyobb, mint 50% (Coarse textúra-osztály):
%
λ: hővezetési tényező (W/m.K) BD: térfogasűrűség (g/cm3) w: víztartalom tömegszázalék számszerűleg: w=PSD/BD, ahol PSD a vízzel töltött pórustér
ThermoMap teszt-terület térkép - Input adatok Áttekintő térkép input adatain túl: - Részletesebb talajtérképek, korábbi helyi vizsgálatok eredményei alapján: talajtípus, szemcseméret-elolszlás, ezek mélység szerinti változása, üledékvastagság,kőzetkibúvások -
Textúra osztály és differenciál porozitás meghatározása: 28 vagy 12 osztály 3 mélységtartományra: 0-3, 3-6, 6-10 m
-
Talajvíz-szint meghatározása: talajvízszint alatti tartományra a gravitációs pórustér is telítettnek tekintendő.
-
Hővezetési tényező számolása 3 mélységtartományra, nagyobb felbontásban
-
Hőkapacitás számítása
Térfogati hőkapacitás számszerű értéke T: felszíni hőmérséklet (°C) Cs: száraz fajlagos hőkapacitás (J/kgK) w: víztartalom (tömegszázalék) Cp: fajlagos hőkapacitás (J/kgK) BD: térfogatsűrűség (kg/m3) Cv: térfogati hőkapacitás (J/m3K)
Tesztterület - ellenőrzés Zalakoppány: helyszíni hővezetési tényező mérés, mintavétel, minták laboratóriumi elemzése (folyamatban): szemcseméret eloszlás és hővezetési tényező meghatározás.
Köszönöm a figyelmet!
