Távfűtési rendszerek geotermális hőellátással Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Távfűtési rendszerek geotermális hőellátással DR GARBAI LÁSZLÓ Ph.D DR KONTRA JENŐ Ph.D Távhőkonferencia Velence

Magyarországon – a rendkívül kedvező geotermális adottságok mellett – igen csekély mennyiségű a lakás kommunális hőfelhasználás területén működő hőenergia ellátó rendszer. Fejlett fürdő- és gyógyfürdő létesítmények üzemelnek országszerte, sok mezőgazdasági termesztőtelep alaphőellátása geotermális bázisú. A kistelepülési táv-hőellátás kifejlesztésre vár. Nem teljeskörű a meglévő hévízkutakból nyert energiahordozók – hévíz és kísérőgázok – energiahasznosítása. A kishőmérsékletű fűtések még mindig nem terjedtek el a hőforrás oldalnak megfelelő mértékben. A tisztán geotermális bázisú hőellátásokat célszerűen át kell alakítani a vízkészlet gazdálkodás követelményei szerint. A legalább 50°C felszíni hőmérsékletű hévízrendszerek és az épületfűtések össze-illeszthetők.

TERMÁLENERGIA FELHASZNÁLÁS A TÁVHŐBEN [GJ/év] Megszűnt: Kapuvár, Mosonmagyaróvár, Makó. Működő újabb rendszerek: Bóly, Veresegyház, Kistelek. Előkészítés alatt: Miskolc, Vácrátót.

A.) Meglévő távfűtési rendszer fosszilis energia ellátással – geotermális alaphőellátással. Kazántelepi csúcshőellátás- Épületek változatlan épületfizikai állapotban. A/1. Meglévő távhőrendszer konvekciós hőleadókkal, a szekunder rendszer meghagyásával: csúcshőtermelő szükséges, nincs épület fogyasztói hőigényváltozás, nagy teljesítményű, a névleges hőigényeket önmagában is kielégítő hévízmű esetében is szükséges a kazántartalék kapacitás. Előnye: a csúcshőtermelő éves energiahordozó felhasználása csekély mennyiségű, az éves energia költség kisebb, mint a tisztán fosszilis energiával üzemelő rendszer esetén.

A/2. A fogyasztói oldal épületfizikailag változatlan Előnye: kevés csúcshőigény, fosszilis energia költségmegtakarítás, környezetvédelmileg kedvezőbb (zárt rendszerrel). A/2. A fogyasztói oldal épületfizikailag változatlan szekunder oldalon a hőleadók bővíthetők, szekunder oldali fizikai felújítás, csúcshőtermelő igénybevétele.

B.) A meglévő épületek épületfizikai javításával kisebb hőigények, tisztán geotermális hőforrás oldal is elegendő lehet. B/1. Épületek felújítása után hőeladók cseréje vagy régi szekunder rendszer, mesterséges szellőzés létesítése, állagvédelem, ha változik a hőmérséklet lépcső vagy kisebb előremenő hőmérséklet:

A geotermális energia Belső energia áramlása: földkéreg, köpeny és mag tömege által tárolt hő  hőáram a felszín felé. Legnagyobb hazai hő- és víztároló kőzet (homokkő) fajhője 0,855 kJ/kgK Fluidumbányászat mélyfúrású kutakból. Intenzív földi hőáram az Alföldön: q = 60 mW/m2 helyett kb. 100-120 mW/m2 Geotermális gradiens:  Hi = a rétegek vastagsága i = hővezetési tényező Rétegeken belül állandó a hőáram és lineáris a hőmérséklet eloszlás:

Alföld: Gyorsan süllyedő, üledékes fiatal medence instacioner hővezetés: Hőmérsékleteloszlás: A geotermális gradiens nem állandó: A földi hőáram a mélységgel nő: Zárt tároló termikus állapota: hőmérséklet nyomás állandó termeltetés az idő függvényében a rezervoár tárolóképessége Túlnyomásos zárt tárolóból rugalmas tágulással p1-p2 nyomáscsökkenés hatására kitermelhető az M folyadéktömeg.

Felsőpannon rétegekben: UTÁNPÓTLÓDÓ ZÁRT TÁROLÓ a kitermelt mennyiség függ az utánpótlódás intenzitásától, optimális kitermelést kell elérni, kedvezőtlen, ha lehűlt víz áramlik be a víz-gőz keverékkel töltött tárolóba. A megnyitott tárolóra vonatkozó tömeg mérleg:  = porozitás  = kompresszibilitás az utánpótlódást adó tárolóra: a két tárolót összekötő térben a nyomásesés: A kitermelhető mennyiség: (t2 idő alatt)

MESTERSÉGES TERMELTETÉSŰ ÖNNYOMÁSÚ TERMELŐ KÚT MESTERSÉGES TERMELTETÉSŰ ÖNNYOMÁSÚ VÍZKEZELÉS ÁTMENETI TÁROLÓ TOVÁBBÍTÁS HŐCSERÉLŐ SZEKUNDER KÖR VÍZKEZELÉS FELSZINI VÍZELHELYEZÉS ÁTMENETI TÁROLÓ VÍZVISSZASAJTOLÁS KÖZVETETT RENDSZERŰ NYITOTT HÉVÍZRENDSZER BLOKKSÉMÁJA

A hévíz kőzetmátrixban párhuzamos áramlás van. HÉVÍZVISSZASAJTOLÁS Felsőpannon réteg: A hévíz kőzetmátrixban párhuzamos áramlás van. Termelőkút és besajtoló kút azonos térfogatáramú. Koordinátarendszer a síkáramlás sebességével egyező x irányban. l távolságra a két kút. A komplex potenciálok:    párhuzamos forrás nyelő áramlás Cél: sebességi mező és áramvonalak zérus áramvonal (Cassini görbe) A két áramlási tartomány nem keveredik.

Előnyei: - a rezervoárban nincs nyomáscsökkenés, - csekély a kőzet lehűlése, - a kőzetváz hőjét is kitermeli, - nincs a felszínen hévízszennyezés, - azonos vízadó rétegbe jut vissza a lehűlt fluidum. Hidrodinamikailag zárt tároló. Termodinamikailag kvázi zárt tároló. Eltérések lehetnek: - nem azonos termelt és visszasajtolt vízmennyiség, - több kutas rendszer, - időben változó termelés, üzemvitel. Speciális eset: Más rétegbe történő visszasajtolás: (pl. Szentes városi II. hévízkút)