Dr. Dióssy László c. egyetemi docens

Az előadások a következő témára: "Dr. Dióssy László c. egyetemi docens"— Előadás másolata:

1 Dr. Dióssy László c. egyetemi docens
Geotermikus energia Dr. Dióssy László c. egyetemi docens

2 Termálvíz NEM MEGÚJULÓ ENERGIA FORRÁS
csak ha a mélyrétegbe visszasajtolásra kerül! Pórusvizek – a termikus energia felmelegíti a felszín alatti kőzeteket. A felszínről a csapadék nagyon lassan leszivárog, és a föld belső hője melegíti fel. Vékony földkéreg + sok pórusvíz = kihasználható geotermikus energia

3 Visszasajtolás 2004: Energetikai célra kitermelt termálvíz visszasajtolási kötelezettségének előírása 2012: Átmeneti megoldásként a vízgazdálkodásról szóló tv. módosításaként 2015-ig felfüggesztése a kötelezettségnek 2013: 2025-ig a felfüggesztés meghosszabbítása Indok:fóliás és üvegházi zöldség és gyümölcstermesztés védelme Fenntarthatóság???

4 Felszíni földhő A napsugárzás által felmelegített felső talajréteg hője – vezetéssel - a mélyebb (pár méter) rétegekbe kerül, amely talaj kollektorral kinyerhető MEGÚJULÓ ENERGIA MIVEL A NAPBÓL SZÁRMAZIK

5 Geotermikus energia Földhő – a föld belsejében keletkezik és a felszín felé áramlik Nagy mélységben a kőzetek radioaktív bomlásából keletkező hő a kőzeteket felmelegíti. Ide hideg vizet vezetnek, ami ott nagy nyomású gőzzé válik és ezt hasznosítják. (Esetenként hatására élénkül a szeizmikus tevékenység)

6

7 Geotermikus energia 6-7000 °C a Föld középpontjában. 4,6 Mrd éve
Hőforrás létrejötte: Kondenzáció – a Föld belső részében gyors melegedés, a sűrűsödő anyagok kinetikus energiája hőenergiává alakult Hosszú bomlási idejű izotópok (tórium 232, uránium 238, kálium 40) bomlása során hő szabadul fel 5×1020 J/év hőmennyiség áramlik a felszín felé a hőmérsékletkülönbség miatt

8 Alapfogalmak geotermikus gradiens (gg) [0C/m]
az egységnyi mélység növekedéshez tartozó hőmérséklet növekedés kőzet hővezető képessége (λ) [W/m ̊C] 1 m2 felületen, 1 m vastag rétegen 1 s alatt 10C hőmérséklet különbség hatására átáramló hő mennyisége hőáram, hőfluxus (Ø) a hőáramra merőleges 1m2 felületen 1s alatt átáramló hőenergia

9 Alapfogalmak Ø=λ*gg Egy adott mélységben lévő hőáram (Ø) egyenlő ugyanabban a mélységben mért geotermikus gradiens (gg) és a kőzet hővezető képességének (λ) szorzatával

10 Magyarország geotermikus adottságai
földkéreg, vékony  jók az adottságok Mo: km, világátlag: km Ø= kétszerese a kontinentális átlagnak gg=0,042-0, Földön átlagosan gg=0,02-0,033 2000 m mélységben a réteghőmérséklet: T100 °C 1000 m mélységben a réteghőmérséklet: T=60 °C

11 Magyarország kőzettani jellemzői.
többnyire, fiatal üledékes és vulkánikus kőzet több ezer m mélyben medencealjzat különböző korú és típusú hévíztározó kőzetrendszerek(aquferek), ezért a vizek sótartalma és hőmérséklete, nyomása különböző

12 Magyarország kőzettani jellemzői.
Zágráb-Kaposvár-Sátoraljaújhely vonal alföldi medence rétegzett, többszintes, soktelepes felső pannon homokkő. Átlagos porozitása %. Termálvíz: kifolyási hőmérséklet oC. hozama: l/min Összes sótartalma: 2-4 g/l. Hódmezővásárhely, Debrecen, Szentes

13 Magyarország kőzettani jellemzői.
ország többi része triász repedezett, hasadékos, karsztosodó mészkő és dolomit vastagsága: m Termálvíz: kifolyási hőm: helyenként 100 0C Összes sótartalom: 0,8 -1g/l Hévíz, Komárom, Budapest, Mezőkövesd

14 Termálvizek Magyarországon
180 darab azoknak a kutaknak a száma, amelyekből a kifolyó víz hőmérséklete eléri, ill. meghaladja a 60°C-ot és így energetikai célra már hasznosítható. Jelenleg a kitermelt víz mennyiségének mintegy 45%-a hasznosul energetikai célokra. Ezzel a mennyiséggel elvileg évente mintegy tonna olajat lehetne helyettesíteni. Sajnos a valóság azonban azt mutatja, hogy ennek a mennyiségnek nem egészen a felét hasznosítjuk . A magyarországi termálvizek jó része gyógyvíz, és így hasznosul. Az alacsony hőmérsékletű kutak közül számos, jó minőségű ásványvizet produkál. A termálvizek mindegyikéhez kötődik metán is.

15 Termál és gyógyfürdők A fürdőkhöz kapcsolható idegenforgalom a vidékfejlesztés jelentős tényezője lehetne, megfelelő PR tevékenység mellett. Ennek infrastruktúrális háttere ma még sok helyen hiányzik.

16 Geotermikus energia és felszíni földhő hasznosítása
Geotermikus energia közvetlen felhasználás közvetlen vagy közvetett hasznosítással Geotermikus energia elektromos áram termelésre Földhő hőszivattyús hasznosítás

17 Hévizek feltárása Kutak fúrása m mélyre a hévíz tározóba, mm átmérő Béléscsövek beomlás ellen (acél, műanyag) Kútfejre elzáró szerelvény, mellyel vízhozam szabályozás is Kezdetben a lehűlt víz felszíni elengedése vagy felszíni vizekbe folyatása, a sók környezet károsítása Ma visszatáplálás nagynyomású szivattyúkkal másik kúton keresztül a tározóba

18 Közvetlen hasznosítás
A felszín alatti tárolókból felhozott hévizeket fűtési, melegítési és balneológiai célokra hasznosítjuk. A hőleadók belső felületére a sók kicsapódnak Csökken az átáramlási szabad keresztmetszet Hőátviteli tényezők romlanak

19 Közvetett hasznosítás
A termálvíz hőtartalmát hőcserélőn keresztül szekunder hálózaton (sótalanított víz) keresztül hasznosítják

20 Felhasználási területek
Lakó és középületek fűtési és használati meleg víz ellátása távhő szolgáltatás szerűen °C-os hévízzel Új épületeknél padló- légfűtés 60 °C felettivel Mezőgazdaságban üvegházak, fóliaházak, állattartó telepek, szárítók Élelmiszeriparban szárítási műveletek Balneológiai hasznosítás Elektromos áram termelése

21 Termálvíz hasznosítása
Termálvíz hasznosítási arányai országosan Az Árpád Agrár ZRt termálvízre alapozott rendszere Az egyik legnagyobb hazai cég, ahol a termálvíz komplex kertészeti hasznosítása megvalósult, a szentesi Árpád - Agrár ZRt. A cég kertészete az ország legnagyobb összefüggő kizárólag (!) termálvízfűtésre alapozott kertészete, 20 saját termálkúttal. Termálvízzel fűtik a 30 hektár üvegházat és a 30 hektár fóliasátrat. Termálvíz biztosítja a szociális épületek fűtését és használati melegvíz-ellátását, a műhelyek, válogatószínek fűtését, a keltető és a gabonaszárító hő ellátását, a baromfinevelő ólak fűtését. A lehűlt termálvíz egy hűtő-tározó tóba kerül, ahol egy igen gazdag állatvilágnak ad otthont. Az ornitológusok megfigyelése alapján közel 200 madárfaj élő- és fészkelő helye lett az évtizedekkel ezelőtt létrehozott mesterséges tó, amelyet remélhetőleg hamarosan védetté nyilvánítanak. A tó haltenyésztésre is alkalmas, illetve jelenleg is kedvelt téli-nyári vízi sport paradicsom. A közeljövőben tervezett balneológiai hasznosítással ez a rendszer egy valóban komplex hasznosítási mód hazai példája lehet.

22 Balneológiai hasznosítás
Magyarországon jelenleg 850 db kút + 7 db termális karsztforrás csoport ebből: 245 kutat hasznosítunk balneológiai célra. 85 kút, u.n. többcélú Ország éves átlagos hévíztermelése: m3/nap Balneológiai célra felhasznált: m3/nap

23 Balneológiai hasznosítás
Előnyök: Magas az oldott ásványi só tartalom (reumás és egyéb betegségek gyógyítása) Hátrányok: Elfolyatása folyókba, tavakba visszasajtolás helyett károsítja az ökoszisztémát (sók, hőszennyezés) További hasznosítás: C-ra lehűlt víz hőenergiáját hőcserélőkkel kinyerni és fűtésre felhasználni

24 Elektromos áramtermelés
Magyarországon nincs, mivel legalább 180 °C kifolyási hőmérsékletű termálvízre van szükség A vízgőzt általában a termálvíz kigőzölögtetésével hozzák létre és vezetik a turbinára, amelynek tengelyéhez van kapcsolva a generátor forgórésze Geotermikus erőművek csoportjai: száraz gőzzel működő erőművek kigőzölögtetett gőzzel működő erőművek kettős ciklusú erőművek

25 Elektromos áramtermelés
Száraz gőzzel működő erőművek Termálvíz gőz formában van jelen, kutak segítségével felszínre hozzák és közvetlenül a gőzturbinára vezetik (USA), vagy forró mélységi kőzetekbe vizet injektálnak (Hot Dry Rock technológia), mely gőzzé alakul

26 Elektromos áramtermelés
Kigőzölögtetett gőzzel működő erőművek - Legelterjedtebb Termálvíz hőmérséklete: 180 0C Kigőzölögtető tartály, víz nyomását csökkentik, víz átalakul gőzzé Turbinára vezetik

27 Elektromos áramtermelés
Kettős ciklusú erőművek Termálvíz hőmérséklet: °C, mellyel hőcserélőn keresztül felhevítenek egy munkafolyadékot amelynek forráspontja < 100 °C, a munkaközeg gőzzé alakul, mely turbinát hajt meg

28 Hőszivattyús felszíni földhő hasznosítás
Hő magasabb hőm. helyről alacsonyabb felé A hőszivattyú a kisebb hőmérsékletű helyről a nagyobb hőmérsékletű helyre szivattyúzza a hőt kompresszor alkalmazásával-energiával A munkaközeg forráspontja a földhő hőmérséklete alatt van A munkaközeg folyadék formájában érkezik az elpárologtatóba, hőt vesz fel a körny-ből, elpárolog és gőz formájában távozik A gőz nyomása és hőmérséklete megnő a kompresszorban

29 Hőszivattyús hasznosítás
A gőz a kondenzátorba jut, leadja az elpárologtatóban elvont hőt a környezetének (levegő, hűtővíz) A hőelvonás hatására a munkaközeg lecsapódik, folyadék keletkezik Csökkentjük a nyomását és hőmérsékletét, visszavezetjük az elpárologtatóba A munkaközeg áramlási irányának megváltoztatásával a hőszivattyút nyáron hűtésre lehet használni

30 Hőszivattyús hasznosítás
Hőszivattyú kapcsolási vázlata:

31 Csőfektetési módok Horizontális rendszer Több száz méter mm átmérőjű műanyag vagy acélcső fektetése 1-2 m mélyen. Nagy felületen kell a talajt megbolygatni. Talajszondás rendszer m mély csőkút fúrása mm átmérőjű cső fektetése

32 Csőfektetési módok

33

34

35 Hőszivattyús hasznosítás
A talajkollektoros és talajszondás hőszivattyú mellett levegő és víz hőszivattyúk működtethetők A hőszivattyús rendszerek hatékonyságát a munkaszámmal jellemezzük (COP=Coefficient of performance) A hasznos hő teljesítmény hányszorosa a működtetéshez felhasznált hajtási teljesítménynek?