A víz, mint energia

A címet elolvasva legtöbbünknek valószínűleg a folyók felduzzadt vizének helyzeti energiáját mechanikusan hasznosító vízi erőművek, sokunknak pedig talán az élő szervezetet tápláló, energiával ellátó ivóvíz jut eszünkbe. Az előbbiből hazánkban alig van mutatóban egy-két kiserőmű, míg az utóbbit illetően szerencsések vagyunk, hiszen az elmúlt évtizedek nem éppen takarékos gazdálkodása – és az utóbbi idők hidrogeológiai változékonysága – ellenére néhány száz méter mélységig még komoly, fogyasztásra alkalmas minőségű készletekkel rendelkezünk.

 Vagyunk azonban jó néhányan, sőt az Európai Unióba frissen belépve egyre többen, akiknek a fenti címből Magyarország ma már egyetlen komoly természeti kincse, a geotermia, a termálvíz, mint energiahordozó „ugrik be”.

Ennek „miértjét” és a hazai hasznosítási lehetőségeket boncolgatjuk az alábbiakban, alátámasztva egy évek óta üzemelő, egyedülálló projekt és eredményei bemutatásával.

 

Miért érdemes Magyarországon termálenergiáról beszélni?

Ma már közismert, hogy geológiai adottságaink kiválóak: a Pannon medence kontinentális alapkőzete vékonyabb, hővezetése jobb a világátlagnál, így a magmából áramló hő hatékonyabban melegíti a Felső-Pannon laza homokkőiben, illetve a repedezett mészkő rezervoárokban meghúzódó fluidumokat,  hévízet készítve belőlük.

A geotermikus gradiens átlagos értéke kb. 20 méterenként 1 oC lefelé haladva. A két térkép kiválóan szemlélteti az 1.000 illetve 2.000 m mélységben kimért hőmérsékleti viszonyokat.

vizenergia

E remek adottságunkra természetesen őseink is rájöttek. Ebből eredően valójában óriási hagyományokkal rendelkezünk a termálvíz hasznosítás terén. Gondoljunk csak például a római kori „termákra”, a még ma is működő törökfürdőkre, de sok-sok évtized óta fűtünk is termálvízzel, hiszen az ötvenes évek közepéig az Országházat is így látták el hővel és éppen 50 éve kezdődtek a Dél-alföldi „termál alapú” primőr zöldségtermesztések is.

Ma évente mintegy 70-80 millió m3 30 oC-nál magasabb hőfokú, ú.n. termálvíz kerül hazánkban kitermelésre különböző mélységi (300 m és 2.500 m között) rétegekből. Felhasználását illetően kb. 1/3-a hűtve ivóvíz lesz, valamivel több, mint 1/3-a termál-és gyógyfürdőkben (260 db) kerül balneológiai hasznosításra, míg valamivel kevesebb, mint 1/3-a szolgál energetikai célokat kb. 4 PJ/év hőmennyiség tartalommal, amely az ország 1.150 PJ körüli éves primer energiaigényének nincs 0,3 %-a sem.

 

Komoly készleteinkre jellemző, hogy egy szakértői modellezés szerint – a „lefűtött” közeg kitermelési mélységbe való visszatáplálása esetén – az ún. dinamikus, mobilizálható termálvíz mennyisége kb. 380 millió m3 lenne évenként, amelynek hőtartalma kellő hasznosítási hatékonyság mellett 60-65 PJ, ami kiegészülve az elfolyó (hasznosult) termál közegek, valamint a  sekély mélységek hőszivattyús hőellátási technológiáival (20-30 PJ/év), az országos energiatorta akár 10 %-os – fűtési hőigényre vetítve pedig 20 %-os - szeletét képezhetné.

Hazánk rendelkezik néhány olyan nagy entalpiájú rezervoárral, amely becslések szerint 80-100 MW elektromos teljesítményű villamos erőmű létesítését prognosztizálja. Ez természetesen a teljes villamos erőművi kapacitásból jó esetben 1-2 %-ot képviselhet, inkább minta értéke miatt szükséges vele foglalkozni. jelentősen hozzájárulva az uniós tagállami ez irányú kötelezettségeinkhez! Megfelelő állami támogatás esetén (kb. 180 Mrd HUF – 15 Mrd/év) már 2020-ra kb. 30 PJ/év érték elérhető is lenne

Ezzel el is jutottunk a negyedik okhoz, amiért érdemes termálenergiáról beszélnünk: mint közismert, bebizonyosodott a fosszilis energiahordozók környezetkárosító hatása, a csökkenő készletekről nem is beszélve.

A fejlett világ belátta, illetve – ezen energiát termelő és faló lobbik kitartó nyomása ellenére – rövid időn belül belátja a környezetbarát, megújuló energiaforrások jelentőségét, jövőjét. A Magyarországon szóbajöhető alternatív energiaforrások: a nap, a szél, a folyók energiája, a biomassza és a geotermia. Az előbbi kettőnek komoly korlátai vannak (vagy süt, vagy fúj, vagy nincs), így csak kiegészítő szerepet kaphatnak, míg a vízerőművek leginkább a politikai csatározások célpontjai. A  biomasszának a „felszabaduló” földeken telepíthető energiaerdők és az erdőgazdasági faaprítékok, mezőgazdasági melléktermékek (szalma) komoly jövőt ígérhetnek, de nyűgös és mindenképpen költséges lesz az összegyűjtés, beszállítás, tárolás és bizony még e technológiának sem zéró az emissziós mérlege.

Mi a  helyzet a termálenergiával?

A termálvíz a szabadba elengedve önmagában szennyezőforrás: minél mélyebbről kerül kinyerésre, annál magasabb a különféle sótartalma és hőterhelése, esetleg felszabaduló gáztartalma.

A geotermikus energia két módon nyerhető ki a földből:

  • hőkinyerés útján, vagy
  • víz kitermeléssel.

Az előbbi hatékonysága alacsony, az USA-ban és főleg Japánban, újabban Ausztráliában kísérleteznek nagy mélységből való „száraz hőkinyeréssel” („HOT-ROCK” projektek). Komoly hatásfok inkább vulkanikus területeken várható. E módszer értelemszerűen abszolút környezetbarát, semminemű kibocsátás nincs.

Hazánkban gyakorlatilag kizárólag a vízkinyeréses technológiát alkalmazzák. A hasznosítást követően pedig a következő vízelhelyezési módozatok közül lehetett választani:

-          szennyvíz-vagy csapadékvíz csatornába,

-          nyíltszíni csatornába (jó esetben hűtőtározón keresztül),

-          folyókba (jó esetben sodrásba vezetve).

Az adódó környezeti következmények pedig az alábbiak lehetnek:

-          élővizek só-és hőterhelése, a kísérő gázokból pedig metán és szén-dioxid emisszió, valamint

-          a termálvízkészletek, a rétegenergia csökkenése, amely az üzemeltetett kutak jelentős vízszintcsökkenésében tükröződött.

2004. fordulópontot jelent a termálvizek elhelyezése terén. A megjelent jogszabályok súlyos szankciókat írnak elő a környezetszennyezés megelőzése céljából. A jövőben a geotermikus energia hasznosításra csak abban az esetben lesz lehetőség, ha a „lefűtött” fluidum a kitermeléshez közeli mélységi rétegbe kerül visszatáplálásra.

A visszasajtolás alkalmazásával nemcsak megszűnik a termálenergia környezetvédelmi dilemmája, hanem egyúttal megújulóvá, megújíthatóvá is válik, hiszen több évtized után ismét felmelegedve hasznosulhat felszíni hőleadókban.

A visszasajtolás alkalmazása természetesen szakmai körökben nem újkeletű: repedezett, karsztos kőzetekben a világon sokfelé alkalmazzák is. Pannon homokkőbe való gazdaságos (alacsony nyomású) és hosszú távú működtetésére viszont kevés példa van, hazánkban is csak néhány: Hódmezővásárhelyen, Kisteleken, Fülöpjakabon, Balástyán, Pálmonostorán..

Pedig a probléma megoldása hazai viszonylatban roppant fontos, hiszen a legkiválóbb geotermikus mezőink éppen a Felső-Pannon laza homokkőben várnak sorsukra.

 

Mi szükséges egy gazdaságos termálprojekthez?

  • Mindenek előtt megfelelő geológiai adottságok: legyen hasznosításra alkalmas termálvíz.
  • Lehetőleg koncentrált hőpiac, amely mentesítheti a projektet a túlságosan hosszú és költséges távvezeték építéstől. Ezért optimálisabb a közintézmények, távhőellátó rendszerek kiszolgálása termálenergiával.
    Az alacsonyabb mértékű és decentralizáltabb hőszükségletek kielégítésére a hőszivattyús technológiák alkalmazása javallott.
  • A rendelkezésre álló termálközeg hőtartalmának minél szélesebb sávban való hasznosítása, a hasznos DT maximumra növelése. Magas hőfokú, főleg vulkanikus repedésből származó geotermikus mezőkön (pl. Izland, Japán, USA) a termálenergia hasznosítás villamos energiatermeléssel kezdődik, amit a különböző hőlépcsőjű hőhasznosítások követnek. Hazánk szerényebb adottságai alacsonyabb entalpiákban engedik futtatni a szakemberek gondolatait. Éppen ebben rejlik a titok is: a tervezők, mérnökök szemléletváltására is szükség van, hiszen időnként a megszokott 90/70-es fűtési hőfoklépcsőnél előnyösebb lehet egy 50/30-as.
  • A végére került, de nem utolsósorban beruházói eltökéltség, a hosszú távú befektetői gondolkodásmód kialakulása és a megfelelő ösztönző rendszer, gazdasági környezet kialakítása.

 

És most következzék egy olyan helyszín, ahol úgy tűnik a fentiek rendelkezésre álltak.

 

A hódmezővásárhelyi geotermikus közműrendszer

A projekt célja

A geotermikus közműrendszer megvalósításának alapvetően kettős célja volt. Egyrészt – kihasználva az 1.000-1.300 m mélységi rétegekből feltárható 43-45 oC hőmérsékletű, ivóvíz minőségű hévíz nyújtotta lehetőségeket – kiváltani a helyi távfűtőművekben a hideg ivóvízből földgázzal előállított és szolgáltatott használati melegvizet, másrészt a 2.000-2.300 m mélyből kinyerhető, különösebb kezelést nem igénylő 80-86 oC hőmérsékletű termálvíz hőtartalmának minél szélesebb felhasználása földgáz kiváltására hosszú távon fenntartható, innovatív és megújuló technológiával.

Így a projekt gyakorlatilag két részből áll: a használati melegvíz-ellátó (HMV) rendszerből és a fűtési rendszerből.

A „közműrendszer” elnevezést az indokolja, hogy a termálvíz illetve a termálenergia biztosítására, „házhoz szállítására” a föld felszíne alá telepített szigetelt távvezetéki hálózat – mint az a mellékelt sematikus ábrán is látható – Hódmezővásárhely négy önálló, sziget üzemű távhőrendszerrel ellátott lakótelepét, közintézményeit, strandfürdőjét és fedett uszodáját köti össze.

 

 

A projekt műszaki tartalma, működése

A használati melegvíz ellátó (HMV) rendszer alapját két távfűtőmű tőszomszédságába lemélyített 1.300 m mély HMV kút jelenti. A kutakból kinyert jó minőségű termálvíz – a gáztalanítást követően – nyomásfokozó szivattyúk és mintegy 4.200 fm szigetelt távvezeték közvetítésével jut el 2.800 távfűtött lakásba, 10 közintézménybe (közte a városi kórházba), valamint a sportuszodába.

Évente mintegy 170.000 m3 termál használati melegvíz (23 TJ/év gáz kiváltást eredményezve) szolgálja a várost, amely mennyiség töredéke a kutak kapacitásának.

A HMV rendszer használt vize értelemszerűen a városi szennyvíztárolóba kerül.

 

A geotermikus fűtési rendszert három 2.000 m alatti mélységű termelőkút és két visszasajtoló termálkút szolgálja ( a harmadik visszasajtoló kút létesítését ez évre tervezik).

A kinyert 80-88 oC hőmérsékletű fluidumok, a  6.500 fm hosszúságú szigetelt távvezeték hálózattal „sorba kapcsolt” távfűtőművekbe kerülve, indirekt módon biztosítják egyrészt a HMV cirkulációs hőveszteségeinek teljes pótlását, másrészt döntő részt vállalnak a fűtési hőenergia szükségletek kielégítésében.

A termálkörök végpontjai a városi strandfürdő területén vannak, ahol az egyik ideérkező kör 40-45 oC hőmérsékletű, többször lefűtött közege a strandfürdő nyitott 50 m-es úszómedence vizének 27 oC-os hőfoktartását biztosítja egy lemezes hőcserélőn keresztül, majd a 27-30 oC-os termálvíz az itt telepített
1.700 m talpmélységű visszasajtolókútban nyer elhelyezést.

 

A másik ideérkező kör biztosítja a fedett uszoda 3,2 MW-nyi hőigényét (70/25 oC szekunder hőlépcső) és a beruházók „grátiszaként” az uszoda körüli gyalogjárók jégmentesítését. Végül a hőjétől teljesen „megszabadított” közeg az uszoda közelében mélyült – II-es számú – szintén 1.700 m mélységű kúőtba kerül visszatáplálásra.

A két és fél fűtési kör évente 110-120 TJ mennyiségű fűtési hőenergiával járul hozzá a város hőigényéhez.

 

A geotermikus közműrendszer vezérlése teljesen automatikus. Minden szivattyú, szivattyúcsoport üzemét frekvenciaváltó szabályozza, amelyek vezérlése az adottságok szerint nyomástartásról, hőfoktartásról, vagy vízszinttartásról történik, biztosítva a rendszer optimális víz- és energia takarékos üzemét.

A termelő és szolgáltató egységek üzemeltetési paramétereit PLC egységek gyűjtik össze és a távvezetékek mellé telepített jelzőkábeleken folyamatos jelátvitellel juttatják el a diszpécserközpont számítógépéhez.

 

 

A projekt eredményei

A projekt mind a környezetvédelem, mind a gazdaságosság terén teljesítette az előzetes elvárásokat. A homokkőbe történő visszasajtolás területén pedig olyan referenciamű, amely kellő kutatásfejlesztési támogatás esetén választ adhat a témakör még nyitott szakmai kérdéseire, a technológia módszertanára. Napjainkban már több. Mint 10 éves üzemi tapasztalat áll a projekt gazdái, üzemeltetői számára.

A használati melegvízellátó (HMV) rendszer az ez ideig szerény mértékben terhelt rétegek igénybevételével csökkenti a térség 200-600 m közé eső ivóvízbázisának terhelését, gyakorlatilag kíméli a helyi ivóvízkincset.

 

A külső politikai és gazdasági környezettől független, helyben található energiahordozó felhasználásával évente mintegy 4-4,5 millió m3 földgáz kiváltása történik meg, az annak elégetéséből származó légszennyezés (7.600 t/év CO2 stb.) elkerülése mellett. Különösen figyelemre méltó, hogy ezen környezeti terheléscsökkenés a város legsűrűbben lakott belterületén jelentkezik. A geotermikus közműrendszer tehát importfüggetlen és abszolút környezetbarát, megújuló energiát biztosít. A futó panel programok racionális és optimális megvalósulásával elérhetővé válhat, hogy a vásárhelyi távhőellátó rendszer hőszükséglete 100 %-ban lokális Földhőből kerüljön kielégítésre.

 

A projekt egyik legjelentősebb eredménye azonban a hagyományos földgázalapú távhőszolgáltatás költségeihez viszonyított költségmegtakarításban jelentkezik:

-          A használati melegvíz előállítás szűkített önköltsége 15-20 %-a a hagyományos földgázalapúnak;

-          A fűtési hőenergia előállítás szűkített önköltsége – visszasajtolással együtt – 30-35%-a a hagyományos földgáz alapúnak;

-          A projekt élettartama 50-70 évre becsülhető;

-          A projekt egyszerűsített megtérülési ideje 6-7 év körül alakult és az amortizáció figyelembe vételével is 10 év alatt van.

 

Konklúzió

 

2020-re az Európai Unió azt várja tagállamaitól, hogy primer energiaigényük 20 %-át környezetbarát, megújuló energiaforrásból biztosítsa. Hazánk ezt 13 %-ra lealkudta. Ezzel együtt, számba véve lehetőségeinket belátható, hogy nem lesz nélkülözhető geotermikus adottságaink kihasználása.

A hódmezővásárhelyi geotermikus közműrendszer a termálenergia egyedülálló, komplex hasznosítására nyújt példát, amely az EU – fenti – fosszilis energia csökkentését célzó irányelveivel is összhangban van.

Üzemi tapasztalatokkal, tényszámokkal támasztja alá a geotermia hazai létjogosultságát és teszi hiteltelenné a kétkedőket.

 

A befektetési tőkeigény nem kevés de a körültekintően megtervezett projektek megtérülése - az energetikai iparágban jónak számító - 10-12 év körül adódhat, mindennemű támogatás nélkül is. Figyelembe véve tervezhető élettartamát, energia stratégiai szempontból a megtérülési idő valójában súlyát veszti. A rövidtávon megtérülő, magas hozamokat preferáló befektetői szemlélet módosulásával és megfelelő állami támogatás esetén (kb. 180 Mrd HUF – 15 Mrd/év) már 2020-ra kb. 30 PJ/év mennyiségű termálenergia hasznosítás lenne elérhető. Összemérve a jelenlegi 30-35 Mrd Ft értékű KÁP kasszával, vagy a 100 Mrd Ft nagyságrendű gázár támogatással, nem beszélve a tartalék gáztárolók, újabb gázvezeték rendszerek létesítési száz milliárdjaival… talán nem is nevezhető túlzónak a támogatási igény olyan lokális hőellátási technológia kiszélesítésére, amely komoly mértékben hozzájárulhat hazánk import függőségének mérsékléséhez, a sokat emlegetett energiahordozó diverzifikációhoz.

 

Jelentőségét egyre több önkormányzat ismeri fel. A méreteiben és komplexitásában minta értékű vásárhelyi projekt mellett egyre több rendszer létesül. Hogy élni tudunk-e ezen természeti kincsünkkel, hogy megmarad-e ez nekünk magyaroknak… kizárólag rajtunk múlik.

2009. március 31. 

Kurunczi Mihály
a Magyar Termálenergia Társaság
elnöke

 

 

© 2016 MESZSZ

Keresés