Geotermikus kutatások az MFGI-ben

Tóth György, Merényi LászlóMFGI

Tartalom• Jogszabályi háttérből eredő kötelezettségek

• komplex érzékenységi és terhelhetőségi vizsgálatok (É&T)• Geotermikus védőidom• Vízbetáplálhatósági („reinjectivity) kérdések

• Nemzetközi együttműködések• Határral osztott hévíz- és geotermikus rendszerek• EU-s harmonizációk, közös fejlesztések (GeoDH, ThermOMap)• Vietnámi-Magyar TÉT

• Sekély-geotermikus rendszerek modellezése• Sekély geotermikus monitoring, talajszonda-monitoring• Talaj hővezetési tényezőjének és hőmérséklet-vezetési tényezőjének

mérése• Nemzeti Cselekvési Tervhez geotermikus potenciál számítása

Ásványi Nyersanyag Készletgazdálkodási és Hasznosítási Cselekvési Terv Koncesszió

Érzékenységi-terhelhetőségi vizsgálatokGeotermikus védőidom

Pályázatok

PályázatokÁllami

feladatok Jogszabályi háttérből eredő kötelezettségek, állami földtani feladatok

Kutatási témák

Nemzetközi együttműködésTransenergyGeo-DHThermo-Mapmagyar-vietnámi TéT

Szakmai alapokadatbázis integrációgeotermikus alapkutatásoksekély-geotermiaföldtani térmodellvízföldtani modellezés

Bányászatról szóló 1993. évi XLVIII. Törvény: -2500 m alatt zárt terület, koncessziós pályázat, (ahol, a a geotermikus

energia kinyerése energetikai célra kedvezőnek ígérkezik.

A 103/2011. (VI. 29.) Kormányrendelet az ásványi nyersanyag és a geotermikus energia természetes előfordulási területek komplex érzékenységi és

terhelhetőségi vizsgálatáról É&TKészíti:a Magyar Bányászati és Földtani Hivatal, a Magyar Földtani és Geofizikai Intézet és a Nemzeti Környezetügyi Intézet + országos, regionális és lokális közigazgatási szervek

„komplex érzékenységi és terhelhetőségi vizsgálat” a bányászati koncesszió céljára történő kijelölés érdekében végzett környezet-, táj- és természetvédelmi, vízgazdálkodási és vízvédelmi, kulturális örökségvédelmi, talaj- és földvédelmi, közegészségügyi és egészségvédelmi, nemzetvédelmi, területfejlesztési és ásványvagyon-gazdálkodási szempontokat figyelembevevő vizsgálatokat jelenti

Vállalkozói kezdeményezések geotermikus koncessziós területekre

Az elkészült jelentések letölthetőek:www.mbfh.hu

2011-12: 16 vállalkozói kezdeményezés9 db É&T (érzékenységi és terhelhetőségi) vizsgálati jelentés elkészült: Zalalövő, Szilvágy, Körmend, Gödöllő, Jászberény, Nagykanizsa, Ferencszállás, Kecskemét, Gádoros, Battonya

Geotermikus védőidom

felszín alatti vízkivétel nélkül: ∆T < 1 °C (25 év) felszín alatti vízkivétellel (25 év)

hidrosztatikus nyomású rendszerek: ∆ T < 1 °C, ∆p < 0,1 bar nagy nyomású tároló: ∆ T < 1 °C, ∆p < 1 bar

8/A. § (2) A geotermikus védőidomot a bányafelügyelet jelöli ki az MFGI szakértőként történő bevonásával 8/B. § (1) A geotermikus védőidom határait a kijelölést követően a bányafelügyelet – az MFGI szakértőként történő bevonásával – legalább 5 évente felülvizsgálja.

8/A. § (3) A geotermikus védőidomot annál a hatástávolságnál kell meghatározni, ahol a kinyerni tervezett geotermikus energia mennyiségének utánpótlódása biztosított

2012/146 (VII.5.) Korm. rendelet a Bt-VHR módosításáról:

rendszeres feladatvégzés

Intézeti témavezetők: Tóth György és Merényi László

Védőidommal kapcsolatos feladatok

Feladat: numerikus áramlási- és hőtranszport modellezésekkel (ModFlow, FeFlow) a hatásidom (hidraulikus és termikus) és védőidom kapcsolatának vizsgálata, hatásidom méretezések, rendszerek egymásra-hatásának vizsgálata mintaterületi modellezésekkel

Azonos oda- és elérési időkhöz tartozó idom

Injektáló kút

Termelő kút

Depresszió 0,1 m

Kutak távolsága 2000 mK = 10 m/d; B=100 mQin=Qout=2000 m3/d

Vízbetáplálhatóság értékelése állam-igazgatási (jogszabály-módosítási és geotermikus gazdálkodási) kérésekre

1. Sekély talajvizes rendszerek hidrogeológiai alkalmassága

3. Alaphegységi repedezett, vagy karsztos, féregszemes rendszerek hidrogeológiai alkalmassága

2. Pannóniai porózus termálvizes rendszerek hidrogeológiai alkalmassága

TRANSENERGY (Szlovénia, Ausztria, Magyarország és Szlovákia határokkal osztott geotermikus erőforrásai)

Cél: A térségre vonatkozó fenntartható geotermikus energia és hévíz-gazdálkodás egységes rendszerszemléletű (földtudományi) értékeléseken nyugvó megalapozása; SLO, AT, HU és SK közös javaslata harmonizált gazdálkodási stratégiákra.

MFGI vezető partner Projektvezető: Nádor Annamária

Transenergy feladatokközös harmonizált adatbázisjelenlegi hévízhasznosítások felmérése és értékeléseföldtani, vízföldtani és geotermikus modellek a teljes projekt-területre és 5 határral osztott mintaterületreszabályozási rendszerek áttekintéseajánlások közös fenntartható hévíz és geotermikus energia hasznosításra

Alaphegységi képződmények hőmérséklet térképe Modellezett depresszió

a pannon víztartókban Földtani térmodellek

Eredmények elérhetőek: http://transenergy-eu.geologie.ac.at

GeoDH: Geotermikus alapú távfűtő rendszerek előmozdítása Európában

Feladat: a résztvevő 14 országra interaktív web-es térképi szolgáltatáson át megjeleníteni a kedvező földtani adottságú és hőpiacú területeket

Projektvezető: Nádor Annamária

Magyar Vietnámi TéT együttműködés

Feladat: a Vörös folyó deltarendszerének geotermikus prognózisa, és terhelhetőségi vizsgálata

Intézeti témavezető: Hámorné Vidó Mária

Sekély-geotermikus rendszerek modellezése• Különféle numerikus modellekkel, illetve azok összekapcsolásával vizsgáljuk:

• Talajszondák (talajhőcserélők) teljesítménye és kölcsönhatása a felszín alatti rétegekkel;

• Talajszondák körüli rétegek termikus viselkedése; • Természetes és indukált vízáramlás hatása;• Hatásterület becslése, szomszédos rendszerek egymásra hatása;• Utánpótlódás / fenntarthatóság / termikus kimerülés kérdései;• Épületgépészeti elemek, hőszivattyúk működése, hatásfoka, elérhető

energiamegtakarítás.• Speciális/kísérleti esetek vizsgálata modellekkel:

• Felszín alatti szezonális hőtárolás lehetőségei;• Kombinált napkollektoros és talajszondás rendszerek lehetőségei;• Hőcserélős kúttá átalakított nagymélységű kutak lehetőségei.

Példa 1: talajszonda környezetében kialakuló hőmérséklet-mező modellezése.

A feltételezett eset: egy 100 mély talajszonda vízadó és vízzáró rétegeken halad keresztül. A szondát télen fűtésre, nyáron hűtésre használjuk, tavasszal és ősszel nem üzemel.

Az animáció a szonda körül kialakuló hőmérsékletmező változását mutatja, több évnyi működés esetén. 1 év kb. 5 másodperc, kék színezés: az eredeti hőmérséklethez képest lehűlés, piros színezés: felmelegedés. A kis nyilak a vízáramlás irányát és nagyságát jelképezik.

A természetes vízáramlás (75-100 m rétegben) és indukált vízáramlás hatása ebben a példában jelentős.

A szonda hatásfokát és termikus hatásterületét a vízáramlás jelentősen befolyásolja.

Példa 2: fűtésre és hűtésre használt talajszondás rendszer hőszivattyújának hatásfoka 20 évnyi működés során, különböző klimatikus viszonyok mellett (4 városban), 45 °C-os és 55°C-os előremenő fűtési hőmérséklet-igény esetén, numerikus modellezés alapján.

Főbb tanulságok: 45°C-os előremenő fűtési hő-mérséklet-igény esetén a hatás-fok lényegesen nagyobb, mint 55°C-os igény esetén. A modellezett körülmények mellett Budapesten kis mérték-ben ugyan, de fokozatosan csökken a hatásfok az évek múlásával, a talaj lassú le-hűlése miatt (világoskék görbék).

Felhasználás:Az energia-árak ismere-tében a várható meg-térülési idő könnyen számolható.

2010 2015 2020 2025 2030Time (years)

3.5

4

4.5

5

COP

heat

ing

Milan 45oC

Pisa 55 oC

Messina 45oC

Budapest 45oC

Milan 55oC

Pisa 45oC

Messina 55oC

Budapest 55oC

Sekély-geotermikus mérések, monitoringFelszín alatti hőmérséklet-és hőáram monitoring méréseket végzünk a természetes változások kimutatása, ill. esetenként talajszondák mellett, az indukált hőváltozások kimutatása céljából.

Az eredmények a hőtranszport-modellek időben változó bemeneti adatául (tranziens peremfeltétel) szolgálnak. A hőszivattyús-rendszer működésének ellenőrzése is lehetséges.

2010-04-01 2010-07-01 2010-10-01 2011-01-01 2011-04-01 2011-07-01 2011-10-01 2012-01-01Dátum

-5

0

5

10

15

20

25

Tala

jhőm

érsé

klet

(o C)

0

-1

-0.5

0.5

1

1.5

2

2.5

Napi

átla

gos

telje

sítm

ény

(kW

)

Hőmérséklet 1 méter mélyen

Hőmérséklet talajszonda mellet t, 11.2 méter mélyen

Hőmérséklet talajszonda mellett, 8.8 méter mélyen

Talajhűtési-teljesítmény

Hővezetési-tényező méréseA talajok hővezetési-tényezőjének mérése „needle probe” szondával.Helyszíni mérés és labormérés is lehetséges.

Hőmérséklet-vezetési tényező meghatározásaA természetes hőmérséklet-változások hosszú idejű (>1 hónap) méréséből a talaj hőmérséklet-vezetési tényezőjére következtethetünk. Vizsgálati mélység: 0-2 méter. A módszer alkalmas a hőmérséklet-vezetési tényező időbeli és térbeli változásának kimutatására is (hőmérséklettől, nedvességtartalomtól, tömörségtől való függés).

Magyarország geotermikus készleteit két fő mélység-tartományra bontva adjuk meg:Sekély-geotermia: a hőszivattyús földhő-hasznosítás tartománya (0–150 m); Ezen belül külön vizsgáltuk a 0–4 m (talajkollektorok) és a 4–150 méteres (talajszondák) mélységtartomány potenciálját.Mélygeotermia: közvetlen hasznosítás hőszivattyúzás nélkül, illetve elektromos áramtermelés. Ezen belül elkülönített készletkategóriákat és azok készleteit az összesíti:

A pannóniai összletekben tárolt készletek.A medencealjzatban a mélykarsztos-karbonátos és nem-karbonátos

alaphegységi készletek.A mély-geotermia esetén a fenntartható és reális éves geotermikus kapacitás víztermeléssel 30 PJ/év, a sekély-geotermia (hőszivattyúzás) esetén pedig összesen 23 PJ/év.

Nemzeti Cselekvési Terv - geotermikus potenciál

Köszönjük a figyelmet!