Geotermika
2009. szeptember 6. Követelményrendszer bemutatása
2009. szeptember 13. Hőtranszport számítás alapjai
2009. szeptember 20. Hidrodinamika alapjai
2009. szeptember 27. Magyarország geotermikus adottságai
2009. október 4. Alacsony entalpiájú rendszerek; hőszivattyú
2009. október 11. Direkt hévízhasznosítás
2009. október 18. Nagy entalpiájú rendszerek, elektromos áram termelés 2009. október 18. Nagy entalpiájú rendszerek, elektromos áram termelés
2009. október 25. Kútfúrás technológia a geotermikus energia hasznosításban
2009. november 1. Őszi szünet
2009. november 8. Fúrólyuk geofizika a geotermiában
2009. november 15. Nemzetközi kitekintés
2009. november 22. Balneológia
2009. december 29. Hévízkészlet-gazdálkodás, jogi ismeretek (SZJ)
2009. december 06. Esettanulmányok (SZJ)
Nemzetközi kitekintés
Szanyi János
Bíró Lóránt
Olaj egyenérték (milliárd hordó / év)
100 milliárd hordó
} M eg ú ju ló k
Az előrejelzések szerint 2025-től a szénhidrogének mennyisége csökkenni fog a világ energia ellátásában. Szerepüket részben a szén, a nukleáris energia és a megújuló energiák veszik át.
Legnagyobb növekedésre a megújuló energiák, (geotermikus, nap, szél) számíthatnak, melyek a század végére a világ energiaellátásának mintegy negyedét fogják adni.
Olaj egyenérték (milliárd hordó / év)
Év
Megújuló energia ágazatonkénti növekedése 2008-ban
Szél
- Erőművi kapacitás 29%-kal nőtt, eléri a 121 GW-ot
(Kína 2010-re 10 GW-ot akart elérni, 2008-ban 12 GW-nál tart!)
Nap
- Hálózatba kötött elektromos áram kapacitás 2008-ban 70 %-kal nőtt, 13 GW (Növekedésben Spanyolország vezet 2,6 GW-tal nőtt 2008-ban!)
- Melegvíz/fűtés kapacitás 15 %-kal nőtt, eléri a 145 GWth -ot
(Németországban 200 000 használati melegvíz rendszert helyeztek üzembe) (Németországban 200 000 használati melegvíz rendszert helyeztek üzembe)
Biomassza
- Elektromos áramtermelő kapacitás 2 GW-tal nőtt, jelenleg 52 GW (Közel felét a fejlődő országok adják, míg az EU 15 GW-ot )
- Melegvíz/fűtés kapacitás elérte a 250 GWth -ot
Biodizel, Etanol
- Mennyisége 34 %-kal nőtt, az előállított etanol 67 milliárd l (422 millio barel), míg a biodizel 12 milliárd l (76 millio barel) volt 2008-ban
Beépített erőművi kapacitások (GW) megújuló energiából 2008-ban
EU-ban és USA-ban 2008-ban több megújuló erőművi kapacitás épült, mint hagyományos!
(Renewables Global Status Report 2009)
Geotermikus energia kapacitás növekedése 2008-ban
Er ő m ű
Áramtermelő erőművi kapacitás meghaladta a 10 GW-ot
Vezető hatalom az USA maradt (3 GW), ahol 2009-ben 120 projekt van fejlesztés alatt, több mint 5 GW kapacitással
TOP 5 1. USA
2. Fülöpszigetek 3. Indonézia 4. Mexikó 5. Olaszország
F ű tés
Direkt hőhasznosítás/melegvíz előállítási kapacitás 15 GWth –val gyarapodott így eléri az 50 GWth –át, amin belül a földhőszivattyús hasznosítás 30 GWth –val szerepel
TOP 5 1. Kína
2. Svédország 3. USA
4. Törökország 5. Izland
2004-ben világszerte 8,9 GWe kapacitás termelt 57 TWh árammennyiséget 24 országban. A 2007-re szóló becslés 9,7 GWe teljesítményt és 60 TWh áramot ad. A közvetlen hasznosítás globális megoszlása 72 országban a következő: épületfűtés 52% (ebből 32%földhőszivattyúk), fürdés (gyógyfürdők, üdülés) 30%, mezőgazdaság (üvegházak, talajfűtés) 8%, ipari alkalmazás 4%, haltenyésztés 4%.
Fridleifsson, 2008 Bertani, 2007
Becsült megújuló energia potenciál a világban
Ma huszonnégy ország állít elő áramot földhőforrásokból. Ezek közül jó néhányban jelentős, 15–
22% a részesedése az ország áramellátásában: Costa Rica, El Salvador, Izland, Kenya, Fülöp- szigetek. 2004-ben világszerte 8,9 GWe kapacitás termelt 57 TWh árammennyiséget.
Visszasajtolással üzemelő geotermikus rendszerek a világban (Bálint András, 2011)
A jövőbeli kilátásokra vonatkozólag csak becslések vannak: Bertani (2003) szerint a várható összteljesítmény minimuma 35–70 GWe, maximuma 140 GWe. A potenciál még magasabb, ha az EGS-rendszereket is figyelembe vesszük: csak az USA-ban több mint 100 GWe teljesítmény létesíthető, Németországban pedig 35 GWe.
A közvetlen hőhasznosítás sok alkalmazási területen érvényesül: fűtés, ipari és mezőgazdasági felhasználá- sok, hévízfürdők. 2004-ben hetvenkét országban folyt közvetlen geotermikus hasz- nosítás 28 GWth kapacitással nosítás 28 GWth kapacitással és 270 TJ/év hőtermeléssel.
Világszerte eddig 90 ország- ban mutattak ki készleteket.
Az egy főre eső földhőhasz- nálatban Izland vezet világ- szerte.
A közvetlen hasznosítás globális megoszlása
Az EU-ban 2006-ban több mint 500.000 földhőszivattyús berendezés működött 7,2 GW teljesítménnyel. Az USA-ban már több mint 800.000 berendezés működik, évente 50.000 új egység épül. A világ közvetlen geotermikus hőhasznosításában a földhőszivattyúk 2004-ben a teljesítmény 54,4%-át és a hőtermelés 32,0%-át biztosították. Az összkapacitás 15,4 GW és a hőmennyiség 87,5 TJ/év volt. Az egyéni esetben a hőszivattyú nagyságától függő földhőszivattyúk átlagos kapacitása 12 kW; 2004-ben a világszerte működő egységek száma kb. 1,3 millió volt, ami megduplázta a 19 2000- re vonatkozó számokat. Kínában is terjednek a földhőszivattyúk: míg 2004-ben az ellátott épületek felületmérete csak 8x106 m2 volt, 2006-ra már 20x106 m2 lett, és 2007-ben már 30x106 m2-re nőtt.
A geotermikus energia alapja a Föld belsejében termelődő és tárolódó hő. A földbelső 99%-a melegebb, mint 1000°C, és kevesebb, mint 1%-a alacsonyabb hőmérsékletű, mint 100°C.
A Föld bolygó a földfelszínen keresztül a földi hőáramot 40 millió MW teljesít- ménnyel adja át az atmoszférának. A ménnyel adja át az atmoszférának. A Föld belső hőtartalma 10×1025 MJ nagyságrendű, a földkéregé 5×1021 MJ.
Ez utóbbi számot összevetve a világ energiafogyasz-tásával, ami 1014 MJ, tízmilliószor többnek adódik.
A Föld belsejéből származó hő eloszlása nem egyenletes. Magasabb a geotermikus gradiens azokon a helyeken, ahol földkéreg vékonyabb, és az asztenoszféra anyaga közelebb van a földfelszínhez.
Ilyen helyek a szubdukciós zónák és óceánközepi hátságok. Az elektromos áram termelésére alkalmas területek tehát a lemezszegélyek aktív zónáiban találhatók. Ezért nevezik a Csendes-óceán lemezszegélyét „A tűz gyűrűjének”.
Európa fajlagos hőáram térképe. Az aktív vulkáni területek mellett - Izland, Olaszország közép nyugati területe – Magyarország Törökországgal együtt igen kedvező adottságokkal rendelkezik.
Fajlagos hőáram (mW/m2)
Svédország geológiai helyzetéből adandóan nincsenek geotermikus anomáliák, a geotermikus gradiens, valamint a földi hőáram alacsony értékeket mutat (15-20°C/km, 40-50 mW/m2). Ennek ellenére Svédország Európában a közvetlen hőhasznosítás terén élen jár: az évi 36.000 TJ hőtermeléssel még az USA-t is megelőzi. A családi házak 30%-a ma már földhőszivattyút használ. A fejlődés alapja a földhőszivattyúk állami támogatása (szubvenció) és a regionális, kamatmentes kölcsönök rendszere az 1990-es évek óta.
Geotermikus szempontból három érdekes területegység található Németországban: a Rajna völgye, a Délnémet-medence, és az Észak-német-mélyföld. Jelenleg főleg Münchentől délre, a Délnémet- medencében és a Rajna-völgyben összpontosul az aktivitás. A közvetlen hőkihasználás területén az országot nemzetközileg főleg a földhőszivattyúk növekvő jelentősége miatt tartják számon, másrészt viszont a megújuló energiáknak – s egyben a geotermiának is – kedvező politikai háttere miatt.
Ausztráliában jó néhány, a magyar helyzethez képszerűen hasonló, de „száraz“ geotermikus anomáliát tartanak számon. Ezek eredete azonban a viszonylag magas radioaktivitású gránitos alapkőzetnek köszönhető, és nem az elvékonyodott litoszférának és a hévízáramlásnak, mint Magyarországon. A közelmúltban Ausztráliában igazi geotermikus „aranyláz“ tört ki: jelenleg 33 magáncég dolgozik 277 feltárási területen, ami összesen 219.000 km2. A projektek célja majdnem kizárólag geotermikus áramfejlesztés.
HDR PROJECT SOULTZ OVERVIEW (1987-2008)
Phase I (2001 -2004) :The underground system
• Drilling 3 directional wells to 5 km
•Creation & testing of the heat exchanger
Phase II (2004 -2007) :Power generation
•Long-term circulation through the reservoir
•Power plant installation (6 MWe)
Moving of the rig from the wellhead GPK2 by 6 m to the new position GPK3.
View to the 3 wellheads GPK2, GPK3 and GPK4, prepared for injection and production
Acidification of GPK4 to improve the productivity - reduce skin in reservoir and creating new pathways around the borehole (Mud Acid)
Using of two vibrators (trucks mounted) operating by the Greek company LandTech
Salt for mixing 900 m³ heavy brine used for the initial phase of the stimulation
Monitored microseismic cloud of the GPK3 stimulation (red dots) indicating the zone of permeability improvement (blue dots are from the GPK2 dots are from the GPK2 stimulation in June 2000).
The subsequent tests showed that the permeability of a rock volume of 3 km³ has been successfully improved!
Final rig-up for the stimulation test, including: diesel pumps, injection/production lines, riser for logging tool, water storage, steam separator, ...
Installation of actuators and sensors, automatisation (SOVEC)
Filling of Isobutane into ORC working fluid system
Starting the short term circulation. Pumping into well GPK3 and production from wells GPK2 and GPK4
Projects Period Max. rock temp.
[°C]
Reservoir depth
[m]
Well separation
[m]
Outlet flow
[l/s]
Water losses
[%]
Impedanc e [MPa/l/s]
Thermal output [MWth]
Breakthro ugh volume
[m³]
Los Alamos (USA)
1973-1979 232 3500 150-300 ~7 <10 2.5 ~5 80-100
Rosemano 1980-1993 80 2000 180-270 ~15 ~25 0.4 ~4 200-300
COMPARISON OF MAIN HDR - RESERVOIRS IN THE WORLD
Rosemano wes (UK)
1980-1993 80 2000 180-270 ~15 ~25 0.4 ~4 200-300
Hijiori (Japan)
1985- 270 2200 ~130 ~12 ~25 0.3 ~7 50-150
Soultz (F) 1989-1997 168 3500 ~450 ~26 0 0.23 ~11 ~7000
Soultz (F) anticipate d
1997- 202 5000 600-700 ~100 0 0.12 ~50 ~20'000
One 1 km³ of 200°C hot granite cooled by 20°C...
...delivers about 10 MW of electric power...
Gondolatébreszt ő
Ha a rendelkezésünkre álló energia mennyiségének 1/10-ét használnánk csak ki (~3000 MW):
• Ez a teljesítmény évi 26,28 TWh fogyasztás kielégítésére elegend ő .
• Ez az energiamennyiség (26 TWh) évente azonos 66 millió hordó olaj felhasználásával.
• Jelenleg a geotermikus energia fogyasztás a teljes energiafelhasználás 0.28%-át teszi ki hazánkban.
• A geotermikus energiából jelenleg Magyarországon nincs villamos energiatermelés.
Az Európai Unió geotermiában számít Magyarországra !
Mélységi geotermia fűtés-hűtés (EGEC becslése)
Elektromos áram előállítás (2020-ig Magyarország 300 MWe, EGEC becslése)
