MAGYAR TUDOMÁNYb ALAPÍTÁS ÉVE: 1840 WWW.MAGYARTUDOMANY.HU
2 0 1 9
AK ADÉMIAI KIADÓ
MAGYAR
TUDOMÁNY
■
180. évfolyam■12. szám■2019. december
180. évfolyam 12. szám
■ A geotermikus energia hasznosításának hazai és nemzetközi helyzete
■ Egy ismeretlen írás és nyelv megfejtése: a kitan
■ A megosztáson alapuló gazdaság környezeti
és társadalmi hatásai
MAGYAR TUDOMÁNY
HUNGARIAN SCIENCE
A Magyar Tudományos Akadémia folyóirata
A folyóirat a magyar tudomány minden területéről közöl tanulmányokat, egyes témákat kiemelten kezelve. A folyóirat célja összképet adni a tudo- mányos élet eredményeiről, eseményeiről, a kutatás fő irányairól és a közér- deklődésre számot tartó témákról közérthető formában. Alapítási éve 1840.
Szerkesztőség Magyar Tudomány
Magyar Tudományos Akadémia Telefon/fax: (06 1) 459 1471 1051 Budapest, Nádor utca 7.
E-mail: matud@akademiai.hu
Megrendeléseiket az alábbi elérhetőségeinken várjuk:
Akadémiai Kiadó, 1519 Budapest, Pf. 245 Telefon: (06 1) 464 8240
E-mail: journals@akademiai.com Előfizetési díj egy évre: 11 040 Ft
Hirdetések felvétele: hirdetes@akademiai.hu
© Akadémiai Kiadó, Budapest, 2019 Printed in EU
MaTud 180 (2019) 12
MAGYAR TUDOMÁNY
HUNGARIAN SCIENCE
A Magyar Tudományos Akadémia folyóirata
Főszerkesztő FALUS ANDRÁS
Szerkesztőbizottság
BAZSA GYÖRGY, BÁLINT CSANÁD, BOZÓ LÁSZLÓ, CSABA LÁSZLÓ CSERMELY PÉTER, HAMZA GÁBOR, HARGITTAI ISTVÁN, HUNYADY GYÖRGY
KENESEI ISTVÁN, LUDASSY MÁRIA, NÉMETH TAMÁS, PATKÓS ANDRÁS ROMSICS IGNÁC, RÓNYAI LAJOS, SPÄT ANDRÁS, VÁMOS TIBOR
Szaklektorok
MOLNÁR CSABA, PERECZ LÁSZLÓ, SZABADOS LÁSZLÓ
Rovatvezetők
GIMES JÚLIA (Kitekintés), SIPOS JÚLIA (Könyvszemle)
Olvasószerkesztő MAJOROS KLÁRA
a Magyar Tudományos Akadémia támogatásával
HU ISSN 0025 0325
A kiadásért felelős az Akadémiai Kiadó Zrt. igazgatója Felelős szerkesztő: Pomázi Gyöngyi
Termékmenedzser: Egri Róbert
Fedélterv: xfer grafikai műhely sorozattervének felhasználásával Berkes Tamás készítette Tipográfia, tördelés: Berkes Tamás
Megjelent 14,66 (A/5) ív terjedelemben
Tematikus összeállítás:
A geotermikus energia hasznosításának hazai és nemzetközi helyzete
VENDÉGSZERKESZTŐK: Ádám József, Tóth Anikó Nóra
Ádám József, Tóth Anikó Nóra
BEVEZETŐ 1755
Rybach László Ladislaus
A GEOTERMIKUS ENERGIA HELYZETE VILÁGSZERTE 1760 Nyikos Attila, Tóth Anikó Nóra
A GEOTERMIKUS ENERGIA SZEREPE A MAGYAR HŐELLÁTÁSBAN 1772 Nádor Annamária, Rotárné Szalkai Ágnes, Zilahi-Sebess László, Maros Gyula,
Szőcs Teodóra, Tóth György, Gál Nóra, Gulyás Ágnes
GEOTERMIA HATÁROK NÉLKÜL A KÁRPÁT-MEDENCÉBEN 1778 Szűcs Péter, Madarász Tamás, Hartai Éva, Kolencsikné Tóth Andrea, Zákányi Balázs
KIHÍVÁSOK ÉS ÚJ LEHETŐSÉGEK A GEOTERMIKUS ENERGIA
HASZNOSÍTÁSÁNAK NÖVELÉSÉBEN 1788
Mádlné Szőnyi Judit
A REGIONÁLIS PÓRUSNYOMÁSVISZONYOK JELENTŐSÉGE
A TERMÁLVÍZ FELTÁRÁSÁBAN ÉS A KÉSZLETEK MEGÚJULÁSÁBAN 1796 Ádám Béla,Szanyi János, Bencsik Attila, Bozsó Gábor, Pinjung Zsolt
A DECENTRALIZÁLT GEOTERMIKUS HŐELLÁTÁS
ÉS A HŐSZIVATTYÚZÁS AKTUÁLIS KÉRDÉSEI 1808
Tóth Anikó Nóra
MAGYARORSZÁG GEOTERMIKUS FELMÉRÉSE
A MAGYAR ENERGETIKAI ÉS KÖZMŰ-SZABÁLYOZÁSI HIVATAL
GEOTERMIKUS PROJEKTJEI TÜKRÉBEN 1822
Tanulmányok
Pléh Csaba
A LÉLEKTAN ALAKULÁSA 1945–1948 KÖZÖTT A BUDAPESTI
BÖLCSÉSZKARON 1834
Róna-Tas András
EGY ISMERETLEN ÍRÁS ÉS NYELV MEGFEJTÉSE: A KITAN 1846 Soltész Petra, Zilahy Gyula
A MEGOSZTÁSON ALAPULÓ GAZDASÁG KÖRNYEZETI
ÉS TÁRSADALMI HATÁSAI 1857
Érsek Tibor
HUMANITÁRIUS KATASZTRÓFA ÉS ÖKOLÓGIAI VESZÉLYEK – TÉNYEK A HÍRHEDT NÖVÉNYKÓROKOZÓ
PHYTOPHTHORA-NEMZETSÉGRŐL 1867
Szabó-Bálint Brigitta
KI A FELELŐS? FELELŐSSÉGI KÉRDÉSEK TISZTÁZÁSA
A SZERVEZETEN BELÜLI KARRIERFEJLESZTÉS KAPCSÁN 1877
Megemlékezés
HELLER ÁGNES (1929–2019) – Perecz László 1889
Könyvszemle
SIPOS JÚLIA GONDOZÁSÁBAN
IRIGYSÉG, KIBESZÉLÉS, ROSSZINDULAT – Szvetelszky Zsuzsanna 1893 MIÉRT A HELY ÉS A METAFORA? – Horváth Judit 1896 BUDAPESTTŐL BERLINIG – INTERDISZCIPLINÁRIS KALANDOZÁSOK.
IZSÁK ÉVA GEOGRÁFUS SZÜLETÉSNAPJÁRA – Tibori Timea 1899 SCHÖPFLIN ALADÁR A VASÁRNAPI UJSÁGBAN – Tverdota György 1903
Kitekintés
GIMES JÚLIA GONDOZÁSÁBAN 1906
Erratum 1910
Tematikus összeállítás
A GEOTERMIKUS ENERGIA HASZNOSÍTÁSÁNAK HAZAI ÉS NEMZETKÖZI HELYZETE
DOMESTIC AND INTERNATIONAL SITUATION OF GEOTHERMAL ENERGY UTILIZATION
VENDÉGSZERKESZTŐK: ÁDÁM JÓZSEF, TÓTH ANIKÓ NÓRA
BEVEZETŐ INTRODUCTION
Ádám József1, Tóth Anikó Nóra2
1 az MTA rendes tagja, egyetemi tanár, Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, az MTA Környezettudományi Elnöki Bizottság (KÖTEB) Energetika és Környezet Albizottságának elnöke
jadam@epitő.bme.hu
2 PhD, egyetemi docens, Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Tanszék, a Környezettudományi Elnöki Bizottság (KÖTEB) Energetika és Környezet Albizottságának tagja
toth.aniko@uni-miskolc.hu
ÖSSZEFOGLALÁS
Az MTA Környezettudományi Elnöki Bizottság (KÖTEB) Energetika és Környezet Albizottsága időről időre áttekinti a megújuló energiaforrások hasznosításának hazai és nemzetközi helyze- tét. Az irányzatok ismeretében javaslatokat fogalmaz meg a tudományos és szakmai közösség, valamint a döntéshozók számára, hogy milyen szempontokra és prioritásokra célszerű hang- súlyt helyezni a következő időszakban ezen a területen. Ezúttal a geotermikus energia kapcsán fogalmazták meg a felkért szakértők az álláspontjukat, amelyek a kérdéskör fontosabb szem- pontjait érintették.
ABSTRACT
From time to time, the Energy and Environment Subcommittee of the Hungarian Academy of Sciences Presidential Committee on Environmental Science looks at the domestic as well as the international utilization of renewable energy sources. In the light of current trends, it sets out
proposals for leading scientists, the professional community and other decision-makers regard- ing what aspects and priorities should be emphasized in the near future. Recently, relevant ex- perts were asked to present their salient positions on the most important aspects of geothermal energy.
Kulcsszavak: MTA Energetika és Környezet Albizottság, megújuló energiaforrások, geotermi- kus energia, Magyar Geotermális Egyesület, Nemzetközi Geotermális Egyesület
Keywords: Energy and Environment Subcommittee of the Hungarian Academy of Sciences, re- newable energy sources, geothermal energy, Hungarian Geothermal Association, International Geothermal Association
Az MTA Környezettudományi Elnöki Bizottság (KÖTEB) Energetika és Kör- nyezet Albizottsága feladatul tűzte ki, hogy áttekinti a különböző megújuló energiafajták hasznosításának hazai és nemzetközi helyzetét, környezeti vonat- kozásait és jövőbeli kilátásait. Így a vízenergia, a napenergia és a bioenergeti- ka (a Magyar Tudomány 2014/7., 2017/5. és 2018/8. számai) után a geotermikus energia került sorra. A témakör átfogó bemutatása és alapos megvitatása céljából albizottságunk az MTA Földtudományok Osztályával és az MTA Műszaki Tudo- mányok Osztályának Energetikai Tudományos Bizottságával közösen, az MTA Környezettudományi Elnöki Bizottságával és az MTA Agrártudományok Osz- tályával együttműködésben tudományos előadóülést szervezett A geotermikus energia hasznosításának hazai és nemzetközi helyzete című témakörben az MTA Székházában. A 2018. május 17-én tartott rendezvény célja a geotermikus ener- gia hazai és nemzetközi helyzetének, továbbá távlati kilátásainak áttekintése, a teljes témakör mélyebb megismerése és megvitatása, valamint a lehetséges fej- lesztési irányok bemutatása volt. Ehhez a témakör hozzáértő és gyakorlati szak- embereit, szakértőit kértük fel, akik készséggel és örömmel vállalták a szükséges munkát. Az előadóülés programját gondos előkészítő munkával alakítottuk ki, amelyben a felkért előadóink is segítségünkre voltak. Az előadókkal együttesen elhatároztuk, hogy a témakör iránt mutatkozó növekvő érdeklődés és fontossága miatt az elhangzott előadások írásos változatát a Magyar Tudomány folyóiratban cikkgyűjtemény keretében jelentetjük meg, és (az elhangzásuk sorrendjében) az alábbiakban adjuk közre: 1. „A geotermikus energia helyzete világszerte” (Ry- bach László Ladislaus, Institut für Geophysik ETHZ, Zürich, Svájc); 2. „A geo- termikus energia szerepe a magyar hőellátásban” (Nyikos Attila, Magyar Ener- getikai és Közmű-szabályozási Hivatal és Tóth Anikó Nóra, Miskolci Egyetem);
3. „Geotermia határok nélkül a Kárpát-medencében” (Nádor Annamária, Ro- tárné Szalkai Ágnes, Zilahi-Sebess László, Maros Gyula, Szőcs Teodóra, Tóth György, Gál Nóra és Gulyás Ágnes, Magyar Bányászati és Földtani Szolgálat); 4.
„Kihívások és új lehetőségek a geotermikus energia hasznosításának növelésé-
ben” (Szűcs Péter, Miskolci Egyetem, MTA–ME Műszaki Földtudományi Kuta- tócsoport, és Madarász Tamás, Hartai Éva, Kolencsikné Tóth Andrea és Zákányi Balázs, Miskolci Egyetem); 5. „A regionális pórusnyomásviszonyok jelentősége a termálvíz feltárásában és a készletek megújulásában” (Mádlné Szőnyi Judit, Eötvös Loránd Tudományegyetem); 6. „A decentralizált geotermikus hőellátás és a hőszivattyúzás aktuális kérdései (Ádám Béla, Magyar Hőszivattyú Szö- vetség, Szanyi János, Szegedi Tudományegyetem, Bencsik Attila, Geotermikus Szolgáltató Kft., Bozsó Gábor, INNOGEO Kft. és Pinjing Zsolt, P-Mont Kft.);
7. „Magyarország geotermikus felmérése a Magyar Energetikai és Közmű-sza- bályozási Hivatal geotermikus projektjei tükrében” (Tóth Anikó Nóra, Miskolci Egyetem).
Ismeretes, hogy Magyarországnak európai viszonylatban is jó adottságai van- nak a megújuló energiák területén (például Büki–Lovas, 2010; Göőz, 2007; Ju- hász et al., 2010; Láng, 2008; Lovas, 2012). Külön kiemeljük, hogy hazánk geo- termikus potenciálja az egyik legkedvezőbb a kontinensen (például Bobok–Tóth, 2010; Mádlné Szőnyi et al., 2009; Rybach, 2015). Ennek ellenére a geotermia a megújuló energiák mindössze 6–10 százalékát adja. Termálvizeink energiatartal- ma alapvetően közvetlen hőhasznosításra szolgál. Már a két világháború között termálvízzel fűtöttek lakóházakat a budapesti Állatkert környezetében, valamint az Állatkert pálmaházát, a trópusi állatok házait és medencéit. Jelenleg huszonhét kisebb-nagyobb hazai településen, több mint hetven geotermikus (termelő, visz- szasajtoló, megfigyelő) kút érintésével hasznosítják a termálvizet fűtési célra. Az utóbbi években további kedvező fejlődés tapasztalható. Az első geotermikus ala- pú hazai kombinált ciklusú, villamosenergia- és hőtermelő kiserőmű 2017. szep- tember 7-én kezdte meg működését a Pest megyei Turán. A Turawell geotermikus erőműnek 3 MWe-os az áram- és 7 MWt-os a hőtermelő kapacitása. Az erőmű hozzávetőleg nyolcszáz család egész éves villamosenergia-szükségletét elégíti ki.
A tervek szerint az erőmű mellett egy óriási üvegház is épül, amelyben majd zöldséget termesztenek.
Varga Mihály nemzetgazdasági miniszter jelezte, hogy a geotermikus hőener- gia használatának bővítése több szempontból is fontos Magyarország számára:
emeli az energiaellátás biztonságát, csökkenti az importfüggőséget, hozzájárul az energiaárak mérsékléséhez, és javítja az ország helyzetét környezetterhelés szem- pontjából. A beruházás összhangban van az Irinyi-tervvel, a nemzeti energiastra- tégiával és a megújuló energia hasznosításának programjával.
A geotermikus energia témakörében szakmai civil szervezetek munkálkodnak hazai és nemzetközi szinten egyaránt. A tizenöt éve alapított Magyar Termálener- gia Társaság (URL1) célja a ténylegesen megvalósult és gazdaságosan üzemelő projektek kivitelezési és működési tapasztalatain alapuló ismeretanyaggal segí- teni a törvényalkotás, a hatóság és az újabb potenciális hasznosítók munkáját.
1995-ben alapították meg a Magyar Geotermális Egyesületet (MGtE, URL2).
Az MGtE megalapítása óta társult tagja a Nemzetközi Geotermális Szövetség (International Geothermal Association, IGA; URL3) nevű nemzetközi szerve- zetnek. Az IGA szervezetét, amelynek jelenleg mintegy hatvanöt országban kö- rülbelül ötezer tagja van, 1988. július 6-án Aucklandben (Új-Zéland) hozták létre.
Az IGA vezetőségében Rybach László, az MTA külső tagja korábban alelnöki (2001–2004) és elnöki (2007–2010) tisztséget is betöltött.
Összességében tehát természeti adottságaink kedvezőek, s nemcsak a jelen- ben, de a távolabbi jövőben is adottak a geotermikus energia hatékony termelé- sének feltételei. A tárolók nem csupán megfelelő hőmérsékletűek, s a felszínhez viszonylag közeliek, hanem a bennük tárolt óriási energiamennyiség hosszú időre fedezheti az energiaspektrumnak azt a hányadát, amely a geotermikus forrásból kielégíthető. A geotermikus energia tiszta, környezetkímélő jellege más megújuló ener giafajtáknak is jellemzője. A geotermikus energia jelentős előnye akár a szél-, akár a napenergiával szemben az, hogy szezonalitástól füg- getlen, teljesítménye állandó. A geotermikus energia hasznosításának terjedése természeti adottságokban gazdag, de gazdaságilag hátrányos régiók fejlődését hozhatja magával. A hazai oktatási rendszer képes arra, hogy gyorsan és rugal- masan reagáljon az új kihívásokra. A magyar szakemberek országhatárokon át- nyúló közös projektekben vesznek részt a szomszédos országok szakembereivel együttműködve.
Ugyanakkor a geotermikus energia fokozott mértékű hasznosítása nem érhető el pusztán műszaki kutatási, fejlesztési eszközökkel – átgondolt, előrelátó politi- kai döntések is szükségesek e cél eléréséhez.
IRODALOM
Bobok E. – Tóth A. (2010): A geotermikus energia helyzete és perspektívái. Magyar Tudomány, 171, 8, 926–936. http://www.matud.iif.hu/2010/08/04.htm
Büki G. – Lovas R. (szerk.) (2010): Megújuló energiák hasznosítása. Köztestületi Stratégiai Prog- ramok. Budapest: MTA, old.mta.hu/data/HIREK/energia/energia.pdf
Göőz L. (2007): Energetika jövőidőben. Magyarország megújuló energiaforrásai. Lehetőség és valóság. Nyíregyháza: Bessenyei György Könyvkiadó
Juhász Á. – Láng I. – Blaskovics Gy. et al. (2010): Megújuló energiák. Budapest: Sprinter Kiadó Láng I. (2008): Megújuló energiaforrások: pro és kontra. Nap-, szél-, geotermikus, bioenergia –
környezet és gazdaságosság. In: Szentgyörgyi Zsuzsa (szerk.): Tanulmányok a magyarországi energetikáról. Budapest: MTA, 191–198.
Lovas R. (szerk.) (2012): Áttekintés Magyarország energiastratégiájáról. (MTA Köztestületi Stra- tégiai Programok) Budapest: MTA, http://old.mta.hu/data/cikk/13/1/23/cikk_130123/Energia_
javitott.pdf
Mádlné Szőnyi J. – Rybach L. – Lenkey L. et al. (2009): Fejlődési lehetőségek a geotermikus energia hasznosításában, különleges tekintettel a hazai adottságokra – Egy, az MTA számára
készített tanulmány margójára… Magyar Tudomány, 170, 8, 989–1003. http://www.matud.iif.
hu/2009/09aug/13.htm
Rybach L. (2015): A geotermikus energia globális helyzete és kilátásai. Természet Világa, 143, 3, 109–111. http://epa.oszk.hu/02900/02926/00027/pdf/EPA02926_termeszet_vilaga_
2015_03_109-111.pdf URL1: http://termalenergia.hu URL2: http://www.mgte.hu
URL3: https://www.geothermal-energy.org
A GEOTERMIKUS ENERGIA HELYZETE VILÁGSZERTE 1 THE GLOBAL POSITION OF GEOTHERMAL ENERGY
Rybach László Ladislaus
mérnök, professor emeritus, Institut für Geophysik ETHZ, Zürich, Svájc rybach@ig.erdw.ethz.ch
ÖSSZEFOGLALÁS
A cikk a sekély és mély geotermikus készletekből globálisan előállított elektromos árammal és a közvetlenül felhasznált hővel kapcsolatos adatokat közli. Az áramadatok összehasonlítása során az évi növekedési tendenciák azt mutatják, hogy a geotermia a napelemes és szélgenerátoros áramfejlesztéshez képest alaposan lemarad. A magyar geotermikus potenciál elismerten ma- gas, de a fejlődési mutatók jelenleg egyenlőtlenek. Viszont a Pannon-medence első geotermi- kus erőműve nemrég Magyarországon indult be. Erről is találhatók számadatok a cikkben.
ABSTRACT
The paper discusses the data related to globally produced electric energy from shallow and deep geothermal supplies and directly used heat. When comparing relevant data, the annual increase of usage of geothermal energy lags behind that of the usage of energies produced by solar plants and wind generators. Hungary has great geothermal potential but the parameters showing the development are uneven. Nevertheless, the very first geothermal power plant in the Pannonian Basin started production recently in Hungary. Related numerical data are also published in this paper.
Kulcsszavak: áramfejlesztés, geotermikus energia, közvetlen hőhasznosítás, éves növekedés, befektetési különbségek, magyarországi tendenciák
Keywords: electricity generation, geothermal energy, direct heat use, annual growth rates, in- vestment differences, Hungarian development trends
BEVEZETÉS
A magyar kormány 2008-ban megrendelt egy stratégiai tanulmányt a Magyar Tudományos Akadémiától a hazai geotermikus energia hasznosításának előké- szítésére. A tanulmány kidolgozására az MTA az Eötvös Loránd Tudományegye-
1 Az előadás itt közölt, szerkesztett változata Szabados László szaklektor közreműködésével készült.
temet (ELTE) kérte fel, ahol erre egy munkacsoport alakult, Mádlné Szőnyi Ju- dit vezetésével. Ennek tagja lett e közlemény szerzője is, és ez a közreműködés a tanulmányban A földhő felhasználásának nemzetközi helyzete című fejezetét eredményezte.
Az ELTE munkacsoportjának tanulmányát összefoglalóan ismerteti Mádlné Szőnyi Judit és szerzőtársai cikke (2009). A cikk a földhőhasznosítás fő kategó- riáit (geotermikus áramfejlesztés, közvetlen hőhasznosítás) külön-külön tárgyal- ja, az elért eredményeket és a jövőbeni lehetőségeket is.
Azóta több országban, különféle alkalmakkor hangzottak el hasonló témájú előadások a szerzőtől, amelyek aztán kiterjedtek a többi megújuló energia (bio- massza, vízi erő, napelemek, szélenergia) nemzetközi helyzetére is.
Az alábbiak a geotermikus energia hasznosítása terén elért eredményeket, a jelenlegi fejlődési tendenciákat, valamint a jövőbeli esélyeket ismertetik.
ADATGYŰJTÉS, FELDOLGOZÁS, ANALÍZIS
Az elért eredmények, megmutatkozó fejlődési jelenségek és jövőbeli lehetőségek szemléltetésére leginkább alkalmas nemzetközi számadatok a geotermiában csak ötévenként állnak rendelkezésre: a World Geothermal Congress (WGC) alkal- mával nyilvánosságra kerülő számadatok formájában. Így rendelkezésre állnak a geotermikus áramfejlesztés és a közvetlen hőhasznosítás jellemző adatai (áram- fejlesztés: beépített kapacitás MWe-ben, évi megtermelt árammennyiség GWh- ban; hőhasznosítás: beépített kapacitás MWth-ban, hőátadás GJ-ban).
Az évi adatok összehasonlítása, azok időbeni ábrázolása tisztán mutatja a fej- lődési tendenciákat, valamint a növekedési indikátorokat (például: lineáris vagy exponenciális fejlődés; növekedés százalékban). Ezek alapján időnként helyzetje- lentést lehet tenni. Ez történt például a HUNGEO 2014-es konferencián a WGC 2010 statisztikai adatai alapján kidolgozott eredmények és tendenciák közzété- telével. Ebből egy hosszabb cikk keletkezett (Rybach, 2015), amely részletesen közli az alkalmazott munkamódszert; emiatt itt csak a legfrissebb eredményeket mutatom be. Ezek a REN21 Global Status Reportban (2017), valamint a WGC 2015-ön közölt számadatokon alapulnak.
KÖZVETLEN HŐHASZNOSÍTÁS
A felhasznált adatok forrása John W. Lund és Tonya L. Boyd (2015) tanulmánya;
a számok a 2014. év végi helyzetet mutatják. A globális geotermikus hőhasz- nosítás 2014-ben 590 PJ (petajoule) volt 82 országban, 70 GWth teljesítménnyel.
A globális hőhasználat egyenletesen növekszik, kb. évi 12%-kal. Ennek több mint
felét a geotermikus hőszivattyúrendszerek szolgáltatták. Az utóbbi technológia, amely sekély (<400 méter mélységű) készleteken alapul, jelenleg a legsikeresebb.
Ezt a beépített kapacitás időben exponenciális növekedése bizonyítja (1. ábra).
Európában különösen sikeresek a földhőszivattyús rendszerek, leginkább Svéd- országban. A 2. ábra a beépített teljesítményt ábrázolja országonként. Magyaror- szág nincs az első húsz ország között (Rybach–Sanner, 2017).
1. ábra. A geotermikus hőszivattyúk (geothermal heat pumps, GHP – sekély geotermia) fejlődése húsz év folyamán. A globális évi 20%-os exponenciális növekedés jelentős
(Lund–Boyd, 2015 adatai alapján saját szerkesztés)
2. ábra. Beépített GHP-teljesítmény különböző európai országokban (Rybach–Sanner, 2017 alapján saját szerkesztés)
A földhőszivattyúk mellett több más geotermikus technológiát is alkalmaznak.
Mindezek mély (> 400 méter) készletekre alapulnak. Az 1. táblázat országonként sorban mutatja ezeket: távfűtés, mezőgazdasági alkalmazások, hévízfürdőzés, egyéb használat. Ebben a mezőnyben Magyarország az előkelő negyedik helyen szerepel.
1. táblázat. A különféle közvetlen geotermikus hőhasznosítások beépített teljesítménye (MWth), mély (> 400 m) készletekből, az élenjáró tíz európai országban (ETIP, 2018).
További 16 más európai országban is van kisebb hasznosítás
Ország Távfűtés Mezőgazdaság,
haltenyésztés Hévízfürdés
Egyedi épületfűtés és egyebek
Összesen
Törökország 1032 794 1016 413 3255
Izland 1873 57 64 111 2105
Olaszország 127 222 428 603 1380
Magyarország 127 318 254 29 728
Franciaország 450 30 20 – 500
Németország 270 – 45 3 318
Románia 159 7 9 – 175
Szlovákia 14 28 86 20 148
Hollandia – 118 – – 118
Szerbia 45 15 38 12 110
GEOTERMIKUS ÁRAMFEJLESZTÉS
A másik nagy geotermikus kategória, az áramfejlesztés adatai több forrás- ból származnak: Bertani (2015), GEA (2014), ThinkGeoEnergy (2017), REN21 (2017). A 2. táblázat a 2014. év végi helyzetet ábrázolja (Bertani, 2015); akkor Dél-Amerika kivételével a világ összes kontinensén volt geotermikus erőmű. Ma- napság van már Chilében is. A legújabb adatokat a ThinkGeoEnergy (2017) köz- li; eszerint 2017 végén a világszerte huszonhat országban működő geotermikus erőművek összteljesítménye elérte a 14 GWe kapacitást. Ugyanezen forrás szerint ez a teljesítmény ugyanebben az évben összesen kb. 80 TWh geotermikus áramot produkált, ami megfelel a globális áramfejlesztés 0,3%-ának.
2. táblázat. Geotermikus erőművek eloszlása világszerte és az országonként beépített teljesítmények (MWe). Az adatok a 2014. év végi helyzetet mutatják. Azóta van fejlődés, 2017 végén a globális összteljesítmény elérte a 14 GWe értéket (ThinkGeoEnergy, 2017).
Az erőművek voltaképpen mind hidrotermális készletekből termelnek (Bertani, 2015 alapján)
Észak-
Amerika Közép-Amerika Afrika Európa Ázsia Óceánia USA 3450 Mexikó 1017 Kenya 594 Olaszo. 916 Fülöp-
szigetek 1870 Új-Zéland 5 Costa Rica 207 Etiópia 7 Izland 665 Indonézia 1340 Pápua-
Új-Guinea 50 Salvador 204 Portugália 29 Japán 519 Ausztrália 1
Nicaragua 159 Németo. 27 Töröko. 397
Guatemala 52 Franciao. 16 Oroszo. 82 Ausztria 1 Kína 27
A továbbiakban a globális geotermikus áramfejlesztés időbeni fejlődését vizs- gáljuk. A 3. ábra azt mutatja, hogy a geotermikus áramszolgáltatás folyamato- san és közel lineárisan növekszik. De milyen tempóban? Ha megvizsgáljuk a 2011–2017-es időszakot (a növekvési görbe legmeredekebb szakaszát), akkor évi
3. ábra. A világszerte beépített geotermikus erőművek teljesítménynövekedése az idő függvényében, a GEA (2014) szerint, kiegészítve a 2017 végére jelentett értékkel
(ThinkGeoEnergy, 2017). 2011 és 2017 között a növekedés elérte a 4,6%-ot (saját szerkesztés)
4,6% növekedés tapasztalható. De ez egy globális átlag. Vannak viszont kiugró előrelépések is, ebben Törökország élenjáró: amíg beépített teljesítményük Rug- gero Bertani (2015) statisztikája szerint csupán 397 MWe volt, az EGEC 2018 Geothermal Market Report (EGEC, 2019) már 1315 MWe-t jelez!
A következőkben a geotermikus áramtermelés fejleményeit hasonlítjuk össze más megújuló energiák, a biomassza, a vízenergia, a napenergia (napelemek) és a szélerőalapú erőművek növekedési és egyéb számmutatóival.
GEOTERMIA ÉS NAPENERGIA
A nagy hatású REN21-hálózat évente részletes jelentést állít össze a megújuló energiák globális fejlődéséről. A továbbiakban a REN21 Global Status Report 2017 publikációban szereplő adatok alapján szerzett tapasztalatokat ismertetem.
A REN21 (2017) 66. oldalán látható diagramból kiderül, hogy a globális nap- elemes áramfejlesztés rohamosan növekszik. Kiszámítható, hogy a beépített ka- pacitás 2006 óta exponenciálisan, évi 40%-kal nő. A 4. ábra összehasonlítja ezt a fejlődést a geotermikus áramfejlesztés görbéjével (3. ábra). Ugyanis a REN21 áb- rába be van építve a globális geotermikus összteljesítmény adatpontja 2017-ben, valamint a geotermikus áramfejlesztés, szaggatott vonallal. A különbség óriási.
Ebben a gigawattos léptékben alig észlelhető, hogy 2007-ig a geotermikus áram- fejlesztés kapacitása még jóval megelőzte a napelemes értékeket.
4. ábra. A globális napelemes áramfejlesztés növekedése a 2006–2017 közötti időszakban (REN21, 2017; ThinkGeoEnergy, 2017), a geotermikus áramfejlesztés növekedésével
összehasonlítva. A geotermia alaposan lemarad (saját szerkesztés)
HATÉKONYSÁGI ÖSSZEHASONLÍTÁS
Míg a geotermia alapja, a földhő éjjel-nappal, télen-nyáron rendelkezésre áll, ad- dig a nap nem süt, és a szél nem fúj mindig. Számszerűleg mit jelent ez a különb- ség? Ennek eldöntéséhez szükség van a beépített kapacitások mellett az egy év- ben termelt árammennyiségekre is. Ezek alapján összehasonlítható a különböző áramfejlesztési technológiák hatásfoka. Ez az összeállítás a nap- és geotermikus energiákon kívül más megújuló energiákra alapuló technológiákra (vízerő, bio- massza, szélerő) is kiterjed. A 3. táblázat az idetartozó eredményeket közli, szin- tén a REN21 Global Status Report 2017 számértékei alapján.
Ebben az összehasonlításban külön szerepel a technológiák hatékonysága.
A működés hatásfoka az évi termelés és a beépített kapacitás alapján számít- ható.
3. táblázat. Megújuló áramfejlesztési technológiák globális termelési jellemzői.
Külön kiemelendő az utolsó oszlop (hatékonyság): egy év (összesen 8760 óra) mekkora részében (%) termel egy adott technológia, a REN21 (2017)
kapacitás- és termelésadatai alapján számolva
Technológia Beépített kapacitás Áramtermelés A működés hatásfoka
GWe % TWh/év % %
Vízerő 1096,0 54,5 4902 72,6 51,0
Biomassza 112,0 5,5 504 7,5 51,4
Szélerő 487,0 24,2 895 13,3 21,0
Geotermia 13,5 0,7 76 1,1 64,3
Napelemek 303,0 15,1 371 5,5 14,0
Összesen 2016-ban 100,0 6748
A táblázatból kitűnik, hogy a geotermia a legkisebb számokkal szerepel a hatékonyság kivételével. Itt megjegyzendő, hogy a geotermia sem teljesít 100%-osan (nem mindig termelnek az erőművek teljes kapacitással, karban- tartási leállások, termelés szünetei stb.). A REN21 korábbi jelentései mutatják, hogy a globális napelemes áramtermelés csak 2011-ben előzte meg a geotermi- kus áramét.
A VILÁGPIACI HELYZET
Geotermikus áramszolgáltatás. Az előbbiekből is látszik a szél- és napenergia (főleg a napelemek) előretörése az áramfejlesztésben, vagyis a geotermia fejlő- dése alaposan lemarad a nap- és szélenergia sikereitől. Pontosabban a napelemek teljesítménye évi 40%-kal nő, a szélerőműveké 17%-kal (szintén a REN21 [2017]
adatai alapján), viszont a geotermikus áramé csak 4,6%-kal.
Hogyan viszonyul mindez a többi megújuló technológiához? Szintén a REN21 (2017) ad közre ilyen jellegű számadatokat, mégpedig a létrejött befektetéseket (4. táblázat). Itt sokmilliárdos USD befektetésekről van szó; a nap- és szélenergia befektetési mutatói többszörösen felülmúlnak minden más, a megújuló energiá- kon alapuló áramfajtát. Ez tény, és ez az előny aligha lesz behozható.
4. táblázat. A 2016-ban különböző megújuló energiákon alapuló elektromos technológiákba világszerte befektetett US dollármilliárdok
(REN21, 2017 alapján)
Energiafajta Fejlett országok Fejlődő országok Ebből Kína
Napenergia 56,2 57,5 39,9
Szélenergia 60,6 51,9 35,0
Biomassza 5,2 1,6 0,9
Kis méretű vízi erő 0,2 3,4 0,5
Geotermia 0,8 2,0 0,2
Tengeri hullámzás 0,2 0,01 0,007
Direkt geotermikus hőhasználat. Egyöntetű globális fejlődés itt alig jelentkezik, a növekedés országonként erősen változik. Például az egyik országban sikeres földhőszivattyús technológia fejlesztése megindulhat egy szomszédos országban is, viszont más szomszédok még várnak, pedig a sekély készletekben alig lehet különbség. Itt még sok ismeretterjesztési feladat vár a szakemberekre.
Mély, magasabb hőmérsékletű készletek nagyobb mértékű feltárása és sike- res kihasználása, például távfűtésre, erősen függ a helyi geológiai adottságoktól.
Hidrotermális készletek, természetes termálvíztartalmú tárolókkal aránylag rit- kán fordulnak elő; a költséges kutató mélyfúrások nem mindig sikeresek. Sajnos éppen a geotermikus fejlesztések első fázisában legmagasabb a befektetési igény, valamint annak a kockázatossága is.
Összevetve: a geotermikus hőhasználat az utóbbi években globálisan kb. évi 12%-kal növekszik, ami jórészt a földhőszivattyús rendszerek sikerének köszön- hető. Még egy összehasonlítás: a napkollektoros vízmelegítés világszerte lega- lább évi 27%-kal növekszik.
VÁRHATÓ GLOBÁLIS FEJLŐDÉSI TENDENCIÁK A GEOTERMIÁBAN
Rövid és középtávon a tradicionális geotermikus technológiák (földhőszivattyú- zás, távfűtés, áramfejlesztés) további fejlődése várható. Mivel mindezek majdnem kizárólag hidrotermális készletekből termelnek, viszont ilyen készletek világszer- te csak aránylag ritkán fordulnak elő, az eddigi növekedési tempó aligha lesz gyorsítható. Jelenleg kezd elterjedni a kaszkádos fluidhőhasználat, lépcsőzetesen csökkenő hőmérsékletekkel: geotermikus erőmű → épületfűtés → üvegházak → haltenyésztés.
Közép- és hosszú távon kívánatos, hogy végre sikerüljön az igazi geotermi- kus potenciál feltárása: a több kilométer mélységű, 100 °C-nál melegebb kőze- tek elvileg mindenütt jelen lévő magas hőtartalmának (petrotermális készlet) felszínre hozatala, ún. EGS-rendszerekkel (Enhanced/Engineered Geothermal System).
Az EGS-nél először a kőzetek áteresztőképességét kell megnövelni hidraulikus repesztéssel mélyfúrások által, így hőcserélővé tenni a repesztett kőzetfelülete- ket, s végül besajtoló- és termelőfúrásokkal mesterséges cirkulációt létrehozni.
Ez irányú kutatás és fejlesztés már több országban folyik. Különös figyelmet kí- ván a szeizmikus kockázat meghatározása és csökkentése, ugyanis a hidraulikus repesztés földrengéseket okozhat. A sikeres EGS-technológia egyszer még igazi fordulópontot jelenthet!
ÉS MAGYARORSZÁGON?
Magyarország a Pannon-medencében fekszik; ennek megfelelően különösen nagy a geotermikus potenciálja. Ez az itt vékony litoszférának és az ennek megfelelően magas földi hőáramnak, valamint a medence üledékeiben elhelyezkedő gazdag hidrotermális készleteknek köszönhető (Bobok–Tóth, 2010; Horváth et al., 2015).
Ennek a potenciálnak hasznosítására már temérdek termálkutat fúrtak. Hor- váth Ferenc és szerzőtársai (2015) adatai alapján kiszámítható, hogy Magyaror- szágon átlagosan 10 kilométerenként található egy termálkút. Geotermikus kutak ilyen nagy sűrűsége más országban nincs!
A magyar geotermia fejlődésének mutatói elég egyenetlen képet tárnak elénk:
a hivatalos statisztikai adatok (a World Geothermal Congressek során közreadott
számok alapján) nem egységesek. Ezzel kapcsolatban az 5. táblázatban három mutató és azok változása szerepel: az országszerte beépített direkt hőhasználati teljesítmény (MWth), a termelt hőmennyiség (TJ/év), valamint ezek ötévenkénti változása (%).
A direkt hőhasználat Tóth Anikó (2010, 2015) és Árpási Miklós (2005) által kö- zölt számai a következő kategóriákból származnak: egyedi épületfűtés, távfűtés, melegházak, haltenyésztés, állattenyésztés, mezőgazdasági szárítás, ipari szárí- tás, balneológia/úszás, hőszivattyúzás. A közölt hőszivattyús adatok (beépített kapacitás) elég változatosak: 2005-ben 4, 2010-ben 40, 2015-ben 42 MWth.
5. táblázat. A Magyarországon direkt geotermikus hőhasználatra beépített összteljesítmény, az ezzel évente termelt hőmennyiség, valamint ezek változása öt év alatt (az ötévenként megtartott
World Geothermal Congresseken bemutatott számadatokkal) Adatforrás Beépített teljesítmény
MWt
Változás
%
Termelt hőmennyiség TJ/év
Változás
%
Tóth (2015) 905,58 10 268,06
+38 +5
Tóth (2010) 654,6 9 767,00
–6 +23
Árpási (2005) 694,2 7 939,80
Úgy látszik, Magyarország az első egy, a Pannon-medencében telepített geoter- mikus erőmű realizálásában: a ThinkGeoEnergy 2017. november 17-én jelentette:
„First geothermal heat and power plant of Hungary connected to grid”. A Turawell erőmű Tura város mellett, Budapesttől 50 km-re keletre található; a jelentés sze- rint 7 MWth, illetve 3 MWe teljesítménnyel működik. Remélhetőleg hamarosan több más erőművet is létesítenek a Pannon-medencében.
ÖSSZEFOGLALÁS, KITEKINTÉS
A geotermia előnyei sokfélék: igen jelentős, de még csak kezdetileg kiaknázott potenciálja van, időben állandóan szolgáltat, elvileg mindenütt előfordul, környe- zetbarát, sok helyen már gazdaságos. A geotermikus energiaforrások is részesei lesznek minden jövőbeli energiaellátásnak. A geotermikus áramfejlesztés jó ideig jelentős volt a megújulók mezőnyében; 2011 óta azonban a napelemek már több áramot termelnek világszerte, mint a geotermia. Az EGS-rendszerekkel fel lehet-
ne gyorsítani a geotermikus erőművek terjedését, de ehhez még jelentős kutatási/
fejlesztési erőfeszítések szükségesek.
A direkt hőhasználat fő komponense a földhőszivattyúkon alapszik; ez a tech- nológia nemzetközileg terjed, jelenleg évi 20%-os növekedéssel. A geotermikus távfűtés további jövőbeli ígéretes technológia, amelyhez szükséges a visszasaj- tolás, főleg az üzemeltetés fenntarthatóságának biztosításához. Ha globálisan (egyelőre) nem is, lokálisan ígéretes lehet a mélygeotermia.
A magyar földtani adottságok majdnem hogy elkötelezően kedvezőek a geo- termia hazai továbbfejlesztésére. Remélhetőleg a fejlődés egyöntetűbb lesz, mint eddig, és hamarosan egyre több erőmű épül.
Ami a hosszú távú globális fejlődést illeti, elképzelhető, hogy főleg új, innova- tív elvek/megoldások kerülhetnek kivitelezésre, például felhagyott olaj-/gázkutak csoportos kihasználása, gyorsabb és olcsóbb fúrástechnológia, csatolt CO2-besaj- tolás és hőkivétel, geotermikus tengervíz-sótalanítás, szuperkritikus fluidumter- melés (termelés a kritikus hőmérséklet felett), tengeri (offshore) erőművek.
Remélhetőleg Magyarország is szerepet kap egyik-másik ilyen „futurisztikus”
fejlesztésben.
IRODALOM
Árpási M. (2005): Geothermal Update of Hungary 2000–2004. In: Proceedings World Geother- mal Congress 2005, Antalya, Turkey, https://www.geothermal-energy.org/pdf/IGAstandard/
WGC/2005/0127.pdf
Bertani, R. (2015): Geothermal Power Generation in the World 2010–2014 Update Report. In:
Proceedings World Geothermal Congress 2015, Melbourne, Australia, https://www.geother- mal-energy.org/pdf/IGAstandard/WGC/2015/01001.pdf
Bobok E. – Tóth A. (2010): A geotermikus energia helyzete és perspektívái. Magyar Tudomány, 171, 8, 926–936. http://www.matud.iif.hu/2010/08/04.htm
EGEC (2019): 2018 EGREC Geothermal Market Report – Key Findings. https://www.egec.org/
media-publications/egec-geothermal-market-report-2018/
ETIP (2018): European Technology and Innovation Platform Deep Geothermal (ETIP-DG), ’Vi- sion for Deep Geothermal’, Brussels, Belgium
GEA (2014): 2014 Annual U.S. & Global Geothermal Power Production Report. Baltimore, USA:
Geothermal Energy Association, http://geo-energy.org/events/2014%20annual%20us%20
&%20global%20geothermal%20power%20production%20report%20final.pdf
Horváth F. – Musitz B. – Balázs A. et al. (2015): Evolution of the Pannonian Basin and Its Geo- thermal Resources. Geothermics, 53, 328–352. DOI: 10.1016/j.geothermics.2014.07.009, https://
www.researchgate.net/publication/264789043_Evolution_of_the_Pannonian_basin_and_its_
geothermal_resources
Lund, J. W – Boyd, T. L. (2015): Direct Utilization of Geothermal Energy 2015 Worldwide Review.
Proceedings World Geothermal Congress 2015, Melbourne, Australia, https://www.unione- geotermica.it/pdfiles/usi-diretti-energia-geotermica-nel-mondo.pdf
Mádlné Szőnyi J. – Rybach L. – Lenkey L. et al. (2009): Fejlődési lehetőségek a geotermikus energia hasznosításában, különleges tekintettel a hazai adottságokra – Egy, az MTA számára
készített tanulmány margójára… Magyar Tudomány, 170, 8, 989–1003. http://www.matud.iif.
hu/2009/09aug/13.htm
REN21 (2017): Renewables 2017 Global Status Report. Paris: REN21 Secretariat, https://www.
ren21.net/wp-content/uploads/2019/05/GSR2017_Full-Report_English.pdf
Rybach L (2015): A geotermikus energia globális helyzete és kilátásai. Természet Világa Ter- mészettudományi Közlöny, 143, 3, 109–111. http://epa.oszk.hu/02900/02926/00027/pdf/
EPA02926_termeszet_vilaga_2015_03_109-111.pdf
Rybach L. – Sanner, B (2017): Geothermal Heat Pump Development Trends and Achievements in Europe. In: Bertani, R. (ed.): Perspectives for Geothermal Energy in Europe. London: Imperial College Press, 215–253.
ThinkGeoEnergy (2017): Think Geo Energy International Sites. www.thinkgeoenergy.com Tóth A. (2010): Hungary Country Update 2005–2009. In: Proceedings World Geothermal Congress
2010, Bali, Indonesia, https://www.geothermal-energy.org/pdf/IGAstandard/WGC/2010/0125.
Tóth A. (2015): Hungary Country Update 2010–2014. In: Proceedings World Geothermal Congress 2015, Melbourne, Australia, https://pangea.stanford.edu/ERE/db/WGC/papers/
WGC/2015/01024.pdf
A GEOTERMIKUS ENERGIA SZEREPE A MAGYAR HŐELLÁTÁSBAN THE ROLE OF GEOTHERMAL ENERGY IN THE HUNGARIAN HEAT SUPPLY
Nyikos Attila1, Tóth Anikó Nóra2
1nemzetközi kapcsolatokért felelős elnökhelyettes, Magyar Energetikai és Közmű-szabályozási Hivatal, Budapest nkeht@mekh.hu
2PhD, egyetemi docens, Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Tanszék, a Környezettudományi Elnöki Bizottság (KÖTEB) Energetika és Környezet Albizottságának tagja
ÖSSZEFOGLALÁS
A geotermikus energia alkalmazása mellett számos nyomós érv szól. Ezek között első helyen kell hogy szerepeljenek Magyarország kedvező természeti adottságai, amelyek jelentősen megha- ladják az európai átlagot, s nemcsak a jelenben, de a távolabbi jövőben is adottak a hatékony geotermikusenergia-termelés feltételei. A rezervoárok nem csupán megfelelő hőmérsékletűek s a felszínhez viszonylag közeliek, hanem a bennük tárolt óriási energiamennyiség hosszú időre fedezheti az energiaspektrumnak a geotermikus forrásból kielégíthető hányadát.
Magyarország szinte valamennyi fosszilis energiahordozóból nagymértékű behozatalra szo- rul. Energiaimportunk meghaladja a 70%-ot. A geotermikus energia viszont teljes egészében hazai, és a 435 PJ-os fűtési-hűtési energiaigények kielégítésére hosszú távon át alkalmas lehet.
Így az energiaimport csökkentésének, a független magyar energiaellátás kialakításának haté- kony eszközévé válhat.
A geotermikus energia alkalmazásának további előnye, hogy független a fosszilis energia- hordozók gyakran spekulációs céllal gerjesztett áringadozásaitól és általában az externális költ- ségváltozástól. Ezzel a magyar energiapiac stabilitásának kialakításában fontos szerepet kaphat.
ABSTRACT
There are many compelling arguments for using geothermal energy. Paramount of them is that it exploits Hungary’s rich geothermal reservoirs, which are considerably warmer, closer to the surface and therefore can be more easily exploited than the European average. Both now and in the foreseeable future, Hungary’s geothermal resources can satisfy the conditions required for efficient energy production. In the long term, the tremendous amount of energy stored in our geothermal reservoirs could potentially meet a major part of the country’s en- ergy demand.
Another very important consideration is Hungary’s current dependence on fossil energy, more than 70% of which is imported. By contrast, geothermal energy is completely home- grown and can satisfy up to 435 PJ of our heating and cooling needs well into the future. To that extent, geothermal energy is a powerful tool for reducing energy imports and achieving the national goal of energy independence.
In the long term, geothermal energy would be more affordable and less likely to undergo major price fluctuations. Unlike oil and gas imports, the market price for geothermal energy produced in Hungary cannot be easily manipulated by external factors. This can play a major role in establishing the stability of the Hungarian energy market.
Kulcsszavak: nemzeti energiastratégia, cselekvési terv, energiaigény Keywords: national energy strategy, action plan, energy demand
A GEOTERMIKUS ENERGIA TERMELÉSE ÉS HASZNOSÍTÁSA MAGYARORSZÁGON
Magyarországon a geotermikus energia termelése a hévizek energiatartalmá- nak hasznosításán alapul. Ehhez járul a felszín alatti sekély, 200 méternél nem mélyebb rétegek energiatartalmának felszínre hozatala víztermelés nélküli talaj- szondák és hőszivattyúk révén. Itt jegyezzük meg a megújuló energia hasznosí- tásával kapcsolatban, hogy például az Amerikai Egyesült Államokban ma már a hőszivattyús fűtés a legelterjedtebb fűtési technológia az új lakóépületekben, olcsósága, egyszerűsége és szinte igénytelen karbantartási szükséglete miatt.
A hévízkutak száma hazánkban közel 1700. A Magyar Bányászati és Földtani Hivatal adatközlése alapján 2015-ben a kitermelt hévíz mennyisége 24,608 mil- lió m3 volt. A termelt hőmennyiség 2509 TJ. Termálkútjaink 40%-a, mintegy 600 kút, balneológiai célú. A balneológiai célú kutak elméleti termálkapacitása 352 MWt, ami 3912 TJ/év mennyiséget jelent. Igen sajnálatos, hogy ez a hőkapa- citás csupán elméleti, mivel fürdőink nagy része energetikai célra csak igen kis mértékben, vagy egyáltalán nem hasznosítja a termálvíz hőtartalmát (Tóth, 2016).
Másik hagyományos és igen jelentős ága a geotermikus energia hazai felhasz- nálásának az üvegházakés fóliasátrak fűtése termálvízzel. Mintegy ötszáz kútból közel 11 millió m3 vizet termelünk ki, amellyel több mint 70 hektár üvegház és 260 hektár talajfűtésű fóliasátor hőellátása biztosított. Több mint ötven helyen termálvíz fűt horgásztavakat, halastavakat, csirke-, pulyka-, sertés-, sőt csigafar- mokat, mezőgazdasági hasznosításként. A mezőgazdasági célra kitermelt hévize- ink becsült kapacitása 3413 TJ.
GEOTERMIKUS ENERGIAELLÁTÁSRA ALKALMAS CÉL- ÉS HŐPIACOK AZONOSÍTÁSA
Magyarországon 2017-ben indult kísérleti jelleggel geotermikus alapú áramter- melés Tura térségében, amelyről egyelőre nincs számottevő információ. Ter- málvizeinket gyakorlatilag közvetlen módon, azaz hőenergiaként hasznosítjuk.
Magyarországon kilencvennégy települést látnak el távhőszolgáltatással a társa-
ságok, ez 656 ezer lakossági fogyasztót és mintegy húszezer ipari és egyéb fo- gyasztót jelent.
A KSH 2016-os adatai szerint hazánkban 2809 település van. A települések népsűrűsége tájegységenként igen nagy szórást mutat. Egyértelműen a legna- gyobb piacot a főváros jelenti, ahol több távfűtőrendszer is üzemel. A városi agg- lomerátumok jelentik az intenzív piacot, és a hőigények egyenesen arányosak a népesség mértékével.
Az összes hazai településből csak huszonhét helységben – Barcs, Bóly, Bu- dapest, Cserkeszőlő, Csongrád, Debrecen, Gárdony, Győr, Hódmezővásárhely, Jászkisér, Kistelek, Makó, Mezőberény, Miskolc, Mórahalom, Mosonmagyaró- vár, Nagyatád, Szarvas, Szeged, Szentes, Szentlőrinc, Szigetvár, Szolnok, Tamá- si, Törökszentmiklós, Vasvár, Veresegyház – hasznosítják a termálvizet fűtési célra. Távfűtésre pedig huszonegy település (Barcs, Bóly, Cserkeszőlő, Csong- rád, Gárdony, Győr, Hódmezővásárhely, Kistelek, Makó, Miskolc, Mórahalom, Nagyatád, Orosháza, Szarvas, Szeged, Szentes. Szentlőrinc, Szigetvár, Szolnok, Vasvár, Veresegyház) hasznosítja a termálhőt (1. ábra).
1. ábra. Geotermikus távfűtési rendszerek Magyarországon. Zárójelben a geotermikus rendszer- ből a tárgyévben kinyert hasznosítható hőmennyiség 2017-ben (TJ). A legtöbb távhőrendszer a
lakossági ellátást szolgálja, a győri távhőrendszer azonban ipari fogyasztót is ellát (saját szerkesztés)
2015-ben a távhőcélra kiadható teljes 6740 MW hőteljesítményből csak mintegy 186 MW kapacitást biztosított geotermikus hőforrás, a többit hagyományos (túl- nyomórészt földgázt, kisebb részben biomasszát, szenet és egyéb energiahordozót
hasznosító) távhőerőmű biztosította. A teljes 6500 MW piaci potenciál becslé- sünk szerint mintegy 50–70%-ában reális alternatíva lehet a hagyományos hő- erőművek kiváltása geotermikus hőtermeléssel.
LEGJELENTŐSEBB KIHÍVÁSOK A GEOTERMIKUS ENERGIA HASZNOSÍTÁSÁNAK JÖVŐBELI FEJLŐDÉSÉBEN
A geotermikus energia jövője erősen függ attól, hogy milyen mértékben lehet a geotermikus erőművek telepítését felgyorsítani, mivel világviszonylatban is meg- figyelhető a más megújuló energiaforrások hasznosításának gyors fejlődése. Így a szélenergia hasznosítása 25 GWe, a napenergia 6 GWe kapacitással nő évente.
Mindeközben a geotermikus áramtermelés növekedése 2 GWe/év alatt marad, de egyesek szerint az egyre nagyobb geotermikus kapacitásfaktor szükségszerűvé teszi a geotermikus áramtermelés felgyorsulását.
A 103/2011. (VI. 29.) kormányrendelet az ásványi nyersanyag és a geotermikus energia természetes előfordulási területek komplex érzékenységi és terhelhető- ségi vizsgálatáról jogszabály alapján a Magyar Bányászati és Földtani Szolgálat (MBFSZ) társintézmények és közigazgatási szervek közreműködésével elkészít- tette a geotermikus koncesszióra javasolt tizenhat terület érzékenység–terhelhe- tőség vizsgálati tanulmányát.
A különböző villamosenergia-előállítási módok, köztük a geotermia össze- hasonlításához érdemes felhasználni a Levelized Cost of Electricity (LCOE; a projekt teljes élettartamára vetített kiegyenlített, fajlagos termelési egységkölt- ség) valamint a Levelized Avoided Cost of Electricity (LACE; a projekt teljes élettartamára vetített kiegyenlített, fajlagos elkerült egységköltség) fogalmakat.
Az LCOE-mérőszám azt mutatja meg, hogy az erőmű teljes élettartamát tekint- ve mennyibe kerül 1 kWh villamos energia előállítása, és ebbe beszámítanak minden építési, fenntartási, üzemeltetési és leszerelési költséget, a beruházáshoz szükséges tőkét és költségeit, az üzemanyag árát, valamint az erőmű kihasznált- sági fokát (Tester et al., 2006).
NEMZETI ENERGIASTRATÉGIA
A LACE-mérőszám azt mutatja meg, hogy mekkora a hálózatban annak a vil- lamos energiának az előállítási költsége (egy már meglévő vagy másik új infra- struktúrával), amelynek a megtermelésére az adott villamos energia infrastruktú- ra beruházást tervezték. Ha az adott beruházásra vonatkozó LACE nagyobb, mint az LCOE, akkor a beruházás gazdaságilag kedvezőnek számít. E téren – akár referencia árképzés céljából is – érdemes folyamatosan követni a U.S. Energy
Information Administration éves előrejelző kiadványait, amely a világ legtermé- szetesebben fejlődő energiapiacának LCOE- és LACE-adatait mutatja be (URL1).
A geotermikus energiára alkalmazva ezt a számítási módszert, igen kedvező értékeket kaphatunk a beruházás gazdaságosságát tekintve. Ennek alapján, illetve Magyarország kedvező geotermikus tulajdonságainak köszönhetően is kap fon- tos szerepet a geotermia a 2050-ig kitekintő Nemzeti Energiastratégiában. Geo- termikus potenciálunk nemzeti kincs, stratégiai készletként kezelhetjük. Hazai körülmények között elsősorban közvetlen hőtermelési célra éri meg kihasználni a geotermikus energiát, azonban távlati cél, hogy ne kizárólag erre legyen felhasz- nálva. A legjobb megoldás energiahatékonysági szempontból a kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés, illetve szintén egyre nagyobb számban megjelenhet- nek a geotermikus távhőrendszerek. Fontos, hogy az egyes esetekben jelenleg még magas költségek a technológiák fejlődésével gyors ütemben csökkenhetnek.
A Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Terv (NCsT 2010–2020) szintén számol a geotermikus energiával. Az egy évtizeddel ezelőtt megfogalmazott cél- kitűzések szerint 2020-ra több mint háromszorosára nőhet a geotermikus energia fűtési célú hasznosítása a 2010-es szinthez viszonyítva, és 2020-ig várhatóan meg- jelenik a geotermikus potenciál villamosenergia-termelésre történő hasznosítása is, ez utóbbi mintegy 57 MWe tervezett felső műszaki technikai korlátú beépített teljesítménnyel (e cikk lezárásakor, 2019 őszén, bruttó 2,3 MW villamos teljesít- ménnyel működik a turai geotermikus hő- és villamos erőmű, egyedüliként az országban). Ezeken túl 2020-ra a villamos energia, hűtés-fűtés, közlekedés szek- torokban felhasznált megújuló energiahordozók 14%-át teheti ki a geotermikus energia, összesen 16,43 PJ mennyiséggel. A tíz évvel ezelőtt megfogalmazott geo- termikus energetikai célkitűzésekről ma azt lehet elmondani, hogy az előzetes adatok szerint 2018-ban primer belföldi felhasználásunk 0,5%-a, összességében 5,56 PJ hasznosult ebből az energiaforrásból.
A 2011 és 2020 közti időszakra vonatkozó Nemzeti Környezettechnológiai Innovációs Stratégia is tartalmaz javaslatokat a geotermiához kapcsolódó inno- váció területén. Érdemes gondolkodni a geotermikus kútpárok fejlesztési, mű- szaki kérdéseinek megoldására irányuló mintaprojekteken. Szóba jöhetnek még az energiahatékonyságot növelő, a hulladékhőt is kihasználó integrált (kaszkád) hőhasznosítási rendszerek, valamint a hévíz-visszasajtolás bizonyos technológiai és hidraulikai kérdései sem megoldottak.
A jelenlegi hazai helyzetről megállapítható, hogy a villamosenergia-termelésen kívül több módszert is alkalmazunk a geotermia hasznosítására. Alkalmazzuk távhőtermelésre, kapcsolt hő- és villamosenergia-termelésre, használati meleg víz készítésére, a geotermikus hőszivattyúk is terjednek, amelyeket akár fűtésre, akár hűtésre felhasználhatunk. Jelenleg még 10 PJ alatti a geotermikus energia hazai felhasználása, ami a felhasznált összes megújuló energián belül alacsony érték, de a 2020-as célok alapján ez változni fog.
Érdemes megemlíteni az MBFSZ vezetésével megvalósuló Danube Region Leading Geothermal Energy (DARLINGE) pályázatot a Duna régió geotermikus erőforrásainak fenntartható hasznosításáról. A projektben tizenöt partner vesz részt hat országból, a cél a geotermikus energia felhasználásának előmozdítása a fűtési szektorban a Pannon-medence déli részén, a határon átnyúló geotermikus rezervoárok komplex vizsgálata által.
ÖSSZEGZÉS
A geotermikus energia szempontjából a természeti adottságaink kedvezőek, s nemcsak a jelenben, de a távolabbi jövőben is adottak a hatékony geotermikus- energia-termelés feltételei. A tárolók nem csupán megfelelő hőmérsékletűek, s a felszínhez viszonylag közeliek, hanem a bennük tárolt óriási energiamennyiség hosszú időre fedezheti az energiaspektrum geotermikus forrásból kielégíthető hányadát. Természetesen nem eshetünk az egyoldalú és megalapozatlan opti- mizmus hibájába. Ugyanakkor a geotermikus energia hasznosításának szélesebb körű elterjedését akadályozó tényezőkkel is számolnunk kell egy reálisabb kép kialakításához.
A geotermikus energia hasznosításának terjedése természeti adottságokban gazdag, de gazdaságilag hátrányos régiók fejlődését is magával hozhatja. A geo- termikus energia kiaknázásának foglalkoztatást növelő szerepe van, az új szak- mák és új munkahelyek az oktatás, a szakképzés, a mérnökképzés és mérnökto- vábbképzés számára is feladatok sorát generálja. A geotermikus energia fokozott mértékű hasznosítása nem érhető el pusztán műszaki kutatási, fejlesztési eszkö- zökkel, átgondolt, előrelátó politikai döntések is szükségesek e cél eléréséhez.
Mindezek alapján megállapítható, hogy a geotermikus energia mint új, kör- nyezetbarát és gazdaságos energiaforrás alkalmas arra, hogy a magyar gazdaság egyik húzótényezője legyen.
IRODALOM
Tester, J. W. et al. (2006): The Future of Geothermal Energy. Cambridge, MA, USA: Massachu- setts Institute of Technology
Tóth A. (2016): Magyarország geotermikus felmérése 2016. Budapest: Magyar Energetikai és Közmű-szabályozási Hivatal
URL1: Annual Energy Outlook: https://www.iea.org/
GEOTERMIA HATÁROK NÉLKÜL A KÁRPÁT-MEDENCÉBEN GEOTHERMAL ENERGY WITHOUT FRONTIERS
IN THE CARPATHIAN BASIN
Nádor Annamária PhD, vezető hivatali főtanácsos
Rotárné Szalkai Ágnes, hivatali főtanácsos I
Zilahi-Sebess László, vezető hivatali főtanácsos
Maros Gyula PhD, osztályvezető
Szőcs Teodóra PhD, osztályvezető
Tóth György, nyugalmazott hidrogeológus
Gál Nóra PhD, hivatali főtanácsos II
Gulyás Ágnes, hivatali főtanácsos II Magyar Bányászati és Földtani Szolgálat, Budapest
nador.annamaria@mbfsz.gov.hu
ÖSSZEFOGLALÁS
A Kárpát-medence gazdag geotermikus erőforrásai, az ezeket hordozó regionális termálvíz- áramlási rendszerek a terület nagy földtani szerkezeteihez igazodva több országon átnyúlva helyezkednek el. Ezek fenntartható használata csak egy határokon átnyúló, a szomszédos orszá- gokkal közösen kialakított gazdálkodási stratégiával valósulhat meg. Az elmúlt években három transznacionális projekt keretében a szomszédos országokkal közösen vizsgáltuk Magyarország ÉNy-i, Ny-i, illetve D-i és DK-i határvidékein a geotermikus energia hasznosításának lehetősége- it, a termálvíztermelés lehetséges hatásait és a hatékonyabb kihasználásukban rejlő lehetősége- ket, a geotermikus rezervoárok regionális elterjedését és jellemzését.
ABSTRACT
The rich geothermal energy resources of the Carpathian Basin, as well as the regional thermal groundwater flow systems, as carrying medium of the subsurface heat are linked to large-scale geotectonic units spreading over the territory of several neighbouring countries. The sustain- able management of these geo-energy assets requires a harmonized management strategy.
During the past few years 3 transnational projects at the NW, W, S and SE parts of Hungary were focussing on the assessment of utilization of thermal water, their impacts and more efficient use, as well as the delineation and characterization of (transboundary) geothermal reservoirs in these regions.
Kulcsszavak: Kárpát-medence, geotermikus energia, termálvíz-hasznosítás, fenntartható gaz- dálkodás, rezervoár
Keywords: Carpathian Basin, geothermal energy, thermal water utilization, sustainable management, reservoir
BEVEZETÉS
A világ növekvő energiaigényének kielégítésében kiemelt szerepük van a megújuló energiaforrásoknak. A regionális adottságoktól függően – így hazánk esetében is – tovább növeli a megújulók fontosságát az importfüggőség csökkentése, ezáltal az energiaellátás biztonságának fokozása. A „zöld energia” növekvő felhasználásának másik, legalább ennyire fontos ösztönzői a fosszilis energiahordozók elégetéséből származó szén-dioxid-kibocsátást és ezzel kapcsolatban a klímaváltozás hatásait mérséklő törekvések. Hazánkban 2016-ban a megújulók részaránya a bruttó bel- földi energiafogyasztásban 11,7% volt, ennek döntő többsége (10,8%) fa és egyéb szilárd biomassza, a geotermia részaránya mindössze 0,5% (forrás: Eurostat). Ez a szám meglehetősen csekély ahhoz képest, hogy hazánkat – adottságait tekintve – rendszeresen „geotermikus nagyhatalomként” említik Európa-szerte. A geotermi- kus gradiens Magyarországon mintegy másfélszerese a világátlagnak (45 °C/km), a legmagasabb a Dél-Dunántúlon és az Alföld délkeleti részén. A felszín alatt 1000 m-rel számos területen 60-70 °C, míg 2 km mélységben már a 120-130 °C-ot is meghaladja a kőzetek, illetve az azok repedéseiben, pórusaiban tárolt víz, illetve gőz hőmérséklete. Mindezek a kedvező földtani adottságok annak tudhatók be, hogy a Kárpát-medence mintegy 10-12 millió évvel ezelőtti képződése során a tek- tonikai húzóerők hatására a földkéreg elvékonyodott, így az alatta elhelyezkedő, 1200 °C-ot meghaladó hőmérsékletű asztenoszféra közelebb található a felszín- hez, magasabb hőáramot biztosítva (Dövényi–Horváth, 1988).
Jelenleg az országban közel kilencszáz termálkút üzemel, amelyekből kifolyó víz hőmérséklete meghaladja a 30 °C-ot. Ezek körülbelül egyharmada balneo- lógiai célú, negyedük (főként az alacsonyabb hőmérsékletű vizek) ivóvízellátás- ra hasznosul, és közel fele szolgál közvetlen hőhasznosítási célokat (üvegházak, épületek fűtése, használati melegvíz termelése, távfűtés) (Nádor et al., 2016).
A geotermikus energia fő hordozóközegét jelentő termálvíz az ország hatá- raitól függetlenül, a földtani szerkezetek által meghatározott regionális pályák mentén áramlik. Ezen nagy áramlási rendszerek hatalmas területeket foglalnak magukba: az utánpótlódási régiók a Kárpát-medencét övező hegyvidékeken, az országhatáron kívül helyezkednek el, ahol a beszivárgó csapadékvíz a mélybe jut- va felmelegszik, és a medence arra földtanilag-vízföldtanilag alkalmas egységei- ben áramlik a természetes vagy mesterséges megcsapolási pontok felé (1. ábra).
