Magyar Geotermális Egyesület (alapítás éve: 1995)
Kapcsolat E-mail Facebook Google+ Youtube Hírlevél 

A geotermikus energiáról másképpen- a Föld: 40 millió MW-os fűtőtest

« Vissza a főoldalra

www.mgte.hu » Geotermikus energia » A geotermikus energiáról másképpen

A geotermikus energia hasznosításának megítélése szempontjából döntő jelentőségű, hogy tisztában legyünk annak eredetével. Amit biztosan állíthatunk, hogy a geotermikus energia a Föld saját energiája. Mai tudásunk szerint forrása a radioaktív elemek bomlásakor felszabaduló hő, amely bolygónk belsejében folyamatosan termelődik. A 4300 °C-os maghőmérséklet hatására a hő a lényegesen alacsonyabb hőmérsékletű felszín felé áramlik, ott átadódik a légkörnek, majd a világűrbe távozik. Ezt nevezzük földi hőáramnak. A Föld tehát felfogható egy olyan gömbnek, amely a dermesztően hideg világűrben egy forró fűtőtestként működik. Azt is tudjuk, hogy ez a fűtőtest kb. 40 millió MW teljesítményű. 


Az utóbbi időben több újságcikk is foglalkozott a geotermikus energia, illetve annak hasznosításának értékelésével. Jelen cikkben egy gyökeresen más megközelítésből, a geotermikus energia eredetéből kiindulva mutatjuk be ezen energiafajta jellemzőit, köztük különbözését a fosszilis energiahordozóktól.Vajon ebből mennyit és hogyan tudunk a saját hasznunkra fordítani, vagy másképpen fogalmazva megmenteni. Könnyű belátni ugyanis, hogy a földi hőárammal szállított energia mindenképpen kilép a világűrbe, ha akarjuk, ha nem. Ennek illusztrálására szerkesztettük meg az 1. ábrát. Azon két szomszédos telek látható, azonos területtel. Az egyiken nincs építmény, a másikon van. Tegyük föl, hogy a jobb oldali házikót a föld mélyéből származó meleggel fűtjük. Ez a meleg persze hiányozni fog a helyéről, amit a mélyben lévő kis kék kockával jellemzünk. 

A hőelvétel hatása a földi hőáramra

 A hőelvétel hatása a földi hőáramra

Az üres telek földi hőáramában változás nem történik, így egységnyi idő alatt E1 energiamennyiség megy keresztül rajta. A jobb oldalon viszont megváltozik a hőmérsékleti mező és a földi hőáram iránya, következésképpen a felszínen mérhető hőfluxus is csökken. A földből származó meleggel fűtött házikó hővesztesége miatt viszont egységnyi idő alatt a telekről összességében a légkörbe jutó E2 energiamennyiség meg fog egyezni E1-gyel. A Föld folyamatos hőkibocsátása szempontjából tehát teljesen mindegy, hogy abból előzőleg valamennyit használunk-e, vagy sem. A végeredmény rendszerszinten ugyanaz. A geotermikusenergia-hasznosítás lényegét talán úgy lehetne megfogalmazni, hogy az a földi hőáram „megcsapolása” egy földfelszíni (környezeti) hőmérsékletnél magasabb hőmérsékleten.

Geotermikus hőhordozók

A geotermikus energiát bármilyen anyag hordozhatja, amit a földi hőáram melegített föl a földfelszíni hőmérséklet fölé. Így természetesen geotermikus hőhordozó az átforrósodott szilárd kőzet is, amit azonban elég nehézkes lenne kitermelni, ráadásul nagy tömegben és úgy, hogy a felszínre szállítás közben ne hűljön ki túlságosan. Természetesen ez a megoldás nem működik, de az elvi lehetősége megvan. A kőzetekben tárolt folyékony és légnemű anyag viszont lehet hordozó közege a geotermikus energiának. A légnemű anyagokkal csupán az a baj, hogy jellemzően alacsony a fajhőjük, ezért nagyon nagy mennyiségeket kellene megmozgatni. Felszín alatti folyékony anyagot lényegében kettőt ismerünk: a vizet és a kőolajat. Sokan talán nem is gondolnak bele, hogy az olajbányászattal ténylegesen geotermikus energia kerül a felszínre. A nagy mélységből felhozott kőolaj ugyanis akár nagyon forró is tud lenni. Nem véletlenül fejlesztették ki az olajipar számára egészen 175 °C-ig a geotermikus rendszereknél is használt magas hőmérsékletű búvárszivattyúkat (REDA, Centrilift). Példa van arra, hogy tengeri olajfúró platform energiaellátásához a kibányászott kőolaj hőjét is hasznosítják. Így az olaj kettős energiahordozó. (Vajon fizetnek-e a hőhasznosítás miatt is bányajáradékot?) A legáltalánosabban használt geotermikus hőhordozó azonban a felszín alatti víz. A néhány kísérleti mesterséges geotermikus rendszert (EGS) leszámítva a mély geotermikus hőhasznosítás az egész világon felszín alatti víz igénybevételével valósul meg. A geotermikus kutatások fő célja nem annyira a felszín alatti hőmérsékleti viszonyok feltérképezése, hanem a hordozóként szóba jöhető víz megtalálása. A geotermikus tároló (vagy mező) fogalma sokkal inkább a felszín alatti vizet tartalmazó kőzettérfogatra, annak kiterjedésére vonatkozik, semmint a mélységi hőmérsékleti állapotokra. A vizet tartalmazó, illetve a száraz kőzetek határvonala egyben a geotermikus tároló határa is, pedig a kőzetek hőmérsékletében nagy valószínűséggel nincs lényeges különbség. Az érdekesség kedvéért említést érdemel, hogy a folyékony kőzet is lehet geotermikusenergia-hordozó. Izlandon pár évtizede volt egy olyan „barátságosnak” mondható vulkánkitörés, amikor a kiömlő láva a közeli település néhány épületét elpusztította ugyan, de emberéletben nem esett kár. Az aktív vulkáni tevékenység megszűnése után a felszínre kiömlött hatalmas mennyiségű láva megszilárdult, mégpedig a benne lévő gázoktól lukacsos szerkezetűre. Ebbe a még forró lávába fúrtak „kutakat” a helyiek, az egyiken keresztül mesterségesen benyomva hideg vizet, a másikból kitermelve a meleget, és vagy másfél évtizedig így fűtötték otthonaikat. Mi ez, ha nem geotermikus energiahasznosítás, ahol a láva volt a hőhordozó?

A geotermikus és a többi megújuló energia

A geotermikuson (és az árapály jelenségen) kívül minden más megújuló energiafajta eredendő forrása a napsugárzás. Ennek a Földre érkező mennyiségét ugyanúgy nem tudjuk befolyásolni, mint ahogy a földi hőárammal elvesző energiát sem. Ezért minden egyes megújuló energiafajtára igaz, hogy vagy megpróbáljuk minél nagyobb hányadát számunkra értékes energia formájára átalakítani, vagy az hasznosítatlanul elvész. A napenergia bármilyen formája (közvetlen napelem és napkollektor, szél,víz, bioenergiák), illetve a geotermikus energia hasznosításában tehát érdekazonosság áll fenn. A különbség a különböző megújuló energiafajták között a rendelkezésreállás, a tárolhatóság és a használhatóság területén értelmezhető. A közvetlen napenergia és a szél erősen időjárásfüggő. Tárolni igazán csak a kollektorhőt lehet, azt is korlátozottan. Rendelkezésre állásuk ezért nagyon változó, viszont a legértékesebb villamosenergia előállítására képesek. A hasonlóan értékes vízenergia biztosabb energiaforrás, de teljesítménye évszakonként akár jelentősen is változhat. A bioenergiák általában jól tárolhatók, ezért rendelkezésre állásuk is megfelelő, használhatóságuk igen kedvező. A geotermikus energia teljesen független az időjárástól, és még a hosszabb aszályos időszakoktól is, ami hátrányos lehet a vízenergia és a biomassza termelődés szempontjából, de korlátozottan hozzáférhető, és általában a legértéktelenebb hőenergia formájában használható fel.

Gazdálkodás a geotermikus energiával

Azt már bemutattuk, hogy a földi hőáram „csapját” elzárni nem vagyunk képesek. Kérdés, hogy akkor a geotermikus energiával, vagy a geotermikusenergia-vagyonunkkal hogyan tudunk gazdálkodni. A Magyarországon hatályos bányatörvény (1993. évi XLVIII. törvény) értelmében a bányafelügyeletnek – többek között – kötelessége az ásvány- és geotermikusenergia-vagyonnal való gazdálkodás ellenőrzése. Az ásványvagyon-gazdálkodás tartalma egy laikus számára is elképzelhető, de a törvényben ennek fogalmi meghatározása is van. A geotermikusenergia-vagyonnal való gazdálkodásra nincs definíció. Sőt, szemben az ásványvagyonnal, a geotermikusenergia-vagyonra sincs. Az eddig elmondottak alapján talán nem véletlenül. Megjegyezhetjük, hogy sem napenergia-vagyont, sem szél- és vízenergia-vagyont, sem biomassza-vagyont nem szoktunk emlegetni. Látható tehát, hogy a geotermikus energia ebből a szempontból is sokkal inkább hasonlít a többi megújuló energiára, mint az ásványi nyersanyagokra. Akkor mit ellenőrizhet a bányafelügyelet? Hiszen a törvény kötelezi rá. Véleményünk szerint semmit, viszont egy dolgot azért tehet: nyilvántartja azokat a földalatti térrészeket, amelyek hőmérséklete termálvíz-visszasajtolás következtében lecsökkent, s így geotermikus energia kitermelése szempontjából kevésbé értékessé váltak (2. ábra) – legalábbis addig, amíg a földi hőáram hatására az eredeti állapothoz közeli helyzet vissza nem áll, ha a tevékenységet már befejezték.

A termálvíz visszatáplálás hatása a hőmérséklet-mezőre

A termálvíz visszatáplálás hatása a hőmérséklet-mezőre

Primer és geotermikus energia

Mennyi primerenergia van a termálvízben, mint a geotermikus energia legáltalánosabb hordozó közegében? A kérdést Dr. Balikó Sándor energiagazdálkodási szakértő tette föl a Magyar Épületgépészet 2014/7-8. lapszámában, és mindjárt meg is válaszolta: annyi, amennyi a termálvíz 0 °C- ra való lehűtésével nyerhető. A 0 °C-os hőmérséklet magyarázatául szűkszavúan annyit mond a szerző, hogy így „célszerű”. Sejthetjük, hogy ennek inkább technológiai, sem- mint elméleti oka lehet: jéggé fagyott termálvizet nem szívesen látnánk hőcserélőkben vagy radiátorokban, pedig hőtartalma – belső energiája – még bőven van a jégnek is. A termálvíz 0 °C -ra való lehűtésének igénye, mint ami a 100%-os primerenergia-hasznosítás feltétele lenne, fűtési célú rendszereknél egyszerű hőcserével megvalósíthatatlan. Ezért a szakértő szerint a magyarországi termálvíz használatok automatikusan elnyernék az „energiapazarló” címet. Igaz, közel sem egyformán. A hasznosításnak a cikkíró által definiált „hatásfoka” függ a kitermelt termálvíz hőmérsékletétől, így az a legpazarolóbb, akinek a termálvize alacsony hőmérsékletű. A 3. ábrán 30 °C-os kilépő hőmérsékletre bemutatjuk a termálvíz hasznosítás „hatásfokát” két hőmérsékletszintre.

Az adottságfüggő termálvíz-hasznosítási

Az adottságfüggő termálvíz-hasznosítási "hatásfok"

 Látható, hogy azonos fűtési körülményeknél 100 °C-os termálvízzel 70%-os, 50 °C-ossal 40%-os „hatásfok” alakul ki. A „veszteség” tetemes: 30% illetve 60%. Ezzel szemben az eddig elmondottak ismeretében könnyen belátható, hogy éppenséggel nyereségként kell értékelnünk, hogy a Földünkről mindenképpen a világűrbe távozó energiából sikerül valamennyit saját céljainkra megmenteni. Így a termálvízzel hordozott geotermikus energia nem 100%-a, hanem – a példáknál maradva – csak 30% és 60%-a „vész el” - ámbár az is folyamatosan utánpótlódik. A termálvíz primerenergia-tartalmának definiálása tehát erőltetett és teljesen fölösleges. Ezt a 7/2006. TNM. rendelet 3. melléklete szerinti primerenergia-átalakítási tényező e=0 értéke is bizonyítja.

A cikk összefoglalásában a szerző megállapítja, hogy „... a termálvíz fűtési célú felhasználásának hatásfoka általában rosszabb, mint a korszerű gázkazánoké”, összehasonlítva az általa kreált „hatásfokot” a gázkazánok energiaátalakítási, azaz tüzeléstechnikai hatásfokával. A kettő közül csak az utóbbi értelmezhető, így az összehasonlításnak nincs alapja. Az elfolyó termálvíz továbbhűtése hőszivattyúval a szakértő szerint csökkenti a primerenergia-fogyasztást – nyilván a „hatásfok” javulása által –, mégis alig van rá példa Magyarországon.

A végkövetkeztetés szerint „... termálvizes fűtési rendszereket ott célszerű kialakítani, ahol egyébként is szükség van a termálvízre, mint például a fürdőknél”. Ennek ellenkezőjét a száznál is több, kizárólag fűtési célt szolgáló termálkút működése bizonyítja.

Szita Gábor    

2015-01-15

^ Ugrás az oldal tetejére ^


További cikkek a témában: A hazai földhő hasznosítás helyzete 2017 elején || Varga Csaba: A termál szó ||


Itt iratkozhat fel hírlevelünkre > > >

Hírlevél feliratkozás >>

Pályázatfigyelő >>

AKTUÁLIS GEOTERMÁLIS KÉRDÉSEK: SZAVAZZON!
Vagyonkezelés a geotermiában
Ön szerint jogos az, hogy visszasajtolás nélküli termálvíz használatok esetén a VKJ mellett bányajáradékot is kell fizetni?
Igen
Nem

ESEMÉNYTÁR
Következő egyesületi program:
»MGtE X. Szakmai Nap
2018-03-28.   Budapest, Klebelsberg Kultúrkúria

Egyéb szakmai programok:
12. GeoTHERM Kiállítás és Kongresszus||Global Geothermal Energy Summit 2017||Országos Bányászati Konferencia||5. Európai Geotermikus Workshop||XXXI. Nemzetközi olaj- és gázipari konferencia||GRC Annual Meeting and Expo||30. Távhő Vándorgyűlés ||XIII. Nemzetközi tudományos konferencia a Kárpát-medence ásványvizeiről||

Korábbi programjaink:
MGtE éves rendes közgyűlése||MGtE IX. Szakmai Nap||

TÉMAAJÁNLÓ
»Termálvíz-vezeték »Pályázat ügyek »Vagyonkezelés »Megújuló energia »Geotermia külföldön »Visszasajtolás »Geotermikus energia »Hőszivattyú »Tag-cégeinkről »Dokumentumtár »Földhő Hírlevél 




Kapcsolat