A geotermikus energia a Föld belsejéből származó hőenergia.
A geotermikus energia - források általában az aktív vulkánok körzetében vannak. A geotermikus energia kiaknázására a hőforrások, gejzírek, fortyogó iszaptócsák és gázkráterek (a vulkanikus gázok és a forró talajvíz kráterei) használhatók fel a legegyszerűbben. A régi rómaiak hőforrásokat használtak fürdők és otthonok fűtésére. A világ néhány geotermikus területén, például Izlandon, Törökországban és Japánban ma is alkalmazzák ezt a módszert. A geotermikus energiát azonban elsősorban elektromos áram termelésére használják nagy méretekben. Az első ilyen erőmű az olaszországi Lardellóban épült 1904-ben. A XX. század végén Olaszországon kívül Új-Zélandon, Japánban, Izlandon, Mexikóban, az Egyesült Államokban és máshol is működnek ilyen erőművek, sok más országban pedig épülőfélben vannak.
A geotermikus energia a napenergiához hasonlóan korlátlan, el nem fogyó azaz megújuló energia, de azzal ellentétben nem szakaszosan érkező (közel négyszerese a rendelkezésre állási ideje, mint a napenergiának), hanem folytonos, viszonylag olcsón kitermelhető és a levegőt nem szennyezi. Termálvíz formájában nem mindig kiapadhatatlan, kivéve, ha a hőkinyerés után visszapótlása is megtörténik. A termálvizek többé-kevésbé magas sótartalmuk miatt elfolyásukkal a talaj és a befogadó vizek minőségét jelentősen ronthatják, viszont nagy előnyük, hogy - számos talajvízzel szemben - ipari vagy más humán tevékenységből származó szennyezéseket nem tartalmaznak
A felszínről sugárirányban a Föld középpontja felé haladva 1 km-enként átlag 30 °C-al emelkedik a hőmérséklet (geotermikus gradiens), de bizonyos területeken ennél nagyobb a hőmérséklet emelkedés, így Magyarországon is 50-60 °C, azaz 2 km mélységben már eléri a 100 °C-t. Az 1. ábra az európai termálvíz (termálvíz az a rétegvíz, amelynek felszíni hőmérséklete meghaladja a 30 °C-ot) előfordulások eloszlását mutatja be.
Látható, hogy hazánk európai viszonylatban kiemelkedően jó adottságú terület, aminek az az oka, hogy a Kárpát-medence üledékes eredetű, víztározó porózus kőzetekből áll, amik jó hővezető képességűek , és a földkéreg vékonyabb mint másutt. A hazai geotermikus potenciálokat mutatja be a 2. ábra, amiből jól látható, hogy térségünkben hazánkon belül is komoly lehetőségek rejlenek a földből nyerhető hő hasznosításának.
Magyarország geotermikus energiavagyonának felmérésére több kísérlet történt. A kapott értékek 4,2 x 1016 és 8 x 1018 kJ között vannak, tehát meglehetősen eltérőek. Hévízkészletünk legkevesebb 500 milliárd m3-re tehető, amiből kb. 50 milliárd m3 termelhető ki. A kitermelés fejlődését jól mutatja a 3. ábra.
1987-ben 1016 kút működött, naponta 1,25 millió m3, évente pedig kereken 450 millió m3 termálvizet szolgáltatva. Az össz-kapacitás közel fele (410 m3/perc) fűtési igényt elégített ki, amiből a mezőgazdaság 253 m3/perc teljesítménnyel részesült. Hazánkban a geotermikus energiafelhasználás 1992-es adat szerint 80-90 ezer tonna kőolaj energiájával volt egyenértékű.
Az egyik legjobban kiaknázható geotermikus energia - forrás a felszín alatti képződményekben, rezervoárokban (tárolókban) felgyülemlő, 80-350 °C-os víz és gőz. Az elektromos energiát a vízből és a 180 °C-nál melegebb gőzből a legkönnyebb előállítani. A meleg vizet gyors forralással elpárologtatják, a gőzzel pedig turbinát hajtanak meg, amelynek mechanikai energiáját generátorral alakítják át elektromos energiává. A geotermikus erőműveket rendszerint ezekkel az anyagokkal (forró víz, gőz) táplálják, de olyan terület ahol ezen feltétel adott, és megfelelő vízhozam is rendelkezésre áll viszonylag kevés van (elsősorban Izlandon, Új-Zélandon és az USA-ban), szemben a szinte mindenütt található 30-100 °C-os termálvizes területekkel.
Itt fontos megemlíteni az idei évben térségünkben, Iklódbördöcén megkezdett projektet, mely két korábban meddőnek bizonyult szénhidrogén kút átalakításával tervezett 3.000 m mélységből felhozott 140 °C-os termálvíz alapú 3-5 MW-os erőművet létesíteni 3-4 MFt-os kalkulált beruházási költséggel, de a szükségesnél lényegesen kisebb vízhozam miatt az erőmű kapacitás maximum 0,8 MW lehetne, ami a jelenkori zöldáram átvételi ár mellet túl nagy megtérülést mutat. Újsághírek szerint ezen projekt előkészítési, kutatási munkáinak költsége 1 milliárd forintra rúgtak.
A geotermikus energiát - amennyiben nem magától tör a felszínre - mélyfúrással lehet a mélyen fekvő rétegekből feljuttatni. A kútfúrás és kútkiépítés azonban igen komoly költség. A legáltalánosabban alkalmazott rendszerekben a termálkútból feltörő vizet gáztalanítják, ülepítik és sótartalmát részben eltávolítják, majd a felhasználás helyére szivattyúzzák, a lehűlt vizet pedig valamilyen vízáramba, vízgyűjtőbe elvezetik, vagy visszasajtolják. Ezek a felszín feletti rendszerek egyszerűek, megbízhatóan működnek, kis beruházási költséggel létesíthetők és olcsón üzemeltethetők, problémájuk azonban, hogy - ha nincs vízutánpótlásuk - a rétegenergia csökkenése következtében idővel kevesebb vizet adnak. A vízhozam csökkenése különösen jelentős lehet azokon a helyeken, ahol olaj- és földgázkutak is termelnek, vagy ahol nagy a termálkút-sűrűség.
A csökkenő víznyomást kompresszorral növelni lehet ugyan, de ez kis hatásfokú és nem gazdaságos eljárás. Alkalmasabbak erre a célra a búvárszivattyúk, amelyek jó hatásfokkal (50-55 %), biztonságosan dolgoznak és a nyomás csökkenését egyre mélyebbre helyezéssel kompenzálják. A legjobb megoldást azonban a kitermelt, lehűlt víz visszasajtolása jelenti, mert így a mély vízszint csökkenését lényegesen mérsékelni, a kutak élettartamát nagymértékben növelni lehet. A búvárszivattyúk előnye, hogy megfelelő nyomásszinten (általában a kút felső 40-60 m-es szintjén) elhelyezve a vízkőkiválást is megakadályozzák. A régi termálkutak
Magyarországon 1987-ben 18-200 millió m3 lehűlt hévizet folyattak el ebből a visszasajtolás jelentősége jól megérthető. A termálvíz komoly hátránya azonban a nagy sótartalom, ami elérheti, esetleg meg is haladhatja a 8000 mg/liter értéket. A sók 60-80 %-át Na-, Ca- és Mg-hidrogénkarbonát alkotja, amiket a nyomás alatt levő széndioxid is segít oldatban tartani. A hévízkútban felfelé haladva a nyomás és esetleg a hőmérséklet is annyira csökkenhet, hogy az addig oldott hidrogén-karbonátok egy része vízkő formájában kiválik. A vízkőlerakódás a kút felső részénél és a csővezetékben is eltömődést, teljesítménycsökkenést okozhat, különösen ha a víz homokot vagy más üledéket is magával hoz. Vegyszerek adagolásával a vízkőkiválás megszüntethető, de a nyílt termálkutas rendszerekben az elfolyó víz sótartalma a befogadó vizeket öntözésre alkalmatlanná teheti, a vízfolyással kapcsolatba kerülő talajokon pedig szikesedést okozhat. Ha évente 18-200 millió m3 hévíz folyik el, ez 300-400 ezer tonna sóval terheli az érintett környezetet. Ezért is fontos egyrészt a visszasajtolás, másrészt az indokolatlan vízkivétel megszüntetése.
A forró, száraz, felszín alatti kőzetek is hasznos geotermikus energiaforrásokká válhatnak, ha sikerül kidolgozni azt az eljárást, amelynek során a kőzetekben keringetéssel melegítenék fel és alakítanák gőzzé a vizet. A geotermikus energiaforrások kiaknázása azért válik egyre vonzóbbá, mert a kőolaj ára emelkedik, és a geotermikus energiatermelés nem szennyezi a környezetet.
Itthoni lehetősége: Mint láttuk hazánk kedvező adottságokkal bír a geotermikus energia hasznosítása területén. Az eddigieken túl is igazolja ezt a 4. ábra
Zala megye, mint az itthoni CH bányászat bölcsője a kedvező geotermiai adottságain túl a folyamatos szénhidrogén kutatási eredményekből, és az Állami Kincstári Vagyonügynökség által nyilvántartott mintegy 500 db meddő CH kútból álló lehetőségeket is jól ki tudja használni. A megyén belüli adottságok alapján három potenciális geotermikus energiahasznosító mezőt célszerű lehatárolni, ez látható az 5. ábrán.
Az ábrán feltüntetésre kerültek továbbá a javasolt komplex hasznosítás helyszínei is. Komplex hasznosítás alatt azt értjük, hogy a közelmúlt gyakorlatától eltérően a jövőben a termálvíz-hasznosítás ne csak fürdők létesítéséből álljon, hanem elsődlegesen energiatermelési célra vegyük igénybe, és ezt kövessék a termál-strandi, esetleg gyógyvízhasznosítások. Láttuk az Iklódbördöce-i példa kapcsán, illetve a kútlétesítési költségek vonatkozásában, hogy geotermikus villamos erőmű létesítése rendkívül költséges és kockázatos egy kistelepülés számára. Így a tanulmány további részeiben megmaradunk a reálisabb, esetleg meglévő meddő kutak felhasználásával megvalósítható hőtermelési lehetőségeknél.
A geotermikus energia hasznosítása hőtermelésre
A geotermikus energiát áramtermelésen kívül is sokféleképpen lehet hasznosítani: belső terek fűtésére, melegvíz-szolgáltatásra, termálfürdőkben, ipari célokra és a mezőgazdaságban. A termálvíz fűtési és melegvíz-szolgáltatási hasznosítása általános és a mezőgazdaságot is érinti (p. növényházak, fóliaházak, baromfitelepek, istállók stb. fűtése), de ebben az ágazatban lehetőség nyílik speciális alkalmazásokra a fűtési időszakon kívül is (terményszárítás, haltenyésztés). Ezeknél az alkalmazásoknál a termálvíz előnye nem csupán fűtőolaj vagy földgáz megtakarításában jelentkezik, hanem a koncentráltság és a sokrétű hasznosíthatóság miatt vállalkozások alapítására, kereskedelmi tevékenység indítására is alkalmat nyújt, valamely térség komplex fejlesztéséhez (termelés, kommunális ellátás, termálfürdő, sportuszoda) járul hozzá. Másrészről az előkezelés és szükség esetén a hőkicserélés lehetővé teszi a hagyományos fűtő- és melegvízhálózatok üzemeltetését magas hőmérsékletű hévízzel, így nincs szükség külön átviteli rendszerek kiépítésére.
Épületfűtés és melegvíz-szolgáltatás
Termálvízzel nemcsak közösségi, iroda- és egyedi lakóépületek, kórházak, raktárak, műhelyek stb. fűthetők, hanem egész háztömbök is. Erre Budapesten és az ország más, főleg alföldi városaiban már az 50-es, 60-as években sor került, évente 75-80 000 tonna fűtőolaj megtakarítását eredményezve. A termálvíz higiéniás célú használatra természetesen csak akkor alkalmas, ha minőségi és bakteriológiai paraméterei a szabványban előírtaknak megfelelnek. Ha a termálvíz hőmérséklete alacsony (pl. 60 °C), akkor előnyös lehet a padló- vagy a falfűtés. Radiátoros fűtés is megfelel, ha a vízhőmérsékletet tekintetbe véve méretezik. Ilyen esetben ajánlatos kiegészítő fűtésről is gondoskodni. A nagyobb termálvizes hálózatokban az áramoltatást szivattyúzással kell biztosítani, minél kisebb hőveszteségre törekedve. Lakótelepek, egészségügyi intézmények, iskolák termálvizes fűtéséhez és vízellátásához különösen fontos a termálkutak teljesítményének hosszúlejáratú fenntartása.
Növényházak, fóliasátrak fűtése
A geotermikus energia melegvíz formájában igen eredményesen használható növényházak és fóliasátrak fűtésére. Magyarországon 1980-ban 748 000 m2 növényházfelületet és 1,064 millió m2 fóliaház felületet fűtöttek termálvízzel. A fűtési teljesítmény iránti igény a növényház méreteitől, hőgazdálkodási viszonyaitól, betelepítettségétől és a növénykultúrától függ. A termálvízzel fűtött növényházak beruházási költsége 15-20 %-kal nagyobb, mint az olaj- vagy a gázfűtésűeké, de a kisebb üzemköltségek miatt a többletkiadás 2,5-3 éven belül megtérül.
A termálvíz fűtésre növényházban is jól kihasználható, de növényház-fóliasátor együttesekben még gazdaságosabb fűtést tesz lehetővé. Ha 90 °C körüli hőmérsékletű hévíz áll rendelkezésre, akkor többlépcsős hasznosításra van mód: szivattyúk közbeépítésével a vízkivételi helyhez legközelebb eső növényház(ak) légfűtéssel fűthetők. A távozó, alacsonyabb hőmérsékletű (pl. 50 °C-os) termálvízzel további növényház vagy fóliaházak légtér- vagy talajfűtése végezhető. Visszakeveréses megoldással a hőlépcsőket stabilizálni lehet. A fóliaházakból kilépő 20-25 °C hőmérsékletű víz még hálózati öntözővíz előmelegítésére használható.
Alacsonyabb, 50-60 °C hőmérsékletű termálvízzel történő növényházfűtéskor ajánlatos a különböző fűtési lehetőségeket kombinálni a víz hőtartalmának és a fűtőfelületeknek minél jobb kihasználásával. Nagyon hideg téli napokon, csúcsidőben az alacsony hő mérsékletű termálvizes fűtés jó kiegészítője lehet a szalma- vagy a faapríték-, pellettüzelésű biomassza kazán.
A fóliaházakban és -sátrakban általában alacsony hőmérsékletű termálvizet használnak állandó vagy mobilis csöves rendszerekkel vagy konvektorokkal. A fóliaházak fűthetők az un. vízfüggönyös módszerrel is, amikor kettős fóliaréteg között áramoltatnak hőtartalmától már jórészt megszabadult, előzetesen hasznosított, 20-30 °C hőmérsékletű termálvizet. Az áramló langyos termálvíz nemcsak fűt, hanem hőszigetelő hatást is kifejt, azonban ennek az eljárásnak nagy a vízigénye és teljesen záró, ép fóliát igényel.
További lehetőség a napenergiás és a geotermikus fűtés kombinálása, amikor a talajba mélyesztett műanyagcsöveken a fóliaház két rétege között nappal felmelegedett levegőt ventillátor áramoltat át. A meleg a műanyagcsövekből átadódva felmelegíti a fóliaház alatti földréteget, amit éjjel visszaszívatnak a növényházba. Ennek a rendszernek a hatékonysága természetesen függ a nappali energiaátadás mértékétől és a földréteg hőtartó képességétől.
Istállók, növendéknevelők fűtése
A nagytestű (ló, szarvasmarha) vagy a nagy sűrűségben (sertés) tartott állatok istállózása jelentékeny hő- és páratermelésük miatt a 10-20 °C belső hőmérséklet tartásához télen sem igényel nagy fűtőteljesítményt. Magasabb hőmérsékletre csak a nevelőkben, elletőkben van szükség. Ehhez az alacsonyabb hőmérsékletű termálvíz is elegendő. Fontos azonban a megfelelő szellőztetés, ami előmelegített külső levegővel oldható meg. A termálvíz a hagyományos bordás vagy más fűtőcsövekben keringtethető, a máshonnan elvezetett, lehűlt, 30 °C fokos hőmérsékletű termálvíz pedig padló- vagy falfűtésen keresztül hasznosítható. Az istállók szellőztetésére jól alkalmazható a hővisszanyeréses eljárás is. Nyáron a hővisszanyerő berendezés a szellőztető levegőt az istállóból elszívott páradús levegővel hűti, télen pedig ugyanezzel előmelegíti. Ezen az úton a termálvíz-felhasználást csökkenteni lehet. A baromfitartásban a keltetőből kikerült fiatal állatok számára az első három héten 32-36 °C-os kezdeti hőmérséklet után 28-30 °C tartása szükséges, amit később lassan csökkenteni lehet. A termálvizes radiátorok, hűtőcsövek a baromfiházakban, nevelőkben éppúgy alkalmazhatók, mint a paldó-, vagy a falfűtés, amihez csökkent hőtartalmú termálvíz is megfelel. A szellőztetés az istállók szellőztetéséhez hasonlóan, termo-ventillátorokkal biztosítható. Az alkalmas hőmérsékletű termálvíz keltetőgépek üzemeltetésére is használható.
Istállók fűtésére az alternatív energiaformákkal működő rendszerek többféle összekapcsolásra is módot adnak (pl. termálvizes + biomasszafűtés, biogázos + termálvizes fűtés). Jó energiagazdálkodási megoldásokat kínálnak az istálló-növényház együttesek is.
Terményszárítás
A terményszárítási feladatok túlnyomórészt a fűtésmentes nyári-koraőszi időszakra esnek, ami a termálvizek gazdaságos, minél hosszabb idejű kihasználása szempontjából kedvező. A termálvizes szárítás a korábbi szénhidrogéntüzelésű berendezésekhez képest alacsonyabb hőmérséklettel (40-60 °C) dolgozik ezért a szárítási idő meghosszabbodhat, de az energiamegtakarítás ezt túlkompenzálja. Termálvízzel is különböző termékeket lehet szárítani, pl. szemes és szálas terményeket, kukoricát, paprikát, gyógynövényeket.
Meleglevegős szénaszárító
A gravitációs szárítókban könnyen guruló szemestermények szárítása végezhető. Ezek vegyes melegvizes-földgázos fűtéssel ellátott, légáramlásos tornyok, amelyekben gravitációs úton halad a gabona, borsó stb. felülről lefelé, miközben fölös nedvességtartalmától megszabadul. A gravitációs szárítók előnye a folyamatos üzemeltetés, létesítésük azonban költségesebb, mint a terményszárítóé, emellett magasabb hőmérsékletű termálvizet is igényelnek. A termálvizes szárítók dughagyma hőkezelésére és gyümölcsök aszalására is használhatók. A termálvizes és a napenergiás terményszárítás jól kiegészítheti egymást: felhős, borult időben a kieső napenergiát a termálvíz pótolhatja.
Haltenyésztés, rizstermesztés
A növényházak, istállók, terményszárítók termálvizes fűtése nem zárt rendszerrel történik, ezért az elfolyó víz sótartalma és maradékhője miatt a környezetre ártalmas. Ha az elfolyó termálvíz kémiai összetétele haltenyésztésre más, természeti vízzel való hígítás után alkalmas, akkor halastavak létesítésére használható. Ellenkező esetben a maradékhő elvonása a halastó optimális hőmérsékletének tartásához járulhat hozzá. Az elfolyó, nem teljesen lehűlt termálvíz rizstelepek elárasztására is alkalmas lehet.
A felsorolásból kimaradt a lakóház fűtés. Ez nem véletlen mivel termálvíz hasznosítás csak nagy teljesítmények esetén rentábilis, pl. lakótömbök, amelyek kistelepüléseken nem fordulnak elő.
(Forrás: www.zoldnet.hu)