GÁZÁTADÓ ÁLLOMÁSOK GEOTERMIKUS FŰTÉSE Dr. Zsuga János PhD FGSZ ZRt.

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "GÁZÁTADÓ ÁLLOMÁSOK GEOTERMIKUS FŰTÉSE Dr. Zsuga János PhD FGSZ ZRt."

Elek Fekete
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 GÁZÁTADÓ ÁLLOMÁSOK GEOTERMIKUS FŰTÉSE Dr. Zsuga János PhD FGSZ ZRt. A gázátadó állomások nyomásszabályozó szelepein az izentalpikus expanzió során jelentkező Joule-Thomson hatás a gáz, jelentős lehűlését eredményezi. A hidrátképződés elkerülése miatt a nyomásszabályozó szelep előtt a gáz előmelegítése szükséges. Ezt jelenleg gáztüzelésű kazánokkal táplált víz-gáz hőcserélőkkel oldják meg. Az expanzió során létrejött lehűlés és a szükséges mértékű előmelegítés vizsgálata arra a következtetésre vezetett, hogy egyfelől a kiadási hőmérséklet jelenleg szerződésben 0 C-ban rögzített értékét csökkenteni lehetne 4-5 C értékig. Másrészt a jelenlegi gázfűtésű kazánok a tényleges igényekhez képest túlméretezettek, a gázellátás kiemelt biztonságához képest is. Gyakori a kétszeres kazánteljesítmény a szükségeshez képest. Magyarország természeti adottságai a geotermikus energia termelésére és hasznosítására rendkívül kedvezőek. Mind a geotermikus gradiens mind a földi hőáram lényegesen nagyobb, mint a kontinentális átlag. Az ország bármely területe alkalmas arra, hogy a változatos geotermikus energiatermelési technológiák valamelyikét alkalmazzuk bármely nyomásszabályozó rendszerben a gáz előfűtésére. Kedvező hidrogeológiai viszonyok esetén a talajvízből hőszivattyú alkalmazásával nyerhetünk nagy kapacitású gázátadó állomások számára is elegendő geotermikus energiát rendkívül kis beruházási és üzemeltetési költségek mellett. A nagy mélységű felsőpannon korú homokos-homokköves tárolók termálvizével a legnagyobb gázátadó állomások fűtőteljesítménye is biztonsággal kielégíthető. A hidrogeológiai viszonyoktól függetlenek a víztermelés nélküli, zárt ciklusú hőcserélő kutak (Borehole Heat Exchanger, BHE). Ezek nagyobb mélységű változatait meddő szénhidrogénkutakból célszerű kialakítani, míg a kisebb mélységű egységek tetszőleges (akár több száz) számával bármilyen fűtési igény geotermikus hőszükséglete biztosítható. A legolcsóbb, felszínközeli vízszintes talaj-kollektor csőrendszerek csak kis kapacitású állomásoknál jöhetnek szóba, nagy hőgyűjtő-terület igényük ott sem biztos, hogy megoldható.

A hidrátképződés elkerülése miatt a nyomásszabályozó szelep előtt a gáz előmelegítése szükséges. Ezt jelenleg gáztüzelésű kazánokkal táplált víz-gáz hőcserélőkkel oldják meg.

2 Minden esetben, a környezeti hatásokból függetlenül tehát a hőszivattyúval ellátott hőcserélő kutak alkalmazhatók. A talajvizet és a rétegvizet termelő kutak kedvező adottságok esetén rendkívül előnyösek. A lehetséges technológiai változatokra illusztratív példákon mutatjuk be változatos helyszíneken a geotermikus gáz-előmelegítés alkalmazhatóságát. KIS MÉLYSÉGŰ HŐCSERÉLŐ KÚT KŐRÖSHEGY A kőröshegyi gázátadó állomás 500 m 3 /h kapacitású, fűtését egy BONGIOANNI EURO GX-4NI típusú gázfűtésű kazán látja el, 23,6 KW teljesítményével. A szerződött kiadási nyomás 0 bar, a kiadási hőmérséklet 0 C. Az állomásra érkező gáz maximális nyomása 40 bar, hőmérséklete 0 C. A kisebb állomások közé tartozó Kőröshegy beépített területen fekszik, csak függőleges hőcserélő kút, vagy kutak jöhetnek számításba hőforrásként. A nyomásszabályozó szelep előtt a gázt T T2 2 p p 0 0, ,59 C hőmérsékletre kell melegíteni. Ennek teljesítmény-szükséglete PG mcp 0 T T 0,283 2,566,59 0,2KW Tehát a kőröshegyi gázátadó állomás fűtésteljesítményében is még jelentős tartalékok vannak..- ábra A kőröshegyi gázátadó állomás Ha csupán a jelenlegi maximális gázfogyasztásra méretezzük a geotermikus fűtést, akkor egy ilyen fűtőteljesítményű hőszivattyút kell választanunk. Erre a feladatra pl. egy DIMPLEX SI

A lehetséges technológiai változatokra illusztratív példákon mutatjuk be változatos helyszíneken a geotermikus gáz-előmelegítés alkalmazhatóságát.

3 ME típusú hőszivattyú is megfelel. Ha a T 3 hőmérséklet a víz-gáz hőcserélő belépő csonkján 35 és a teljesítmény 2, KW, akkor a hőszivattyú teljesítménytényezője COP 4,4. A hőcserélő kút szükséges teljesítménye P BHE P 2, 9,35KW COP 4,4 Ehhez, egy a szimuláció alapján biztonsággal meghatározott 45 W/m fajlagos hőteljesítményértékkel 207,8 m BHE-hossz tartozik. Ez 2 db 00 m-es, egymástól 8 m távolságra eső hőcserélő kúttal megvalósítható. MEDDŐ SZÉNHIDROGÉNKÚTBÓL KIKÉPZETT MÉLY HŐCSERÉLŐ KÚT (DBHE) HŐSZIVATTYÚVAL NAGYLENGYEL Következő mintaállomás a nagylengyeli gázátadó, amelynek közelében több 2000 m körüli talpmélységű meddő szénhidrogénkút található. Az állomás kapacitása m 3 /h, de csúcsteljesítménye ennél lényegesen nagyobb. A gáz előmelegítésére két, összesen 06,2 KW fűtőteljesítményű BONGAS kazán szolgál. A szerződött kiadási nyomás 8 bar, az állomásra érkező gáz nyomása 36 bar. Az érkező gáz hőmérséklete 0 C, a kiadási hőmérséklet is 0 C. Az állomás kerítésétől mintegy 00 m távolságban van a NL-0 sz. kút. Ennek talpmélysége 2070 m, 960 m mélységben 05 C réteghőmérsékletet mértek. A geotermikus gradiens 5 0,0485 C/m. A kút béléscsöve 6 "-os 959 m mélységig. Jelenleg a kút Co 2 -s művelésre 8 használt. A gáz-előmelegítés szükséges hőmérséklete T T2 2 Az ehhez szükséges fűtőteljesítmény: p p 0 0,0556(36 8) 25,48 C PG mcp 0 T T 3,83 2,56 5,48 27,85KW Ez ugyan nagyobb a jelenleg beépített kazán teljesítménynél, de teljes kapacitáskihasználásra számítottak, ettől az állomás tényleges gázforgalma jóval kisebb.

Ez 2 db 00 m-es, egymástól 8 m távolságra eső hőcserélő kúttal megvalósítható.

4 A geotermikus fűtést megvalósíthatjuk pl. egy HIDROS WDH 070 típusú hőszivattyút választhatunk. A hőforrás 20 C-os hőmérséklete esetén a hőszivattyú kilépő csonkján 45 C fogyasztóoldali hőmérsékletnél a fűtőteljesítmény 07,5 KW, a teljesítménytényező pedig 5,2 rendkívül kedvező érték. A kompresszor hajtására 8,4 KW elektromos teljesítmény szükséges, így a hőcserélő kúttól 9,0 KW forrásoldali hőteljesítményt várunk. A NL-0 számú kút, ha hőcserélő kúttá történő átalakítása megtörténne, teljesítené ezeket a feltételeket. A forrásoldali tömegáram mindössze 3 kg/s-os értékénél 9 C kilépő hőmérsékletet és 7 KW hőteljesítményt kaphatnánk. A kúttól a gázátadóig terjedő vezetékszakasz hőszigetelése szükséges lenne ebben az esetben. 2.- ábra Nagylengyeli gázátadó állomás HÉVÍZKÚTTAL FŰTÖTT GÁZ ELŐMELEGÍTŐ RENDSZER: SZEGED ÉS SZEGED 2 A Szeged. és Szeged 2. gázátadó állomások gyakorlatilag egy állomásként helyezkednek el a Sándorfalvi út mellett. A két állomás gázátbocsátó kapacitása m 3 /h, a kiadási nyomás 6 bar. Az állomásra érkező gáz nyomása 40 bar. Egy-egy BKG típusú kazán egyenként 326 KW fűtőteljesítménye áll rendelkezésre a gáz-előmelegítésre. Az érkező földgázt T T2 2 p p 0 0,553(40 6) 28,8 C hőmérsékletre kell felmelegíteni, ehhez

A kompresszor hajtására 8,4 KW elektromos teljesítmény szükséges, így a hőcserélő kúttól 9,0 KW forrásoldali hőteljesítményt várunk.

5 PG mcp 2 T T,5 2,568,8 466KW hőteljesítmény szükséges. Ezt forrásoldalról ez 0 kg/s hozamú (600 l/mi) termálkút T7 8 T 5 C hasznosított hőlépcső mellett biztonsággal fedezheti: Pk mc v 7 8 T T 0 4, KW A gázátadó állomáshoz legközelebbi, légvonalban mindössze 356 m távolságban lévő, termálkút az A-338. sz. Ez jelenleg megfigyelő kút. Az ún. Algyő-2 szinten m között, valamint a Szeged- szinten m között perforált kút réteghőmérsékletei 98 C, illetve 96 C. A területen 0,0444 C/m a geotermikus gradiens. A kutat körülvevő kőzetrétegek átlagos hővezetési tényezője 2, W/m C. A stabilizálódott termikus egyensúly a kút körüli kőzettestben f(t)=2,48 tranziens hővezetési függvényértékkel jellemezhető. Ha a kutat béléscsövön át 7" termeltetjük, az R B W 0,08m és UB 45 2C értékekkel m adódik. A k RBUBf 04872, 0,08452, mc 2R B U B k 23,40,08452, Ezzel a kitermelt víz hőmérséklete a kútfejen H A 9725 T T ma mae 0 0, , e ki o ,6C A kitermelt víz a gázátadó állomásig tartó 356 m úton a legkedvezőtlenebb téli időszakban, T L 5C, esetén is csak DLU 0,03, T T e mc 5 89,6 5e 0 86,86C T T 487 L ki L hőmérsékletig hűl le, s ez a víz-gáz hőcserélő hőszükségletének fedezésére messze elegendő.

légvonalban mindössze 356 m távolságban lévő, termálkút az A-338. sz. Ez jelenleg megfigyelő kút. Az ún.

6 3.- ábra Szeged gázátadó állomás Az A-27. számú kútat, a strand üzemeltetéséhez hasznosítják. A kút 746 m távolságban van a gázátadótól. A kútnak a strand melegvízellátására történő hasznosítása szerencsés körülmény, ugyanis ebben az esetben nincs visszasajtolási kötelezettség. A víz jóval melegebb, mint a balneológiai hasznosításhoz szükséges. A gáz-előmelegítés és az oda-vissza szállítás után még mindig elláthatná a strand vízszükségletét. Ez csupán az önkormányzattal való megállapodás kérdése. Az A-5 sz. kút légvonalban 598 m távolságban van a gázátadótól. 65/8" béléscsövezésű, jelenleg vízbesajtoló kút, nem termeltethető. Az algyői olajmező művelési technológiájának módosulásával lehetővé válhat e kút esetleges hasznosítása is. ÖSSZEFOGLALÁS A bemutatott példákkal kívántuk illusztrálni, hogy Magyarország teljes területén realitás a gáz-előmelegítés geotermikus forrásból történő megoldása. Különböző helyszíneken Kőröshegy, Nagylengyel, Szeged egyaránt megoldható a helyszín adottságaihoz leginkább alkalmas geotermikus technológia alkalmazása. A BHE hőcserélő kutas-rendszerek pedig mivel a hidrogeológiai viszonyoktól függetlenek, különösen alkalmasak bármely helyszínen történő alkalmazásra.

A víz jóval melegebb, mint a balneológiai hasznosításhoz szükséges. A gáz-előmelegítés és az oda-vissza szállítás után még mindig elláthatná a strand vízszükségletét.

7 IRODALOM ARMSTEAD, C. H. TESTER, J. N.:Heat Mining. EPN Spon, London, 978. BOBOK E. TÓTH A.: Megújuló energiák. Miskolci Egyetemi Kiadó, RYBACH, L., Hopkirk, R. J. Shallow and deep borehole heat exchangers. Proc. World Geothermal Congress Firenze Vol TÓTH A.: A geotermikus energia helyzete és perspektívái a IV. geotermikus világkonferencia tükrében, Energiagazdálkodás. 20.

Shallow and deep borehole heat exchangers. Proc. World Geothermal Congress Firenze Vol. 4. 233-238.

Hasonló dokumentumok

GEOTERMIA AZ ENERGETIKÁBAN

GEOTERMIA AZ ENERGETIKÁBAN Bobok Elemér Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézet 2012. február 17. Helyzetkép a világ geotermikus energia termeléséről és hasznosításáról Magyarország természeti adottságai,