Geotermika szeptember 6. Követelményrendszer bemutatása szeptember 13. Hőtranszport számítás alapjai

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Geotermika szeptember 6. Követelményrendszer bemutatása szeptember 13. Hőtranszport számítás alapjai"

Mátyás Fodor
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Geotermika szeptember 6. Követelményrendszer bemutatása szeptember 13. Hőtranszport számítás alapjai szeptember 20. Hidrodinamika alapjai szeptember 27. Magyarország geotermikus adottságai október 4. Alacsony entalpiájú rendszerek; hőszivattyú október 11. Direkt hévízhasznosítás október 18. Nagy entalpiájú rendszerek, elektromos áram termelés október 25. Kútfúrás technológia a geotermikus energia hasznosításban november 1. Őszi szünet november 8. Fúrólyuk geofizika a geotermiában november 15. Nemzetközi kitekintés november 22. Balneológia december 29. Hévízkészlet-gazdálkodás, jogi ismeretek (SZJ) december 06. Esettanulmányok (SZJ)

2 Nemzetközi kitekintés Szanyi János Bíró Lóránt

Szerepüket részben a szén, a nukleáris energia és a megújuló energiák veszik át.

3 Olaj egye enérték (milliárd hordó / év) 100 milliárd hordó } Megújulók Év Az előrejelzések szerint 2025-től a szénhidrogének mennyisége csökkenni fog a világ energia ellátásában. Szerepüket részben a szén, a nukleáris energia és a megújuló energiák veszik át. Legnagyobb növekedésre a megújuló energiák, (geotermikus, nap, szél) számíthatnak, melyek a század végére a világ energiaellátásának mintegy negyedét fogják adni.

Megújuló energia ágazatonkénti növekedése 2008-ban Szél - Erőművi kapacitás 29%-kal nőtt, eléri a

) Nap - Hálózatba kötött elektromos áram kapacitás 2008-ban 70 %-kal nőtt, 13 GW (Növekedésben

) - Melegvíz/fűtés kapacitás 15 %-kal nőtt, eléri a 145 GW th -ot (Németországban 200 000

GW-tal nőtt, jelenleg 52 GW (Közel felét a fejlődő országok adják, míg az EU 15 GW-ot ) -

4 Megújuló energia ágazatonkénti növekedése 2008-ban Szél - Erőművi kapacitás 29%-kal nőtt, eléri a 121 GW-ot (Kína 2010-re 10 GW-ot akart elérni, 2008-ban 12 GW-nál tart!) Nap - Hálózatba kötött elektromos áram kapacitás 2008-ban 70 %-kal nőtt, 13 GW (Növekedésben Spanyolország vezet 2,6 GW-tal nőtt 2008-ban!) - Melegvíz/fűtés kapacitás 15 %-kal nőtt, eléri a 145 GW th -ot (Németországban használati melegvíz rendszert helyeztek üzembe) Biomassza - Elektromos áramtermelő kapacitás 2 GW-tal nőtt, jelenleg 52 GW (Közel felét a fejlődő országok adják, míg az EU 15 GW-ot ) - Melegvíz/fűtés kapacitás elérte a 250 GW th -ot Biodizel, Etanol - Mennyisége 34 %-kal nőtt, az előállított etanol 67 milliárd l (422 millio barel), míg a biodizel 12 milliárd l (76 millio barel) volt 2008-ban

5 Beépített erőművi kapacitások (GW) megújuló energiából 2008-ban (Renewables Global Status Report 2009) EU-ban és USA-ban 2008-ban több megújuló erőművi kapacitás épült, mint hagyományos!

6 Geotermikus energia kapacitás növekedése 2008-ban Erőmű Áramtermelő erőművi kapacitás meghaladta a 10 GW-ot Vezető hatalom az USA maradt (3 GW), ahol 2009-ben 120 projekt van fejlesztés alatt, több mint 5 GW kapacitással TOP 5 1. USA 2. Fülöpszigetek 3. Indonézia 4. Mexikó 5. Olaszország Fűtés Direkt hőhasznosítás/melegvíz előállítási kapacitás 15 GW th val gyarapodott így eléri az 50 GWth át, amin belül a földhőszivattyús hasznosítás 30 GW th val szerepel TOP 5 1. Kína 2. Svédország 3. USA 4. Törökország 5. Izland

Bertani, 2007 Fridleifsson, 2008 2004-ben világszerte 8,9 GWe kapacitás termelt 57 TWh árammennyiséget

A közvetlen hasznosítás globális megoszlása 72 országban a következő: épületfűtés 52% (ebből

7 Bertani, 2007 Fridleifsson, ben világszerte 8,9 GWe kapacitás termelt 57 TWh árammennyiséget 24 országban. A 2007-re szóló becslés 9,7 GWe teljesítményt és 60 TWh áramot ad. A közvetlen hasznosítás globális megoszlása 72 országban a következő: épületfűtés 52% (ebből 32%földhőszivattyúk), fürdés (gyógyfürdők, üdülés) 30%, mezőgazdaság (üvegházak, talajfűtés) 8%, ipari alkalmazás 4%, haltenyésztés 4%.

8 Becsült megújuló energia potenciál a világban

9 Ma huszonnégy ország állít elő áramot földhőforrásokból. Ezek közül jó néhányban jelentős, 15 22% a részesedése az ország áramellátásában: Costa Rica, El Salvador, Izland, Kenya, Fülöpszigetek ben világszerte 8,9 GWe kapacitás termelt 57 TWh árammennyiséget.

10 Visszasajtolással üzemelő geotermikus rendszerek a világban (Bálint András, 2011)

11 A jövőbeli kilátásokra vonatkozólag csak becslések vannak: Bertani (2003) szerint a várható összteljesítmény minimuma GWe, maximuma 140 GWe. A potenciál még magasabb, ha az EGS-rendszereket is figyelembe vesszük: csak az USA-ban több mint 100 GWe teljesítmény létesíthető, Németországban pedig 35 GWe.

12 A közvetlen hőhasznosítás sok alkalmazási területen érvényesül: fűtés, ipari és mezőgazdasági felhasználások, hévízfürdők ben hetvenkét országban folyt közvetlen geotermikus hasz- nosítás 28 GWth kapacitással és 270 TJ/év hőtermeléssel. Világszerte eddig 90 országban mutattak ki készleteket. Az egy főre eső földhőhasználatban Izland vezet világszerte.

13 A közvetlen hasznosítás globális megoszlása

14 Az EU-ban 2006-ban több mint földhőszivattyús berendezés működött 7,2 GW teljesítménnyel. Az USA-ban már több mint berendezés működik, évente új egység épül. A világ közvetlen geotermikus hőhasznosításában a földhőszivattyúk 2004-ben a teljesítmény 54,4%-át és a hőtermelés 32,0%-át biztosították. Az összkapacitás 15,4 GW és a hőmennyiség 87,5 TJ/év volt. Az egyéni esetben a hőszivattyú nagyságától függő földhőszivattyúk átlagos kapacitása 12 kw; 2004-ben a világszerte működő egységek száma kb. 1,3 millió volt, ami megduplázta a re vonatkozó számokat. Kínában is terjednek a földhőszivattyúk: míg 2004-ben az ellátott épületek felületmérete csak 8x106 m 2 volt, 2006-ra már 20x106 m 2 lett, és 2007-ben már 30x106 m 2 -re nőtt.

A Föld bolygó a földfelszínen keresztül a földi hőáramot 40 millió MW teljesít- ménnyel adja át az atmoszférának.

15 A geotermikus energia alapja a Föld belsejében termelődő és tárolódó hő. A földbelső 99%-a melegebb, mint 1000 C, és kevesebb, mint 1%-a alacsonyabb hőmérsékletű, mint 100 C. A Föld bolygó a földfelszínen keresztül a földi hőáramot 40 millió MW teljesít- ménnyel adja át az atmoszférának. A Föld belső hőtartalma MJ nagyságrendű, a földkéregé MJ. Ez utóbbi számot összevetve a világ energiafogyasz-tásával, ami 1014 MJ, tízmilliószor többnek adódik.

anyaga közelebb van a földfelszínhez. Ilyen helyek a szubdukciós zónák és óceánközepi hátságok.

16 A Föld belsejéből származó hő eloszlása nem egyenletes. Magasabb a geotermikus gradiens azokon a helyeken, ahol földkéreg vékonyabb, és az asztenoszféra anyaga közelebb van a földfelszínhez. Ilyen helyek a szubdukciós zónák és óceánközepi hátságok. Az elektromos áram termelésére alkalmas területek tehát a lemezszegélyek aktív zónáiban találhatók. Ezért nevezik a Csendes-óceán lemezszegélyét A tűz gyűrűjének.

18 Fajlagos hőáram (mw/m 2 ) Európa fajlagos hőáram térképe. Az aktív vulkáni területek mellett - Izland, Olaszország közép nyugati területe Magyarország Törökországgal együtt igen kedvező adottságokkal rendelkezik.

Ennek ellenére Svédország Európában a közvetlen hőhasznosítás terén élen jár: az évi 36.

21 Svédország geológiai helyzetéből adandóan nincsenek geotermikus anomáliák, a geotermikus gradiens, valamint a földi hőáram alacsony értékeket mutat (15-20 C/km, mw/m 2 ). Ennek ellenére Svédország Európában a közvetlen hőhasznosítás terén élen jár: az évi TJ hőtermeléssel még az USA-t is megelőzi. A családi házak 30%-a ma már földhőszivattyút használ. A fejlődés alapja a földhőszivattyúk állami támogatása (szubvenció) és a regionális, kamatmentes kölcsönök rendszere az 1990-es évek óta.

Jelenleg főleg Münchentől délre, a Délnémetmedencében és a Rajna-völgyben összpontosul az aktivitás.

22 Geotermikus szempontból három érdekes területegység található Németországban: a Rajna völgye, a Délnémet-medence, és az Észak-német-mélyföld. Jelenleg főleg Münchentől délre, a Délnémetmedencében és a Rajna-völgyben összpontosul az aktivitás. A közvetlen hőkihasználás területén az országot nemzetközileg főleg a földhőszivattyúk növekvő jelentősége miatt tartják számon, másrészt viszont a megújuló energiáknak s egyben a geotermiának is kedvező politikai háttere miatt.

23 Ausztráliában jó néhány, a magyar helyzethez képszerűen hasonló, de száraz geotermikus anomáliát tartanak számon. Ezek eredete azonban a viszonylag magas radioaktivitású gránitos alapkőzetnek köszönhető, és nem az elvékonyodott litoszférának és a hévízáramlásnak, mint Magyarországon. A közelmúltban Ausztráliában igazi geotermikus aranyláz tört ki: jelenleg 33 magáncég dolgozik 277 feltárási területen, ami összesen km 2. A projektek célja majdnem kizárólag geotermikus áramfejlesztés.

25 HDR PROJECT SOULTZ OVERVIEW ( )

Phase I (2001-2004) :The underground system Drilling 3

exchanger Phase II (2004-2007) :Power generation Long-term

27 Phase I ( ) :The underground system Drilling 3 directional wells to 5 km Creation & testing of the heat exchanger Phase II ( ) :Power generation Long-term circulation through the reservoir Power plant installation (6 MWe)

28 Moving of the rig from the wellhead GPK2 by 6 m to the new position GPK3.

29 View to the 3 wellheads GPK2, GPK3 and GPK4, prepared for injection and production

30 Acidification of GPK4 to improve the productivity - reduce skin in reservoir and creating new pathways around the borehole (Mud Acid)

31 Using of two vibrators (trucks mounted) operating by the Greek company LandTech

32 Salt for mixing 900 m³ heavy brine used for the initial phase of the stimulation

33 Monitored microseismic cloud of the GPK3 stimulation (red dots) indicating the zone of permeability improvement (blue dots are from the GPK2 stimulation in June 2000). The subsequent tests showed that the permeability of a rock volume of 3 km³ has been successfully improved!

34 Final rig-up for the stimulation test, including: diesel pumps, injection/production lines, riser for logging tool, water storage, steam separator,...

35 Installation of actuators and sensors, automatisation (SOVEC)

36 Filling of Isobutane into ORC working fluid system

37 Starting the short term circulation. Pumping into well GPK3 and production from wells GPK2 and GPK4

38 COMPARISON OF MAIN HDR - RESERVOIRS IN THE WORLD Projects Period Max. rock temp. [ C] Reservoir depth [m] Well separation [m] Outlet flow [l/s] Water losses [%] Impedanc e [MPa/l/s] Thermal output [MWth] Breakthro ugh volume [m³] Los Alamos (USA) Rosemano wes (UK) Hijiori (Japan) ~7 < ~ ~15 ~ ~ ~130 ~12 ~ ~ Soultz (F) ~450 ~ ~11 ~7000 Soultz (F) anticipate d ~ ~50 ~20'000

39 One 1 km³ of 200 C hot granite cooled by 20 C......delivers about 10 MW of electric power...

40 Gondolatébresztő Ha a rendelkezésünkre álló energia mennyiségének 1/10-ét használnánk csak ki (~3000 MW): Ez a teljesítmény évi 26,28 TWh fogyasztás kielégítésére elegendő. Ez az energiamennyiség (26 TWh) évente azonos 66 millió hordó olaj felhasználásával. Jelenleg a geotermikus energia fogyasztás a teljes energiafelhasználás 0.28%-át teszi ki hazánkban. A geotermikus energiából jelenleg Magyarországon nincs villamos energiatermelés.

41 Az Európai Unió geotermiában számít Magyarországra! Mélységi geotermia fűtés-hűtés (EGEC becslése) Elektromos áram előállítás (2020-ig Magyarország 300 MW e, EGEC becslése) Csak ez a 3 GW e fejlesztés igényel X*10 9 befektetést 2020-ig!!!

Hasonló dokumentumok

Szanyi János. GEKKO - Geotermikus Koordinációs és Innovációs Alapítvány szanyi@iif.u-szeged.hu. Bányászat és Geotermia 2009, Velence

Szanyi János. GEKKO - Geotermikus Koordinációs és Innovációs Alapítvány szanyi@iif.u-szeged.hu. Bányászat és Geotermia 2009, Velence Magyarországi geotermikus energia hasznosítás eredményei, lehetőségei és korlátai Szanyi János GEKKO - Geotermikus Koordinációs és Innovációs Alapítvány szanyi@iif.u-szeged.hu Bányászat és Geotermia 2009,