Geotermális energiát hordozó vízkincsünk fenntartható hasznosításának vízgazdálkodási és energetikai kérdései

Átírás

1 Geotermális energiát hordozó vízkincsünk fenntartható hasznosításának vízgazdálkodási és energetikai kérdései Nádor Annamária, Tóth György, Rotárné Szalkai Ágnes, Szőcs Teodóra Magyar Állami Földtani Intézet

2 a földhő kinyerése az azt hordozó közeg (= felszín alatti víz / termálvíz) kinyerésével lehetséges Vajon a víz is (a végtelen hőkészletekhez hasonlóan) korlátlanul rendelkezésre áll? Hidrogeotermikus rendszerek fenntartható használata Csak annyi termálvíz vehető ki amennyi természetes módon utánpótlódik visszasajtolják

3 ~1300 termálvízkút (>30 C) 788 üzemel (2010) hőtermelő kapacitás: 654,6 MWt C C C 90 C <

4 2 1 Fő termálvíztartók repedezett, karsztosodott aljzat terület km km 2 tároló összlet m m vastagsága mélység >2500 m m porozitás <5% 20-30% 1 porózus homokos-agyagos medencekitöltő üledékek

5 repedezett-karsztos aljzati vízadók termálkútjai porózus medencekitöltő üledékek termálkútjai

6 1993. évi XLVIII. törvény a bányászatról: 1 (1): hatálya alá tartozik a geotermikus energia kutatása, kinyerése és hasznosítása, amennyiben az nem jár felszín alatti víz termelésével 49 (24): a felszíntől számított 2500 m alatti térrész zártnak minősül: kutatás koncesszió keretében 9 (2): koncesszióra meghirdethető területek: érzékenységi terhelhetőségi vizsgálatok figyelembevétele alapján (103/2011 (VI.29.) Korm. Rendelet) 22/B : kitermelés geotermikus védőidomból (bányatelek megfelelője): Korm rendelet módosítás folyamatban

7 Geotermikus koncessziós területek kijelölésének szakmai szempontrendszere geotermikus rezervoár megléte: nagy hőmérsékletű térrészben jó áteresztő képességű és kellő geometriai kiterjedésű tárolókőzet önálló medencerész, legalább 2000 m mély aljzat ismert vetők, törések alaphegységben karbonátos kőzet / vastag mállási kéreg jó porozitású, permeabilitású képződmények 2500 m alatt is megfelelő várható vízhozam sikeres termálfúrás, ismert tárolószerkezetek (CH) ne legyen hidraulikai kapcsolatban más rezervoárokkal, ill. a fedő 2500 m feletti rétegekkel részletes földtani-geofizikai felmértség (mélyfúrás, szeizmika, gravitációs-, mágneses, eklektromos felmérés) kedvező energiapiaci adottságok potenciális fogyasztók, hálózati betáplálási lehetőség ne ütközzön egyéb bányászati tevékenységgel (CH) 2011: 17 geotermikus koncessziós vállalkozói kezdeményezés

8 A felszín alatti m szint földtani felépítése A m földtani térképe Haas et al., eds (2010): Magyarország pre-kainozoos földtani térképe

9 EGS lehetőségek kisfokú szeizmicitás kristályos kőzetek (kis anizotrópia) >200 C kőzethőmérséklet sekély mélységben Alföld közpső és DK-i részén medencealjzatban süllyedékeket elválasztó paleozoos/prekambriumi kritályos kőzeteiből álló hátak (Pusztaföldvár, Battonya, Álmosd, Körös-Berettyó, Kecskemét, Szank, Bácska-Csongrád, stb.)

10 Mélység (m) Engedélyező szakhatóság Engedélyezésben résztvevő társszakhatóság Nyílt terület Zárt rendszerű, víztermlés nélküli (GSHP) Bányafelügyelet Termálvíz kinyeréssel Környezetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség (egyben geotermikus energia kutatási/ hasznosítási engedély is Bányafelügyelet (fúrás műszakibiztonsági engedélyeztetés) >2500 Zárt terület koncesszió Termálvíz kinyerés Környezetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség (vízjogi engedély) Bányafelügyelet Víztermelés nélkül (EGS) Bányafelügyelet Környezetvédelmi és Vízügyi Felügyelőség (környezeti hatástanulmány)

11 Érzékenységi-terhelhetőségi vizsgálatok szempontrendszere (103/2011 (VI.29.) Korm. Rendelet) A tervezett bányászati koncessziós tevékenység leírása A koncessziós pályázatra javasolt terület földrajzi elhelyezkedése, földtan megkutatottsága, A megvalósuló ásványvagyon-gazdálkodási és energiaellátási cél bemutatása A terület földtani felépítése és tektonikai jellemzői A terület vízföldtani tulajdonságai A koncesszió tárgyát képező ásványi nyersanyag vagy geotermikus energia teleptani jellemzőire, kinyerhetőségére és várható mennyiségére vonatkozó adatok A területen ismert egyéb nyersanyagok A területen érvényes kutatási és bányászati jogosultságok A várható kutatási és termelési módszerek bemutatása A lehetséges kapcsolódó tevékenységek - szállítás, tárolás, hulladékkezelés, energiaellátás, vízellátás - általános leírása. A legfontosabb bányaveszélyek

12 MÁFI Internet pályázat ELGI 3 VKKI tanulmány jelentéstervezet 3 jelentés MBFH 1 vélemény vélemény települések hatóságok települések hatóságok

13 Nyitott kérdések Koncessziós szerződés időtartama 35 (+17,5 év): mi történik ha eközben a vízjogi engedély visszavonásra / módosításra kerül (pl. vízkészlet változások - KHVM Miniszteri rendelet 18/1996 (VI.13.). Koncessziós terület max. nagysága nem rögzített (50 km 2 ) EGYMÁSRAHATÁSOK térben és különböző hasznosítások szerint 2500 m alatt és fölött (mélybeli rezervoárok) CH bányászat és geotermia kapcsolata Bt szerint egységes kezelés: fluidum bányászat CH és geotermikus koncessziós blokkok átfedése CO 2 mélybeli elhelyezés Geotermikus védőidom és koncessziós terület (blokk) kapcsolata A vízjogi engedély nem ad kizárólagos használati jogot: kompetitív ágazatok (pl. CH)

14 A vízgazdálkodás szempontrendszre VGT 15 (3) (módosítva a évi CXX törvény által): Az ásvány-, gyógy- és termálvizek felhasználásánál előnyben kell részesíteni a gyógyászati, illetve gyógyüdülési használatot, az energetikai hasznosítás a vízigények kielégítési sorrendjében az a rangsor legvégén. Energetikai célú vízkivétel hátrányos jogi megkülönböztetése a balneológiai célú vízkivétellel szemben: többszörös adóztatás: bányajáradék ÉS vízkészlet járulék szennyvíz-bírság: balneológiai hasznosításnál magasabb határértékek (használt termálvíz felszíni elhelyezése)

15 A vízgazdálokodás szempontrendszre VGT 15 : a felszín alatti vizet csak olyan mértékben szabad igénybe venni, hogy a vízkivétel és a vízutánpótlás egyensúlya minőségi károsodás nélkül megmaradjon, és teljesüljenek az EU Víz Keretirányelvben megfogalmazott, a vizek jó állapotára (mennyiségi és minőségi) vonatkozó célkitűzések elérését biztosító követelmények. VGT14 : az ásvány- és gyógyvíz hasznosítást szolgáló vagy erre kijelölt vizeket a vízkivétel védőidomainak, védőterületének kijelölésével és fenntartásával fokozott védelemben és biztonságban kell tartani. Vízkivételi védőidom (<2500 m VGT): 123/1997. (VII. 18.) Korm. Rendelet: belső-, külső, hidrogeológiai védőövezet alapvetően szennyező anyagok elleni MINŐSÉGI védelem Geotermikus védőidom (>2500 m BT): nyomás és hőmérséklet változásokra összpontosító MENNYISÉGI védelem

16 A felszín alatti víztest jó mennyiségi állapota 221/2004 (VII.21.) a vízgyűjtő gazdálkodás szabályairól szóló Korm. rendelet a hosszabb időszakra számított átlagos éves vízkivétel nem haladja meg a hasznosítható felszín alatti vízkészletet, a víz-, illetve nyomásszintekben nem következik be vízkivételhez kapcsolódó tartós süllyedés, a kapcsolódó felszíni vizek ökológiai vagy kémiai állapotában nem következik be olyan, a felszín alatti vizekkel összefüggő jelentős romlás, amely akadályozza a felszíni vizekre megállapított környezeti célkitűzések teljesítését, nem következik be a vízmozgás irányának olyan megváltozása, amely a felszín alatti víztest kémiai és fizikai állapotában jelentős és tartós változást eredményez, a felszín alatti víztől közvetlenül függő szárazföldi ökoszisztémát a felszín alatti vízkivételek miatt nem éri károsodás.

17 porózus termál víztest: 4 hideg karsztvíztest: 14 termál karsztvíztest: 15

18 Víztestek mennyiségi állapotértékelése: eszköz a vízgazdálkodás és geotermikus energiahasznosítás számára is (1) süllyedéses teszt: történt-e jelentős vízszint süllyedés / potenciálcsökkenés vízkivétel eredményeként? > 0.1m /év: gyenge (2) vízmérleg teszt: vízkivétel / szabad vízkészlet szabad vízkészlet = beszivárgás - felszín alatti vizektől függő ökoszisztémák vízigénye - víztestek között vízátadás Ha bármelyik teszt eredménye negatív: felszín alatti víztest gyenge állapotú és intézkedések szükségesek: vízkivétel korlátozása, visszasajtolás kérdésköre ökológiai vízigény felülvizsgálata (csak karsztos víztestek esetében) a vízforgalom pontosítása modellezéssel

19 porózus termálvíztest: 4 Porózus termálvíztestek mennyiségi állapota süllyedéses teszt alapján Gondárné Sőregi és Simonffy, 2009 éves vízkivétel: m 3 visszasajtolás: m 3 gyenge állapot: pt.2.2. (É-Alföld) pt.1.2.(ny-alföld) pt.2.1.(d-alföld)

20 hideg karsztvítest: 14 termál karsztvíztest: 15 Karsztos termálvíztestek mennyiségi állapota Gondárné Sőregi és Simonffy, 2009 gyenge állapot: süllyedéses teszt: kt.2.5. Recsk-Bükkszék kt.2.3. Sárospatak vízmérleg teszt (kapcsolódó hideg karsztvíztestekkel együtt) kt.1.2. É-Dunántúl kt.1.3. Budapest kt.1.4. Visegrád

21 A vizek mennyiségi védelme: igénybevételi határérték: Mi 219/2004 (VII.21.) a felszín alatti vizek védelméről szóló Korm. rendelet 9. : a felszín alatti vizek jó mennyiségi állapotának biztosítása érdekében a tevékenység nem okozhatja (Mi) igénybevételi határérték túllépését és nem vezethet a felszín alatti víztest kémiai és fizikai állapotromlásához. A víztest egyes, hidrogeológiai, hidraulikai szempontból elkülönülő részeire, az (Mi) igénybevételi határértéket a 221/2004 (VII.21.) a vízgyűjtő gazdálkodás szabályairól szóló Korm. rendeletben foglaltak szerint úgy kell meghatározni, hogy az annak megfelelő vízkivétel ne veszélyeztesse a felszín alatti vizekre vonatkozó környezeti célkitűzéseket Mi általános definiálása, VGT-n belül NEM került megállapításra egyes víztestekre

22 Igénybevételi határérték (Mi) meghatározása good practice Hévízi tó: A mennyiségi védőidom megalapozása, fiktív termelések hatás-aránya alapján ( Belső zóna: tó közvetlen vízutánpótlódását biztosító övezet: újabb vízkivétel, kontingens emelés nem lehetséges. Hévízi tó hozamcsökkenése esetén kiadott kontingens csökkentése A zóna: Új vízkivétel engedélyezése max 50 m 3 /napig, meglévő gyógyászati célú hasznosítás esetében max 100 m 3 /nap mennyiségig lehetséges egyedi hatásvizsgálat alapján. B zóna: Max. 200 m 3 /nap vízigényt akkor lehet hatásvizsgálat nélkül engedélyezni, ha a legközelebbi vízkivétel távolsága meghaladja a 3 km-t, e fölött egyedi hatásvizsgálat kötelező. VITUKI-MÁFI, 2000 D-Bakony-Zala regionális karsztvízkutatási projekt (Hantken Alapítvány, 2009

23 Igénybevételi határérték (Mi) meghatározása good practice Mura-Zala határon átnyúló termálvíztest (T-JAM projekt) Pozitív vízháztartási mérleg fenntartása (vízutánpótlódás Szlovéniából) Vízkivétel nem haladja meg az utánpótlódó készlet 70%-át A vízkivételek nem változtassák meg a jelenlegi áramlási irányokat Az újabb vízjogi engedélyek kiadásánál figyelembe kell venni a kritikus vízszintet (30 m a termelés előtti állapothoz képest) a kritikus vízkivételi értéket (a jelenlegi érték 3,5- szeresét ne haladja meg a határmenti 20 km-es zónában) A vízkivétel mérsékelt növelése mellett a hangsúlyt a felhasználás hatékonyságának növelésére, a hulladék termálvíz mennyiségének és hőfokának csökkentésére és a visszasajtolásra kell fordítani

24 A vízgazdálkodásról szóló évi LVII. törvény 15 (3) (módosítva a évi CXX törvény által): A kizárólag energia hasznosítás céljából kitermelt termálvizet a külön jogszabályban megfogalmazottak szerint vissza kell táplálni. 147/2010. (IV.29.) Kormány rendelet 78 (4) a visszatáplálási kötelezettség alól a kizárólag energia hasznosítás céljából termálvizet kitermelő a) a vízgyűjtő-gazdálkodási tervekben gyenge vagy romló mennyiségi állapotúnak minősített víztestek esetében legkésőbb december 22. napjáig (mezőgazdasági hasznosítás esetében június /2012 (I.11.) Korm. Határozat) b) a vízgyűjtő-gazdálkodási tervekben jó mennyiségi állapotúnak minősített víztestek esetében legkésőbb december 22. napjáig mentesül.

25 Termálvíz termelés megoszlása (2007: m 3 ) 152 db energetika célú objektumból 214 db ivóvíz kitermelési célú objektumból 367 db termál- és gyógyvízfürdő objektumból 214 db egyéb termelő objektumból Energetikai célra (fűtés) m 3 -t használtak fel (a kitermelt összmennyiség 21 %- a), a felhasznált víz 11 %-át sajtolták vissza. Energetika célra kitermelt és nem visszasajtolt vízmennyiség: m 3 KÖVETKEZTETÉSEK: A termálvíz termelés döntő (visszasajtolás nélküli) része a balneológiai (35%) és ivóvíz hasznosítás (29%). A balneológiai célú vízkivétel jelentős része zárt rendszerű hőhasznosítás (medencék fűtése): elvileg visszasajtolható lenne A termálvíz rezervoárokban bekövetkező kedvezőtlen hatásokat (nyomáscsökkenés, vízszint-süllyedés) nem lehet kizárólag a visszatáplálás nélküli energiahasznosítás rovására írni A takarékos hévíz használatra minden ágazatnak törekedni kell!

26 Eltérő visszasajtolási adottságok és lehetőségek a különböző vízadókba regionális áramlási rendszerek ismerete differenciált szabályozás szükséges! egyéb szempontok (gazdasági, vidékfejlesztési, alternatív hasznosítási lehetőségek, stb.)

27 Tóth 2005 Hideg és hévíztermelések egymásrahatása

28 Hideg és hévíztermelések egymásrahatása Hideg + termál SLO+HU: 6-8 m Termál SLO+HU: 5-7 m Tóth et al. 2011

29 Megújulók és geotermia részaránya Magyarországon potenciál:~ 100 PJ/yr geotermia 6,6% 3,6PJ tüzifa 47,4% egyéb biomassza 38,3% 2006 other biomass wood geothermal communal waste biofuel hydropower biogas Összes megújuló 54,8 PJ Primér energia felhasználás 4,7%-a wind solar Energiaközpont Kht Geotermikus energia hozzájárulása : a geotermikus energia az összes megújuló (55,25 PJ) 8 %-a : a geotermikus energia az összes megújuló (120,57 PJ) 14 %-a Elektromos áram termelés (GWh) Hőtermelés(PJ) 3,63 4,00 4,23 6,15 14,95 Magyarország megújuló energia hasznosítási cselekvési terve

30 HASZNOSÍTÁS TJ/év földhős hőszivattyú 518 egyedi fűtés 232 távfűtés 930 üvegházak fűtése 2388 haltenyésztés 44 állattartás 17 terményszárítás 123 ipari hasznosítás 159 balneológia 5356 A geotermikus energia hasznosítása Magyarországon ÖSSZES ÉVES FELHASZNÁLÁS 9767 Tóth, 2010 Hasznosítás <100 balneológia mezőgazdaság kommunális ipari többcélú