A nagy entalpiájú geotermális fluidum /nedves gőz/ termelés forrásoldali lehetőségei CSONGRÁD megye

Átírás

1 Dr. Árpási Miklós Az előadó nem ért a geotermiához, de tudja azt, hogy mit nem tud A nagy entalpiájú geotermális fluidum /nedves gőz/ termelés forrásoldali lehetőségei CSONGRÁD megye Gőzben a Nagyszénás-3 vízkút (1991) 10 éves a Magyar Termálenergia Társaság Szeged március 21.

2 BEVEZETŐ INFORMÁCIÓ 1. Az importált /Oroszország/ földgáz mennyisége (2012): 8,0-8,5 Mdm 3 /év, (MOL Nyrt, 2013) 2. Az import földgáz ára: USD/ 1000m 3 3. Az import földgáz beszerzési ára (2012): 800 MdFt /3,2 M USD/ 4. A 2013-as magyar költségvetés (kiadási oldal): 16ezer MdFt 5. A földgáz import költségeinek részaránya a költségvetésben: 5 % 6. Importfüggés csökkentés /csak földgáz!/ mértéke geotermális energia hasznosításával (feltételezett): 1,0 % /80 MdFt/év, 32 M Usd/év 7. A nagy entalpiájú geotermális készletek hasznosítása révén (CSONGRÁD megye+kiskunhalas) számított: ~ 1,5 % A hazai geotermia legnagyobb ellensége a CH-lobby - de ez fordítva is igaz!

3 Cél: Az olajipar által létesített nagymélységű CH-meddő fúrás-állomány bevonása a magyar geotermiába. - A jelenleg nem hasznosított készlet: a CH-meddő fúrásállomány: (a CH kutató fúrások találat híján CH-meddőnek minősített fúrás állomány) - A nagy entalpiájú geotermális fluidumot (nedves gőzt) termelő kút: C - nál nagyobb felszíni hőmérséklet m 3 /nap - nál nagyobb mennyiségű geotermális fluidum termelés - Az október 1-ig /OKGT és vállalatai/ létesült kataszterizált CH-meddő fúrás állomány Magyarországon: db (BVH Kft. 2002) - A fenti állományból geotermális fluidum termelésre alkalmas CH-meddő fúrások száma: ~ db (MOL- Geotemia Projekt, 1999) - A nagy entalpiájú geotermális fluidumot átképzés után termelő kutak száma: 200 db (Dövényi,P., ELTE Geofizikai Tanszék, 2006) ( A CH-meddő fúrásból átképzett hévízkutak száma: 163 db, Lobeer,Á.) - A nagy entalpiájú geotermális tárolókat (rezervoárokat) a nagymélységű szénhidrogén fúrások érték el, melyek meglétéről a Fábiánsebestyén-4 /Csongrád megye/ nagymélységű fúráson történt gőzkitörés (1985.XII I.31) adott bizonyságot /1.ábra/. - A nagy entalpiájú geotermális tárolókat ( m) feltáró CH-meddő fúrások földrajzi elhelyezkedését a 2.ábra mutatja.

4 1.ábra: Gőzkitörés a Fábiánsebestyén-4 nagymélységű fúráson ( )

5 2.ábra: A nagy entalpiájú geotermális rezervoárokat feltárt CH-meddő kutatófúrások földrajzi elhelyezkedése Magyarországon a m-es mélység intervallumban (Dövényi P.)

6 FÖLDTAN TEKTONIKA A tárolók földtani kora és litológiája: triász /kréta/ dolomit, mészkő, kvarcporfir, esetleg paleozoós metamorf kőzetek. A nagy entalpiájú geotermális fluidumot készletező tárolók helye: főleg az ország dél-délkeleti részén húzódó, ÉK DNY - i irányú törésvonalak ( nagy mélységű oldal eltolódásos vetők), többnyire karsztosodott zónái. / 3.ábra/ A Villányi-Bihar hegység triász nagyszerkezeti öv É - ÉNY -on érinti Csongrád megyét, mely tektonikai övön belül a legtöbb, nagyentalpiájú tárolót elérő CH-meddő fúrás települt, hazánkban. Csongrád megyében + Kiskunhalas szűkebb környezetében több területet vizsgáltam meg és e vizsgálat alapján kijelöltem azokat a CH-meddő fúrásokat /4. ill. 5.ábra/, amelyek átképzésük után alkalmasak lehetnek a fentiekben szereplő meghatározás szerinti nagy entalpiájú geotermális fluidum /víz-gőz/ keverék termelésére. A megadott kútszám nagy entalpiájú termálenergetikaikútpárt is jelent, melynek alapján pld. megvalósítható a leghatékonyabb, kapcsolt rendszerű hasznosítás, ami a villamos áramtermelés és a közvetlen termálhő hasznosítás kaszkád rendszerű összekapcsolását jelenti

7 3. ábra: Magyarország fő tektonikai vonalai, harmadidőszaki medencealjzat mélysége és a valószínűsített nagy entalpiájú repedezett, breccsásodott, karsztosodott karbonátos tárolók helye ( a szaggatott vonalú határ nagyobb bizonytalanságot fejez ki).

8 C ÜLLÉS A tároló Hőmérsékletek A tároló Hőmérsékletek N Kút tető mért extrapol. Kút tető mért extrapol. mélyjel mérési sége mélység hőmérséklet tetőn 3000 N mély- tároló jel mérési hőmérmélység séklet tetőn m-ben tároló 3000 m-ben sége m m C C C m m C C C Ü-15 Ü-20 Ü-21 Ü-23 Ü-24 Ü-28 Ü-31 Ü-36 Ü-ÉNy-3 Fkút v v Sz-1 Sz-2 Sz-5 Sz-6 Sz-7 Sz-8 Sz-9 Sz-10 Sz-12 Sz C/km SZEGED Összesen: 20 db. CH-meddő fúrás C/km Sz-7 - CH-meddőfúrás /Üllés/ - CH-meddőfúrás /Szeged/ 2500 A kapcsolt ( villamos áramtermelés + termálhő kinyerés) rendszerű hasznosítás bázisai CSONGRÁD megyében Ü-21 Ü-15 Ü-36 Ü-20 Sz-9 Sz-1 a víztároló réteg felszine Sz m Sz-10 Sz m 2807m Sz-12 Ü-23 Ü-24 Ü-31 Sz-13 Fkút-2 Sz-6 Sz-8 Ü-28 a víztároló réteg felszine 3000 m m 3452m 2991m 3324m C 4.ábra: A nagy entalpiájú geotermális fluidum /nedves gőz/ termelésére alkalmas CH-meddő fúrások Szeged szűkebb környezetében / T f >100 C; >1000 m 3 /nap /

9 C 100 RUZSA Hőmérsékletek C/km 50 C/km N Kút jel R-5 R-6 R-8 Tároló tető mélység m mért hőmérséklet tető tároló C C extrapol m-ben C R R-14 R A kapcsolt ( villamos áramtermelés + termálhő kinyerés) rendszerű hasznosítás bázisai CSONGRÁD megyében Összesen: 10 db. CH-meddő fúrás a víztároló réteg felszine Kömp-6 Kömp-5 R-10 R-5 R-6 R-14 R-8 R-15 T = C f 3000 Fáb-4 a víztároló réteg felszine Makó m N 1 2 KISTELEK - MAKÓ - FÁBIÁN Kút jel Tároló tető Kömpöc mélység m Hőmérsékletek mért hőmérséklet C extrapol. tároló tető C 3000 m-ben C Kömpöc ábra: A nagy entalpiájú geotermális fluidum /nedves gőz/ termelésére alkalmas CH-meddő fúrások Csongrád megyében 3 Makó Fáb Összesen: 4 db. CH-meddő fúrás T f = C 5060m

10 Csongrád megyén kívül megvizsgáltam a Bács-Kiskun megyéhez tartozó Kiskunhalas-Kiskunmajsa környezetét is, az eredményeket a 6.ábrán mutatjuk be. A 7.ábra egy CH-meddő fúrás (Kiha-D-I) kútfejét mutatja be a vizsgált területen. ( a szerző felvétele, 2004)

11 N Mért Tároló hőmérséklet tető m m C m v v v v v v 60 C/km 50 C/km A kapcsolt ( villamos áramtermelés + termálhő kinyerés) rendszerű hasznosítás bázisai Kiskunhalas- Kiskunmajsa / Bács-Kiskun megye / Σ KKm jelű CH-meddő fúrás 25 db nagy entalp. CH-meddő fúrás - CH-meddőfúrás m 6.ábra: A nagy entalpiájú geotermális fluidum /nedves gőz/ termelés forrásoldali lehetőségei KISKUNHALAS Kiskunmajsa / Bács-Kiskun megye /

12 7. ábra: CH- meddő fúrás /Kiha D - I./ Kútfej (a szerző felvétele, 2005)

13 Az elvégzett analízis szerint: N Paraméterek Csongrád megye 1 A nagy entalpiájú CH-meddő fúrások száma, db 2 A nagy entalpiájú termálenergetikai kútpárok száma, db 3 Maximális kútfej hőmérséklet nagy entalpiájú geotermális fluidum termelésekor (várható), C Kiskunhalas A CH-meddő fúrás igénybevételének előnyei: - nem kell egy új, nagymélységű fúrást mélyíteni - ismert a rétegsor, ill. az összes, a fúrásban végzett mérés, vizsgálat stb eredménye - a CH-meddő fúrás átképzési költsége mintegy 80%-kal kisebb, mint egy új kút fúrása. A 8.ábrán a CH-meddő fúrás átképzésének, ill. az új geotermális projekt létesítésének folyamat vázlatát láthatjuk.

14 CH-KUTATÁS CH-meddő fúrás Kút gőz-víz átképzés keverék (nedves gőz) Geotermális fluidum termelő kút GEOTERMÁLIS PROJEKT Kutatási és megvalósíthatósági elő-tanulmány Rövíd próbatermeltetés Fogyasztási és hőpiaci felmérés Terheléses próbaüzem (hosszú termeltetési kisérlet) víztermelés vizvisszahelyezés * Hitel felvétel FOGYASZTÓK ORC Rétegvizsgálat MEGVALÓSÍTHATÓSÁGI TANULMÁNY (feasibility study) * A beruházás kezdete * A felszíni közhasznosító rendszer kiépítése * Próbaüzem gázmotor vízbelépés 8.ábra: CH-meddőfúrás átképzés ill. geotermális referencia /minta/ projekt

15 A tipus CH-meddő fúrás földtani műszaki adatai /CSONGRÁD megye, Kiskunhalas/ 1 Végmélység 2500 m 2 Tároló közetsor Mz /triász, kréta/, paleozoós 3 Litológia Dolomit, d.brecsa, mészkő, kvarcporfir 4 T r ( 2500 m-ben ) ~130 C 5 T f ~120 C 6 P r ( 2500 m ) 25,0 MPa 7 P f 1,5 MPa 8 Termelt geotermális fluidum mennyiség 9 Oldott gáz mennyiség víztermeléskor min m 3 /nap / 30 l/sec/ Min m 3 /nap 15 C 10 R 4 8 m 3 /m 3 11 Égéshő ~ kj/nm 3 12 Fűtőérték ~ kj/nm 3 13 A víz összes sótartalma ~15 g/l (NaCl 10,5) 14 ph 7,0 15 Tárolóréteg paraméterek 5.1 áteresztő képesség 5.2 tároló képesség 5.3 a beáramlás sugara 70,8 mm 2 *m 1,5 * 10-2 m/mpa m 16 Geotermális gradiens (átlag) 0,056 C/m

16 1 db nagy entalpiájú termálenergetikai kútpár 1.1. Közvetlen termálhő hasznosítás ( 1 lépcsőben, légtérfűtés) a.) a kútpár teljes hőteljesítménye, MW t : 14,0 b.) a termelt termálhő mennyiség, MW t h/év : Kapcsolt (villamos áramfejlesztés + termálhő kinyerés ) rendszerű kaszkád hasznosítás ( 2 lépcsős hasznosítás ) Villamos zöldáram termelés hőteljesítménye, MW e a.) bináris egység (ORC) : 3,70 b.) gázmotor (h=40%) : 8,8 c.) összesen; MW e : 12,5 (3,7+8,8) d.) a termelt villamos áram mennyisége, MW t h/év : Közvetlen termálhő hasznosítás (légtér fűtés), MW t : 5,68 Az összesen MW t : 18,38 / kútpár A hasznosított ( ) termálhő mennyisége,mw t h/év: /kútpár

17 2. A vizsgált területen / CSONGRÁD megye, Kiskunhalas / számított termálhő hasznosítási paraméterek Paraméterek Csongrád megye Kiskunhalas 1 Nagy entalpiájú termálenergetikai kútpárok száma Termálhő hasznosítási rendszer 2.1 Közvetlen termálhő hasznosítás Teljes hőteljesítmény, MW t Hasznosítható termálhő mennyiség,gwh/év 2.2. Kapcsolt rendszer (villamos áram, termálhő) Teljes hőteljesítmény, MWt Villamos áram teljesítmény, MW e A termelt villamos áram mennyisége, GW e h/év * A hasznosítható teljes termálhő mennyiség, GWh/év ,5 766, ,0 * Magyarország megújuló energia alapú villamos áram termelt mennyisége 2012-ben: 1 867,5 GW e h volt. ( ár-apály és geotermikus bázisú villamoserőművek nélkül), MAVIR, 2013

18 GEOTERMÁLIS VILLAMOS ÁRAMTERMELÉS Magyarországon alkalmazható villamos zöldáram termelési módszerek: 1. Kettős közegű /bináris/ áramfejlesztő egységen /ORC, Kalina/ T f = 170 C ig ORC = Organic Rankine Cycle A Kalina hatásfoka jobb, mint az ORC ; de az utóbbi a legelterjedtebb. 2. Gázmotoron / a geotermális fluidum oldott gáz felhasználásával. A termelt villamos áram mennyiség megoszlása egy adott kútpáron: Gázmotor/ORC = 70 / 30 % A geotermális villamos áram hatásfoka 5 15 % ( 9.ábra ) A 10.ábrán a gázmotoros villamos áramfejlesztés elvi kapcsolási rajzát láthatjuk egy hazai, tervezés alatt lévő geotermális minta projekt példáján.

19 Hatásfok,% 20 Miravalles U-5 Fáb Wabuska Husavik Otake Ortaháza * Onnesa Heber SIGC Nagyszénás-3 Nigorikawa 5 Amedee Brady y=0,09345x-2,32657 Steamboat SB-2 & A geotermális fluidum felszíni hőmérséklete. C * nem valósult meg 9.ábra: A geotermális áramfejlesztés hatásfoka a kútfej hőmérséklet függvényében /néhány külföldi erőmű ill. tervezett de nem megvalósult hazai alkalmazás esetében/. Forrás: Bobok, E. 5. ábra: A geotermális áramfejlesztés hatásfoka a kútfejhőmérséklet függvényében /néhány külföldierőmű ill. tervezett hazai alkalmazás esetében/ Forrás: 9. Bobok, E.

20 3, ,35

21

22 Generátor Gázmotor 155 C,30l/s,5ba r Túlhevítés Turbina Kondenzátor Generátor Bináris egység (ORC) 1,13MW vezetékre Hűtővíz Hűtőtorony Generátor Hőcserélők 30 l/s Fűtővíz vezeték Gáztermelési volumen: Nm 3 /nap R = 4,84 m 3 /m 3 Égéshő, KJ/m3 = Fűtőérték, KJ/m3 = Forgó szeparátor bar, 30 C Q=6,5 MW 95/70 C Növényhajtató ház Q=15 MW 70/30 C JELÖLÉSEK Geotermális fluidum Szekunder folyadék (ORC) /isobután/ Szeparált gáz AQUAKULTURA Hulladék gáz Hűtővíz 1 2 bar 1 2 bar Víztermelő kút Víznyelő kút Víznyelő kút Pylon Kft, ábra: A kapcsolt geotermális energiahasznosító rendszer vázlatrajza ( Kiskunság )

23 K22 K23 11.ábra: Próbaüzem felszíni telepítési vázlat K22 K23 kútpár Délkar Kft.,2008

24 A MOL Nyrt, a kertész kutyája Lope de Vega: A kertész kutyája kertész - kutya - szénakazal - birka A MOL Nyrt. nem foglalkozik a geotermiával, de mást sem enged foglalkozni! A Magyar Állam tulajdonában lévő CH - meddő kútállományt: - nem engedi értékesíteni, - igényt tart rá - a kiválasztott kútkönyveket zároltatja, stb A MOL Nyrt. törvényellenesen jár el! ( Szólni kell a kertésznek?! )

25 VÉGSZÓ A Csongrád megyében lévő összes nagy entalpiájú CH meddő fúrás minden adata rendelkezésre áll, de ez vonatkozik az ország összes ( db ) CH meddő fúrására. Ezek bevitele a hazai hasznosításba feltétlenül növeli a magyar geotermia lehetőségeit! Ezen kútállomány szó szerint a lábunk előtt hever, csak le kell hajolni érte! A lehajolás első lépcsőjét - geotermális referencia minta projektek, Zászlóshajó Projekt -ek kivitelezése jelenti, állami pénzeszközök /kockázati tőke/ bevonásával. Minden geotermális projekt a világon banki hitelből valósul meg!

26 Irodalomjegyzék 1. Horváth, F., Dövényi, P.: Nagy mélységű, magas entalpiájú geotermikus rezervoárok kutatási lehetőségeinek vizsgálata. Tanulmány, ELTE geofizikai tanszék, 1987.p Árpási, M.: A nagy entalpiájú, megújuló geotermális energia kapcsolt rendszerű (villamos áram termelés + közvetlen termálhőkinyerés) hasznosításának lehetősége Magyarországon. Kézirat, február, p Jenei, A.: Mit kezdjünk a magyar energiaimport-függőséggel? Népszabadság, 2012.március 7.,p Árpási, M.: A geotermális zöldáramtermelés forrásoldali lehetőségei. Magyar Ipari és Környezetvédelmi Magazin, június, p.2 5. Árpási, M.: Geothermal Update of Hungary Low Carbon Earth Summit, NEF2012, China, October 19-21, /Előadás/ 6. Árpási, M.: A magyar geotermia helyzete 2012, Budapesti Olajosok Hagyományápoló köre BOK 2013.január 31. /Előadás/

27 Csak az orosz atom, csak az orosz gáz? A magyar termálenergia meg sehol? A mostani Kormány sem jobb a Deákné vásznánál az energetikában?