Geotermia Expressz Mérnöki Tanácsadó Iroda Kft. Kujbus Attila ügyvezető igazgató Kezeljük helyén az EGS típusú geotermikus erőmű lehetőségeit Magyar Termálenergia Társaság konferenciája Szeged, 2013. március 21.
Földhő alapú elektromosáram termelés Hagyományos, hidrotermális rendszer, meglevő rezervoár letermelésével Javított kihozatalú geotermikus rendszer, EGS (Enhanced or Engineered Geothermal System) Meglevő rezervoár áteresztőképességének javítása Új, mesterséges rezervoár létrehozása (HDR) EGS megfogalmazása a NER300 EU tenderben: EGS is a type of geothermal system based on artificial water injection in hot underground reservoir whose permeability has been created or improved artifically. Az EGS olyan geotermikus rendszer, mesterséges víz-injektáláson alapuló földalatti rezervoár, amelyet mesterségesen hoztak létre, vagy javítottak. 2
EGS fogalma az EGEC szerint Enhanced or engineered geothermal systems use the heat of the Earth where no or insufficient steam or hot water exists and where permeability is low. The process involves enhancing permeability by opening pre-existing fractures and/or creating new fractures and increasing the heat exchange surface. Heat is extracted by pumping a transfer medium, typically water, down a borehole (injection well) into the hot fractured rock and then pumping the heated fluid up another borehole (production well) to a power plant, from where it is pumped back down (recirculated) to repeat the cycle. Javított kihozatalú geotermikus rendszer a Föld hőjét használja olyan helyen, ahol nincs elegendő forró víz vagy gőz, és ahol az áteresztőképesség alacsony. A folyamat az áteresztőképesség javítását jelenti már meglévő repedések megnyitásával vagy új repedések kialakításával, ezáltal növelve a hőcserélő felületet. A hő úgy termelődik ki, hogy egy hőhordoző közeget általában vizet sajtolunk be a kialakított repedezett kőzetbe besajtoló kúton keresztül és a felmelegedett közeget egy termelő kúton keresztül kitermeljük, bevezetjük a geotermikus erőműbe, majd a lehűlt közeget újraforgatjuk. 3
Hidrotermális és EGS rendszer közti különbség 4
EU által támogatandó EGS projekt kategóriák Compressional fields (túlnyomásos mezőkben). Hivatkozási terület: Pannon medence Tensional stress fiels (feszültséggel terhelt mezők). Hivatkozási terület: Rajna völgy körüli formációk Areas with deep compact sedimentary and granite rocks and other cristalline structures (olyan területek, ahol nagymélységű tömörült üledék és gránit kőzet, vagy egyéb kristályos szerkezetek találhatók). Hivatkozási terület: Észak-Németország In deep limestone (nagymélységű mészkőben). Hivatkozási terület: Bajor medence Megjegyzés: a kategóriák egyszerre tektonikus és litológiai megközelítésűek 5
200 o C izotermák mélysége a tengerszinttől 6
Magyarország földtani lehetőségei Mért hőmérsékletek Európában 5000 méter mélységben (EGEC nyomán) Geotermikus potenciál Európában (EREC és EGEC nyomán) 7
200 o C izotermák mélysége a tengerszinttől Mélység: 3500 4500 m. a felszíntől 8
Bináris geotermikus erőmű teljesítmény görbék 9
Közép méretű geotermikus erőmű modell > 5 MW el EGS első modell EGS második modell Hévíz hozam, kg/s 70 (2 X 35) 90 (3 X 30) Kútfej hőmérséklet, o C 220 195 Bruttó elektromos teljesítmény, kw ~ 6.000 ~ 6.000 Kihívások az első modellben Hőmérséklet elérése Legalább 4500 m Hosszú fúrási szakasz a kristályos alapzatban Magas hőmérsékletű búvárszivattyú Bináris vagy flash rendszerű Kihívások a második modellben 3 termelőkút együttes működése A harmadik kút költségei 90 kg/s hozam visszasajtolása Csak bináris rendszerű lehet 10
Optimális mélység/helyszín meghatározása (a térkép Prof. Dr. Tóth J. éd Prof. Dr. Szűcs P. munkája) 11
Alternatívák a rezervoár helyének meghatározásában 1. Karbonát vagy kristályos alapzat? 2. A kristályos alapzat behatárolása. 3. Távolság meghatározása az üledékektől, a szennyeződések elkerülése céljából. 4. Kútpálya költség-kockázat otpimalizálása. 12
Hőmérséklet az alaphegység felszínén, o C (forrás: MFGI) Derecskei árok Békési süllyedék Makói árok
EGS műszaki koncepció Kérdések: 1. Hogyan érjünk el több mint 5 MW e teljesítményt? 2. Üledék vagy alaphegység? 3. Karbonát vagy kristályos alapzat? 4. Hol vannak jó potenciállal rendelkező területek? Koncepció: Az EGS technologia alkalmas 5 MW e teljesítmény meghaladására. Az alaphegységben kialakított rezervoárral jelentősen csökkenthetjük a vízkémiai jellegű kockázatokat. Kristályos alapzat látszik a legjobb kőzettestnek. Medence oldalakat kell megvizsgálni és optimális kútpályát kell választani. További kérdések: Rétegrepesztés kristályos alapzatban Kútleosztás Bináris vagy flash rendszerű erőmű Magas hőmérsékletű búvárszivattyú 14
A hazai földhő alapú villamosenergia termelés kilátásai Erőmű modell, MW el Mélység a Pannon medencében (m) Hévíz hőmérséklet sáv ( o C) Átlagos elektromos teljesítmény (MW el ) Becsült erőmű darabszám Összes teljesítmény (MW el ) 5-12 > 4000 160-200 8 3 24 2-5 3000 4000 120-160 3 7 21 max. 2 < 3000 < 120 1.0 12 12 Total 2.6 22 57 A program függ az alábbiaktól: Kutatás-Fejlesztés Szabályozások Engedélyeztetések Makrogazdasági háttér EU és Magyar Kormány támogatások 15
Geotermia Expressz Mérnöki Tanácsadó Iroda Kft. Kujbus Attila ügyvezető igazgató Allé Corner Irodaház, 1117 Budapest, Október huszonharmadika u. 8-10 Telefon: +36 70 618 1824 E-mail: akujbus2010@gmail.com