A geotermikus energia hasznosításának környezeti vonatkozásai Reinhardt Anikó ELTE TTK Környezettudomány 2009 Témavezetı: Prof. Kiss Ádám
Bevezetés A földhı eredete A földhı hasznosításának elvi alapjai, környezeti hatásai A lakosság energiafelhasználása Magyarországon Eredmények Összefoglalás
Bevezetés Növekvı népesség Egyre fokozódó energiaigény Fosszilis készletek problémái Igény egy kimeríthetetlen energiaforrásra Megoldás lehet: atomenergia és megújuló energiák Egyik legígéretesebb megújuló energiaforrás: geotermikus energia
Célkitőzés Összefoglaló jellegő munka A környezetfizika szemszögébıl (fizika, földtudomány, környezetvédelem) Átfogó kép a hasznosításról és a környezeti hatásokról
A földhı eredete Általános áttekintés: A Föld hıjének eredete vitatott Legnagyobb részt a Föld belsejében felhalmozódott hosszú felezési idejő radioaktív atommagok bomlási hıjébıl származik. (60%- 100%) Radioaktív izotópok Felezési idı 232 Th 1,4*10 10 év 238 U 4,5*10 9 év 235 U 0,7*10 9 év 40 K 1,3*10 9 év
Föld hıeloszlásának vizsgálata Bizonytalan adatok Közvetlenül mért: csak a földkéreg legfelsı része(kb. 10 km mély) Közvetve: földrengéshullámokkal
Geoneutrínók detektálása Új módszer a Föld belsejének megismerésére β-bomlás során keletkeznek Lényege: nem a sőrőségrıl, hanem a kémiai összetételrıl ad információt Radioaktív izotópok elıfordulási koncentrációjából kiszámítható a hıteljesítmény Jelenleg folyó japán kísérlet: KamLAND (2005)
Modellek Globális hıáram: 30-44 TW Ebbıl a radioaktív eredet: 19-31 TW Nagy bizonytalanság, többféle modell: Geokémia: BSE (K:U:Th=1:1:4) Alternatív modellek: -FUL_RAD -Kálium a Föld magjában -J. Marvin Herndon: urán tenyésztıreaktor
A Pannon-medence jellemzıi Hıáramsőrőség szárazföldön Geotermikus gradiens (mw/m 2 ) ( C/km) világátlag 65 30 Magyarország 80-110 50
A kéreg és a köpeny határa: a Mohorovičić felület mélysége
Áramfejlesztés célú hasznosítás -gızturbinás 150 C (szabad gızkibocsátás vagy kondenzációs) -segédközeges 100 C -EGS: hidraulikus rétegrepesztés Kaszkádszerő hasznosítás
Elektromos erımővek jellemzı kibocsátási értékei
Egyéb környezeti hatásai Zajszennyezés (70-83 db) A kitermelt víz szennyezıdése Oldott anyagok (szennyezıanyag, hasznosítva nyersanyag) Területigény Felszíni süllyedés, szeizmikus zavarok Hıszennyezés
Kisléptékő hasznosítás Szintén függ a közeg hımérsékletétıl Ezért a környezeti hatások is különbözhetnek Példák: -Jégmentesítés -Balneológia -Ipar -Mezıgazdaság
Mezıgazdaság Öntözés Talajfőtés Vízi állatok tenyésztése Túl magas hımérséklető, magas oldottanyag-tartalmú vizek nem hasznosíthatók közvetlenül
Hıszivattyú Olyan hıfokú energiát von el a hıforrásként használt közegbıl, ami közvetlenül nem hasznosítható hımérséklető Ezt a hıenergiát külsı energia befektetésével magasabb hımérséklető, hasznosítható hıvé alakítja
Hıszivattyú Használható főtésre, hőtésre, medencefőtésre, használati melegvíz elıállítására Falfőtés: hıáramlás miatt jobb a hıérzet Talajkollektor, földhıszonda
Magyarország lakosságának energiafelhasználása Közel 80% főtésre, fıleg fosszilis tüzelıanyagok elégetésébıl
A térfőtés típusai Magyarország: 2007- ben 664000 távfőtött lakás volt (lakásállomány 18%-a) Ezeknek több, mint egyharmada Budapesten
Távfőtés Biztonságos Távfőtı egységekben égetik el a tüzelıanyagot Csıvezetéken át jut el a hı a lakásokba Szállítóközege lehet gız vagy víz
Épületközpontú főtés Lakásállomány 3 %-a (nagy részük gázkazán) Több lakást is el tud látni Ha a főtés egyedileg szabályozható és mérhetı, kényelmesebb lehet, mint a távfőtés Kevesebb hı vész el a szállítás során Jó hatásfokú lehet: akár 100% feletti érték (kondenzációs kazán)
Egyedi főtés és helyiségfőtés A lakások közel 36%-ának főtését egyedi kazán látja el (fıleg gázkazán) A lakások megmaradt hányadát, mintegy 43%-át egyéb módon főtik (helyiségfőtés) Gázzal vagy hagyományos módon főtenek, a villannyal történı főtés aránya elenyészı
A lakosság energia-felhasználása a KSH adatai alapján
Eredmények 2/1 Összefoglaltam a Föld hıjének eredetét, a legújabb kutatási eredményeket és modelleket, amelyek a Föld belsejének pontosabb megismerését szolgálják A legígéretesebb módszert, a neutrínók detektálását mint fontos fizikai módszert részletesen is tárgyaltam Megvizsgáltam a kis és nagy skálájú geotermikus energia hasznosításának jelenlegi helyzetét és elvi alapjait Összefoglaltam a közvetlen és közvetett hıhasznosítás elınyeit és hátrányait, azok környezeti hatásait és a hasznosítás fizikai korlátait, valamint a Pannon-medence geológiai adottságait
Eredmények 2/2 Elemeztem a magyarországi lakótérfőtés helyzetét statisztikai adatok segítségével Összefoglaltam a különbözı főtési módokat és alkalmazásuk arányát Szintén statisztikai adatok segítségévelmegbecsültem, hogy Magyarország lakossága mennyi fosszilis energiahordozót használ főtésre egy év alatt A tüzelıanyagok főtıértékének figyelembevételével kiszámoltam, hogy a lakosság évente 150 PJ energiát használ főtésre (az ország teljes energiafelhasználásának, 1120 PJ-nak a 13%-a)
Összefoglalás 2/1 A geotermikus energia hasznosításának vizsgálata egy folyamatosan fejlıdı terület Dolgozatomban a geotermikus energia hasznosítását a környezetfizika szempontjából vizsgáltam A folyamatos kutatásoknak köszönhetıen sok új módszert és eredményt foglalhattam össze A jövıben még várhatóak újabb kutatási eredmények és pontosítások mind a Föld belsı szerkezetét, mind a hasznosítás módját illetıen A geotermikus energia szélesebb körben való elterjesztéséért sokan dolgoznak A magas beruházási költségek miatt ma még kevesen választják ezt a főtési módot, ezért fontos a hıszivattyúk versenyképességének növelése
Összefoglalás 2/2 A környezeti hatások is sok területre kiterjednek, érintik a levegıminıséget, a felszíni és felszín alatti vizeket, szeizmikus zavarok, hı- és zajszennyezés léphet fel Ezeket mind megvizsgálva összehasonlíthattam a geotermikus energia felhasználását a fosszilis energiahordozók elégetésével, illetve a Magyarországon jellemzı főtési szokásokkal A sokrétő elemzésnek és összehasonlításnak köszönhetıen rálátást kaptam a hasznosítás és a környezeti hatások témakörére Az Energiaközpont Kht. adatai szerint Magyarországon 63,5 PJ energiát nyerhetnénk a geotermikus energiából évente, ezzel szemben 2006-ban mindössze 3,6 PJ energia származott ebbıl a forrásból
Köszönetnyilvánítás Kiss Ádám Professzor Úr Központi Statisztikai Hivatal Könyvtárának dolgozói
A geotermikus energia hasznosítása Magyarországon