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 2013. március 21.
BEVEZETŐ INFORMÁCIÓ 1. Az importált /Oroszország/ földgáz mennyisége (2012): 8,0-8,5 Mdm 3 /év, (MOL Nyrt, 2013) 2. Az import földgáz ára: 350-450 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!
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: - 100 C - nál nagyobb felszíni hőmérséklet - 1 000 m 3 /nap - nál nagyobb mennyiségű geotermális fluidum termelés - Az 1991. október 1-ig /OKGT és vállalatai/ létesült kataszterizált CH-meddő fúrás állomány Magyarországon: 3 093 db (BVH Kft. 2002) - A fenti állományból geotermális fluidum termelésre alkalmas CH-meddő fúrások száma: ~ 1 000 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.16-1986.I.31) adott bizonyságot /1.ábra/. - A nagy entalpiájú geotermális tárolókat (0-3 000 m) feltáró CH-meddő fúrások földrajzi elhelyezkedését a 2.ábra mutatja.
1.ábra: Gőzkitörés a Fábiánsebestyén-4 nagymélységű fúráson (1985-86)
2.ábra: A nagy entalpiájú geotermális rezervoárokat feltárt CH-meddő kutatófúrások földrajzi elhelyezkedése Magyarországon a 0-3000 m-es mélység intervallumban (Dövényi P.)
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
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).
0 100 200 300 400 500 1000 1500 10 11 C 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 ÜLLÉS 130 140 150 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Ü-15 Ü-20 Ü-21 Ü-23 Ü-24 Ü-28 Ü-31 Ü-36 Ü-ÉNy-3 Fkút-2 2580 2673 2510 2593 2597 3324 2751 3238 339 2291 2211 2396 2203 2318 2376 2578 2412 2288 3500 2550 136 134 129 143 138 153 152 133 168 143 170 162 165 176 166 198 183 188 145-180 165 172 181 171 176 189 171 - - v v 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Sz-1 Sz-2 Sz-5 Sz-6 Sz-7 Sz-8 Sz-9 Sz-10 Sz-12 Sz-13 2694 2770 2703 2715 2872 2806 3432 2807 3137 2735 2500 2641 2784 2625 2134 2650 2450 2770 2843 2580 130 132 122 138 138 142 128 139 124 136 142 153 132 149 197 157 177 143 138 141 154 148 130 156 189 159 154 149 130 150 60 C/km 160 170 180 SZEGED Összesen: 20 db. CH-meddő fúrás 190 200 2000 50 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-2 2702m Sz-10 Sz-5 2770m 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 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 3137m 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 /
10 20 50 100 150 190 C 100 RUZSA Hőmérsékletek 500 1000 60 C/km 50 C/km N 1 2 3 Kút jel R-5 R-6 R-8 Tároló tető mélység m 2466 2700 2844 1951 2089 2298 mért hőmérséklet tető tároló C C 123 139 135 extrapol. 160 176 164 3000 m-ben C 183 194 173 4 R-10 2400 2146 130 144 177 1500 5 6 R-14 R-15 2400 3300 2290 2619 138 151 144 187 177 171 2000 2500 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 =180-190 C f 3000 Fáb-4 a víztároló réteg felszine Makó-2 3300m 3500 4000 4500 N 1 2 KISTELEK - MAKÓ - FÁBIÁN Kút jel Tároló tető Kömpöc-5 3407 mélység m Hőmérsékletek mért hőmérséklet C extrapol. tároló tető C 3000 m-ben C 2633 128 167 183 Kömpöc-6 3500 2515 128 142 157 5.ábra: A nagy entalpiájú geotermális fluidum /nedves gőz/ termelésére alkalmas CH-meddő fúrások Csongrád megyében 3 Makó-2 5060 3300 130 202 119 5000 4 Fáb-4 2910 3000 186 184 180 Összesen: 4 db. CH-meddő fúrás T f =180-190 C 5060m
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)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Mért Tároló hőmérséklet tető m m C 2974 2764 147 2917 2666 140 2915 2781 153 2250 2250 141 2104 2042 123 2418 2415 142 1980 1882 120 1980 1911 122 1888 2083 127 1985 1917 123 1950 1913 122 1950 1908 122 1950 1888 122 1950 1950 122 2170 2170 121 2150 2024 123 2350 2350 130 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 / 7 16 12 8 10 12 14 9 5 11 15 17 2 4 6 1 3 Σ 17 + 8 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 /
7. ábra: CH- meddő fúrás /Kiha D - I./ Kútfej (a szerző felvétele, 2005)
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 32 14 16 7 180 140 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.
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
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.2 650 m 3 /nap / 30 l/sec/ Min. 15 000 m 3 /nap 15 C 10 R 4 8 m 3 /m 3 11 Égéshő ~20 000 kj/nm 3 12 Fűtőérték ~18 400 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 5 200 m 16 Geotermális gradiens (átlag) 0,056 C/m
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 : 122-640 1.2. Kapcsolt (villamos áramfejlesztés + termálhő kinyerés ) rendszerű kaszkád hasznosítás ( 2 lépcsős hasznosítás ) 1.2.1. 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 : 10 950 1.2.2. Közvetlen termálhő hasznosítás (légtér fűtés), MW t : 5,68 Az 1.2.1 + 1.2.2. összesen MW t : 18,38 / kútpár A hasznosított (1.2.1.+1.2.2.) termálhő mennyisége,mw t h/év: 159 432/kútpár
2. A vizsgált területen / CSONGRÁD megye, Kiskunhalas / számított termálhő hasznosítási paraméterek Paraméterek Csongrád megye Kiskunhalas 1 Nagy entalpiájú termálenergetikai kútpárok száma 16 7 2 Termálhő hasznosítási rendszer 2.1 Közvetlen termálhő hasznosítás 2.1.1. Teljes hőteljesítmény, MW t 2.1.2. Hasznosítható termálhő mennyiség,gwh/év 2.2. Kapcsolt rendszer (villamos áram, termálhő) 2.2.1. Teljes hőteljesítmény, MWt 2.2.2. Villamos áram teljesítmény, MW e 2.2.3. A termelt villamos áram mennyisége, GW e h/év * 2.2.4. A hasznosítható teljes termálhő mennyiség, GWh/év 224 1 962 294 200 1 752 2 550 98 1 103 128 87,5 766,5 1 116,0 * 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
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.
Hatásfok,% 20 Miravalles U-5 Fáb-4 15 10 Wabuska Husavik Otake Ortaháza * Onnesa Heber SIGC Nagyszénás-3 Nigorikawa 5 Amedee Brady y=0,09345x-2,32657 Steamboat SB-2 &-3 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 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.
3,2 800-1,35
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: 15 000 Nm 3 /nap R = 4,84 m 3 /m 3 Égéshő, KJ/m3 = 20 948 Fűtőérték, KJ/m3 = 18 898 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, 2003 10. ábra: A kapcsolt geotermális energiahasznosító rendszer vázlatrajza ( Kiskunság )
K22 K23 11.ábra: Próbaüzem felszíni telepítési vázlat K22 K23 kútpár Délkar Kft.,2008
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?! )
VÉGSZÓ A Csongrád megyében lévő összes nagy entalpiájú CH meddő fúrás minden adata rendelkezésre áll, de ez vonatkozik az ország összes ( 3 093 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!
Irodalomjegyzék 1. Horváth, F., Dövényi, P.: Nagy mélységű, magas entalpiájú geotermikus rezervoárok kutatási lehetőségeinek vizsgálata. Tanulmány, ELTE geofizikai tanszék, 1987.p.120 2. Árpási, M.: A nagy entalpiájú, megújuló geotermális energia kapcsolt rendszerű (villamos áram termelés + közvetlen termálhőkinyerés) hasznosításának lehetősége Magyarországon. Kézirat, 2012. február, p.12 3. Jenei, A.: Mit kezdjünk a magyar energiaimport-függőséggel? Népszabadság, 2012.március 7.,p.14 4. Árpási, M.: A geotermális zöldáramtermelés forrásoldali lehetőségei. Magyar Ipari és Környezetvédelmi Magazin, 2012. június, p.2 5. Árpási, M.: Geothermal Update of Hungary Low Carbon Earth Summit, NEF2012, China, October 19-21, 2012. /Előadás/ 6. Árpási, M.: A magyar geotermia helyzete 2012, Budapesti Olajosok Hagyományápoló köre BOK 2013.január 31. /Előadás/
Csak az orosz atom, csak az orosz gáz? A magyar termálenergia meg sehol? A mostani Kormány sem jobb a Deákné vásznánál az energetikában?
Köszönöm szíves figyelmüket!
MELLÉKLETEK ( 5 DB ) Szeged, 2013.március 21.