ÉAOP-1.1.2-2008 - 0009 TERMÁL-INNOVÁCIÓ AZ ÉSZAK-ALFÖLDI RÉGIÓBAN H BÁNYÁSZATI LEHET SÉGEK ÉS H SZONDAVIZSGÁLATOK Dr. Kozák Miklós Buday Tamás Debreceni Egyetem Ásvány- és Földtani Tanszék
A Földünkön jelenleg ismert geotektonikai egységek (kratonok, táblák, orogén övek, vulkáni szigetívek,óceáni medencék vulkáni szigetsorai, középóceáni riftek környezete) eltér adottságúak geotermális értelemben. Ezek mindegyike képviselve van Európában is. Közülük kitüntetetten kedvez adottságú Izland, amely egy kiemelt riftrendszeren ül, s ahol a távolodó lemezszegélyen felnyomuló magmák er sen felf tik a környezetet. Kedvez Olaszország és Görögország néhány területe, ahol szubdukciós mechanizmus okoz vulkánosságot és felf t dést, ahol azonban gyakoriak a földrengések és veszélyt jelentenek a vulkánkitörések. Hazánk egy közel 150 millió éve bezáródó és felgy r d orogén öv (Alpida-rendszer) relative fejletlen, vékony, kontinentális kérg, köztes medencéjének területén, a Pannon-medencében, az átlagosnál jobb geotermális adottságokkal rendelkezik.
Geotermikus jelenségek eloszlása a Földön A legintenzívebb földi h áram értékek a szétnyíló lemezszegélyeken, a riftek mentén mutathatók ki. A legkisebb értékek a kratonokon, táblákon, valamint a passzív lemezszegélyek mentén mérhet k A térkép a litoszféra lemezek határait mutatja be. A vulkánosság a szigetívek mentén legaktívabb, ezt követik az orogén hegyláncok.
F tektonikai egységek
F tektonikai egységek
A földkéreg f jellegzetességei a Pannon-medencében A Pannon-medence egyedi arculatú alrendszere egy fejl d orogén övnek. Területét még be nem záródott hegyláncok övezik. Aljzata teljes egészében kontinentális kérg, anyaga igen változatos korú és összetétel átkristályosodott (metamorf) sziliciklasztos és karbonátos k zetekb l, valamint granitoid vonulatokból áll. Szerkezete orientált, jelenleg ÉK-DNy-i csapású pásztákra tagolódik, melyeket haránttörések szabdalnak sakktábla szer vé. Gyakoriak benne a fel- és áttolódásos pikkely takarók, valamint a köztes árok szerkezetek. A kéreg rendellenesen vékony a környez kontinentális területekhez képest.
A földkf ldkéreg vastagsága ga és s szerkezete hazánkban Gravitációs adatokból meghatározott kéregvastagsági térkép (ELGI) A Pannon Geotraverz (PGT-1) mélyszeizmikus szelvény (ELGI)
Az aljzat szerkezeti pásztái, feltolódási takarófrontjai, és a PGT szelvény nyomvonala
PGT-1 mélyszeizmikus szelvény ÉÉNY DDK
Az aljzat szerkezet értelmezési lehet ségei Jelenleg ellentmondásosak. A szerkezet fejl dés és a vulkanotektonika ma elfogadott irányzatai nem kompatibilisek. Szerintünk a nagy horizontális eltolódások valószín tlenek, a feltolódásos takarók igazolhatóak. Ezek határozzák meg az aljzat geotermális adottságait és a h bányászat lehet ségeit.
(Dövényi et al. 1983 alapján)
A mélyfúrással feltárható h termelési mélységszintek Aljzat: 1000 4000 m között érhet el, a legnagyobb fúrások is csak 50-400 (-2500) m-t haladtak benne. Id sebb medencekitölt üledéksor: medencealjzattól a pannóniai vízadókig tartó vegyes, rendszerint nem víztartó (paleogén, miocén vulkanoszediment, alsó pannóniai) rétegekb l, nem víztartó, f leg másodlagos porozitású Víztartó medencekitölt üledéksor: 1000 1500( 2300) m-es mélységt l a felszínig ebben a fluidummozgás miatt a h terjedésnek mások a jellegzetességei, mint az ez alatti részeken termálvízadó zónák (400 500 m alatt érhet el) ivóvizes zóna
H termelés a vízadó zónákból A h kitermelés lehet Nyílt rendszer : rétegb l fluidum (víz, g z) által, energetikai hasznosítás esetén kötelez visszasajtolni. Limitáló tényez a vízadó mélysége és a geotermikus gradiens. Zárt rendszer : a h a fúrólyukban elhelyezett h cserél segítségével jut a felszínre
350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 450000 500000 550000 600000 650000 700000 750000 800000 850000 900000 C o 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 H mérséklet a termálvízadókat tartalmazó fels pannóniai összletek alján (MGSZ) H mérséklet az aljzat felszínén (MGSZ) 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 450000 500000 550000 600000 650000 700000 750000 800000 850000 900000 C o 250 240 230 220 210 200 190 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10
A hévizes vízadók jellemz i A nyílt rendszereknél meghatározandók: litológia (k zetváz) összetétel, kor, konzisztencia, tektonizáltság (tagoltság) porozitás h - és vízvezet, illetve -raktározó képesség hidrodinamikai paramétek (hévizes, ivóvizes rétegek) Túlhasználat kerülend, mert kompakció, hozamesés, h mérsékletcsökkenés; oldottanyag-tartalom csökkenése következhet be. Mérsékelni kell a vízkövesedést energia- pazarlást bakteriális szennyezéseket
A mélyzóna feltárásának el nyei és korlátai Nagy entalpiájú, nagy energias r ség öv Az aljzat bizonytalan litológiai és szerkezeti karakter (pl. aljzat breccsaövei, feltolódási zónák). A lejt s breccsaövek nagy felület h átadók lehetnének. Bizonytalan hidrogeotermikai viselkedés Nagy beruházási költség Hiányzó kísérleti tapasztalatok
HDR (EGS) technológiák fluidummentes k zetek a mélyrezervoár nem tartalmaz fluidumot a h energiát vízbesajtolással és -kitermeléssel hozzák a felszínre (nyílt) a felhozott forró g z/víz er m vekben felhasználható Soultz, Fr. jelenleg kísérleti stádiumú a besajtolás során megn a szeizmicitás a magas oldottanyag-tartalom eltöm déseket okoz a rezervoár repedéshálózatában
Áramtermelési célú HDR elvi vázlata
HDR kísérleti projektek Európában
Soultz-i HDR projekt fúrásainak elvi rétegoszlopa termokarotázs görbével
GEOHIL technológia (svájci kisérlet) mélység 8600 m eredeti talph m. 265 C vízhozam 130 m 3 /h lemen vízh m. 75 C kifolyó vízh m. 155 C h lépcs 80 C
A földkéreg becsült h eloszlása hazánkban (5 km-re a tengerszint alatt) (Genter et al. 2003 nyomán módosítva) Hazánk geotermikus adottságai sokkal kedvez bbek, mint az alpi és nyugat-európai országoké. Fejlesztések egyik f iránya a mélység felé kiterjesztett elméleti és gyakorlati kutatás lehet.
Mély zónák zárt h cserél i A képen Kovács Sándor szegedi energetikus szabadalma Elméleti kutatás alatt álló elképzelés. A TÁMOP geotermális projekt (lásd következ dia) keretében egy hasonló mélyh bányászati elképzelést modellezett Dr. Bobok Elemér és Dr. Tóth Anikó miskolci kutatók zárt rendszer beli kút esetére. Számításaik szerint korlátozott teljesítményre képes az így kialakított rendszer. A téma továbbkutatást igényel.
Folyamatban lev kutatásaink A Debreceni Egyetem M szaki Kara által elnyert, nemzetközi EU pályázat (TÁMOP-4.2.2.-08/1/2008-0017) geotermális projekt célja Geotermális rendszerek fenntarthatóságának integrált modellezése Ennek keretében a DE Ásvány- és Földtani Tanszéke által vezetett 3. munkacsoport a Hidrogeotermikus rendszerek és földtani vetületeik témát kutatja miskolci, budapesti, nyíregyházi és külföldi szakemberekkel együttm ködésben. Az alapkutatás vizsgálati célterülete a Tiszántúl, annak minden mélyfúrással és geofizikai módszerekkel elérhet víztartó és nem víztartó mélységzónája, s az egyes zónák ill. a h bányászati létesítmények kölcsönhatásainak elemzése. A Debrecen Ny-i határában létesített monitorozott h szonda rendszer, évi több mint 700000 adatának eddigi értékelése során meglep eredmények születtek. A vártnál sekélyebb a neutrális zóna, a csoportosan telepített szondák távolságát növelni kell, a földi h áram a felszín közelben az aktívan termelt ivóvizes zóna h t és diffúz hatása miatt kisebb a vártnál.
KÖSZÖNJÜK A FIGYELMET!