Távfűtési rendszerek geotermális hőellátással

1. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Távfűtési rendszerek geotermális hőellátással DR GARBAI LÁSZLÓ Ph.D DR KONTRA JENŐ Ph.D Távhőkonferencia Velence

2. Magyarországon – a rendkívül kedvező geotermális adottságok mellett – igen csekély mennyiségű a lakás kommunális hőfelhasználás területén működő hőenergia ellátó rendszer. Fejlett fürdő- és gyógyfürdő létesítmények üzemelnek országszerte, sok mezőgazdasági termesztőtelep alaphőellátása geotermális bázisú. A kistelepülési táv-hőellátás kifejlesztésre vár. Nem teljeskörű a meglévő hévízkutakból nyert energiahordozók – hévíz és kísérőgázok – energiahasznosítása. A kishőmérsékletű fűtések még mindig nem terjedtek el a hőforrás oldalnak megfelelő mértékben. A tisztán geotermális bázisú hőellátásokat célszerűen át kell alakítani a vízkészlet gazdálkodás követelményei szerint. A legalább 50°C felszíni hőmérsékletű hévízrendszerek és az épületfűtések össze-illeszthetők.

3. TERMÁLENERGIA FELHASZNÁLÁS A TÁVHŐBEN[GJ/év] Megszűnt: Kapuvár, Mosonmagyaróvár, Makó. Működő újabb rendszerek: Bóly, Veresegyház, Kistelek. Előkészítés alatt: Miskolc, Vácrátót.

4. A.) Meglévő távfűtési rendszer fosszilis energia ellátással – geotermális alaphőellátással. Kazántelepi csúcshőellátás- Épületek változatlan épületfizikai állapotban. A/1. Meglévő távhőrendszer konvekciós hőleadókkal, a szekunder rendszer meghagyásával: csúcshőtermelő szükséges, nincs épület fogyasztói hőigényváltozás, nagy teljesítményű, a névleges hőigényeket önmagában is kielégítő hévízmű esetében is szükséges a kazántartalék kapacitás. Előnye: a csúcshőtermelő éves energiahordozó felhasználása csekély mennyiségű, az éves energia költség kisebb, mint a tisztán fosszilis energiával üzemelő rendszer esetén.

5. Előnye: • kevés csúcshőigény, • fosszilis energia költségmegtakarítás, • környezetvédelmileg kedvezőbb (zárt rendszerrel). • A/2. A fogyasztói oldal épületfizikailag változatlan • szekunder oldalon a hőleadók bővíthetők, • szekunder oldali fizikai felújítás, • csúcshőtermelő igénybevétele.

6. B.) A meglévő épületek épületfizikai javításával • kisebb hőigények, • tisztán geotermális hőforrás oldal is elegendő lehet. B/1. Épületek felújítása után • hőeladók cseréje vagy régi szekunder rendszer, • mesterséges szellőzés létesítése, állagvédelem, • ha változik a hőmérséklet lépcső • vagy kisebb előremenő hőmérséklet:

9. A geotermális energia Belső energia áramlása: földkéreg, köpeny és mag tömege által tárolt hő  hőáram a felszín felé. Legnagyobb hazai hő- és víztároló kőzet (homokkő) fajhője 0,855 kJ/kgK Fluidumbányászat mélyfúrású kutakból. Intenzív földi hőáram az Alföldön: q = 60 mW/m2 helyett kb. 100-120 mW/m2 Geotermális gradiens:  Hi = a rétegek vastagsága i = hővezetési tényező Rétegeken belül állandó a hőáram és lineáris a hőmérséklet eloszlás:

10. Alföld: Gyorsan süllyedő, üledékes fiatal medence instacioner hővezetés: Hőmérsékleteloszlás: A geotermális gradiens nem állandó: A földi hőáram a mélységgel nő: • Zárt tároló termikus állapota: • hőmérséklet • nyomás állandó termeltetés az idő függvényében a rezervoár tárolóképessége Túlnyomásos zárt tárolóból rugalmas tágulással p1-p2 nyomáscsökkenés hatására kitermelhető az M folyadéktömeg.

11. Felsőpannon rétegekben: • UTÁNPÓTLÓDÓ ZÁRT TÁROLÓ • a kitermelt mennyiség függ az utánpótlódás intenzitásától, • optimális kitermelést kell elérni, • kedvezőtlen, ha lehűlt víz áramlik be a víz-gőz keverékkel töltött tárolóba. • A megnyitott tárolóra vonatkozó tömeg mérleg:  = porozitás  = kompresszibilitás az utánpótlódást adó tárolóra: a két tárolót összekötő térben a nyomásesés: A kitermelhető mennyiség: (t2 idő alatt)

13. TERMELŐ KÚT MESTERSÉGES TERMELTETÉSŰ ÖNNYOMÁSÚ VÍZKEZELÉS ÁTMENETI TÁROLÓ TOVÁBBÍTÁS SZEKUNDER KÖR HŐCSERÉLŐ VÍZKEZELÉS FELSZINI VÍZELHELYEZÉS ÁTMENETI TÁROLÓ KÖZVETETT RENDSZERŰ NYITOTT HÉVÍZRENDSZER BLOKKSÉMÁJA VÍZVISSZASAJTOLÁS

14. HÉVÍZVISSZASAJTOLÁS • Felsőpannon réteg: • A hévíz kőzetmátrixban párhuzamos áramlás van. • Termelőkút és besajtoló kút azonos térfogatáramú. • Koordinátarendszer a síkáramlás sebességével egyező x irányban. • l távolságra a két kút. • A komplex potenciálok:   párhuzamos forrás nyelő áramlás Cél: sebességi mező és áramvonalak zérus áramvonal (Cassini görbe) A két áramlási tartomány nem keveredik.

15. Előnyei: - a rezervoárban nincs nyomáscsökkenés, - csekély a kőzet lehűlése, - a kőzetváz hőjét is kitermeli, - nincs a felszínen hévízszennyezés, - azonos vízadó rétegbe jut vissza a lehűlt fluidum. Hidrodinamikailag zárt tároló. Termodinamikailag kvázi zárt tároló. Eltérések lehetnek: - nem azonos termelt és visszasajtolt vízmennyiség, - több kutas rendszer, - időben változó termelés, üzemvitel. Speciális eset: Más rétegbe történő visszasajtolás: (pl. Szentes városi II. hévízkút)