1. dia

1
Termálvizek és geotermia Doktori
kurzus kurzuskód gggn9224 tárgyfelelos Mádlné
Dr. Szonyi Judit és Dr. Lenkey László
A geotermikus készletek osztályozása és
készletbecslés
1-4. fejezet Mádlné Szonyi Judit 5. fejezet
Lenkey László
2
A geotermikus készletek osztályozása és
készletbecslés
1. A geotermikus készletek osztályozása 1.1. A
MCKelvey-diagram 2. Készletszámítási
módszerek 2.1. Felszíni hoáram módszer 2.2.
Térfogati módszer 2.3. Kitermelési tényezo 3.
Tározó típusokra kifejlesztett térfogati
módszer 3.1. Melegvizes víztartók 3.2. Töréses
szerkezetek 3.3. Kristályos kozetek 4.
Németország geotermikus potenciálja 5.
Magyarország geotermikus potenciálja
3
Magyarországon a készlet szinonimájaként a vagyon
kifejezés használatos. (In situ állam tulajdona,
kitermeléssel megy át a bányavállakozó
tulajdonába.) A gondolkodás a bányatörvény
fogalomrendszerét követi.
Geotermikus energiavagyon a geotermikus energia
számítással vagy becsléssel meghatározott része.
A MCKelvey-diagram
4
Geotermikus alapkészlet a teljes hoenergia, mely
a földfelszín egy adott területe alatt
található Kinyerheto alapkészlet Földtani
vagyon a teljes hoenergia, amely a földfelszín
egy adott területe alatt a földkéreg felso 7
km-ében található (hazánkban 5 km a számbavételi
határ) Nem kinyerheto alapkészlet ami a
kinyerheto alapkészlet alatt található Hasznos
kinyerheto alapkészlet Hasznos földtani
vagyon az elkövetkezendo 100 évben gazdaságosan
és legálisan kitermelheto készlethányad Maradék
kinyerheto alapkészlet fokozatosan fejlodo
technológiát és egyre kedvezobb gazdasági
körülményeket feltételezve sem termelheto ki a
közeljövoben gazdaságosan
A MCKelvey-diagram
5
Ismert vagyon a geotermikus energia azon
jellegzetes koncentrációi, melyeket ismerünk és
melyeket fúrás, geokémiai, geofizikai és
geológiai vizsgálatok bizonyítanak Reménybeli
vagyon a geotermikus energia azon
nem-jellegzetes koncentrációi, melyek léte a
nagyléptéku geológiai tudáson és elméleteken
alapszik, fúrással vagy egyéb módon nem
bizonyított Tartalék vagyon a hasznos földtani
vagyonon belül az ismert de jelenleg gazdaságosan
nem kinyerheto hányadot jelenti Ipari vagyon a
vagyonnak beazonosított (fúrásos, geokémiai,
geofizikai, geológiai módszerekkel) és
gazdaságosan, jogilag is megengedett módon
kiaknázható része
A MCKelvey-diagram
6
2. Készletszámítási módszerek

• felszíni hoáram
• térfogati
• sík törésfelület
• magmás homérleg

módszerek
7
2.1. Felszíni hoáram módszer
P P1 P2 P1 A qa P2 r Qt cw
(Tw - T0)
P felszíni hoteljesítmény W P1 konduktív
hoteljesítmény W P2 konvektív
hoteljesítmény W A felszín m2 qa
átlagos hoáramsuruség Wm-2
? Qt tömegáram kg/s cw a víz fajhoje
J/kgC Tw vízhomérséklet a mélyben C T0
felszín homérséklete C
8
i 1,2, kilépési helyek Twi az i
forrás/kút homérséklete a mélyben C To
felszín homérséklete C H P ?t H a
rendszer teljes hoenergiája J ?t a lehulés
idointervalluma s
9
2.2. Térfogati módszer
Hi cvi Vi (Ti To) Hi a kozettest
teljes hoenergiája J i kozettest
sorszáma Vi a kozet és fluidum térfogata
m3 Ti a kozet és fluidum homérséklete a
mélyben C To a kozet és fluidum
homérséklete a felszínen C cvi fajho
(kozetváz és víz fajhoje) Jkg-3 C-1
10
Hi Hir Hiw Hi (1 fti) cri ?ri Vi
(Ti To) fti cwi ?wi Vi (Ti To)
Hir a kozet által tárolt hoenergia
J Hiw a folyadék által tárolt
hoenergia J ?ri a kozet átlagos surusége a
tározó térfogatában kgm-3 ?wi a folyadék
átlagos surusége a tározó térfogatában
kgm-3 cri a kozet fajhoje Jm-3 K-1 cwi
a víz fajhoje Jm-3 K-1 fti teljes
porozitás -
11
Porozitás
12
2.3. Kitermelési tényezo

• A hasznosítható energiát befolyásoló tényezok
• tározó homérséklete és nyomása
• kútfejnél elérheto homérséklet és nyomás
• effektív porozitás
• a kutak térbeli elhelyezkedése és muszaki
  állapota
• a visszasajtolás mértéke
• .
• .
• .
• Hr R1H
• Hr hasznos földtani vagyon J H a
  rendszer teljes hoenergiája (földtani vagyon) J
• R1 a kitermelés és a hasznosítás
  hatékonyságát és a visszasajtolt víz
  homérsékletétol függo konstans -

13
Visszasajtoláskor
Tt a tározó homérséklete ºC Tin
visszasajtolt víz homérséklete ºC To a
felszíni átlaghomérséklet ºC
Visszasajtolás nélkül
R1 0,1
Ipari vagyon
Hrs R2 Hr
Hrs ipari vagyon J R2 második
kitermelési tényezo - Hr hasznos földtani
vagyon J
(pontatlan)
14
3. Tározó típusokra kifejlesztett térfogati
módszer
Ethi cr ?r Vi (Ti To) Ethi a
kozettest teljes hoenergiája (technikai
potenciáljaföldtani vagyon) J i réteg vagy
kozettest sorszáma - ?r a kozet
surusége kgm-3 Vi a kozet
térfogata m3 Ti a kozet homérséklete a
mélyben ºC To átlaghomérséklete a
felszínen ºC cr a kozet fajhoje
Jkg-1K-1
Készletkategóriák Jung és társai (2002) alapján
15
Homérsékleti osztályok a hoenergia
meghatározásához (Jung és társai, 2002 alapján)
Ekiny Eth R1 Ekiny a hasznos kinyerheto
homennyiség J R1 kitermelési
tényezo - R1 RT RG RT homérsékleti
faktor - RG geometriai faktor -
16

• Evill ? Ekiny
• Evill nettó geotermikus árampotenciál (ipari
  vagyon) J
• ? hatásfok -
• A hatásfok függ
• energiaátalakító technikától
• homérséklettol

nettó és bruttó hatásfok
Qmin 50 m3/h R1 2,5 20 ?100 ºC 9 ?250
ºC 14
Egy termelo- és egy visszasajtoló-kútból álló
kétkutas alapmodell (Jung és társai, 2002
alapján)
17
3.1. Melegvizes víztartók
Észak-német-medence porózus víztartó
Rotliegend
18
(No Transcript)
19
(No Transcript)
20
Lavigne (1978)
21
3.2. Töréses szerkezetek
Törés síkjában elhelyezkedo termelo- és
visszasajtoló-kút
22

• Felületként kezelik
• (szélességükrol nincs információ)
• potenciál alulbecslése
• Hidraulikus vezetoképesség
• erosen változó
• vízvezetok
• vízzárók
• agyagos kitöltés
• milonitosodás
• irányfüggo?

23
a hulési zóna nagysága m
a kozet hodiffuzivitása m2s-1
ido s
10-6 m2/s
100 év
d 340 m
24
Eth cr ?r L d h (Tr To) Eth a
kozettest teljes hoenergiája (technikai
potenciálja) J ?r a kozet
surusége kgm-3 L a törészóna
hossza m h a törészóna mélysége m d
340 m Tr a kozet homérséklete a
mélyben ºC To átlaghomérséklete a
felszínen ºC cr a kozet fajhoje
Jkg-1K-1
A termelo és a visszasajtoló kutak távolsága
függvényében az optimális hozam kiszámítható
ezzel egy meghatározott használati ido után beáll
a termelo kútnál a minimális homérséklet. Így az
adott idotartamon belül a legnagyobb energia
nyerheto ki.

• Ha Q 2X
• t 1/4
• Eth 1/2

• Ha Q 1/2
• t 4
• Eth 1/2

25
3.3. Kristályos kozetek
Ethi cr ?r Fi hi (Ti To) Eth a
kozettest teljes hoenergiája (technikai
potenciálja) J i a homérsékleti
osztály ?r a kozet surusége kgm-3 Fi
az adott homérsékleti osztályhoz tartozó
felület m2 hi az adott homérsékleti
osztályban a rétegvastagság m Ti az adott
homérsékleti osztályhoz tartozó
homérséklet ºC To átlaghomérséklete a
felszínen ºC cr a kozet fajhoje
Jkg-1K-1
26
Kristályos kozetek hotartalmának kiaknázási
modellje
27
Közép- és dél-német kristályos terület
Észak-német-medence Rotliegend vulkanitok Rajna-ár
ok
28
(No Transcript)
29
4. Németország geotermikus potenciálja
A geotermikus áramfejlesztés technikai
potenciálja 1100 EJ. Ez 550-szerese a német éves
áramszükségletnek.
prefix szimbólum 10-es hatvány mega- M 106 g
iga- G 109 tera- T 1012 peta- P 1015 exa- E 10
18
EJ hopotenciál árampotenciál
melegvizes víztartók 23 9
mély törések 65 45
kristályos kozetek 1600 1100
évi hoszükséglet 5 EJ évi áramszükséglet 2 EJ
30

• Áramfejlesztésre alkalmas melegvizes víztartók
• Észak-Német-medence, Felso-Rajna-árok, Dél-Német
  molaszmedence
• Egyetlen eromu Neustadt-Glewe-ben 1995 óta
• Közvetlen hohasznosítás hosszú évtizedek óta
  melegvizes víztartókból.
• Mély töréses zónák
• 20 000 km-nyi zóna feltérképezve
• ma még egyetlen törést sem használnak
  hokinyerésre
• törésekre telepített fúrások kedvezo hozama (Malm
  karszt)
• hasznosításukra a technológia kidolgozott
• fúrás célzott elhajlításával a törések
  összeköthetok
• Kristályos kozetek
• áram- és hopotenciáljuk a legnagyobb
• Közép és Dél-Német kristályos területek (88),
  Felso-Rajna-árok és Észak-Német-medence (6-6)
• áramfejlesztési célból csak EGS technológia
  alkalmazható
• árampotenciáljuk 220 ºC-ig lineárisan no
  (magasabb értékek csak a Felso-Rajna-árokban)

31
5. Magyarország geotermikus energiavagyona

• Hasznos földtani vagyon a termálvíz
  rezervoárokban (vízben és kozetvázban) tárolt ho
  mennyisége, H 1,49 x 1021 J
• Gazdaságos hasznos földtani vagyon (R00,33 x
  (60-25)/(60-10)0,23 feltételezésével)
  HrR0xH343000 PJ
• Az ország éves energiafelhasználása 1000 PJ
• Jelenleg energetikai célra hasznosítunk 3 PJ-t
• A termálvizekkel összesen kiveszünk kb. 30 PJ-t

32
Magyarország geotermikus energiavagyona
33
Magyarország geotermikus energiavagyona
34
Rezervoár lehulése termelo-visszasajtoló kútpár
alkalmazása esetén.
35
(No Transcript)
36
Rezervoár homérsékletének regenerálódási ideje