Short presentation of my thesis on geothermal energy in Hungary and Tuscany - Budapest May 2010

1. geotermikus energia Rövid bemutató a geotermikus energia-potenciálról a két európai területen: Toszkána és Magyarország Luca Madiai Università degli Studi di Firenze Dipartimento di Filologia Moderna – Area Ugro-finnica Dipartimento di Energetica – “Sergio Stecco” EötvösLorándGeofizikaiIntézet – Budapest Budapest, Maggio 2010

2. Geotermikus Energia Bevezetés Alapok Története Geotermikus Energia Magyarországon Geotermikus energia Toszkánában A geotermikus energia felhasználása Projektek

3. bevezetés Megújuló energia Korlátlan Folytonos A levegőt nem szennyezi Nembocsátki CO2-t Kitermelése viszonylag olcsó “A geotermikus energia a Föld belső hőjéből származó energia. A geotermikus energia korlátlan és folytonos energia nyereséget jelent. Termálvíz formájában viszont nem kiapadhatatlan forrás. Kitermelése viszonylag olcsó, a levegőt nem szennyezi.” – http://www.alternativenergia.hu/

4. Alapok A föld térfogatának 99%-a melegebb 1000 °C-nál és csak alig 0.1%-ának hőmérséklete alacsonyabb mint 100°C. Geotermikus gradiens : a föld belseje felé a hőmérséklet növekszik Értéke földi átlagban 3 °C/100 m (Magyarországon elérheti az 5-6 °C/100 m-t)

5. története Legelőször a termálvizet alkalmazták,elsősorban gyógyászati, háztartási és pihenési célokra. A britanniai római fürdővárosok a hévízforrásokat csőhálózat segítségével közvetlenül hasznosították. A rómaiak a hévizet a szem és bőrbetegségek kezelésére, míg Pompeiben az épületek fűtésére használták. Széchenyi gyógyfürdő – Budapest (1250 m - 76 °C) Pompeifürdő - Olaszország

6. története Pesten a Városligetben kívánt hőforrást létesíteni, aminek sikerében sok szakember még 1877-ben is kételkedett, annak abbahagyását javasolták a magas költségek miatt, de Zsigmondy vállalta a kockázatot. A mélyfúrásos kút a mai Hősök tere közelében lett kiképezve. A megvalósítás keretében sok nehézség jelentkezett, ami többször a munkák ellehetetlenülését vetette fel, de Zsigmondy bízott tanulmányaiban és vizsgálataiban, és 1878-ben a 970,0 méter mély kút fúrását sikeresen befejezte. A lefúrt kútból feltörő hévíz a magas gáztartalom miatt forrni látszott, a magas oldott ásványtartalom miatt a szabadba kerülő víz mésztufa jellegű lerakódásokat, kiválásokat eredményezett. Ez a kút akkor Európában a legmélyebb fúrások közé tartozott. A munkákat sikeresen befejezve a kút naponta 1200 m³ 73,8 C°-ú vizet szolgáltatott. ZsigmondyVilmos(1821-1888) –Bányamérnök

7. története A XIX. században a technika fejlődésével lehetővé vált a felszín alatt rejlő termikus erőforrások felfedezése és feltárása. Toscanában a természetes geotermikus energiát a bór és az ammónium vegyületek kinyerésére használták. Itt a geotermikus folyadékok voltak a legfontosabb bórforrások, míg a hőenergia mellékes volt.Az elektromos energia termelése 1904-ben indult meg Piero Ginori Conti herceg munkássága által és 1913-ban a larderelloi erőműben 250 kW energiát állítottak elő. A larderellói erőmű komplex jelenlegi teljesítménye meghaladja a 400 MW-ot és ezt egy fejlesztési program segítségével 880 MW-ra szeretnék növelni. Franciaországban 1960 óta több mint 200 000 lakás fűtését oldják meg termálvíz segítségével. Magyarországon a hetvenes évek óta föleg üvegházak fütésére használják

8. Geotermikus Energia Magyarországon A magyarországiátlagosgeotermikusgradiens 5-7 Celsius-fok/100 m közötti , mig a világátlagosértéke kb.3°C/100 m A fenti termikus adottságok miatt 1000 méter mélységben a réteghőmérséklet eléri, sőt meg is haladja a 60 Celsius-fokot. Jelenleg a geotermikus energiafogyasztás a teljes energiafelhasználás 0,28 százalékát teszi ki Magyarországon. Geotermikus energiából Magyarországon nincs villamosenergia-termelés, miközben a legnagyobb kitermelők - az USA és a Fülöp-szigetek - évente 2-2000 MW energiát termelnek ki készleteikből.

9. Geotermikus energia toszkánában A geotermikus energia hasznosítása két területen található Toszkánában: Larderello (632 MW – száraz gőz)nyomás: 4-7 MPaéshőmérséklet: 300-350°C Monte Amiata (79 MW – melegvíz)

10. A geotermikus energia felhasználása Napjainkban a geotermikus energiát számos területen alkalmazzák, például: A mezőgazdaságban az üvegházak fűtésére Lakások, lakótelepek fűtésére Villamosenergia termelésre A kutatásomban három projekttelfoglalkozom: Geotermiklus hőszivattyúrendszer Száraz gőz erőmű Bináris erőmű (melegvíz felhasználásával)

11. Geotermikushőszivattyú Alacsony hőfokú rendszer A hőszivattyút elsősorban lakások, közösségi épületek fűtésére, háztartási melegvíz előállitására és (fordított üzemmódban) az épületek hütésére használják. Alkalmazásának fontos feltétele, hogy az épület fűtési rendszere alacsony hőfokú (50°C vagy azalatti), pl. fal-vagy padlófűtés, legyen. Alapvetően 2 típusa van: vízkivétellel és vízkivétel nélkül történő hasznosítás. Utóbbi esetben fagyállóval kevert vizet keringetnek zárt rendszerben.

12. Szárazgőz erőmű Magas hőfokú rendeszer – áramtermelés Ez a típusú rendszer a gőz-dominált geotermikus területek esetén alkalmazható, amikor a földböl tiszta gőz (folyékony víz nélküli) tör fel. A túlhevített 180-200°C-os, 0,8-0,9 MPa nyomású gőz néhány száz km/h-ás sebességgel érheti el a felszínt. A gőz áramtermelésre használható.A turbinán áthaladó gőz kitágul és meghajtja a turbina lapátjait ami a tengelyt forgatja meg és így elektromos áramot termel.

13. Bináris erőmű Közvetett (segédközeges, binér) villamosenergia termelésről beszélünk, ha a feltörő fluidum alacsony nyomású és hőmérsékletű (120-170 °C), mert a fluidum nem kerül közvetlenül a turbinára, hanem egy – a víznél alacsonyabb forráspontú -közegnek adja át a hőt. Ez a munkaközeg általában szerves szénhidrogén (organic rankine cycle – ORC), vagy víz és ammónia keveréke (kalina ciklus). Az áramtermelő geotermikus erőművek hatásfoka 10-15 %. Az energia 85-90%-a maradék, ún. ”Hulladékenergia” lesz hőenergia formájában. Azoban ennek a hőenergiának egy részét is hasznosítani lehet. Jelentősebb elektromos teljesítményt leadó (több mint 10 MW) geotermikus erőműveket a jelenleg ismert technológiákkal csak 200 °C feletti hőmérsékletű rezervoárokból lehet termelni.

14. 1. Projekt: Geotermikushőszivattyú Csináltam egy modellt a TRNSYS nevű szoftverrel A modell magába foglalja az épületet, a tartályt, a hőszivattyút és a földalatti hőcserélőt A modell szimulálni tudja a külső hőmérsékletet és kezelni tudja a rendszer időbeli változásait (tranziens modell)

15. 2. Projekt: Szárazgőz erőmű Megvizsgáltam a larderellói szárazgőz erőművet A rendszer energia és exergia analízisét az EES szoftverrel készítettem A rendszer időben állandó (stacioner modell) és sok egyszerűsítést végeztem A rendszer hűtőtornyot használ

16. 3. Projekt: Bináris erőmű Vizsgáltam egy fiktiv bináris erőművet, ami a magyar geotermikus hőforrást tudja használni Az eredményeket összehasonlítottam a korábbi vizsgálatokkal Különböző munkafolyadékokat vizsgaltam és hasonlítottam össze 0.3 és 1 MW közötti villamos energiát lehet előállítani

17. KÖSZÖNÖM A FIGYELMET ! A részletesebb leírást a szakdolgozatomban lehet megtalálni Luca Madiai luca.madiai@gmail.com