Magyarország geotermikus felmérése a Magyar Energetikai és Közmű-szabályozási Hivatal geotermikus projektjei tükrében

Geothermal Survey of Hungary as Regards of the Hungarian Energy & Utilities Regulatory Agency Geothermal Projects

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Tóth Anikó Nóra

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

PhD, egyetemi docens, Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Tanszék, a Környezettudományi Elnöki Bizottság (KÖTEB) Energetika és Környezet Albizottságának tagjatoth.aniko@uni-miskolc.hu
 
Összefoglalás
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Köztudott, hogy Magyarország természeti adottságai igen kedvezőek a geotermikus energia hasznosítására. Az elvékonyodott (~25 km) kéreg a Kárpát-medencében a kontinentális átlagnál nagyobb földi hőáramot és geotermikus gradienst eredményez. A jelenleg hasznosított hidrotermális rendszerek hőmérséklete általában a közvetlen hőhasznosítást teszi indokolttá. A geotermikus energia fűtési és mezőgazdasági célú felhasználásában világviszonylatban is az élcsoportban vagyunk. Jóllehet az elmúlt időszakban jó néhány nagy léptékű geotermikus projekt indult, bármely beruházás indításának egyik sarkalatos alapkövetelménye egy megbízható, könnyen kezelhető geotermikus alapadatbázis. A Magyar Energetikai és Közmű-szabályozási Hivatal kezdeményezésére 2016-ban egy tanulmány készült Magyarország geotermikus atlasza címmel, amelyben a geotermikus potenciál felmérése és bemutatása szerepel az ország tizenkilenc megyéjére. A tanulmányban, amely alapvetően a Magyar Bányászati és Földtani Szolgálat (ez időben Magyar Bányászati és Földtani Hivatal és a Magyar Földtani és Geofizikai Intézet), valamint a Bányavagyon-hasznosító Nonprofit Kft. által szolgáltatott alapadatokra épült, 1622 regisztrált és működő geotermikus kút, valamint több mint 170 felhagyott meddő szénhidrogénkút paramétereit vizsgáltuk. A szükséges adatok összegyűjtése, rendszerezése és elemzése alapján az ország területére 30, 50, 70 és 90 oC-os geoizoterma-térkép készült, amely bemutatja, hogy adott kőzethőmérséklet milyen mélységben várható. A tanulmány táblázatok, grafikonok és térképek segítségével összegzi és mutatja be mind a tizenkilenc megye geotermikus lehetőségeit.
 
Abstract
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Hungary’s excellent geothermal potential is well-known. The Pannonian Basin, surrounded by the Carpathian Mountains, is an area where the Earth’s crust is relatively thin (~25 km). As a result, the terrestrial heat flow and geothermal gradient is higher there than the continental average. The hydrothermal systems currently being used in this region have a temperature and enthalpy which usually justifies direct heat utilization. Heating and agriculture are two of the main applications for geothermal energy in Hungary. One of the basic requirements for geo­thermal investment is a reliable geothermal base database, which was still lacking when several large-scale geothermal projects were recently launched. The Hungarian Energy and Public Utility Regulatory Authority requested in 2016 that a study be made to analyse and summarize the geothermal potential of each of the 19 counties in the country. The resulting study used information from the Hungarian Geological and Geophysical Institute, and consulted the geo­thermal databases of the Hungarian Office for Mining and Geology. These two sources yielded data for 1622 thermal wells. In addition, more than 170 abandoned hydrocarbon wells were also analyzed, as the Hungarian Mine Utilization Authority judged those wells to be suitable for geothermal use. To make it easier for the average user, isothermal maps of Hungary were created, showing the different depths at which a particular temperature was attained. Those temperatures were 30 oC, 50 oC, 70 oC, and 90 oC. In the course of assembling the necessary data into a national geothermal atlas, numerous smaller-scale charts and graphs and maps were also created.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Kulcsszavak: geotermikus adatbázis, termálkút, felhagyott szénhidrogénkút, nemzeti geotermikus atlasz
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Keywords: geothermal database, thermal well, abandoned hydrocarbon well, national geothermal atlas
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

DOI: 10.1556/2065.180.2019.12.8
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

 
Geológiai háttér
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

A Pannon-medence Európa egyik pozitív geotermikus anomáliájú területe, ahol a hőáramsűrűség átlagos értéke 90–100 mW/m2, a geotermikus gradiens átlagos értéke 45–55 °C/km (Dövényi et al., 1983, 2002). Magyarországon két fő típusú geotermális tározó található. Az első típus az Alföld felső pannon többrétegű porózus üledéksoraiban található, mely egymás feletti agyagos és homokos rétegződésű és alacsony hővezető képességű. Kiterjedése mintegy 40 000 km2, vastagsága 100–300 m, mélysége 700–1800 m, hőmérséklete 60–90 °C közötti (Boldizsár, 1958, 1967). A tároló pórusvíztömege gyakorlatilag hidrosztatikus egyensúlyi állapotban van. Ez egy egységes, 40 000 km2-es tároló létezését sugallhatná, de ezt a váltakozóan homokos-agyagos rétegződés megbontja (Bobok–Tóth, 2010).

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

A második típus az üledékes Pannon-medence rétegsorai alatti, kettős porozitású, repedezett paleozóos-mezozóos kristályos kőzetekben található átlagosan 2000 m-es vagy annál nagyobb mélységben. Ezek 100–120 °C-ot is meghaladó hőmérsékletűek, ezáltal kedvező feltételeket teremthetnek közepes entalpiájú geotermikus rendszerek kombinált hő- és áramtermelésére (Tóth, 2015).
 
Geotermikus energia termelése hazánkban
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Magyarországon a 30 °C-nál melegebb források és kutak vizét nevezik hévíznek. Hévíztermelésünk a felső pannon homokos, homokköves, porózus tárolóiból (1. típus) és a mélykarszt repedezett karbonátos rezervoárjaiból (2. típus) történik. Az elmúlt ötven évben a kitermelt termálvíz mennyisége változó, ugyanakkor folyamatosan növekvő tendenciát mutat. Magyarországon a geotermikus energia termelése a hévizek energiatartalmának hasznosításán alapul. Ehhez járul a felszín alatti sekély, 0–200 m közötti mélységtartományba eső rétegek energiatartalmának víztermelés nélküli, talajszondák és hőszivattyúk révén történő felszínre hozatala. A hévízkutak száma az országban 1622 (forrás: a 13.2. Kútkataszteri kiadványok, Magyarország hévízkútjai VII. kiegészítése javításokkal, 2015). A Magyar Bányászati és Földtani Hivatal (2016) adatközlése alapján 2015-ben a kitermelt hévíz mennyisége 24,608 millió m3/év. A termelt hőmennyiség 2509 TJ.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Az 1. táblázat szemlélteti Magyarország meglévő termálkútjainak jellemzőit (Tóth, 2016, 2017). Az első oszlopban 10 °C-os intervallumonként a kútfejhőmérsékletet találjuk. A következő oszlopok az adott hőmérséklet-tartományhoz tartozó kutak számát tartalmazzák a hasznosítás módja szerint. Itt a rövidítések jelentése: F – fürdők, M – mezőgazdaság, K – kommunális, I – ipari, T – többcélú felhasználás. Végül a Σ az adott hőmérséklet-intervallumba tartozó kutak számának összegét jelöli.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

1. táblázat. Hévízkútjaink száma a kútfejhőmérséklet és a felhasználás függvényében (Tóth, 2016)
Tkútfej
F
M
K
I
T
Σ
3040
250
278
2
102
67
699
4050
213
29
32
24
58
356
5060
98
51
4
22
26
201
6070
66
39
17
12
41
175
7080
14
25
8
9
25
81
8090
6
37
3
6
9
61
90100
5
33
5
1
1
45
100<
1
2
1
4
Σ
652
493
73
176
228
1622
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

A 2. táblázat a geotermikus alapú közvetlen hőhasznosítás magyarországi megoszlását mutatja a Magyar Bányászati és Földtani Hivatal, Magyar Földtani és Geofizikai Intézet, Országos Vízügyi Hivatal, Központi Statisztikai Hivatal, PannErgy, European Geothermal Council, International Geothermal Association és a World Geothermal Congress 1015 adatai, kiadványai, tanulmányai alapján szintetizálva.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

2. táblázat. Geotermikus alapú közvetlen hőhasznosítás 2015-ben (Tóth, 2016)
Épületek fűtése
33,02 MWt
Távfűtés
186,56 MWt
Üvegházak fűtése
271,00 MWt
Haltenyésztés
6,00 MWt
Állattenyésztés
4,00 MWt
Mezőgazdasági szárítás
25,00 MWt
Ipari célok
19,00 MWt
Balneológia (gyógyvíz)
352, 00 MWt
Földhőszivattyúk
42,00 MWt
Összesen
938,58 MWt
 
Geotermikus atlasz
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Az elmúlt öt–nyolc évben Magyarország geotermikus természeti adottságairól a nyomtatott és elektronikus médiában számos, sokszor igen általános és elnagyolt, nemritkán ellentmondásos, némelykor túlzottan derűlátó vagy éppen túlzottan lebecsülő cikk, kiadvány jelent meg. Ugyanakkor egy-egy kiemelt régióra több, nagyon részletes tanulmány is készült, amelyek a szűkebb körű szakmai érdeklődők számára érthetők, és sok esetben az interneten könnyen el is érhetők. A Magyar Energetikai és Közmű-szabályozási Hivatal (MEKH) kezdeményezésére készült tanulmány célja a rendelkezésre álló geotermikus erőforrásokról való átfogó és könnyen érthető, széles körű tájékoztatás, amely egyben elősegítheti a potenciális hazai és külföldi befektetők döntését. A 2016-ban készült és 2017-ben nyomtatásban, valamint elektronikusan szabadon letölthető formátumban megjelent geotermikus atlasz ezt az igényt kívánta kielégíteni, a geotermikus energia, potenciál, gradiens, földi hőáram fogalmainak tisztázásával és Magyarország teljes területére, megyénkénti bontásban történt vizuális megjelenítésével (Tóth, 2016).
 
Geoizoterma-térképek
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

A geotermikus gradiens értékét sok véletlenszerű hatás befolyásolja. Regionális értékelés és szemléltetés céljára alkalmasabbnak tűnik a mélységi izotermák rendszere. Ez esetünkben azt jelenti, hogy valamely adott hőmérséklet előfordulásához tartozó mélység izovonalait ábrázoljuk. Magyarország területén a pannon üledéksorokat több mint tízezer fúrás harántolja. Mintegy ezer bányászati célból mélyített földtani kutató fúrás hatolt be a miocén és régebbi rétegekbe. A kapott hőmérsékletértékek térbeli változásából rajzolhatók ki az izotermák. A geoizoterma-térképek egy adott hőmérséklet mélység menti szintfelületeit rajzolják ki. Minél közelebb esik egy geoizoterma a felszínhez, annál magasabb a geotermikus gradiens értéke. A geotermikus térképek megrajzolásához egyes megyékben (például Békés, Csongrád) a nagyszámú hazai működő termálkút vagy éppen szénhidrogénfúrás adatai jó kiinduló alapul szolgáltak. Ezzel ellentétben, más megyékben (Komárom, Fejér, Nógrád) a geotermikus jellemzők pontos meghatározását korábban nem dokumentálták.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Annak érdekében, hogy megkönnyítsük a tájékozódást az átlagos felhasználó számára, öt különböző hőmérsékletre – 30, 50, 60, 70 és 90 °C – készítettünk izotermikus térképet Magyarország területére, amelyek bemutatják, hogy egy adott hőmérsékletérték milyen mélységekben érhető el. A hőmérsékletértékek választását gyakorlati szempontok diktálták: 30 °C a legalacsonyabb, mivel Magyarországon e hőmérsékletnél melegebb vizeket nevezzük hévizeknek, 90 °C a legmagasabb, mivel a magyar termálkutak mindössze 3%-ának vize melegebb 90 °C-nál.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

A 30 °C-os geoizoterma-térkép (1. ábra) mutatja, hogy ez a kőzethőmérséklet Magyarország területén a Bakony és a Bükk-fennsík kivételével már 400–500 m mélységben bárhol elérhető. Az ehhez közeli hőmérsékletű termálvizek elsősorban balneológiai célra használhatók, azonban hőszivattyúval kiegészítve sokrétű ipari hőszolgáltatásra is alkalmasak lehetnek.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

1. ábra. A 30 °C-os kőzethőmérséklet mélységeloszlása (mBf a Balti-tenger szintjétől mért magasságot jelenti) (Tóth, 2016)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Az 50 °C-os geoizoterma-térkép (2. ábra) mutatja, hogy ez a kőzethőmérséklet Magyarország területén már 700–900 m mélységben bárhol elérhető szintén a Bakony, az Aggteleki-karszt és a Bükk-fennsík kivételével. Ez a hőmérséklet már alkalmas lehet akár lemezradiátoros fűtési rendszerek energiaigényének kielégítésére. Mezőgazdasági célra, üvegházak, fóliasátrak, állattartó telepek fűtésére közvetlenül használható, hőszivattyú segítségével nagyobb léptékű távfűtő rendszert is alapozhatunk 50 °C-os forrásra.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

2. ábra. Az 50 °C-os kőzethőmérséklet mélységeloszlása (Tóth, 2016)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

A 70 °C-os geoizoterma (3. ábra) rávilágít, hogy a Zempléni-hegység és a Tolnai-dombság területén 500–700 m-rel a felszín alatt található ez a hőmérséklet. Ez kiemelkedő geotermikus gradiensre utal.
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

3. ábra. A 70 °C-os kőzethőmérséklet mélységeloszlása (Tóth, 2016)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

4. ábra. A 90 °C-os kőzethőmérséklet mélységeloszlása (Tóth, 2016)
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

A 90 °C-os geoizoterma (4. ábra) alakulása szerint ez a hőmérséklet az Alföld nagy területein 1600–1700 m mélységben jelenik meg, viszont meglepő anomália a Cserehát vidéke, ahol a 90 °C kőzethőmérséklet már 1400 m mélységben várható. A 90 °C-os vagy magasabb hőmérsékletű termálvízzel gyakorlatilag bármely ipari és lakossági hőigény kielégíthető.

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Feltétlenül kiemelendő, hogy a hőmérséklet megfelelő értéke szükséges, de önmagában nem elegendő feltétele a geotermikus energia bármely hasznosításának. A rendszer teljesítményét a hőmérséklet mellett a kitermelt hévíz hozama határozza meg.
 
Geotermikus lehetőségek megyénként
 

Jegyzet elhelyezéséhez, kérjük, lépj be.!

Jóllehet Magyarország mind a tizenkilenc megyéjében vannak működő geotermikus kutak, nagy eltérés mutatkozik mind a kutak száma, mind a kitermelt mennyiség és a víz hőmérséklete tekintetében. A korábban rendelkezésre álló publikus információk nem kielégítő volta miatt a Magyar Energiaügyi és Közüzemi Szabályozó Hatóság kérésére olyan adatbázis, majd atlasz készült, amely részletesen bemutatja és elemzi az egyes megyék geotermikus lehetőségeit a meglévő termálkutak, valamint a felhagyott, de geotermikus hasznosításra a