1. Előzmények, célkitűzések és visszhangok

Az MTA Elnöki Titkársága 2008 januárjában adott felkérést egy független szakértői bizottság felállítására annak érdekében, hogy – a Magyar Tudományos Akadémia nevében a kormány számára, 2008 márciusára – stratégiai javaslatot készítsen a geotermikus energia hazai hasznosításának elősegítésére. A munka eredményeképpen létrejött tanulmány – a megbízó szándéka szerint – átfogó forrásértékelésen, elemzésen és a következtetések levonásán alapult, kutatás nem alapozta meg. A közreműködő geofizikus, geológus, hidrogeológus szakemberek mellett nem volt lehetőség további szakértők, például rezervoár mérnök, energetikus vagy közgazdász bevonására, így ezek a szakterületek érintőlegesen kerültek elemzésre. Az előtanulmány 2008. március 14-én nyílt vitában elfogadásra került a Magyar Tudományos Akadémián. Az ott elhangzott javaslatok egy ad hoc bizottság – Pápay József akadémikus és Alföldi László, az MTA doktora – közreműködésével kerültek a dolgozatba beépítésre. A geotermikus energiahasznosítás nemzetközi és hazai helyzete, jövőbeni lehetőségei Magyarországon című tanulmányt véglegesítése után az Elnöki Titkárság eljuttatta a Miniszterelnöki Hivatalba.

A szakmai szervezetek érdeklődése a dolgozat és a benne foglaltak iránt azonnal megmutatkozott, előadói meghívások, energetikai szaklapokban történő publikálás formájában. A felkérést adó Miniszterelnöki Hivatalból nem, a Földművelésügyi és Vidékfejlesztési Minisztériumból viszont érkezett jelzés a tanulmányra. Idézet Forgács Barnabás szakállamtitkár 2008. május 19-én kelt leveléből: „Miniszterelnök úr tavaly (szerk. 2007) ősszel, vidéki útja során, ígéretet tett, hogy megvizsgáltatja – a Szentes környéki termálvizet hasznosító kertészek kérésének megfelelően – a termálvíz visszasajtolásának szükségességét, különös tekintettel más uniós országok gyakorlatára.”

Leszögezhető, hogy az elkészült áttekintő geotermikus tanulmány – kielégítő műszaki tudományos vizsgálatok hiányában – a termálvíz-visszasajtolás kérdésének megítéléséhez csak bizonyos ajánlásokat tud nyújtani. Azaz, annak eldöntéséhez, hogy hol és mikor szükséges, illetve kerülhető el egy-egy helyen a termálvíz-visszasajtolás, további, államilag támogatott kutatások szükségesek. E kérdés megválaszolása hosszabb távon azért sem kerülhető meg, hiszen termálvízkészleteink mind energetikai, mind pedig balneológiai szempontból stratégiai értéket képviselnek a nemzetgazdaságban. Fenntartható használatuk záloga pedig, amint ez tanulmányunk egyik következtetése mutatja, a kizárólag energetikai célra használt vízmennyiség termelési réteg környezetébe történő visszajuttatása.

Létezik tehát egy átfogó, a Magyar Tudományos Akadémia által elfogadott tanulmány a geotermikus energia nemzetközi és hazai helyzetének értékeléséről és az előttünk álló stratégiai feladatokról. A tanulmány és a benne foglalt helyzetértékelés, ajánlások lehetséges utóélete szempontjából is érdemes tehát megvizsgálni, hogy a világtendenciák tükrében fontos-e, s ha igen, miért, a geotermia hazai ügyének előmozdítása. Jelenthet-e ez a tanulmány egy kiindulást arra, hogy a Pannon-medence megújuló energetikai és termálturisztikai „hungaricumát”, valós súlyán és értékén kezeljük? Milyen feladatok állnak a tudomány és a kormányzat előtt, amelyeknek a piaci, gyakorlati, törvényalkotási kérdések már elébe mentek? E kérdések elemzésére vállalkozik dolgozatunk.

2. A földhő használatának nemzetközi helyzete

2.1. Erősségek

A geotermikus energia alapja a Föld belsejében termelődő és tárolódó hő. A földbelső 99%-a melegebb mint 1000 °C, és mindössze kevesebb mint 1%-a alacsonyabb hőmérsékletű mint 100 °C. A Föld bolygó a földfel­színen keresztül a földi hőáramot 40 millió MW teljesítménnyel adja át az atmoszférának. A Föld belső hőtartalma 10×1025 MJ nagyságrendű, a földkéregé 5×1021 MJ (Dickson et al., 2003). Ez utóbbi számot összevetve a világ energiafogyasztásával, ami 1014 MJ, tízmilliószor többnek adódik. A földhő tehát óriási mennyiségű, kimeríthetetlen, és mindenütt jelen van. A technikai-társadalmi rendszerek időskáláján megújulónak tekinthető.

A földhő jellemzője a többi megújuló energia-fajtával szemben, hogy állandóan rendelkezésre áll, független a meteorológiai körülményektől, rugalmasan alkalmazható, alapteljesítményre ugyanúgy, mint az igények maximumának idején csúcsteljesítményre. A geotermikus energia a kitermelés helyén áll rendelkezésre, ezért decentralizáltan használható, és csökkentheti az importenergiától való függést. A használatához szükséges kutatás, kiépítés és karbantartás hazai munkahelyeket teremt, és tart meg.

A földhő, mint megújuló készlet, fenntartható módon használható (Axelsson et al., 2005). Ha nem hasznosítjuk, akkor felhasználás nélkül lép ki az atmoszférába (1. ábra). Minden felszín alatti hő/fluidum-kiemelés egy hőnyelőt, illetve hidraulikus depressziót hoz létre. Ez termikus és hidraulikus gradienseket generál, amelyek mentén intenzív beáramlás indul, azért, hogy a hőkihasználás által kialakult deficitet kiegyenlítse (Rybach – Mongillo, 2006). Ezért félrevezető lehet a „hőbányászat“ kifejezés. Míg a kibányászott érc, szén stb. a kiürült telephelyen nem regenerálódik, a hő és a geotermikus fluidum előbb-utóbb visszaáramlik. Modellezési tapasztalatok alapján a hőmérséklet regenerálódásához – a rezervoár fajtájától és a kitermelés módjától függően, 95%-os szinten – legalább annyi idő kell, mint amennyi a kitermelés ideje volt (Rybach et al., 2000). A fenntartható termelési szint a helyi geotermikus készlet adottságainak: telepnagyság, természetes utánpótlódás stb. függvénye.

A geotermikus energia használatának környezeti előnye, hogy CO₂-kibocsátást takarít meg. Ennek mértéke a geotermikus energia kinyerésének módjától függ. A geotermikus erőművek működése globális átlagban 120 g CO2/kWh kibocsátással jár, míg Európában a fosszilis forrásból történő áramtermelés CO₂-emissziója 500 g/kWh (Fridleifsson et al., 2008). A közvetlen geotermikus hőhasznosítás minimális szén-dioxid-emisszióval jár (0,0–0,3 g/TJ). Földhőszivattyúk esetében a CO₂ kibocsátásba bele kell számítani a szivattyú működéséhez szükséges áram előállításából származó kibocsátást. Fosszilis energiaforrás kiváltásakor emissziócsökkentő hatásuk 33–45%-os.

2.2. Korlátok

A megújuló energiák, így a geotermikus energia esetében az elterjedés legfőbb korlátja, hogy a piac ma még nem méri az energiatermelés vagy -fogyasztás járulékos társadalmi, gazdasági és környezeti hatásait, azaz az externális költségek nincsenek az árba beépítve, így a megújulók, azon belül a geotermia, szubvenció nélkül nem versenyképesek.

A geotermikus erőművek kiépítési költsége magas, 3–4,5 millió €/MW, az áramfejlesztési költség 40–100 €/MWh (Fridleifsson et al., 2008). A megújuló energiaforrásokból származó hő közepes ára a földhőalapú távfűtésnél 2,0 €/GJ (2005-ben). A hőszivattyúkkal a kombinált fűtés/hűtés közepes ára 16,0 €/GJ.

2.3. A globális földhőhasznosítás

jelene és jövője

Globálisan huszonnégy ország állít elő áramot földhőforrásokból (1. táblázat). Ezek közül jó néhányban jelentős, 15–22% a része­sedése az ország áramellátásában, ezek Costa Rica, El Salvador, Izland, Kenya, Fülöp-szigetek. 2004-ben világszerte 8,9 GWe kapacitás termelt 57 TWh árammennyiséget; 2007-re 9,7 GWe teljesítményt és 60 TWh áramot prognosztizáltak (Bertani, 2005). Geotermikus erőművek világszerte működnek, jelenleg leginkább a lemezszegélyek vulkanikus területein. Nagy jelentőségű, hogy újabban geológiailag „normális“, azaz nem vulkanikus területeken is megindult a geotermikus áramfejlesztés, olyan országokban, mint Ausztria és Németország.

2004-ben hetvenkét országban folyt köz­vetlen földhőhasznosítás 28 GWth kapacitással és 270 TJ/év hőtermeléssel (1. táblázat). Az egy főre eső földhőhasználatban Izland vezet a világon. Magyarország a közvetlen geotermikusenergia-hasznosításban jelenleg a hetedik, de 2000-ben még a harmadik volt a világranglistán.

A földhőszivattyúk a felszín közelében mindenütt jelenlévő, sekély <400 m mélységig terjedő geotermikus készletek, a talaj, a sekély földtani környezet vagy a felszínalatti vizek hőtartalmának kihasználásán alapulnak. A technológia a készlettartomány relatív konstans hőmérsékletét, amely 4–30 °C, hasz­nálja fel sokféle alkalmazásra: épületfűtés, -hűtés, melegvízszolgáltatás, lakások, iskolák, ipari, nyilvános és kereskedelmi létesítmények számára. A földhőszivattyúk robbanásszerű elterjedése sok olyan országban megindult, amelyek korábban kevés ilyen típusú berendezést létesítettek. 2004-ben a világszerte működő egységek száma kb. 1,3 millió volt. Az EU-ban 2006-ban több mint ötszázezer berendezés működött, az USA-ban több mint nyolcszázezer, és évente ötvenezer új egység épül (Lund, 2006). Magyarországon 2008 folyamán mintegy ezer hőszivattyús rendszer létesült.

A jövőbeli globális geotermikus fejlődést illusztráló becslések az áramfejlesztés esetén a kapacitás tízszeres növekedését prognosztizálják 2050-ig (Fridleifsson et al., 2008), a közvetlen hőhasznosításnál a szolgáltatott hőmennyiségre szintén tízszeres növekedés jelezhető. Az utóbbi évtizedben, a közvetlen felhasználásban a földhőszivattyúk elterjedése a legszembetűnőbb.

3. Földhőhasználat Magyarországon

3.1. Adottságok

Magyarország Európán belül kiemelten jó természeti adottságokkal bír földtani, geofizikai és hidrogeológiai szempontból egyaránt. Az ország területe alatt magas a geotermikus gradiens, átlagosan 45 °C/km. Közvetlenül a felszín alatt törmelékes üledékek vagy repedezett mészkő, dolomit található, melyek jó víztárolóként működnek. A termálvíz – a hazai definíció szerint a legalább 30 °C-os víz – az ország területének több mint 70%-án rendelkezésre áll. Az átlagos hőáram 90–100 mW/m². 500 m mélységben a hideg területek kivételével az átlaghőmérséklet 35–40 °C. A magasabb hőmérsékletet (45–70 °C) a vízáramlás fűtő hatása okozza. Nagyobb mélységben az áramlás által okozott hőmérsékleti anomália lecsökken. 1000 m mélységben az átlaghőmérséklet 55–65 °C, 2000 m mélységben pedig 110–120 °C, a melegebb területeken 130–140 °C. Tehát hazánkban adottak a természetes geotermikus rendszerek elemei: a hő, a tározó, és a közvetítő fluidum, a víz.

A geotermikus energiavagyon többféle módon becsülhető. A készletbecslés megbízhatóságának növelésével és a gazdaságossági szempontok bevonásával egyre kisebb értékeket kapunk. A földtani vagyonból, amely 102180 EJ kiindulva, az ipari vagyon már három nagyságrenddel kisebb, 343 EJ, míg a hőáramból számított utánpótlódó hővagyon 264 PJ. A jelenleg évente felhasznált geotermi­kus energia ~3,6 PJ (2006), még a legkisebb utánpótlódó hővagyonnak is csak alig több mint 1%-át teszi ki.

E hőhasználat révén a geotermikus energia energiamérlegben való aránya Magyarországon 0,29%. Az összes megújuló energiafajtán belül vizsgálva a geotermikus energiát, mindössze 6,6%-ban részesedik a biomassza és a tűzifa együttes ~86%-os aránya mellett (2. ábra).

A rendelkezésre álló minimálisan 60 PJ/év (Mádlné Szőnyi et al., 2008), újabb becslések szerint 100–110 PJ/év (Ádám et al., 2009) termál hőmennyiségből, tehát mindössze 3,6 PJ/év (2006) hőt hasznosítunk energetikai céllal. A felszín alatti vizekkel 26–38 PJ/év (2003) hőt termelünk ki, melynek csupán 10%-át használjuk energetikai célra, a többi a vízzel elfolyik. A balneológiai hasznosítás előtt vagy után – a hőmérséklettől függően – a vizet lehűtik, többnyire hőenergiájának hasznosítása nélkül. Ez a helyzet a Szeged városát ivóvízzel ellátó termálvíz esetén. De a budapesti 22–55 °C-os langyos- és termálforrások is természetes úton, hőenergiájuk hasznosítása nélkül kerülnek a Dunába.

A Gazdasági és Közlekedési Minisztérium által 2007-ben közzétett Megújuló energia stratégiában 12 PJ/év kiaknázható potenciálérték szerepel a geotermikus energiára vonatkozóan. Ez a célérték a lehetőségekhez mérten alulbecsült. Megállapítható, hogy Magyarország a kiemelkedően jó természeti adottságok ellenére a kinyerés és hasznosítás terén relatív értelemben az elmaradók közé tartozik.

3.2. A földhőhasználat jelenlegi mutatóinak oka

és lehetséges perspektívái

A földhőhasználat terén tapasztalható elmaradás egyik lehetséges oka a hatályos jogszabályi környezetben kereshető. A földhőre vonatkozó hazai jogszabályi és hatósági keretrendszert három ágazat, az energetika, bányászat, környezet- és vízgazdálkodás adja. A jelenlegi jogszabályhalmaz az átlagpolgár és a hasznosítók, befektetők számára is átláthatatlan, ellentmondásokkal, joghézagokkal, szakmai pontatlanságokkal és ismétlésekkel terhelt.

Komoly akadályt jelent a földhő mint fenntartható termelés esetén megújuló természeti erőforrás feletti megosztott állami felügyelet és hatósági engedélyezési fórum: Közlekedési, Hírközlési és Energiaügyi Minisztérium – Magyar Bányászati és Földtani Hivatal és Magyar Energia Hivatal (beleértve: ELGI, MÁFI) vs. Környezetvédelmi és Vízügyi Minisztérium „zöld hatóság” (beleértve: VITUKI, VKKI). A közigazgatás egymással versengő és csak részben egymást kiegészítő vízügyi és bányászati szabályozást hozott létre, amely a hatósági eljárást teszi nehézkessé.

További teher és mindenképpen hátrányos egyazon természeti erőforrás többszörös, sőt esetenként negatívan megkülönböztető állami járuléki adóztatása: a vízkészlet-gazdálkodási járulék, a bányajáradék; az igazgatási szolgáltatási és felügyeleti díjak mértéke. Felülvizsgálatra szorulnak a környezetvédelmi szennyezési határértékek, a kapcsolódó bírságok pedig korszerűsítendők.

A geotermikus erőművi projektek tervezésekor és kivitelezésekor a hazai nagyvállalkozók komoly kockázatot vállalnak. Német és olasz potenciális beruházók ugyanis hosszú ideje elemzik a hazai üzleti helyzetet, de nem látják igazoltnak, hogy a kedvező magyar geotermikus potenciálra épített műszaki, technológiai koncepcióik megtérülők lehetnek. Csak egy példát említve ennek hátterére, a megújuló energiaforrásból termelt villamos energia átvételi ára Magyarországon a német ár kétharmada. A beruházási költségek közti különbség nem ekkora, ebből következően a nemzetközi beruházók nem Magyarországra települnek.

További nehézséget jelent a beruházóknak, hogy a hatályos jogi szabályozás alapján a megkutatandó területhez, illetve a kérdéses természeti erőforráshoz nincs biztosítva a kizárólagos hozzáférés a kutatási időszakban.

Megállapítható, hogy uniós szinten a tiszta piaci verseny közösségi elve is alapjaiban sérül a földhőhasznosítás területén tapasztalt, tagországonként lényegesen eltérő pénzügyi szabályozók által (szubvenció, hosszú távon garantált támogatott átvételi ár, többszörös adóztatás, bírságok).

A jövőben a földhő mainál intenzívebb felhasználására sarkallnak a politikai célkitűzések, mint például a 20/20/20% irányelv az Európai Unióban. A fosszilis energiahordozók árának várható alakulása és energiaimport-függőségünk is olyan intő jelek, amelyek a helyben lévő földhőkihasználás szükségességére hívják fel a figyelmet. Tanulmányunk és újabb szakértői számítások (Ádám et al., 2009) alapján a 2009-től megindítható lépésekkel 2020-ra elérhető a legalább 35 PJ/év hasznosítás. Lehetőségeink jobb kihasználásával a geotermikus energia az ország energiamérlegében egy évtized múlva 3–5%-kal részesedhetne mint megújuló, környezetbarát és hazai energiaforrás. Természetesen mindezt komplex energetikai koncepciókba építve lehet megvalósítani, egyéb megújuló energiaforrások együttes hasznosításával.

3.3. Lehetőségek
a földhőhasznosítás növelésére

A kiaknázható lehetőségeket a felszíntől a nagyobb mélységekig, a kisebb beruházási költségektől a nagyobb tőkét igénylő megoldásokig tárgyaljuk.

A földhőszivattyús rendszereknél a hőt szolgáltató közeg lehet talajvíz és maga a földhő. A hőszivattyúk másik alkalmazási módja, amikor „hulladékhőt”, vagyis egyébként a környezetbe távozó hőt hasznosítanak. Ez lehet akár lehűlt 20–40 °C-os termálvíz, de ipari folyamatoknál keletkező meleg víz vagy levegő is. A hőszivattyús rendszert télen fűtésre, nyáron hűtésre lehet alkalmazni. A hőszivattyúval segített hőellátás legnagyobb előnye, hogy gyakorlatilag mindenütt, irodaházakban, üzemeknél, családi házas és tanyasi, szórt elhelyezkedésű lakóépületeknél is alkalmazható.

Ha csak a talaj és a kőzetek mindenütt jelen lévő hőjét hasznosítanánk hőszivattyúk segítségével, akkor a jelenlegi trend alapján az így kinyert energia 2020-ra elérheti a 3–5 PJ/év-et (Ádám et al., 2009). Ezen túlmenően a termálvizek hőjének, a talaj és a kőzetek hőjének és az egyéb ipari és mezőgazdasági hulladékhő együttes kiaknázásával 2020-ra ~10 PJ/év energia nyerhető ki hőszivattyúkkal.

Geotermikus adottságaink a hőenergia közvetlen felhasználására a legjobbak. A kis entalpiájú, <90 °C hőmérsékletű geotermikus rendszereink a legjobban feltártak, és ezek kínálják a legperspektivikusabb megoldást a gazdaságos kiaknázásra. A geotermikus energiavagyonunk legnagyobb része a felső-pannóniai (neogén) rezervoárban tárolódik. A termelő-visszasajtoló rendszerekkel kitermelhető földtani vagyon 343 000 PJ. Azt a következtetést lehet ebből levonni, hogy a geotermikus energia hasznosításának növelése a hőenergia oldaláról biztosított, a termelés fenntartható módon akár egy nagyságrenddel is növelhető.

A közvetlen hőhasznosítás hatásfoka 30–50%. Feltétele, hogy a fogyasztó közel legyen a termelő kúthoz. Az országban a Dél–Délkelet-Alföldön, Somogy és Zala megyében érdemes geotermikus közműrendszereket építeni. Geotermikus energiavagyonunk döntő részét jó hatásfokkal és nagy mennyiségben közvetlenül hőellátásra: távhőszolgáltatás, lakóépület-fűtés, használati melegvíz előállítás, üvegházfűtés, terményszárítás stb. tudjuk felhasználni. Ezzel a megoldással lehetőség kínálkozik az importból származó szénhidrogén geotermikus energiával történő kiváltására.

Az elfolyt vízzel történő hőhasznosítás jelentős tartalékai a termál- és gyógyvizekben találhatók: ~5 PJ/év. A világtrend azt mutatja, hogy a hőenergia-kapacitás 52%-a fordítódik fűtésre, míg fürdésre kb. 30%-a (Lund et al., 2005). Magyarországon fordított a helyzet. Szükség lenne a balneológiai célra történő felhasználásnál a termálvíz hőtartalmának részbeni energetikai célú hasznosítására.

Termálvizekben bővelkedő területeinken több hő kinyeréséhez több termálvizet kell kitermelni. A termálvíz-rezervoárjaink vízkészletei viszont végesek, csak természetes utánpótlódásukkal arányban hasznosíthatók. A termelést csak úgy lehet fokozni, ha a lehűlt vizet a rezervoárba visszasajtolják. A mélyben a víz felmelegszik, és újra kitermelhető. Az intenzív hőkinyerésnek erre a módjára nemzetközileg számos példa ismert, Magyarországon is működik már néhány rendszer mind karbonátos (Szigetvár, Veresegyháza, Boly), mind pedig porózus kőzetkörnyezetben (Kistelek, Hódmezővásárhely, Fülöpjakab, Balástya és Pálmonostor).

A porózus rezervoárokba történő visszasajtolás jelenleg is felvet bizonyos technikai kérdéseket, és hatása az egymással közlekedő rezervoárokban szintén vizsgálandó. Ha 2020-ra 15 PJ/évre (Ádám et al., 2009), ennél optimistább becsléssel 30 PJ/évre kívánjuk növelni a geotermikus energia közvetlen hasznosítását – melyre egyébként lehetőségeink adottak –, akkor ilyen irányú kutatás-fejlesztésre komoly szükség van.

A Pannon-medence mezozóos–paleozóos medencealjzatában 2,5–4 km mélységben közepes (90–150 °C) és magas entalpiájú (> 150 °C) karbonátos tározók találhatók. Ezek kiaknázása számottevő tőkebefektetést igényel, és gazdasági kockázattal is terhelt. A villamosenergia-termeléshez a jelenlegi segédközeges erőművi technológia mellett – kielégítő hatásfok eléréséhez – legalább 120 °C-os vízre van szükség. Ilyen hőmérsékletű víz természetes tározókban, a megadott mélységben és korlátozott kiterjedésű karbonátos víztárolókban áll rendelkezésre. A neogén üledékekkel fedett aljzatban található karsztosodott mezozoós karbonátok (Délnyugat-Dunántúl, Dél–Délkelet-Alföld) energiasűrűségét az aljzat területére összegezve kb. 80 000 PJ hőenergiát kapunk. Ennek egy részét bináris erőművekkel áram termelésére lehet felhasználni. Az első geotermikus erőművek megépülésével, a földtani és technológiai tapasztalatok bővülésével, a potenciál jobban becsülhető lesz.

A villamosenergia-termeléshez közvetlen, többlépcsős hőhasznosítás társítható, amellyel kb. négyszer-nyolcszor annyi hő hasznosítható, mint a megtermelt elektromos áram. Példaként szolgálhatnak számunkra az ausztriai és németországi geotermikus erőművek, melyek kapcsolt villamosáram-termelő és hőellátó üzemmódban működnek. A témával foglalkozó hazai szakemberek véleménye szerint a geotermikus kiserőművek által várhatóan termelt energia 2020-ra elérheti a 2400 GWhhe (~8,6 PJ/év)-et (Ádám et al., 2009).

A Magyar Tudományos Akadémia számára készített tanulmányunk nyomán született szakértői becslések (Ádám et al., 2009) tehát a földhőhasználat jelenlegihez képest tízszeres növekedését (35PJ/év) prognosztizálják 2020-ra. Ez ~940 milliárd Ft beruházási költ­séget feltételez – átlagosan 30%-os, erőművek esetén 15%-os – támogatás mellett. A projektek becsült megtérülési ideje nyolc-tizenkét év a technológiától függően (Ádám et al., 2009). Mindezek megvalósításához azonban szükséges a jogi és szabályozási környezet felülvizsgálata, egyszerűbbé tétele, a kapcsolódó költségek újragondolása.

4. Földtudományi feladatok

Számos környezet- és földtudományi kutatá­si téma vethető fel a földhőhasználat kapcsán. Egyik ilyen a hőszivattyúk talajban kifejtett hatásának monitorozása, amely a fenntartható használat szempontjából szolgáltat visszajelzést. Ígéretes kutatási téma a földhőszivattyús potenciál felmérése, amely a hőszivattyú-telepítéshez nyújt a hatóság és a beruházók számára információt.

Hazánk adottságai leginkább a kis entalpiájú termálvíz hasznosítása terén kimagaslóak. Jelentésünk visszasajtolással kapcsolatos visszhangja miatt is felmerül a pannóniai ré­tegekbe történő üzemszerű hévíz-visszasajtolás kutatása, a „geotermikus kútpárok vagy kúthármasok” kutatás-fejlesztési, műszaki kérdéseinek megoldására irányuló mintaprojektek kérdése. Ehhez szükséges, hogy a Magyar Tudományos Akadémián, az egyetemeken és a kutatóintézetekben kiemelten támogatandó téma legyen e kérdések alaptu­dományi és alkalmazott tudományi vonatkozásainak megválaszolása.

A termálvízkészletekkel kapcsolatban felmerülő alaptudományi kérdés a neogén rezervoár termelhetősége. A felszínközeli vízadók a térfelszín magasságkülönbségei által mozgatott vizet tartalmazó, hidraulikailag egységes rezervoárt képeznek, ezért termelhetőségük a regionális áteresztőképesség függvénye. A felső-pannóniai homok és homokkő (Alföldi Vízvezető) vízáteresztő-képessége: 10-5 m/s, a kutakból több tíz, akár 100 m³/h vízhozam érhető el. Az Alföldi Vízvezető alatti üledékeket aleurolit, márga és agyagkő alkotja. Ezek a kőzetek uralkodóan vízfogó jellegűek (Algyői Vízfogó K=10-8–10-7 m/s; Endrődi Vízfogó K=10-9 m/s), bár a vízfogók között előfordulnak homokkőtestek is: Szolnoki Vízvezető, K=10-7–10-6 m/s.

A vízfogókban, illetve alattuk már mindenhol túlnyomást tapasztalunk. A túlnyomás megjelenési helye azonban területenként változó. Szentesen például igen-igen előnyös a hidraulikai helyzet, mert még az Algyői Vízfogóban is közel hidrosztatikus a nyomásállapot, a hidrosztatikust mindössze 0,15 MPa/km-rel haladja meg a nyomásgradiens. Ez annak köszönhető, hogy a kutak a térfelszín magasságkülönbségei által mozgatott vizek feláramlási zónájában találhatók (3. ábra). Ez azt jelenti, hogy Szentes és környéke a hévíztermelés szempontjából kedvező fekvésű, mert nagy mélységig (2500 m) csapadékból utánpótlódó készleteket találunk. Más vidékeken viszont – így Biharkeresztes körzetében – már 1200 méteres mélységtől 2–6 MPa, majd 2200m-től >10 MPa túlnyomás jelentkezik (3. ábra).

A Pannon-medence legújabb geodinamikai modellje és a legújabb szerkezetföldtani-hidrogeológiai kutatások arra is felhívják a figyelmet, hogy az aljzattól akár a negyedkori rétegekig is felhatoló, többszörösen felújult vetőknek döntő a szerepük a vízvezetésben. Azaz, a porózus medenceüledékben is vannak kitüntetett, szerkezetek által meghatározott áramlási irányok, melyek megismerése döntő lehet hévízkutatási szempontból.

Annál is inkább, mert az alsó túlnyomásos, nem utánpótlódó rendszernek a vezető vetőkön keresztül van lehetősége a túlnyomás „leeresztésére” (Tóth – Almási, 2001), ami nehezíti az utánpótlódó és nem utánpótlódó készletek elhatárolását. Ezáltal tovább bonyolítja a hévizek termelhetőségi karakterisztikájának, a termelés távolhatásának előrejelzését. A túlnyomásos tározók ugyanis alapvetően zártak, ezért termelhetőségük a regionális tározási tényezőtől függ. Semmiképpen nem termelhetők visszasajtolás nélkül!

Mivel az utánpótlódó és a túlnyomásos, továbbá a nem utánpótlódó rezervoárok határai kiemelkedően fontosak a termálvizek használata szempontjából – és jelenleg a fentiekből következően nagy bizonytalansággal jelezhetők előre –, ezért e kérdés tisztázása további tudományos kutatást igényel. Felmerül, hogy melyek ennek az alapkutatási felismerésnek az alkalmazott kutatási következményei?

A szentesi termálkutak potenciáljáról ugyan nem ismertek részletes adatok, de a 3. ábra szerint a nyomásgradiens itt alig nagyobb a hidrosztatikusnál. Tehát az itteni termálkutak – mint utaltunk rá – az utánpótlódó készletet fogyasztják. Az utánpótlódással egyenértékű termelés esetén, elvben visszasajtolás nélkül is megőrződhet a rétegenergia. Ugyanakkor arról, hogy a jelenlegi termelés hogyan viszonyul a természetes utánpótlódáshoz, nincsenek információink.

Ez csak részletesen feldolgozott és időben követett üzemi adatokból lenne megállapítható, amelyek jelenleg nem állnak rendelkezésre. A Dél-Alföldön az 1960-as évek óta – hasonló hidraulikai helyzetben – bekövetkezett 10–30 m-es vízszintsüllyedések arra hívják fel a figyelmet, hogy a régióban a természetes utánpótlódást jócskán meghaladó termálvízkitermelés folyt, ami csak visszasajtolással kerülhető el.

Ismert, hogy Fülöpjakabon nyelőkúttal juttatják vissza a lehűlt vizet a víztartó fölötti rétegbe. A Duna–Tisza közi hátságon beáramlási hidraulikai helyzetben a nyomásgradiens kisebb a hidrosztatikusnál, ami azt jelenti, hogy a folyadékpotenciál a felszíntől lefelé csökken. A termelő réteg potenciálja a vízkivétel miatt tovább csökken, amely külső energiabefektetés nélküli visszatáplálást tehet lehetővé. E kedvező megoldás számos, a Duna–Tisza közi hátságon élő mezőgazdasági termelőnek jelenthet követhető példát, alapos kivizsgálást követően. Ezek a megálla­pítások elméleti összefüggésekből levezethetők, a gyakorlat és a visszasajtolás megfelelő technikai alkalmazása tudja hozzátenni a maga tapasztalatait.

Ivóvíz- és termálvízkészleteink hidrodina­mikailag összefüggő tároló rendszerekből származnak. Hosszú távú védelmük s a fenntartható termálvíz-gazdálkodás miatt elengedhetetlen a rezervoárok működésének, készleteinek pontos ismerete. Ennek érdeké­ben a termálvíz kitermelőktől hitelesített adatszolgáltatásra van szükség, s a szisztematikusan gyűjtött adatokkal a modellek folyamatosan frissítendők. A gazdálkodás megalapozása dinamikus szemléletű készletbecslési és döntésmegalapozó (termelés, visszasajtolás) számítógépes modelleket igényel – országos, regionális, lokális szinten – melyekre nemzetközi példák ismertek (Kohl et al., 2005).

5. Ajánlások az újabb kihívások tükrében

A geotermikus terület áttekintését követően a munkabizottság ajánlásokban fogalmazta meg véleményét (Mádlné Szőnyi et al., 2008). Ennek értelmében az energiapolitika folyamatos újrafogalmazása szükséges, amely összhangban áll az Európai Unió vonatkozó irányelveivel és Magyarország – részben saját erőforrásokra alapozandó – energiaellátási érdekeivel. Ez az energiatakarékosság a megújuló energia és a klímastratégiák cél- és eszközrendszerének összehangolását igényli, széleskörű szakmai egyeztetés alapján. Fontos a kutatási és nemzetközi tapasztalatok beépítése az előterjesztésekbe.

A megújuló energiákról szóló 2008-ban elfogadott Európai Uniós irányelv nyomán javasolható a megújuló energiák új, részletesebb hazai szabályozása. Ennek – az összes megújuló energiára vonatkozó megállapítások mellett – a hazai adottságokat tekintve specifikus földhőkinyerést és hasznosítást is szabályoznia kellene.

E szabályozás megalkotásáig sem halasztható tovább egy, a szétszórt „hévízgazdálkodási” rendelkezéseket javítottan egyesítő és a Bányatörvény geotermikus védőidom jogintézményét műszaki-tudományos megalapozottsággal, részletesen szabályozó, a befektetői jogbiztonságot szavatoló, a bányafelügyeleti és vízügyi szakhatósági jogkört egyesítő új, a geotermikus energiára vonatkozó kormányrendelet megalkotása. E rendelet megalkotását az FVM szakállamtitkára is támogatta a jelentés elkészültét követően küldött levelében.

Szükséges a halmozottan hátrányos megkülönböztetést jelentő közgazdasági szabályozó eszközök és esetenként ellentmondásos állami támogatások átvilágítása és módosítása. Különösen villamos áram és kapcsolt energiatermelés esetén a kísérleti-projekteknek állami támogatásra van szükségük, ehhez módosítani kell bizonyos pénzügyi alapok – KEOP-, ROP-prioritások, az NKTH által kezelt K&F-alapok – tematikáját. Lényeges előrelépés, hogy a Környezet és Energia Operatív Program forrásai – a jelentés elkészültét követő módosító rendelet következtében – ma már használhatók a hazai geotermikus potenciál kihasználására épülő nemcsak hő-, de a villamosenergia-előállítás és -felhasználás fejlesztésére.

A geotermikus projektek közül a hőszivattyús rendszerek kiépítése igényli a legkisebb ráfordítást, amellyel olajfűtés kiváltása esetén 45%-os, gázfűtés helyettesítésénél 33%-os szén-dioxid-megtakarítás érhető el. Termálvízkincsünk: >30 ºC (hőszivattyús-balneológiai), min. 60 ºC (fűtési-melegvízellátási), >120 ºC (villamos energia-fűtés) fenntartható kiaknázására a lehetőség elvben az ország területének 70%-án megoldható. A kihasználás decentralizáltan, településenként – az intézményi és egyéni fogyasztók csökkenő hőigény szerinti összekapcsolásával – oldható meg, termálvíz-kitermelő és -visszasajtoló kutak alkalmazásával.
A komplex rendszerű energetikai hasznosítást a wellnessturizmussal (balneológia) összekapcsolva érhetjük el termálvizeink hőjének legjobb kihasználását. Természetesen szem előtt tartva azt, hogy az energetikailag igen, de balneológiailag nem hasznosított vizek esetében a visszasajtolás a fenntarthatóság biztosítéka.

Termálvizeink energetikai célú használata, különösen a porózus rezervoárokban to­vábbi kutatás-fejlesztést igényel, ami a geo­termikus energia mainál legalább egy nagy­ságrenddel nagyobb kiaknázásához vezethet! A termálvizek hőjének jelenleginél intenzívebb kiaknázásához azonban elengedhetetlen a termálvízkészlet mennyiségének, utánpótlódásának kormányprogram keretében történő országos állapotfelmérése. E felmérés eredményeire épülő dinamikus vízkészlet-modellek képezhetik alapját a fenntartható hévízgazdálkodásnak, döntési hátteréül szolgálhatnak a termálvizek visszasajtolásának jelenlegi kötelezettségét oldó, egyéni elbíráláson alapuló rendszer törvényi bevezetéséhez.

A földhőhasználathoz kapcsolódó érdekérvényesítés, kockázatkezelés érdekében célszerű lenne létrehozni a geotermiában érdekeltek konzultatív fórumát az állam, a potenciális befektetők, a szakmai szervezetek, alapítványok és a tudomány képviselőinek (MTA, egyetemek, kutatóintézetek) bevonásával. Külföldi példák tanúsága szerint szükséges egy, az állam által is támogatott kockázati tőkealap létrehozása a termálvizek feltárásakor felmerülő geológiai kockázatok kezelése céljából.

A megújuló energiák, így a geotermia szélesebb körű elterjesztése igényli a téma jobb és hatékonyabb kommunikációját. Ennek jegyében az alap-, közép- és felsőfokú oktatásban az eddiginél nagyobb hangsúlyt kell fektetni az energiahatékonyságra, a megújuló energiákra és ezeken belül a geotermiára. A médiatámogatás elősegítheti a megújuló energiák alkalmazását, a környezettudatos energetikai döntéseket, a különböző technológiák széleskörű megismertetését.

A geotermikus fejlesztésekre vonatkozó tervek és ajánlások megfontolásának fontosságát támasztja alá a European Geothermal Energy Council 2009-es nyilatkozata (EGEC, 2009). Az anyag számszerű célokat tűz a földhőfejlesztések terén az Európai Uniós országok elé, népességük és területük függvényében 2010–20–30-ra vonatkozóan, „hagyományos” és „ökológiai” fejlesztések alapján. A tanulmányunkban szereplő, majd a Kisteleki nyilatkozatban (Ádám et al., 2009) átdolgozott 2020-ra megfogalmazott célok nagyságrendileg összhangban állnak az EU „hagyományos” fejlesztéseinek várható célértékeivel. Ezek megvalósításához a szükséges lépések elindítása tovább már nem halasztható.
 

A cikkben előforduló előtagok és jelölések:

kilo- (k) – 103
mega- (M) – 106
giga- (G) – 109
tera- (T) – 1012
peta- (P) – 1015
exa- (E) – 1018
We – áramtermelő kapacitás (W-ban)
Wh – hőtermelő kapacitás (W-ban)
Whe– hő- és áramtermelő kapacitás
(W-ban)
 

Kulcsszavak: geotermikus energia, földhő, közvetlen hőhasznosítás, áramfejlesztés, földhőszivattyú
 

IRODALOM

Ádám Béla – Kujbus A. – Kurunczi M. – Szanyi J. – Unk J.-né (2009): Javaslat a geotermikus energia hazai hasznosításának növelésére. Kézirat. Kistelek, 2009. február 18.

Axelsson, Guðni – Stefansson, V.– Björnsson, G. – Liu, J. (2005): Sustainable Management of Geothermal Resources and Utilization for 100–300 Years. – Proceedings World Geothermal Congress 2005, Antalaya, Turkey (24–29 April) 2. (CD-ROM) 8.

Bertani, Ruggero (2005): World Geothermal Power Generation in the Period 2001–2005. Geothermics. 34, 651–690.

Dickson, Mary H. – Fanelli, Mario (2003): Geothermal Energy, Utilization and Technology. Renewable Energies Series. UNESCO Publishing, Bangalore

EGEC (2009): A Geothermal Europe – EGEC Brussels Declaration. 11. 02. 2009. WEBCÍM >

Fridleifsson, Ingvar B. – Bertani, R. – Huenges, E. – Lund, J. – Rangnarsson, A. – Rybach, L. (2008): The Possible Role and Contribution of Geothermal Energy to the Mitigation pf Climate Change. Proceedings IPCC Climatic Scoping Meeting, Lübeck

Kohl, T. – Signorelli, S. – Engelhardt, I. – Anden­matten, N. – Sellami, S. – Rybach, L. (2005): Develop­ment of a Regional Geothermal Resource Atlas. Journal of Geophysics and Engineering. 2, 372–385.

Lund, John W. – Freeston, D. H. – Boyd, T. L. (2005): Direct Application of Geothermal Energy: 2005 Worldwide Review. Geothermics. 34, 691–727.

Lund, John W. (2006): Chena Hot Springs. Geo-Heat Center Quarterly Bulletin. 27, 3, 2–4.

Mádlné Szőnyi Judit – Rybach L. – Lenkey L. – Hámor T. – Zsemle F. (2008): A geotermikus energiahasznosítás nemzetközi és hazai helyzete, jövőbeni lehetőségei Magyarországon, Ajánlások a hasznosítást előmozdító kormányzati lépésekre és háttértanulmány. MTA, Budapest

Rybach, Ladislaus [László] – Mongillo, Mike (2006): Geothermal Sustainability – A Review with Identified Research Needs. In: Geothermal Research Council 2006 Annual Meeting, San Diego, California (10–13 September 2006).

Rybach, Ladislaus [László] – Mégel, Th. – Eugster, W. J. (2000): At What Timescale Are Geothermal Resources Renewable? In: Proceedings World Geothermal Congress 2000, Kyushu, Tohuku, Japan. 867–873.

Tóth József – Almási István (2001): Interpretation of Observed Fluid Potential Patterns in a Deep Sedimentary Basin under Tectonic Compression: Hungarian Great Plain, Pannonian Basin. Geofluids. 1, 11–36.