A geotermikus energia környezetkímélő hasznosítása Unterschleissheimben

2006/4. lapszám | Dr. Barcsik József |  2748 |

Figylem! Ez a cikk 18 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

A németországi Bajor Tartomány fővárosától, Münchentől északra, Unterschleissheim városában a földhő kinyerésére és hasznosítására szövetkeztek. A megvalósult környezetbarát geotermikus projektet Dr. F.-J. Struffert, a Geothermie Unterschleissheim AG projekt vezetője, egyébként tanácsadó mérnök és geológus mutatta be.

Egy új geotermikus hőforrás kiaknázására, felhasználására és hasznosítására alapította meg a város képviselőtestülete 2000 júliusában a városi projektvállalatot, a GTU (Geothermie Unterschleissheim) AG-t, a következő tevékenységek elvégzésére:

• tervezés,
• a geotermális berendezés üzemeltetése,
• az előállított hőenergia elszállítása a fogyasztók számára.

A vállalat, melyet teljesen a város birtokolt, 5,966 millió euró alaptőkével kezdte meg működését.

A geotermikus energia kiválasztásának szempontjai

A földhő adta előnyök miatt került sor a termálvíznek, mint energiahordozónak a kiválasztására, melyek – a teljesség igénye nélkül – a következők szerint foglalhatók össze:

• folyamatos rendelkezésre állás a nap minden órájában, kiegészítő tároló nélkül,
• nincs szállítási költség, mint pl. szén, kőolaj és gáz esetén,
• nem függ a naptól, évszaktól és az időjárástól, mint pl. a szél- és szolárberendezések,
• végtelen a hőtartaléka, ameddig a még hozzáférhető mélységből a termálvíz kinyerhető és hasznosítható lesz,
• a helyi energiaellátás biztosítható a hazai forrásokból, ezáltal függetlenné válnak a nemzetközi energiapiacoktól (szállítás, átvételi ár stb.),
• nincs környezetkárosító emisszió.

Fejlesztési tervükben azt fogalmazták meg, hogy a rétegenergia fenntartása és a környezetvédelem miatt a kitermelt termálvizet a hőleadást követően a rétegbe viszszasajtolják. Ennek megvalósítása érdekében – a geológiai vizsgálatokat követően – döntöttek a TH 1 jelű kutatófúrás helyéről. A fúróberendezést 2001. december 19-én a város Valentin parkjában állították fel. Öt héttel később, 2002. január 28-án a mélyfúrási munkákat meg is kezdték.

A fúrásra kiválasztott Valentin parkot hidrogeológiai és szállítási szempontból is optimális helynek tekintették. A parkban felállított, közel 40 m magas fúróberendezés köré zajvédő falat kellett telepíteni. A város belterületén éjjel-nappal végzett fúrás, mint attrakció számos érdeklődőt vonzott. A kíváncsiskodók számára a berendezés köré emelt zajvédő falon figyelőablakokat alakítottak ki, sőt látogatóplatformot is építettek, ahonnan a nézők „ráláttak” a fúróberendezésre működésére.

A fúrás első csőrakata – a béléscső átmérője – 18 5/6„-lal indult, és a harmadik csőrakat 9 ⅝”-lal végződött 1961 m mélységben. Ezt a termálvízhordozó mélységet, réteget 17 hét után érték el. Ezt követően vizsgálták be a kutat, melynek során közel 100 órás szivattyúzási kísérletet végeztek el. A közel 2000 méter mélységű TH1 jelű termelőfúrás végül is 24 hét alatt, 2002. június 12-re készült el. A vizsgálatok alapján megállapították, hogy a feltárt termálvíz hőmérséklete közel 80 °C, ezért alkalmas hőenergia felhasználására, valamint ásványianyag-tartalmát tekintve balneológiai célokra, de felhasználható ásványvízként is. Ennek alapján döntöttek a fejlesztési terv folytatásáról, mely szerint a TH1 jelű termelőkútból, 2000 méter mélyből kb. 80 °C-os termálvizet szivatytyúznak a felszínre, mely a hőközpontban a hőcserélőben a hőenergiáját leadja, és a lehűlt 50-55 °C-os víz visszasajtolásra kerül a rétegbe. A termelőkút fölé zárt kezelőépületet építettek.

A TH1 jelű kút termelőcsövébe egy búvárszivattyú került beépítésre, kb. 320 méter mélységbe. Ezt tekintik a geotermikus kör szívének. A szivattyú technikai felépítése megegyezik a kőolajtermelés területén használtakkal.

A szivattyúnak üzemeltetése során a következő követelménynek kell eleget tennie:

• flexibilis üzemeltetési idő,
• változó teljesítményigény (nyáron kevesebb, télen több),
• ellenállás a magas termálvíz-hőmérséklettel szemben.

Az elektromos meghajtású búvárszivattyú a termálvizet az energiaközpontba nyomja. A szivattyú technikai adatai: hossza 17 méter, súlya 2,5 tonna, teljesítményfelvétel 450 kW, átmérő 229 mm, üzemóra-szám: 40 000, élettartam kb. 4,5 év.
A városi déli részén a tervezett technológiának megfelelően mélyítették le 2002. október 2-től december 5-ig a visszasajtoló, TH2 jelű kutat, amikor elérték a kívánt 2002 métert. A kutat a város szélén, beépítetlen területen helyezték el, ezért a zajproblémák itt már nem jelentkeztek a fúrás során. December 12-re a visszasajtoló kútba beépítették a termelőcsövet, és ráhelyezték a kútfejet. A kútfej és hozzá tartozó szerelvények számára egy zárható kezelőhelyiséget alakítottak ki. A visszasajtoló kutat a lehűlt víz fogadására képezték ki. A Valentin parkban lévő TH1-jelű termelőkút és a tőle közel két km távolságra lévő TH2 jelű visszasajtoló kút – melyek között az energiaközpont helyezkedik el – összekötésére föld alatt elhelyezett, szigetelt üvegszál erősítésű műanyagcsövet használtak.

Az energiaközpont kialakítása

Az energiaközpont egy könnyűacél- üveg szerkezetből álló épület. A belső kialakítása, berendezése egyébként megfelel egy modern, hagyományosnak tekinthető energiaközpontnak. Az épület mellett az alternatív energiaellátást biztosító tüzelőolaj-tartályok és a földgázfogadó található. Az energiaközpont közvetlen szomszédságában megépült fedett uszoda fűtését és a fürdővíz temperálását geotermikus energiával hőcserélőn keresztül biztosítják. Az energiaközpontban azok a berendezések kerültek elhelyezésre, amelyek a kitermelt termálvíz fogadására, a hőenergia átadására, a távfűtési víz előkészítésre, a fűtési víz keringtetésére, a jelentkező többlet hő biztosítására, illetve a geotermikus rendszer szabályozására szolgálnak. A termálvíz magas hőmérséklete teremti meg azt a lehetőséget, hogy a fűtési rendszert és a melegvíz-előkészítést – a nyári üzemet beleértve –, a házakat, a fogyasztókat egyedül lássa el a geotermikus energia. Télen a termálenergiára rá kell ugyan segíteni fosszilis tüzelőanyagokkal.

Ezért építettek be meleg vizes kazánokat, melyek alternatív – tüzelőolaj és földgáz – tüzelési rendszerűek. A beépített kazánok összteljesítménye egyébként lefedi a hőellátó rendszer szükséges hőigényét. Ez tehát azt jelenti, hogy egyrészt, a termálkút bármilyen javítása esetén – pl. búvárszivattyú meghibásodása – a meleg vizes kazán átveszi a távfűtés teljes kiszolgálását, másrészt a távfűtési rendszer téli csúcsidei hőigényének biztosítására a kazánok rásegítenek, vagyis a termálenergiára ráfűtenek.

Az elmúlt időszakban, pl. 2004 januárjában a szivattyút 500 m mélyre építették le, és ezért kazánüzemre kellett átállni. Üzemzavar nem történt, a fogyasztók az energiahordozó-cseréből semmit sem vettek észre.

A rendszer összes berendezését, elemét központilag szabályozzák. A mért adatok a központba minden egyes házból, hőátadó állomásról és az egyes – geotermikus, távfűtési és fűtési körökről – „befutnak”. Az energiaközpont villamos kapcsolóterméből figyelemmel kísérik a geotermikus rendszer komplett, teljes működését. A berendezés teljesen automatikusan, szinte felügyelet nélkül funkcionál. A hőellátást úgy tervezték meg, hogy minden egyes végfogyasztónál, a házi hőközpontokban egész speciális fűtési görbe vehető fel. Pl. egy háztulajdonos kívánsága szerint már reggel hat órától a használati meleg víz 60 0C-kal rendelkezésre állhat, vagy a fűtés a házban már reggel nyolc órától csökkenthető, ha a bérlők nagyobbik része a munkába ment.

A házi hőátadó állomás

Minden egyes ún. házi hőátadó állomáson beépítésre került egy hőcserélő a harmadik, az ún. fűtési körfolyamatra. Az átadóállomás a hőcserélője méreteit tekintve relatíve kicsi, és hasznos oldalának helyigénye alig több mint két négyzetméter. A távhővel ellátott városban 47 házi hőátadó állomást szereltek be. A geotermikus energia alkalmazásának előnyeit a távhővel ellátott házaknál a projekt a következők szerint fogalmazta meg:

Megtakarítások az épületek építésénél:

• kazán és égő,
• szabályozás,
• kémény,
• terembérleti költség a fűtési helyiség számára,
• földgázcsatlakozás, illetve tüzelőolajtároló,
• épületköltség,

Megtakarítások az épületek üzemeltetésénél:

• kazánok és égők karbantartása,
• beszerelt energetikai berendezések eredeti állapotának érdekében azok felújítása,
• kéményseprés,
• áramköltség,
• a kiszolgálás személyzeti költsége,
• nincs energiafelhasználási veszteség,
• a garantált hőszállítás miatt nagyobb az üzembiztonság,
• nincs szükség logisztikára a tüzelőanyag-ellátás miatt.

A kialakított távfűtési kör távfűtési hálózatból, valamint a keringtető szivattyúból áll, amely a vizet az energiaközpont és a házi hőátadó állomások körében keringteti. Ha a szükséges, akkor a távfűtési kör előremenő vize a kazánokban felmelegítésre kerül 75 °C-ról maximum 110 °C-ra, hogy elérje az évszaknak megfelelő kívánt hőmérsékletet. A normál üzemvitelnél a házak hőközpontjaiban t = 20 °C-kal lehűlt, kb. 55 °C hőmérsékletű víz hőszigetelt acélcsővezetéken az energiaközpontba jut vissza. Ott a hőcserélőben a víz ismét felmelegszik. A keringetett, illetve a kazánokba betáplált víz minőségét az energiaközpontban üzemelő, a fordított ozmózis elvén működő vízlágyító berendezés biztosítja.

Az üzemelés beindítása

A beruházás I. ütemének befejezését követően 2003 nyarán indult meg a geotermikus energiaellátás a közel 20 MW fogyasztói igény kielégítésére. A távhőellátásra lakóépületeket és az érintett területen minden kommunális fogyasztót, többek között a strandfürdőt, a városházát és a polgárok házát, valamint az iskolákat és az óvodákat kapcsolták rá.
A beruházás II. ütemében újabb, távolabb lévő utcákon építették meg a távfűtő vezetékeket, és kapcsolták rá az új épületeket. A II. ütem befejezésére 2005 januárjában került sor, mellyel 31 MW-ra növekedett a fogyasztók teljesítményigénye.

A beruházás finanszírozása

A létesítmény teljes megvalósítása – termálvízkutak fúrása, hőtermelő rendszer kialakítása és a hőelosztó kiépítése – mintegy 21,5 millió euróba került. Az első ütem, a 20 MW megvalósításának ára 18,3 millió euró körül alakult. A beruházás finanszírozásához, a kutak fúrásához 1,867 millió euróval a Bajor Tartomány is hozzájárult. A város a geotermikus rendszer finanszírozását 39% önrésszel segítette. A többit banki kölcsönből fedezték.

A létesítmény működtetéséhez szükséges kutak fúrását, az energiaközpont kialakítását, a távfűtővezeték megépítését és az egyéb építési járulékos költségeket a következők szerint bontották meg, osztották el az egyes építési ütemek között:

• Beruházási rész I. ütem II. ütem
• Fúrás 41% 34%
• Energiaközpont 15% 16%
• Távfűtővezeték 29% 36%
• Építési járulékköltség 15% 14%

A felosztás szerkezetében világosan mutatja, hogy a beruházás finanszírozásában az energiahordozó, a termálvíz előteremtése, mint bányászati tevékenység jelenti a legjelentősebb tételt. Ha ehhez figyelembe vesszük azt, hogy 1 km2 forró kőzet lehűlve 100 0C-ra 30 MW teljesítményt kb. 30 éven át képes szolgáltatni (forrás: GTV. Geothermische Vereinigung e.V.), akkor a földhő felszínre hozásának költségeit és megtérülését már más szemszögből ítélhetjük meg.

A fejlesztés környezetvédelmi hatásai

A geotermikus rendszer megvalósítása a város ökomérlegét kedvezően befolyásolta. A város a geotermia alkalmazásával már az I. ütem belépésével jelentősen csökkentette a károsanyag-kibocsátást, melynek érteke:

• kb. 8,3 tonna szén-dioxid/év,
• kb. 7,0 tonna nitrogén-oxid/év,
• kb. 4,5 tonna kén-dioxid/év.

A távhőellátásban hasznosított hőenergiának közel kétharmada káros anyag kibocsátása nélkül kerül megtermelésre. Ezeknek az emissziós értékeknek a kiszámításához az üzemeltett tüzelőberendezések paramétereit használták fel. Ezt az emisszió-megtakarítást fotovillamos berendezésekkel úgy tudnák elérni, ha mintegy 10 300 db szolár berendezést telepítenének a város épületeinek tetőire. Ez a felület nagyságát tekintve kb. tizenegy futballpályát borítana be. A geotermikus energia alkalmazásával a város egy lépést tett annak érdekében, hogy a kiotói klímakonferencia keretében vállalt kötelezettségek teljesüljenek. A városban ugyanis a károsanyag-kibocsátás közel 10%-kal csökkent. A károsanyag-menynyiségnek ez a csökkentése lehetőséget ad, teremt a város vezetése számára az emissziókereskedelembe történő bekapcsolódásra, amelyet az emisszió törvény biztosít. A meg nem termelt CO₂, NOx és SO₂ eladása a piacon bevételt jelent a város költségvetésének.

A termálvíz további felhasználása

A vállalat a termálvizet nem csak fűtésre vagy melegvíz-készítésre kívánja használni, hanem az egészség megőrzésére is. Ezért a város következő célja egy új termálfürdő építése. Ennek megvalósítására a szomszédos Eching várossal megállapodást kötött egy új wellness- termálfürdő szabadidőkomplexum megépítésére a Hollerner tónál. A GTU AG vállalta a termálvíz előkészítését és a termálfürdőhöz történő szállítását. Az élményfürdő-komplexum kialakításától a város hírnevének további növelését várják a város vezetői.

---