A GEOTERMIKUS ENERGIA tanulmányozása
Legyél Te is geológuscsapatunk „mérnöktagja” a földrajz szakkörön!
Készítette: Szegedi László
A szakkör célja a tanulók környezet iránti felelősségének a felélesztése, olyan szemléletmód kialakítása, amellyel felnőttként képesek lesznek megfelelően funkcionálni a meglévő társadalomban és hozzájárulni annak fejlődéséhez.
Kedves Tanulók! Az ez évi szakköri foglalkozásunk rendhagyó lesz. Geológusok, mérnökök egy kisebb csapata azt a feladatot kapta, hogy országunk energia szerkezetét megvizsgálja, arra vonatkozóan némi változtatást javasoljon a gazdaságosság érdekében; különös tekintettel a geotermikus energiára. Legyél Te is csapatunk tagja! Munkára fel!
1. foglalkozás: Energiaforrások osztályozása, meghatározása
– Készítsetek diagramot az energiaforrások összetételéről! (tk. 8.o)
– Rajzoljátok le a Föld belső szerkezetét! (Használd a tk.1.1.ábráját és a középiskolai tankönyved)
– Határozzátok meg a geotermikus energia fogalmát! (tk. 10.o.)
– Határozzátok meg a geotermikus grádiens fogalmát! (tk. 10.o.)
– Számolási feladat:
Geotermikus energia készletek után kutatva, 15 °C felszíni átlaghőmérséklettel és 30 °C /km hőmérsékletnövekedéssel számolva 2000 méter mélyen hány °C hőmérséklettel kell számolnunk? (segít a tk. 10. o.)
– Az atlaszunkat használva keressünk olyan területeket a Földön, ahol az asztenoszféra anyaga megközelíti a földfelszínt! Rajzoljuk be ezeket a vaktérképünkre (szubdukciós zónák, közép-óceáni hátságok, tk.11.o., 2.1.á.)
2. foglalkozás: Geotermikus rendszerek
– Tanulmányozzátok át a tk.12. oldalát! Fogalmazzátok meg, hogy milyen elemei vannak egy geotermikus rendszernek?
– A geotermikus energia áramfejlesztési célú hasznosítását tekintjük át világviszonylatban. Mely országok azok, ahol a geotermikus energiát áramfejlesztési céllal hasznosítják? (2.3.táb.) Milyen tendencia figyelhető meg az utolsó tíz évben. Mely országoknál volt számottevő a növekedés? Vizsgáljátok meg a tk.2.7. ábráját! Mire következtetsz?
– A geotermikus energia nem áramfejlesztési célú hasznosítását vizsgáljuk világviszonylatban. (tk.2.5.táblázat) Mely országok állnak az első három helyen? Magyarország hányadik helyen áll? Milyen következtetést tudsz ebből levonni?
3. foglalkozás: Geotermikus energiaforrások kutatása I.
– Tanulmányozzátok át a tankönyv 21. oldalát. Fogalmazzátok meg, hogy mire irányul a geotermikus energiaforrások kutatása?
– Milyen jelenségek utalnak geotermikus mező jelenlétére?
– Tervezzétek meg egy fluidum bázisú rezervoár kutatást! Milyen lépésekben történik a fluidum bázisú rezervoárok kutatása? (1. továbbkutatásra alkalmas területek kijelölése, stb. folytasd!)
– Milyen célt szolgál a természetes állapot modell elkészítése (tk.24.o.)
4. foglalkozás: Geotermikus energiaforrások kutatása II.
– Tanulmányozzátok át a tankönyv 25-26. oldalát! Milyen specifikus kutatásoknak kell megelőznie a földhő alapú geotermikus rendszerek telepítését?
– Milyen szempontokat kell figyelembe venni a hőszivattyúk telepítéséhez?
5. foglalkozás: Geotermikus készletbecslés
– Tanulmányozzátok át a tankönyv 27. oldalát! Fogalmazzátok meg mit jelent a geotermikus készletbecslés? Mi a célja a geotermikus készletbecslésnek? Milyen szempontokat kell figyelembe venni a geotermikus készletbecslés előtt?
– Vizsgáljátok meg alaposan a tk. 4.1.ábráját (Módosított McKelvey-diagr.- kinyerhető alapkészlet)! Próbáld megmagyarázni a következő fogalmakat! (Segít a tk.28.o.)
o Geotermikus alapkészlet
o Kinyerhető alapkészlet
o Földtani vagyon
o Hasznos kinyerhető alapkészlet
o Maradék kinyerhető alapkészlet
o Ismert vagyon
o Reménybeli vagyon
o Tartalék vagyon
o Ipari vagyon
o Technikai potenciál
– A tározó típusa szerint milyen rezervoártípusokat különíthetünk el?(Jung féle technikai potenciál. Muffler és Catadi) (tk. 29.o)
– A hőmérsékletet és hidrogeológiai jellemzőket tekintve, milyen osztályokba sorolhatjuk a készleteket? (Kohl)
– Mi a véleményed? Hasznosítható-e és milyen feltételekkel egy 6 km mély 70°C-os rezervoár geotermikus energiája? (tk.30.o.5.bek.)
6. foglalkozás: Magyarország geotermikus energiavagyona (tk.35.o)
– Milyen geológiai egységekben történik a kezdeti készlet megállapítása (Rezessy 2003) geotermikus provincia
– Milyen adatok szükségesek a kutatáshoz?
7. foglalkozás: Több szempontú dinamikus készletbecslés
– A geotermikus energia készleteink becsléséhez több dimenziós modelleket készítenek. A hőmérsékleten kívül milyen adottságokat vesznek figyelembe? (tk. 44.o.)
– El kell végeznünk egy dinamikus készletbecslést. Milyen munkafázisokban történik ez a folyamat? Milyen adatokra van szükségünk előzetesen a készletbecsléshez?
– Vizsgáljátok meg a tk. 4.11. ábráját! Mit jelenít meg ez a három dimenziós földtani modell? (Szerkezeti egységeket és a fő képződményhatárokat megjelenítő földtani modell)
– Milyen előnyei vannak a dinamikus készletbecslésnek? (tk.47.o.)
8. foglalkozás: Geotermikus készletek fenntartható hasznosítása (tk.48.o.)
– Mit jelent a megújuló energia fogalma?
– Geotermikus energiát nyerünk a kontinentális földkéreg legfelső egy km-es rétegéből. 400 EJ-lal számolva 100 év múlva lesz-e még kinyerhető energia?
– Mit jelent a fenntartható termelés fogalma?
– Mi történik a földi hő-árammal, ha nem használjuk fel?
– Olvassátok le a tk.4.14. ábrájáról, hogy mi a „hőnyelő” szerepe?
9. foglalkozás: Fenntartható termelés
– Ma azt vizsgáljuk meg, hogy a megújulás és a termelés mértéke milyen kapcsolatban áll egymással. Nagy entalpiájú, kétfázisú tározóból termelünk energiát. Becsüljétek meg, hogy ötven év kitermelés után kb. mennyi idő szükséges a regenerációhoz? (segít a tk.48-50.o.)
– Forró vizes rendszerű, két utas kútból termelünk energiát. A tározó kimerülése után kb. hány év szükséges a regenerációhoz?
– Konduktív hő-utánpótlású rendszerű tározót harminc évig használtunk. Kimerülése után mennyi idő szükséges a regenerációhoz?
10. foglalkozás: Geotermikus energiaforrások hasznosítása I. (tk.52.o.)
– Tanulmányozzátok át a tk.5.1.ábráját! A geotermikus energia hasznosításának milyen lehetőségei vannak a különböző hőmérsékleti tartományokban?
– Elektromos energiát szeretnénk nyerni. Milyen hőmérsékletű készletek hasznosítása célszerű?
– Hol épült az első magyar geotermikus erőmű? Milyen elven működik és mekkora teljesítményű?
11. foglalkozás: Geotermikus energiaforrások hasznosítása II.
– Egy település önkormányzatának alkalmazott mérnökei vagyunk. A helyi iskolát geotermikus energiával szeretnénk fűteni. Tervezzük meg a rendszert!
– Hány fokos legyen a fűtővíz hőmérséklete?
– Ügyeljünk a rendszerbe vezetett víz minőségére is! Mire kell figyelnünk?
– A fűtéssel párhuzamosan a hűtést is meg szeretnénk oldani. Gazdaságos lesz-e a hűtésrendszer, ha a felhasznált termálvíz 110°C-os?
12. foglalkozás: Geotermikus energiaforrások hasznosítása III.
– Mezőgazdasági célra szeretnénk hasznosítani a településünk határában fellelhető termálvizet. Milyen lehetőségeink vannak? (Segít a tk. 55. oldala)
– Milyen célokra lehet hasznosítani a geotermikus energia felhasználása során keletkezett hőfelesleget? (tk.59.o)
– A tk. 5.5. ábrája (A kaszkád rendszerű hasznosítás sematikus folyamatábrája) mintájára készítsetek ábrát az általatok összegyűjtött lehetőségekről!
13. foglalkozás: A geotermikus energiahasznosítás környezeti következményei
– Tanulmányozzátok át a tankönyv 60. oldalát! Mely technológiát tekintjük környezeti szempontból optimálisnak?
– Milyen környezeti hatásokkal kell számolnunk geotermikus áramfejlesztés következményeként?
– Milyen megoldásokat találhatunk a környezeti hatások enyhítésére?
14. foglalkozás: Tanulmányi kirándulás Hódmezővásárhelyre
– A geotermikus közműrendszer megtekintése
o A hódtói városrész termálkútjának megnézése
o A Mátyás utcai termálkút megnézése
o A hódmezővásárhelyi fedett sportuszoda meglátogatása
o Az uszoda szomszédságában lévő visszasajtoló kút megtekintése
o Fürdés az uszodában
Szakirodalom: Mádlné Dr. Szőnyi Judit A geotermikus energia. Grafon Kiadó, 2006