Új Szó - Vasárnap, 1978. július-december (31. évfolyam, 27-52. szám)
1978-08-06 / 32. szám
% TECHNIKA TUDOMÁNY ^!ÍÍ!Í!ÍÍÍÍÍH^p!nÍ-:^-'^'^ÍI^"":-:"pHllj"Í^ÍÍÍ:ÍÍÍÍÍÍÍ:!ÍÍIÍ: ....! „Ö rök“ energiaforrások II. A geotermikus energia Csapoljuk meg a Föld melegét A geotermikus energiaforrások kihasználásával kapcsolatban IVAN TYIMOFEJEVICS ALAGYJEV, a műszaki tudományok doktora, a G. M. Krzsi- zsanovszkij Energetikai Tudományos Kutatóintézet laboratóriumának vezetője, a Szovjetunió Tudományos-Műszaki Állami Bizottsága Geotermikus Alosztályának elnöke válaszol I. Uszejnovnak, a Znanyija i szila tudományos folyóirat munkatársának a kérdéseire. — A gyakorlati felhasználás szempontjából a szóban forgó energiaforrások — a nap-, a geotermikus és a szélenergia — közül napjainkban a geotermikus energia mondható a legreálisabbnak és a leginkább kifizetődőnek. ön, Ivan Tyimofe- jevics, miben látja a geotermikus energia kihasználásának az előnyeit? — Elsősorban abban, hogy geotermikus erőművek ma már nemcsak papíron, tervrajzok formájában léteznek, hanem a gyakorlatban is működnek, s villamos energiát termelnek. Az első geotermikus erőművet már az évszázad kezdetén üzembe helyezték Olaszországban. Jelenleg a világon működő geotermikus erőművek összteljesítménye eléri az 1,5 millió kilowattot. Amennyiben a jelenlegi előrejelzések valóra válnak, úgy tíz év múlva a világ összes energiatermelésének 1,5 százalékát geotermikus erőművek fogják szolgáltatni. Sok ez, vagy pedig kevés? Ezt akkor ítélhetjük meg, ha figyelembe vesszük, hogy jelenleg például a vízi erőművek a világ villamosenergia-termelésé- nek mindössze 3 százalékát adják. A geotermikus erőművek jó műszaki tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezt a Szovjetunió első geotermikus erőművén, a Kamcsatka-félszigeten működő pauzsetkai erőművön szerzett tapasztalatok is bizonyítják, amely egy egész járást lát el villamos energiával. Fűtőanyagul itt természetes gőz szo’gál. Az erőmű működési rendszere igen egyszerű, ami lehetővé tette teljes automatizálását. A pauzsetkai erőmű már néhány éve ellenőrző szolgálatot teljesítő személyzet nélkül működik. A geotermikus erőművek további jelentős előnye, hogy egyaránt üzemeltethetők csúcserőműként a legnagyobb fogyasztás idején, vagy pedig folyamatosan működő alaperőműként. A geotermikus erőművek gazdasági mutatói jobbak a hőerőművek mutatóinál: alacsonyabbak a beruházási és az üzemi költségek, s így az itt termelt villamos energia is olcsóbb. A pauzsetkai erőműben termelt villamos energia például harmadrésznyivel olcsóbb, mint a Kamcsatka-félsziget más erőműveiben termelt áram. Jelenleg az egész világon, így a Szovjetunióban is megnőtt az érdeklődés a Fö'd melegének kihasználása iránt, ami teljesen indokolt. A Föld mélyében mérhetetlen mennyiségű energia rejlik. Évente átlagosan 38 ezer milliárd tonna egyeztetett tüzelőanyagnak megfelelő hőenergia lép bolygónk felszínére. Ennek mintegy 90 százalékát a hővezető kőzetek sugározzák ki, a maradék 10 százalék vulkáni kitörések, gőzkitörések, gejzírek formájában kerül a felszínre. Ez a hő állandóan megújul, éspedig a jelek szerint radio-, aktív hasadás és a gravitációs energia hatására. — Mindeddig azonban csak a magas hőfokú vizet sikerült felhasználni áram- és hőtermelésre, s a geotermikus energia egyéb előfordulási formáit még nem sikerült hasznosítani. Mi ennek az oka? — Az elért, szinte már az ipari jellegű hasznosítás színvonalát tükröző eredmények ellenére a geotermikus energetika még gyermekcipőben jár. Számos megoldatlan probléma áll még a tudósok előtt. A jelenleg működő geotermikus erőművek kivétel nélkül ott épültek, ahol a gőz, illetve a víz hőmérséklete elérte a 170 C°-ot, s ez a hőforrás aránylag nem nagy mélységben rejlik, továbbá minimális mennyiségű ásványi sót tartalmaz. Ilyen feltételek azonban csak nagyon ritkán fordulnak elő. Lényegesen mélyebben fekvő, kevésbé magas hőmérsékletű és sok ásványi sót tartalmazó termálvizek bőségesen állnak rendelkezésre, ám az ilyen források kihasználásához még széles körű kutatási program megvalósítására van szükség. Országunk termálvíz-forrásokban eléggé gazdag. A Geológiai Minisztérium első felmérései szerint a bennük rejlő hőenergia évi 50 millió tonna egyeztetett tüzelőanyagnak felel meg. Ezek a számok azonban még nem véglegesek. Az öt kilométeres mélységig történő fúrások adatainak összegezése után a jelenleg feltárt készleA Kamcsatka-félsziget bővelkedik energetikai célokra hasznosítható gejzírekben és gőzkitörésekben leknek körülbelül a kétszeresére lehet számítani. Termálvizek országunk területének körülbelül az egyhar- mad részén fordulnak elő. A legjelentősebb készletek azonban nagyon távol esnek az esetleges fogyasztóktól. Szßrin- tem ez egyik oka annak, hogy jelenleg a ( feltárt geotermális energiának mindössze két százalékát hasznosítják a népgazdaságban. A természet eléggé bőkezű volt, amikor termálvízről gondoskodott országunk számára, arról azonban már megfeledkezett, hogy ezt célszerűen el is helyezze. — És milyen megoldás kínálkozik ebben a helyzetben? Lé- tesíthetők-e geotermikus erőművek olyan helyeken, ahol nagy szükség van az áramra és az energiára? — Igen, lehetőség mutatkozik a forró kőzetekben felhalmozódott hőenergia szervezett kihasználására. Mennyiségét tekintve ez hatalmas és nagy kiterjedésű energiaforrás, hiszen forró kőzetek különböző mélységekben gyakorlatilag mindenütt előfordulnak. Nemrég a Leningrádi Kőzettani Intézet felmérte a Szovjet unió petrogeotermikus energiakészleteit. Kiderült, hogy a gazdaságosan hasznosítható források fűtőértéke évi 25 trillió tonna egyeztetett tüzelőanyagéval egyenlő. A petrogeotermikus energia ipari kihasználására elsősorban olyan helyeken kerül sor, ahol a kőzetek hőmérséklete már másfél-két kilométeres mélységben eléri a 70—100 fokot. A Szovjetunióban ilyen körzeteket tártak fel Dagesztánban, Örményországban, Nyugat-Ukrajnában, a sztavropoli kerületben, vagyis olyan területeken, ahol jelentős az energiaszükséglet. Jelenleg már befejezés előtt áll az a felmérés, amely ezekben a körzetekben a geotermikus erőművek építésének célszerűségét vizsgálta. A „száraz“ mélységi hő hasznosítására a jövőben szinte kimeríthetetlen lehetőségek kínálkoznak. Amikor majd gazdaságosakká válnak a nyolc-tíz kilométer mélységű fúrások, geotermikus erőműt bárhol lehet majd létesíteni, ahol erre szükség mutatkozik. A petrogeotermikus energia hasznosítására különösen jó feltételek mutatkoznak az ország keleti és északi bányaipari központjaiban. E probléma megoldása azonban még számos nehézséggel jár. Világviszonylatban még sehol sem fejlesztettek ki megfelelő műszaki eljárást a „száraz“ hő kiemelésére. Az alkalmazott eljárások csupán kísérleti jellegűek. Az egyik javaslat szerint mesterséges vízkörforgást kell teremteni két mélyfúrás seítségével. Ez egy nagy közlekedő edényként működne, az egyik furatba a hideg vizet kellene engedni, amely a másikba jutva átmelegedne, és innen már forró vizet lehetne meríteni. — A geotermális energia hasznosítása nem okozhat a jövőben ökológiai problémákat? Nem vezethet például a földkéreg lehűléséhez? — Ilyen veszély esetleg csak helyenként, a geotermikus erőművek közelében fordulhatna elő. Ami a földkéreg egész tömegét illeti, ilyen veszély nem jöhet számításba. A mélységi energiaforrások, mint már említettem, gyakorlatilag kimerít- hetetlenek. Ha például az emberiség jelenlegi teljes energia- szükségletét kizárólag csak a Föld melegéből merítené, ebben az esetben is 11 millió évig tartana egy 0,5 Celsius-foikos lehűlés. A geotermikus energia kihasználása inkább más vonatkozásban válhatna veszélyessé a környezet számára. Ez a termálvizek magas ásványi sótartalmával függ össze. Ezt a fogyatékosságot azonban visszájára lehetne fordítani, a termálvizek magas ásványi sótar- sával ugyanis nemcsak hőt, hanem különböző vegyi alapanyagokat is lehetne termelni. Ez igen előnyös kettős hasznosítást eredményezhetne. Kétségtelen, hogy a geotermikus energia kihasználásához még számos tudományos, műszaki és gazdasági problémát meg kell oldani. Ezek azonban minden bizonnyal nagyon hálás és kifizetődő erőfeszítések lesznek. KÖVETKEZIK: III. A szél mint energiaforrás Az amerikai Nemzeti Tudományos Alap kongresszusán, amelyet a Battelle Kutató Központ székhelyén, Seattle-ban rendeztek meg, Walter Hickel volt belügyminiszter előadást tartott az USA energiahelyzetéről. Az energiahordozó-források kimerülésére utalva azt javasolta, hogy kb. 600 millió dollár kutatási és fejlesztési ráfordítással a Föld mélyében levő hőenergiát hasznosítsák a hiány fedezetére. Hickel tervei szerint ezzel a költséggel 1985-ig 132 000 MW geotermikus energiát lehetne munkába állítani. Számításai szerint a 2000. évre a geotermikus energia teljesítményét közel 400 000 MW-ra lehetne növelni, s ez önmagában már 50 ezer MW-tal több, mint ameny- nyi az összes energiaforrások igénybevételével az USA-ban jelenleg termelhető. Hickel rámutatott arra, hogy több országban már évek óta hasznosítják a geotermikus energiát, pl. Izland, Olaszország, Mexikó, Oj-Zéland stb. Hickel reális javaslattal állt elő. A szerinte tovább fejleszt- tendő víznyomásos eljárás kísérleti formában már mind az USA-ban, mind Mexikóban megvalósult. Ezeken a kísérleti helyeken az eddiginél nagyobb mélységben nagynyomású forró gőzzel telt „csapdákat“, üregeket tártak fel, például Dél- Kaliforniában 2500 méter mélyA Szovjetunióban a Kola-fél- szigeten tovább folytatják Európa legnagyobb mélységbe hatoló szuper-mélyfúrásának munkálatait a több évvel ezelőtt kidolgozott tudományos program részeként. Az első munkaszakaszban 7263 méteres mélységig jutottak. Jelenleg már elérték a 8000 méteres mélységet, s már az eddigi eredmények is számos érdekességet tártak fel a Föld mélyében rejlő viszonyokról. A mélyfúrástól olyan problémák megoldását várják, amelyekre egyelőre csak feltevések és hipotézisek vannak. Milyen az összetétele és a fizikai állapota például a Föld belső szféráinak; az anyag milyen fizikai-kémiai átalakulásai mennek itt végbe, és hogyan mozognak a kőzetek a kontinensek vándorlását, vulkáni kitöréseket és a hegyek eltolódását okozva? A kola-félszigeti szuper-mélyfúrás első szakaszának elkészítése kerek öt évet vett igénybe a sarkvidék roppant nehéz viszonyai között. A munkaidő legnagyobb részét a fúróberendezés lebocsátása, majd kiemelése emésztette fel. A fúrómunkások egy műszak alatt tíz méterrel törtek előre a mélybe, és sűrűn ki kellett emelni a több kilométer hosszúságú csőoszlopot, hogy kicserélhessék az elkopott fúrót. Aztán újra alá- . ereszteni az egészet — és így ment ez napról napra. Kőzetmintákat kellett venni és a felszínre kellett hozni őket — ez ugyancsak időbe került. De még nehezebb volt az a feladat, hogy szigorúan függőlegesen hatoljon a fúró a Föld mélyébe. A munkát olyan jól végezték, hogy hétezer méteren ségben. Innen 185 Celsius fok hőmérsékletű forró víz tört elő, amely a felszínen természetesen forró gőzzé vált. Hasonló hőforrásra találtak Mexikóban a Carro-Pieto hegytömbben, ahol beható vizsgálatok alapján gőzhőerőművet építenek 75 MW teljesítménnyel. Több ilyen példát felsorolva Hickel szerint ez csak a kezdet; szerinte az olajkutatásban bevált eljárással mélyebbre kell hatolni, ahol 300 C° hőmérsékletet tudnak elérni. Ilyen hőforrás esetén kettős csőrendszert javasol lebocsátani; az egyiken felszíni vizet préselnének be a gőzkamrába, és a másik csövön pl. 300 C° hőmérsékleten törne fel a melegenergiát magával ragadó vízgőz-sugár. Hickel tervében szerepel a 10' km-es fúráshatár, amelyet az olajkutatásban már megközelítettek. Szerinte ilyen mélységben nem is kell vízgőz-csapdákat találni és feltárni, hanem a Föld belsejét alkotó kőzetek már olyan hőmérsékleten vannak, hogy az említett kényszer körfolyamat keretében egy-egy forráscsoport 20—30 ezer MW áramtermelő kapacitást nyújthat. A geotermikus energia fel- használása nagy szerephez jutna a tengerparti kőzetekben a tengervíz sótalanítása kapcsán. M. É. mindössze 6,5 fokkal tért el a szuper-mélyfúrás a függőlegestől. A fúrás egyébként a nagyon öreg Balti-pajzsba hatol, amely itt majdnem a földfelszínig emelkedik. Sok nehézséggel kellett fúrás közben megküzdeni. Nem számíthattak például rá, hogy mélyebbre hatolva a kőzetek sűrűsége csökken; hogy négy és fél milliárd évesre becsült pre- kambriumi kőzetekben ásványosodon vizet találnak és hogy hétezer méteres mélységben 120 fok lesz a hőmérséklet a várt 50—60 fok helyett. Az „Uralmas -15 000“ elnevezésű fúróberendezés segítségével jelenleg havonta 100—120 méterrel mélyítik a fúrást. A fúrásnál használt csöveket előre gondosan megvizsgálják, a legkisebb repedést is felfedezve azonnal félreteszik a hibás csöveket, nem kockáztathatják meg, hogy leeresszék a mélybe. A több kilométeres mélységben speciális alumíníumcsö- veket használnak, amelyek jól bírják az itteni nagy nyomást és a magas hőmérsékletet. A fúrókorona wolfrámkarbidból készült, amely a gyémántnál is tartósabb. Nyolcezer méteres mélységben a hőmérséklet már elérte a 150 C°-ot, bár ilyen hőmérsékletre csak 15 000 méternél számítottak. Ez a tény az energikusok érdeklődését is felkeltette. A Kola-félszigeten dolgozó geológusok máris olyan adatokhoz jutottak, amelyek megváltoztatják a földkéreg alsó „emeleteivel“ kapcsolatos eddigi elképzeléseinket. Várhatóan még sok lzgalmaz földtani felfedezés híre érkezik majd ebből a térségből. (Delta -I- Znanyije-szila) A Kola-félszigeten folyó szupermélyfúrás épületkomplexumát csak tundrás növényzet és a tavak százai veszik körül Behatolás a Föld mélyébe 1978. VIII. 6. \ 16
