A Magyar Hidrológiai Társaság XXXVIII. Országos Online Vándorgyűlése (2021. szeptember 14-15.)
4. szekció - Infrastruktúra-fejlesztés - 2. Illés Zsombor (BME - OVF) - Dr. Nagy László (BME): A sekély geotermális energia kiaknázási lehetősége: Energia cölöpök alkalmazása
Illés Zsombor1’2, Dr. Nagy László1 budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Építőmérnöki Kar, Geotechnika és Mérnökgeológiai Tanszék 2Országos Vízügyi Főigazgatóság, Árvízvédelmi Főosztály, Folyógazdálkodási Osztály A sekély geotermális energia kiaknázási lehetősége: Energia cölöpök alkalmazása (A talajvíz hatása az energia cölöpök hőátadó képességére) Kivonat A sekély geotermikus szerkezetek, geotermikus és napenergiát nyernek ki a földkéreg felső részéből. A földfelszín felső 10-20 méterének hőmérsékletét a napsugárzás határozza meg. Az alatta lévő rétegekben a hőenergia viszonylag állandó, hiszen a talaj hőmérséklete 10-15 méter alatt megegyezik az évi középhőmérséklettel, mely Európában 10 -15°C között alakul. A többszintes épületek alapozása során általában mélyalapozást készítenek, például cölöpalapozást. Ezek mélysége általában 10-50 méter, nagy tömegű szerkezetek esetén a 100-150 métert is elérheti. A hőcserélő rendszer csővezetékei az alapozásba kerülhetnek beépítésre. Az egyik első energia cölöp vizsgálatát 2007-ben végezték Londonban, az eredmények nagyban hozzájárultak ahhoz, hogy a termikusán aktivált cölöpök mechanikai viselkedését megértsük. A talaj egy többfázisú rendszer összetett hőátviteli mechanizmussal, a három fő formája: (i) hővezetés (kondukció), (ii) hőáramlás (konvekció), (iii) hősugárzás (radiáció). A hővezetés során, a hőenergia a molekulák, helyváltoztatás nélkül adódik át a magasabb hőmérsékletű helyről az alacsonyabb hőmérsékletűhelyre. A hőáramlás vagy konvektiv hőátadás a hőátadás olyan formája, amely során a hőátadás a hőt felvevő, felmelegedő részecskék tova áramlásával zajlik. A hősugárzás (radiáció) a hőenergia elektromágneses sugárzás útján történő terjedése, talajok esetén ez utóbbi elhanyagolható kutatások szerint a teljes hőátadás kevesebb mint 1%. Dolgozatunkban energia cölöp mechanikai viselkedését és hőátadását vizsgáljuk végeselemes program (Plaxis) segítségével különböző talajvízviszonyok esetén. Kulcsszavak Megújuló energia, sekély geotermális energia, termő-aktív cölöpök, talajvíz BEVEZETÉS A globális éghajlatváltozás hatásainak csökkentése érdekében korlátoznunk kell a fosszilis energiahordozókfelhasználását. Magyarország energiafelhasználásának 37% a lakossági energiafogyasztás tette ki, ennek 75,85% fűtési hőigény. Tehát hazánk összes energiafogyasztásának 28,1% a lakossági hőigény. A geotermikus energia kiaknázása geotermikus erőművek és hőszivattyúk formájában erre a hőigényre részben választ tud adni. A föld hőjének fűtés célú használata a XX. század során először Svájcban merült fel, 1912-ben. Mivel a hőszivattyúk hatásfoka eléggé alacsony volt, így az ötlet megmaradt elvi szinten. Robert Weber nevéhez fűződik az első működő hőszivattyú rendszer kifejlesztése és megépítése, 1940-ben. Több mint három évtizeddel később, csak az 1973-as olajválság után, kezdődött meg a hőszivattyúk kereskedelmi forgalmazása és ezzel együtt az elterjedésük. Ezek a hőszivattyúk teszik lehetővé a sekély geotermikus készletek gazdaságos hasznosítását. GEOTERMIKUS ENERGIA HASZNOSÍTÁSA Geotermikus energia a föld belső hőjéből származó energia, mely különböző kőzet és talaj rétegekben, illetve a felszín alatti vizekben tárolódik. A föld hőjének felszínre hozásához valamilyen közvetítő anyagra van szükség, ami általában víz, vagy gőz. A geotermikus természeti 1
