Segíthetne kiváltani a földgázt, és nem növeli a földrengéskockázatot. A geotermikus energia a békési földrengések árnyékában
2023.09.12.Forrás: Másfél fok; Markó Ábel – Hidrogeológus, az ELTE TTK Általános és Alkalmazott Földtani Tanszék PhD hallgatója, a Tóth József és Erzsébet Hidrogeológia Professzúra munkatársa.
Augusztus végén bő egy hét alatt közel száz földrengés történt Békésben, amelyből több a 4-es magnitúdót is meghaladta, amit már a helyi lakosság is érzékelt. Aszódi Attila, a BME professzora erre reagálva felvetette, hogy emberi tevékenység is közrejátszhatott ezen földrengések létrejöttében, a földgáztermelő kútfúrások mellett felelőssé téve a békéscsabai és mezőberényi geotermikus létesítményeket, elriasztó példaként egy 2006-os bázeli példát hozva. A probléma ezzel az, hogy a svájci példában szereplő, valóban nagyobb földrengéskockázatot jelentő technológia egyáltalán nincs jelen Magyarországon, a vádolt békési erőművek „hagyományos” kétkutas geotermikus rendszerek, amelyeknél a földrengéskockázat legtöbbször minimális. Jelenleg is számos kutatás folyik világszerte, hogy hogyan lehetne még hatékonyabbá és még biztonságosabbá tenni a geotermikus energia használatát új megoldásokkal, de addig is a földrengésveszély tekintetében megnyugodva támaszkodhatunk a hagyományos, termálvízalapú hasznosításra, mely hazánkban kimagasló potenciállal rendelkezik és a távhőszolgáltatás valamint kapcsolt kaszkád hasznosítással a települések számára a földgázhasználat alternatíváját adja. Egy olyan energiaszegény és importfüggő országban, mint Magyarország, nagy hiba volna erről lemondani.
A geotermikus energiáról általánosságban elmondható, hogy időjárástól és napszaktól függetlenül, helyben, akár települési szinten kinyerhető és korlátokkal, de megújuló módon használható, csökkentve a fosszilis energiahordozók igényét, jól kiegészítve a többi megújuló energiaforrást. Mégis, jó pár tényező lassítja a nagyobb mértékű elterjedését.
Ezek közül az egyik legfontosabb az energiaforrás társadalmi elfogadottságának, megítélésének kérdése. Utóbbit rontják a megismerés nehézségei, ami eredhet pusztán abból a tényből, hogy a geotermikus energiahasznosítás a felszín alatti folyamatokon alapszik, a szemünktől elzárva zajlik. Míg a napelemek, szélerőművek látványosan mutatják magukat, addig egy geotermikus kút a felszínen gyakran csak fél méter magas kútfejként látszik.
Szintén sok esetben az információhiány vagy a félinformációk generálják a félelmet. Ezek közül a legerősebb félelem és gyakran elhangzó vélekedés – melyre a közelmúltban, a békési földrengések kapcsán is olvashattunk példát Aszódi Attilától – , hogy a geotermikus hasznosítás együtt jár földrengések okozásával, „a földrengéskockázat megnövekedésével”.
Habár ez így nem igaz, a kockázatokat helyén kell kezeljük, a felmerülő aggályokat pedig szakszerűen és az adott részterületet értő (geofizikus, szeizmológus) szakvélemény alapján kell értékelnünk. A békési földrengések miatt felröppent aggodalmakat szeretnénk eloszlatni ebben az írásban.
Van olyan technológia, ami okozhat földrengést, de itthon nem alkalmaztak ilyet
A hagyományos hidrotermális geotermikus rendszerek esetében – ezek egy vagy több, melegvizet termelő és egy vagy több, a kitermelt vizet felszín alá visszatápláló besajtoló kútból állnak – a földrengéskockázat legtöbbször minimális. Hazánkban több tucat ilyen két vagy többkutas geotermikus rendszer működik, a legnagyobbak Szegeden, Miskolcon, Győrben, Hódmezővásárhelyen.
A lehűlt víz visszasajtolása miatt a meleg porózus vagy karbonátos kőzet hőmérséklete lokálisan csökkenhet, és az emiatt bekövetkező összehúzódások esetlegesen mikroszeizmikus eseményeket hozhatnak létre, ezek azonban csak műszeres megfigyeléssel érzékelhetők, felszíni károkat nem okoznak.
Tehát nem érdemes azon aggódni, hogy a magyar termálvíz a földrengés veszély miatt nem aknázható ki és a zárt rendszerben használt víz visszasajtolása növelné a földrengések kockázatát.
Más a helyzet az úgynevezett mesterségesen továbbfejlesztett geotermikus rendszerek (EGS = Enhanced Geothermal System) esetében. De előre bocsátjuk, hogy ilyen rendszer nem is működik Magyarországon. A leghíresebb (egyben a legnagyobb erősségű, és legtöbb felszíni kárt okozó), geotermiához köthető földrengések (Bázel, Svájc – 2006: 3,4 M; Pohang, Dél-Korea – 2017: 5,5M) az ilyen EGS létrehozásakor pattantak ki.
Ezen rendszerek lényege, hogy a természetes módon gazdaságosan nem használható felszín alatti, magas hőmérsékletű geotermikus tározókat, rezervoárokat, mérnöki eszközökkel, stimulációval javítják fel. Például egy fúráson keresztül nagy nyomáson sajtolnak be folyadékot, amivel új repedések, azaz új áramlási pályák létrehozásával igyekeznek növelni a tározó áteresztőképességet.
Ennek az ún. hidraulikus stimulációnak vagy serkentésnek két típusa van:
1) A hidraulikus rétegrepesztés esetén a fluidum nagy nyomása megrepeszti a kőzetet, vagy megnyit már beforrott repedéseket. Mivel a besajtolás végét követően, azaz a nyomás lecsökkenésével a törés bezáródhat, gyakran „kitámasztó” anyagot (például jól osztályozott homokszemcséket) juttatnak be a repedésekbe. Ezt a módszert, a nem konvencionális – azaz anyakőzetben rekedt – szénhidrogének (kőolaj, földgáz) kinyerésénél alkalmazzák is hosszú ideje, innen adaptálták geotermikus alkalmazásra.
2) A hidraulikus nyírás/rétegcsúsztatás esetén, egy már meglévő törést stimulálnak és benne elmozdulást idéznek elő. Ennek előnye, hogy amikor a besajtolás végén a törés bezárul, a törés felületének egyenetlenségei természetes módon kitámasztják azt, nyitva hagyva az áramlási pályát.
Mindkét esetben bekövetkezhet indukált szeizmicitás: a törések megnyílásakor, elmozdulásakor kis szeizmikus események jönnek létre. Éppen ezért ezt a felszínen elhelyezett, valamint környező kutakban érzékelőkkel, geofonokal rögzítik a kipattanás helyét (ahogy az alábbi animáción látható). Ugyanis ahol a kipattanás történt, ott valószínűsíthető a repedéshálózat bővülése, azaz az áramlási pálya létrejötte.
Így tehát ezek a mikroszeizmikus események hasznosak és szükségesek a művelet monitorozásához.
Amellett, hogy hasznos az indukált szeizmicitás a művelet elvégzése szempontjából, egyúttal kockázatot is jelent, amennyiben a szeizmicitás olyan mértékű, hogy a felszínen érzékelhető, vagy felszíni károkat okoz. Ez abban az esetben lehetséges, ha vártnál nagyobb mértékű elmozdulás miatt, jelentősebb földrengés pattan ki. Fontos hangsúlyozni, hogy
nem önmagában az emberi tevékenység juttatja a hatalmas mennyiségű energiát a felszín alá, hanem a természetes földrengésekhez hasonlóan, a hosszú idő alatt természetes folyamatok miatt felgyülemlett energia szabadul fel.
A mechanizmus lényege, hogy a nagy nyomású besajtolás által megnövelt pórusnyomás lecsökkenti az elmozdulásokat gátló, a repedéseket összetartó „hatékony feszültséget”. Ezáltal az elmozdulást kiváltani igyekvő, de korábban arra nem képes „nyírófeszültség” képes lehet az elmozdulást létrehozni, ami az energia felszabadulásával, rengéshullámokkal jár.
Éppen ezért ezeket a stimulációkat minden esetben megelőzi egy hosszú és részletes előzetes kutatás és kockázatbecslés, mely egyebek mellett a megnyíló törések irányát, a szeizmicitás mértékét jelzi előre. Ezzel a geofizikus szakmán belül is külön szakemberek foglalkoznak.
Az elmúlt években számos kutatási projekt dolgozott a témán, például a H2020 DESTRESS projektnek célja volt, hogy speciális stimulációs módszerek kifejlesztésével és alkalmazásával úgy fejlesszen tovább geotermikus rezervoárokat (az EGS technológia érdekében), hogy ezzel párhuzamosan a kockázatokat (pl. indukált földrengés) csökkentse, a szeizmicitást kontroll alatt tartsa.
Ismét leszögezhetjük, hogy a fent részletezett EGS technológiát Magyarországon eddig még nem alkalmazták, tehát felelőssé nem tehető a kipattant földrengésekért.
A békési földrengések kapcsán felelősként felvetett geotermikus rendszerek (Békéscsaba, Mezőberény) a korábban említettekhez hasonló „hagyományos” kétkutas geotermikus rendszerek. Szintén jellemző rájuk, hogy a többi magyar geotermikus projekthez hasonlóan a mélyben található kristályos kőzetekből felépülő aljzatot – amelynek mélységében (6-10-20 km) az augusztusi földrengések kipattantak – nem érintették, a kutak mélysége 1,5-2,5 km mélységtartományban mozog. Szóval ezek sem tehetők felelőssé a földrengésekért.
Zajlanak már a kísérletek az új, biztonságosabb technológiákkal
Habár hosszú ideje az EGS technológia az egyik, amihez nagy reményeket fűztek a geotermikus közösségben a geotermia berobbanására, a hasznosítás fellendítésére, de az áttörés eddig nem következett be, kevés ipari léptékben gazdaságosan működő EGS üzemel, s ahogyan láttuk, a földrengés veszélyeztetettség e technológia kockázati velejárója.
Annak érdekében, hogy ezt kiküszöböljék, mára már újabb, innovatív koncepciókkal próbálkoznak, ezek közé tartozik az ún. AGS (Advanced Geothermal Systems). Ezekben, nagy mélységben zárt rendszerű hőcserélőhálózat kötné össze a termelő és visszasajtoló kutakat. A zárt rendszernek egyik előnye lenne, hogy nem szükséges vizet kivenni és visszasajtolni a rezervoárba, sem repedéshálózatot létrehozni, így számos (többek között a szeizmikus) kockázat elkerülhető lenne.
Nagy hiba volna megalapozatlan félelmek miatt zárójelbe tenni a hazai geotermiát
Ameddig a szakemberek az említett innovatív technológiák kidolgozásán fáradoznak, addig a földrengésveszély tekintetében megnyugodva támaszkodhatunk a hagyományos, termálvízalapú hasznosításra, mely
hazánkban kimagasló potenciállal rendelkezik és a távhőszolgáltatás valamint kapcsolt kaszkád hasznosítással a települések számára a földgázhasználat alternatíváját adják.
De több figyelmet fordíthatunk a sekély, néhány száz méteres mélységű térrészt hasznosító sekélygeotermikus-hőszivattyús módszerekre is, melyek kisebb kapacitással, de kisebb létesítési és üzemeltetési kockázattal létesíthetők, valamint iroda-, ipari- és lakóépületek, lakótelepek fűtésére és hűtésére gazdaságosan és környezetbarát módon alkalmazhatók. A hasznosítás módszereit az előnyöket kihasználva, a helyi sajátosságok és lehetőségek szerint kell megválasszuk.
