A távhőellátás bővítése egy közepes méretű magyarországi város, Cegléd esetében igen fontos városfejlesztési feladat. A város két lakótelepének távhőszolgáltatása jelenleg földgáz tüzeléssel működik. További, nem lakás célú távhőellátó rendszer hőforrás oldali kialakításában az Alföld jó geotermális viszonyait tekintve (1. ábra), csakis a megújuló energia jöhet szóba, nevezetesen a termálvíz fűtés. Ezzel a város középületei eddigi gázfűtésű, elavult kazánjai selejtezhetők lesznek, és az üzemköltségek a jelenlegi gázfűtésnek kb. egy negyedére csökkenhetnek.

A tervezett geotermális hőellátás két új termelő, és egy vízvisszasajtoló kúttal működik, zárt rendszerben túlnyomással, gáztalanítás nélkül, így nincs vízkőkiválás és széndioxid kiválás a rendszerből, illetve környezetvédelmi szempontból is kifogástalan.

A hőtermelő létesítmények állapota A gázfűtések értékelése (kazánpark)

A jelenleg működő épületek fűtési hőforrás oldalát elavult gázkazánok alkotják (táblázat).

A tüzelőberendezések korszerűtlenek.

Értékelésük fő szempontjai:

a) Korszerűségi állapot

A földgáztüzelés jelenlegi állapotát tekintve korszerű, csakis a kondenzációs tüzeléstechnika jöhet szóba, ahol a tüzeléstechnikai hatásfok 108–109% lehet. Amely kazánok ennél gyengébb hatásfokúak, azok nem felelnek meg. (FÉG-Vestale, Komfort, ÉTI). A megvizsgált középületekben csupán az önkormányzati székházban üzemel korszerű kazán. A többi aránytalanul nagy gázfogyasztású, és nem felel meg a hazai energiapolitika célkitűzéseinek, többek között azért sem, mert drága import földgázt fogyasztanak.

b) Avulás, fizikai kopás

A kazánok – kettő kivételével – fizikailag is elhasznált állapotban vannak. Nem kevés a 25–35 év óta működő készülék, gyenge hatásfokú, nagy tüzelőanyag fogyasztású és magas javítási költségek terhelik. Becsült hátralévő élettartamuk 0–1 év. Mindezen tények alapján bontásuk indokolt. A magasabb rendű energiapolitikai célnak a megújuló energiára alapozott korszerűsítésnek kell lennie: geotermia.

c) A berendezések becsült hátralévő élettartama

A kazánok becsült hátralévő élettartama 0–3 év, jelentős javítási és alkatrész költségekkel.

A javasolt geotermális hőforrás kialakítása

Az új távhőrendszer hőforrás oldala a mellékelt várostérképen (2. ábra) bejölt T₁ és T₂ jelű hévíztermelő kútból kap várhatóan 65 °C-os hévizet, búvárszivattyús, szabályozott termeltetéssel, átlagos maximális térfogatárama 50 m³/h kutanként.

A búvárszivattyúkat a kutakban az ún. buborékpont alatt kell beépíteni, és ezek továbbítják a hévizet előszigetelt távvezetéken, talajba fektetett és a tervezés során pontosan kijelölt nyomvonalon.

A hévízközpontban nagy teljesítményű lemezes hőcserélőt építünk be, ahol a hévíz Δt= 30 °C névleges hőfokeséssel átadja a hőt a távhőrendszernek, ami lágyvizet keringet zárt rendszerben a hévízközpont és az épületek hőfogadó hőközpontjai között. A hévízrendszerben a fogadó hévízközpontnál egy 200 m³ térfogatú, felszín alatti vasbeton tárolót kell létesíteni, ahonnan a hőcserélőt tápláljuk, és amely tárolóra a két termelőkút rádolgozik.

A rendszer zárt, túlnyomásos (3. ábra). Ezért sem a CO₂, sem más gáz nem lép ki a hévízből, így nem jön létre sólerakódás (Ca, Mg stb.), mert a hidrokarbonátok oldatban maradnak.

A hévízközpont javasolt helyszíne lehetne a jelenlegi, működő távfűtési fűtőmű területén. Előnye, hogy a csúcsenergiát itt lehetne betáplálni a téli néhány napos csúcsigény időszakban. A hévíz ellátásból a jelenlegi uszoda-fürdő hévízkútját ki kell hagyni, mert annak fogyasztói rendszere jól megoldott, és a fürdő kútját leterheli.

Az új, javasolt hévízkutak helyét a hévízföldtani szakvéleményben meghatározott területen belül jelöltük meg, egymástól 1,3 km távolságban, de a pontos hely kijelölése a kiviteli tervezéskor több hatóság, önkormányzat, geológus szaktervezők munkája lesz. A hévíz visszasajtoló kútnak, amely a lehűlt hévíz visszahelyezésére szolgál, ezen a területen kell lennie. Ez a két termelő kút lehűlt vizét helyezi vissza az eredeti termelési mélységbe (4. ábra). A hévízközpontban elhelyezett 50 m³-es lehűlt víz gyűjtő-tárolóból 15 μ-nos szűrés után szivattyús visszatáplálást valósítunk meg, teljesen együttműködve a termelés mennyiségével, automatikus szabályozással.

A visszasajtoló kúthoz szigetelés nélküli KPE csövön vezetjük a lehűlt hévizet. Itt meg kell jegyezni, hogy a névlegesen 30-35 °C-os hőfokszinten adott lehűlt hévízre későbbi igények szerint hőszivattyús utóhasznosítás igen kedvező COP-vel lehetséges a jövőben. Ez exergia növelő művelet.

A termálvíz hőbázisán kialakítandó új távhőellátó rendszer kétvezetékes, lágyvízzel felöltött, és az épületeknél közvetlen hőhözponthoz érkezik. Talajba fektetve a térképen bejelölt nyomvonalon, a tervezés során pontosítva, minden egyes középület saját fogadó hőközpontjához szállítja a hőt, névlegesen 80/60 °C hőfoklépcsőre méretezve. A rendszer a hőforrás oldaltól a fogadó hőközpontig egy távfelügyeleti rendszerrel üzemel, ahol minden üzemi jellemző jelzése és az adatgyűjtés megvalósul.

Csúcsenergia (gázkazánok) igénybevételére átlagosan évi kb. 12 napon át lesz szükség a téli fűtési időszakban (5. ábra).

A kutatás jelentősége

A Ceglédi Városfejlesztési Kft. megbízásából a város és közvetlen környezetének geotermális adottságait megvizsgáltuk, a vizsgálat igazolta, hogy a várható termálvíz mind a hőmérsékletet, mind a vízmennyiséget tekintve alkalmas lehet a rendszer hőforrásaként és kijelöltük az új hévízkutak lemélyítésére alkalmas területet.

A meglévő hévízkutak a víz hőmérséklete, illetve a hőterhelés szempontjából nem jöhetnek számításba a távhőellátás számára.

A fürdő és uszoda jelenleg tervezés alatt álló II-es számú termálkútja a 600 l/min. remélt hozammal ellátja majd a sportcsarnok légtechnikai igényeit és a téli sátorfűtés földgáz ellátását kiváltja, illetve a létesítendő új termálmedence hőigényét biztosíthatja.

A városi középületeket, amelyeket a tanulmány számára kijelöltek, épületfizikai és fűtéstechnikai szempontból megvizsgáltuk. Az épületek felújítása fűtéstechnikai és épületfizikai szempontból indokolt.

A hőtermelő berendezések fizikai kopása jelentős, a legtöbb berendezés és hőközpont lecserélendő, illetve a hőtermelő oldal termálvíz bázisú, kialakítása jelentős energia- és üzemköltség-megtakarítást jelent. A javaslatunk szerint két új termelő és egy hévíz-visszasajtoló kút lemélyítése szükséges, csekély csúcsenergia (földgáz alapú) kiegészítéssel. Meghatároztuk az optimális távvezeték nyomvonalakat és méreteket.

Ennek alapján beruházási költségbecslést készítettünk, a rendszer minden elemét figyelembe véve. Jelentős a várható üzemköltség-megtakarítás, ami jól megindokolja a beruházást. A megújuló energia alapú távhőrendszer kiépítése környezetvédelmi szempontból is igen hatásos a széndioxid-kibocsátás és a földgázmegtakarítás szempontjából.

Köszönet Dr. Szanyi János egyetemi docens úrnak, aki a feladat geológiai előkészítését hévízföldtani tanulmányban dokumentálta.

Irodalomjegyzék:
Szanyi János: Cegléd geotermális viszonyai, Szeged, 2016.
Garbai L.-Kontra J.: Zalaegerszeg város geotermális alapú távhőellátása (tanulmány), Budapest, 2015.
Kontra J.-Varga J.: Távhő Cselekvési Terv Geotermális energetikai fejezete, Budapest, 2013.
Kontra J.: Lakitelek Népfőiskola geotermális energiahasznosítási és épületrekonstrukciós tervezés és tanulmány, Budapest, 2012.
***
1. ábra. Hőmérsékletek (°C) a Felső-pannóniai rétegek alján a Dél-Alföld térségében. (Atlas of Geothermal Resources in Europe, 2002)
2. ábra. Cegléd tágabb környezetének pre-kainozoos térképe (HAAS et al. 2010) (piros, lila vonalak: tektonikai elemek; TISZAI-Főegység; 6 – alsó kréta bázisos vulkanitok és ezek áthalmozott tengeri üledékei, 9 – középső jura–alsó kréta pelágikus mészkő, tűzköves mészkő, 12 – felső triász–alsó jura kőszéntartalmú, sziliciklasztos összlet,13 – középső triász sekélytengeri, sziliciklasztos és karbonátos összlet, 22 – variszkuszi granitoid kőzetek, 23 – variszkuszi metamorfit összlet)
3. ábra. Nyomás-mélység szelvény Kecskemét körzetében található kutak vízszint adatai alapján (kék) a hidrosztatikus nyomás feltüntetésével (fekete szaggatott vonal)
4. ábra. Hőmérsékletek (°C) változása a mélységgel (négyzet: mérési adat, zöld vonal: közelítő görbe), valamint a hővezető képesség (W/mK) változása (barna vonal) az Újszilvás-1 jelű kutató fúrás adatai alapján 5. ábra. Hőfokgyakorisági görbe