Geotermikus energia: miről mesélnek a budai források?

A felszín alatti víz útja

A források hűsítő vize sok kiránduló számára igen kedves, de kevesen tudják, hogy pontosan honnan erednek ezek és miért adják folyamatosan vizüket. A források a felszín alatt zajló vízáramlási rendszerek természetes felszínre bukkanási helyei, a tápláló áramlások hosszabb-rövidebb időt tesznek meg láthatatlan útjuk során a felszín alatt, kisebb-nagyobb mélységekbe hatolva, majd onnan ismét felszínre jutva.

A felszín alatt a víz tehát állandó mozgásban van:

• a pórustérben,
• a repedésekben
• vagy éppen a barlangjáratokban.

Mivel ez a mozgás általában nagyon lassú, „áramlás” helyett sokkal inkább nevezhetjük „szivárgásnak”, hiszen a víz átlagosan mindössze néhány cm-t vagy m-t tesz meg évente.

Egy összetett felszín alatti vízáramlási rendszer több elemből épül fel. Vannak olyan áramlások, melyek kisebb, mások pedig nagyobb pályát járnak be, azaz lehetnek lokálisak, de akár regionálisak is.

A vizet mozgató erők is különbözőek lehetnek, közülük a felszín domborzatának magasságkülönbségei a legkézenfekvőbbek. A felszínre hulló csapadék hatására a beszivárgó víz akár több tízezer évet is eltölthet a felszín alatt, mielőtt forrás formájában újra a felszínre jutna. Ez idő alatt a vízmolekula nagyon nagy távolságot (20-50 km) tehet meg több kilométer mélységet elérve a felszín alatt.

Ilyen esetben jellemző, hogy a kifolyó víz meleg, azaz termálforrásként lép a felszínre, ami Magyarországon azt jelenti, hogy legalább 30 °C-os. Rövidebb pályák esetén azonban a víz kevesebb időt tartózkodik a felszín alatt, így a forrásvíz hőmérséklete jóval alacsonyabb. Ebben az esetben langyos vagy hideg forrásról beszélhetünk.

A Budai Termálkarszt forrásai és barlangjai

A Budai Termálkarszt rendszerében eredetileg meleg, langyos és hideg források is fakadtak, azonban a korábbi hideg források mára már elapadtak. A Duna mentén területileg három csoportban helyezkednek el, ezek az északi, központi és déli forráscsoportok. Északon csak langyos, délen csak meleg források találhatóak, a központi forráscsoport azonban meleg és langyos forrásokat egyaránt magában foglal ^[1].

A termálkarszt fogalma is szorosan kapcsolódik a meleg forrásokhoz, mert ez esetben olyan hipogén barlangok tarkítják a karsztrendszert, melyek járatainak kialakulásáért a mélyből érkező termálvíz felelős ^[2]. Budapesten számos barlang található a felszín alatt, melyből néhány látogatható is – így például a Szemlő-hegyi-barlang, mely magán viseli a kőzetekből kioldódott anyagok kiválásait (főként kalcit, aragonit, gipsz) szép ásványok formájában, így árulkodva a geológiai múlt folyamatairól.

Geotermikus energia – a Föld hőjének hasznosítása

A mélygeotermikus energia felhasználásának egyik legegyszerűbb formája azon alapul, hogy mély kutakon keresztül termálvizet termelünk ki a víztartó rétegekből, és a meleg vizet különböző célokra (pl. fűtésre, áramtermelésre) használhatjuk fel. Ennek megfelelően olyan helyet keresünk, ahol a felszín alatt megfelelően magas hőmérsékletű víz található a hasznosításhoz, és az gazdaságos és fenntartható módon termelhető ki.

Ezen tényezők értékelésében segíthet a geotermikus potenciál becslése.

Mivel Budapest és a Budai Termálkarszt gazdag termálforrásokban, érdemes a geotermikus potenciált a város azon részein is megvizsgálni, ahol nincsenek források, így nem láthatók közvetlen nyomai a termálvizek előfordulásának.

Mit mutat a modellezés?

Az 1. ábra egy egyszerűsített földtani szelvény (2. ábra) nyomvonalát mutatja a Budai Termálkarszton keresztül. A szelvény két szélén a Budai-hegység és a Gödöllői-dombság vonulatai találhatók. Ezek domborzati magassága és a Duna vízszintje közötti vízszintkülönbség eredményezi azt, hogy a vizek mind Buda, mind pedig Pest felől a Duna felé áramlanak.

Abban, hogy hol és milyen formában lépnek felszínre ezek a vízáramlások források formájában, már a földtani tényezők, a kőzetek vízáteresztő képessége és a szerkezeti vonalak is szerepet játszanak. De mi olvasható ki a modellezésből a geotermikus potenciál szempontjából?

Nézzük meg a szelvény segítségével egy jól ismert fürdőnk, a Széchenyi fürdő termálvízkútjának, illetve a központi forráscsoporthoz tartozó Boltív-forrás helyzetét (2.ábra ^[3])! A budai oldalon a karbonátos kőzetek a felszínen találhatók, ezek repedezettsége, barlangjáratai lehetővé teszik a csapadék beszivárgását, ami intenzív vízáramlást okoz a felszín alatt. Egyúttal az eredendően hideg víz felszín alá jutása a környezetét is lehűti.

A pesti oldalon ugyanezek a karbonátos kőzetek már mélyebben találhatók sziliciklasztos és fiatalabb karbonátos kőzetekkel elfedve. Ezek vastagsága néhány száz métertől akár ezer méterig is terjedhet. Ezekben a vízáramlási rendszerek kevéssé aktívak, mint a karbonátos kőzetekben. Továbbá, hatásukra a mélyben a karbonátos kőzetekben hőfelhalmozódást figyelhetünk meg a szelvény keleti oldalán (3. ábra).

<!– [if IE 9]><![endif]–>

1.ábra: A 2.ábrán bemutatott földtani szelvény nyomvonala.

2.ábra: a) Domborzat, b) Nyugat-keleti irányú földtani szelvény a Páty és Gödöllői-dombság közötti térségben – kétszeres vertikális túlmagasításban (a földtani réteghatárok forrása:[3]).

Ebből arra lehet következtetni, hogy geotermikus felhasználás szempontjából a budai oldal kevésbé kedvező, hiszen akár nagyobb mélységben is viszonylag hidegebb víz található a karbonátos kőzetekben. Ezzel szemben a pesti oldalon – a hőfelhalmozódás miatt – magasabb a vízhőmérséklet ugyanezekben a karbonátos kőzetekben a budai oldalhoz képest, hasonló mélységben.

A szimuláció eredményei alapján az állapítható meg, hogy a Széchenyi fürdő kútja igen előnyös helyzetben van hőmérsékleti szempontból. E szerint a kút talpán (1246 m mélységben) a várható hőmérséklet 82 °C – összevetve, a mért adat 77,5 °C. Az áramvonalak alapján megfigyelhető, hogy a központi forráscsoporthoz tartozó meleg és langyos források kaphatnak a keleti és nyugati területek vízáramlási rendszereiből is vízutánpótlást.

Azonban a központi langyos forrásokhoz (Boltív-, Római-forrás), csak a nyugati területek felől érkezhet a vízutánpótlás a vízkémiai elemzések alapján (a meleg és langyos források nagyon közel helyezkednek el egymáshoz, így a modellezési eredményeken nem különíthetőek el). Ezek hőmérséklete akár 35 °C-kal is hűvösebb mint a kelet felől utánpótlást kapó meleg forrásoké.

Ebből következik, hogy ha például a Széchenyi fürdő a jelenlegi, fenntartható hozamnál több vizet termelne ki, akkor megcsappanna a budai oldal meleg és langyos forrásainak és kútjainak utánpótlása, illetve megváltozna azok hőmérséklete.

Mindebből következik, hogy a természetes források tulajdonságainak és helyzetének megértése, kombinálva a numerikus modellezés eredményeivel hozzájárul az összetett termálkarsztos rendszer geotermikus potenciáljának jobb megismeréséhez.

Arról sem lehet megfeledkezni, hogy geotermikus célú termelőkutak működtetése révén megváltoznak a vízáramlási és a hőmérsékleti viszonyok. Ha példaként új termelőkutak működése indulna a pesti oldalon, az veszélyeztethetné a Széchenyi fürdő jelenlegi vízellátását is.

Emiatt rendkívül fontos, hogy az új termelőkutak megfelelően kerüljenek elhelyezésre, és fenntartható mennyiségű vizet termeljenek ki. A fenntartható használat biztosítása érdekében törekedni kell arra, hogy a kitermelt vizet a használat után zárt rendszerben visszasajtolják a felszín alá. E célokat szolgálja a Szabályozott Tevékenységek Felügyeleti Hatósága által indított Budapest Geotermikus Kutatási Programja és az ebből készült nyilvános jelentés^[3].

Köszönetnyilvánítás

A tudományos ismeretterjesztő cikk a Kulturális és Innovációs Minisztérium EKÖP-24 kódszámú Egyetemi Kiválósági Ösztöndíj Programjának a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Alapból finanszírozott szakmai támogatásával készült. A szerződés száma: ELTE/15380/1(2024).

A bemutatott eredmények részben az RRF-2.3.1-21-2022-00014 azonosítószámú „Éghajlatváltozás Multidiszciplináris Nemzeti Laboratórium létrehozása” elnevezésű projektben és a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal támogatta PD 142660 számú OTKA-projektben keletkeztek.

Hivatkozások

[1] Mádlné Szőnyi, J. (2019). Felszínalatti vízáramlások mintázata fedetlen és kapcsolódó fedett karbonátos víztartó rendszerekben, a Budai-termálkarszt tágabb környezetének példáján (Akadémiai nagydoktori mű, ELTE)

[2] Leél-Őssy, S. (2017). Caves of the Buda Thermal Karst. Hypogene Karst Regions and Caves of the World, 279-297.

[3] Szabályozott Tevékenységek Felügyeleti Hatósága (SZTFH, 2024): Budapest Geotermikus Kutatási Program – Jelentés;

Szerzők: Tóthi Tamara, Szijártó Márk, Mádlné Szőnyi Judit (Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar Földrajz- és Földtudományi Intézet Tóth József és Erzsébet Hidrogeológia Professzúra Kutatócsoport)