Iako relativno mala zemlja (oko
88.000 km2), Srbija ima složen
geološki i geotektonski sastav, a to
je uslovilo interesantne geotermalne
i hidrogeološke karakteristike njene
teritorije. To je bio dovoljan preduslov
da se na teritoriji Srbije stvore brojni
hidrogeotermalni sistemi i savremene
hidrogeotermalne pojave u vidu izvora
termalnih i termomineralnih voda.
Termalne i termomineralne vode se u
Srbiji koriste još uvek u nedovoljnoj
meri. Najveći značaj za Srbiju u
bliskoj budućnosti imaće korišćenje
geotermalnih resursa termalnih i
termomineralnih voda za potrebe
rekreacije, grejanja i toplifikacije
ruralnih i urbanih populacija i
akvakulture. Jedno od ekonomski i
ekološki prihvatljivih i opravdanih
rešenja – korišćenje kaskadne toplotne
pumpe za eksploataciju toplote
niskotemperaturskih geotermalnih
izvora, u cilju visokotemperaturskog
grejanja – analizirano je sa
tehno‑ekonomskog gledišta, a isto tako
i sa aspekta zaštite čovekove okoline

Andrejević, Srđan

Komatina, Mirko

Martinović, Mića

Rudonja, Nedžad

Saljnikov, Aleksandar

Stevanović, Zoran

Machinery - Repository of the Faculty of Mechanical Engineering, University of Belgrade

314HIDROGEOTERMALNI RESURSI I TOPLOTNE PUMPE – TOPLIFIKACIONA ALTERNATIVA SRBIJEHYDROGEOTHERMAL RESOURCES & HEAT PUMPS – DISTRICT HEATING ALTERNATIVE OF SERBIAM. MARTINOVIĆ, Rudarsko‑geološki fakultet, Beograd,  S. ANDREJEVIĆ, ”Klima”, Smederevo,  A. SALJNIKOV, M. KOMATINA, N. RUDONJA, Mašinski fakultet, Beograd, i  Z. STEVANOVIĆ, Rudarsko‑geološki fakultet, BeogradIako relativno mala zemlja (oko 88.000 km2), Srbija ima složen geološki i geotektonski sastav, a to je uslovilo interesantne geotermalne i hidrogeološke karakteristike njene teritorije. To je bio dovoljan preduslov da se na teritoriji Srbije stvore brojni hidrogeotermalni sistemi i savremene hidrogeotermalne pojave u vidu izvora termalnih i termomineralnih voda. Termalne i termomineralne vode se u Srbiji koriste još uvek u nedovoljnoj meri. Najveći značaj za Srbiju u bliskoj budućnosti imaće korišćenje geotermalnih resursa termalnih i termomineralnih voda za potrebe rekreacije, grejanja i toplifikacije ruralnih i urbanih populacija i akvakulture. Jedno od ekonomski i ekološki prihvatljivih i opravdanih rešenja – korišćenje kaskadne toplotne pumpe za eksploataciju toplote niskotemperaturskih geotermalnih izvora, u cilju visokotemperaturskog grejanja – analizirano je sa tehno‑ekonomskog gledišta, a isto tako i sa aspekta zaštite čovekove okoline.Although a relatively small country (approx. 88.000 km2), Serbia has a complex geological and geotectonic structure, resulting in interesting geothermal and hydro‑geological characteristics of its territory. This was a sufficient precondition for creation of numerous hydro‑geothermal systems and modern hydro‑geothermal phenomena in the form of thermal and thermomineral water springs. Thermal and thermomineral water in Serbia is still insufficiently used. The use of geothermal resources of thermal and thermomineral waters for recreation, heating and district heating of rural and urban populations and envronmentally feasible solutions is to use a cascade heat pump for exploitation of low‑temperature geothermal springs in order to provide high‑temperature heating. This solution was analyzed from the aspect of technology and economy as well as from the aspect of the environment protection.Ključ­ne reč­i: geotermalni izvor; toplotna pumpa; hidrogeotermički sistem; SrbijaKey words: geothermal resource; heat pump; hydrogeothermal system; Serbia1. UvodNa teritoriji Srbije van Panonskog basena nalazi se preko 160 prirodnih izvo‑ra termalnih voda sa temperaturom višom od 20°C. Najvišu temperaturu imaju ter‑malne vode izvora u Vranjskoj Banji (96°C), zatim u Jošaničkoj Banji (78°C), Sija‑rinskoj banji (72°C), Kuršumlijskoj banji (68°C), Novopazarskoj banji (54°C), itd. 315Ukupna izdašnost svih prirodnih izvora je oko 4000 l/s. Najveću izdašnost imaju ter‑malni izvori iz karstifikovanih krečnjaka mezozojske starosti, a zatim termalni izvori u granitoidnim i vulkanskim stenama tercijarne starosti. Najveći broj termalnih izvo‑ra nalazi se u Dinaridima, zatim u Karpato‑Balkanidima, pa u Srpsko‑makedonskom masivu (slika 1). Najmanji broj je u Panonskom basenu i u području Mezijske plat‑forme, samo po jedan. U odnosu na nadmorsku visinu, najveći broj termalnih izvora nalazi se u inter‑valu od 200 do 300 m, odnosno ispod nadmorske visine +600 m nalazi se >90% od svih termalnih izvora. Uzimajući u obzir stepen istraženosti i obim korišćenja, naj‑značajnije nalazište geotermalne energije u Srbiji trenutno se nalazi u Vranjskoj Ba‑nji, gde se koristi u balneoterapiji i za zagrevanje kompleksa staklenika. Registrova‑na temperatura termalnih voda u bušotini VG‑2 je 112°C. Ukupna izdašnost iznosi 80 l/s. Na osnovu dosadašnjih hidrogeotermalnih istraživanja, najperspektivnije na‑lazište geotermalne energije nalazi se u Mačvi i predstavlja energetski resurs čijim bi se korišćenjem mogla u značajnijoj meri supstituisati uvozna nafta i ugalj. Uku‑pna izdašnost dosad izvedenih istražnih bušotina iznosi 170 l/s samoizliva, uz pro‑sečnu temperaturu termalnih voda od 70°C. Geotermalna energija je čista i obnovlji‑va energija koja se stepenasto i višenamenski koristi. Ona se na teritoriji Srbije jav‑lja u više vidova: u vidu toplotne energije akumulirane u izdanima, tj. prirodnim aku‑mulacijama podzemnih termalnih voda sa temperaturom od 10°C do 90°C; u vidu to‑plote akumulirane u vrelim izdanskim vodama sa vodenom parom i bez nje, sa tem‑peraturom višom od 80°C (80°C–200°C); u vidu toplote akumulirane u toplim i vre‑lim suvim stenama. 2. Hidrogeotermalni potencijal SrbijePrema sadašnjem stepenu poznavanja geološkog sastava i hidrogeotermalnih karakteristika terena do dubine od 3000 m, na teritoriji Srbije postoji 60 konvektiv‑nih hidrogeotermalnih sistema. Od tog broja, 30 se nalazi u Dinaridima, 20 u Kar‑pato‑Balkanidima, 5 u Srpsko‑makedonskom masivu i 5 u području Panonskog ba‑sena, tj. u podlozi njegovih tercijarnih sedimenata (slika 1). U sedimentnim baseni‑ma koji su ispunjeni sedimentnim stenama paleogene i neogene starosti, prisutni su konduktivni hidrogeotermalni sistemi. Najveći broj od njih pripada Panonskom ba‑senu na teritoriji Vojvodine. Ostali su manjeg značaja i uglavnom su međusobno sla‑bo povezani, i ima ih 14. Panonski basen. U području ove geotektonske jedinice, koja ujedno predstav‑lja i posebnu geotermalnu provinciju i jedan složen hidrogeotermalni konduktivni si‑stem, izdvojene su četiri grupe rezervoara po dubini. Prva grupa se nalazi u kvartar‑nim i gornjopliocenskim sedimentima ukupne maksimalne debljine do 2.000 m. Pred‑stavljeni su peskovima i šljunkovima. Maksimalna temperatura termalnih voda u nji‑ma je do 120°C. Izdašnost bušotina pri samoizlivu je 1–13 l/s. Mineralizacija termal‑nih voda je od 1 do 9 g/l, najčešće 3–5 g/l. Po hemijskom sastavu termalne vode su tipa HCO3‑Na. Izlazna temperatura vode pri samoizlivu iz bušotina je najčešće 40°C–55°C, a maksimalna 82°C. Druga grupa rezervoara se nalazi u sedimentima donjeg pliocena i panona pred‑stavljeni su peščarima. Termalne vode u njima su tipa HCO3‑Cl‑Na sa ukupnom mi‑neralizacijom 4–20 g/l, najčešće 5–12 g/l. Maksimalne temperature termalnih voda u ovoj grupi rezervoara očekuju se do 160°C. Izdašnost termalnih voda iz bušotina pri 316samoizlivu je prosečno od 2,5 do 5 l/s, a izlazna temperatura pri samoizlivu iz bušo‑tina je prosečno 50–65°C. Treća grupa rezervoara nalazi se u bazalnom delu neoge‑nih ili paleogenih sedimenata. Njih čine miocenski krečnjaci, peščari, bazalni konglo‑merati i bazalne breče. Termalne vode u njima imaju visoku mineralizaciju (do 50 g/l). Po hemijskom sastavu termalne vode su tipa HCO3‑Na. Izdašnost termalnih voda iz bušotina pri samoizlivu je prosečno 5–10 l/s, a izlazna temperatura geotermalnih voda je 40°C–50°C (tabela 1).Dinaridi. U ovoj geotermalnoj provinciji najveće prostranstvo imaju stene me‑zozojske starosti, tj. karsni tereni od trijaskih krečnjaka i dolomita. Termalne vode u njima su male mineralizacije (<1 g/l), tipa HCO3‑Na ili HCO3‑Ca‑Mg. Izdašnost izvora je velika, do 400 l/s, a istražnih bušotina do 60 l/s. Maksimalna izlazna tem‑peratura termalne vode pri samoizlivu je do 80 °C. Drugi po značaju su rezervoari u granitoidnim intruzijama i njihovim obodnim termometamorfisanim ispucalim zona‑ma. Termalne vode u njima su male ukupne mineralizacije (>1 g/l), tipa HCO3‑Na, sa maksimalnom izdašnošću do 15 l/s. Maksimalna izlazna temperatura termalnih voda je do 78°C. Srpsko‑makedonski masiv. U ovoj geotermalnoj provinciji prisutna su dva tipa hidrogeotermalnih sistema. Prvi sistem formiran u metamorfnom kompleksu prote‑rozojske starosti sa rezervoarom u mermerima i kvarcitima debljine do 1500 m. Ter‑malne vode u njimu imaju ukupnu mineralizaciju od 5 do 6 g/l. Po hemijskom sasta‑vu, one su tipa HCO3‑Na‑Cl. Temperatura termalnih voda na izvorima je od 24°C–72°C. Drugi tip hidrogeotermalnih sistema je formiran u kontaktnim i obodnim zona‑ma granitoidnih intruzija neogene starosti. Rezervoare predstavljaju granitoidne ste‑ne, metamorfne i kontaktnometamorfne stene intenzivno ispucale usled zagrevanja i hlađenja. Termalni izvori Vranjske Banje pripadaju ovom tipu sistema i imaju najve‑ću temperaturu u Srbiji, 80°C–96°C. Mineralizacija termalnih voda je od 0,1 do 1,2 g/l. Termalne vode su tipa HCO3‑Na‑SO4‑Cl. Izdašnost izvora je do 80 l/s.3. Sadašnje stanje korišćenja hidrogeotermalne energijeKorišćenje geotermalne, odnosno hidrogeotermalne energije ili termalnih voda u Srbiji vrši se uglavnom na tradicionalan način, tj. najviše u balneološke i sportsko‑re‑kreacione svrhe (tabela 1). U Srbiji danas ima 59 banja gde se termalne vode koriste za balneološke, sportsko‑rekreacione i turističke svrhe. U 15 njih postoje veoma mo‑derni rehabilitacioni centri. Korišćenje geotermalne energije za grejanje i druge ener‑getske svrhe je u početnoj fazi i veoma skromno u odnosu na potencijal i resurse. U hidrogeotermalnom sistemu Panonskog basena termalne vode se koriste na 23 loka‑litet uglavnom u balneološke svrhe i sporadično u energetske svrhe. Van Panonskog basena termalne vode se koriste za grejanje na nekoliko lokaliteta (Vranjska Banja, Niška Banja, Kuršumlijska banja, Sijarinska banja itd.). Ukupna instalisana toplotna snaga na svim lokalnostima gde se vrši direktno korišćenje iznosi 74 MWt, a sa to‑plotnim pumpama 86 MWt [1].4. Najperspektivnija područja za intenzivno  korišćenje hidrogeotermalne energijeRezultati dosad izvedenih istraživanja pokazuju da korišćenje geotermalne ener‑gije u Srbiji u energetske svrhe može biti značajno u njenom energetskom bilansu i 317Slika 1. Karta geotermalnih resursa; 1 – hidrogeotermalna nalazišta u stenama ke‑nozojske starosti; 2 – hidrogeotermalna nalazišta u stenama mezozojske starosti; 3 – hidrogeotermalma nalazišta u stenama mezozojske starosti ispod stena kenozojske starosti; 4 – hidrogeotermalna nalazišta u stenama prepaleozojske starosti; 5 – pe‑trogeotermalna nalazišta u granitoidnim stenama tercijarne starosti; 6 – hidro‑petro‑geotermalna nalazišta do dubine 200 m za eksploataciju geotermalne toplote pomo‑ću toplotnih pumpi; 7 – područja bez značajnih hidrogeotermalnih nalazišta: a – te‑reni od stena paleozojske i prepaleozojske starosti, b – karstni tereni; KORIŠĆENJE RESURSA: 8 – za grejanje; 9 – za proizvodnju hrane; 10 – u industriji; 11 – za bal‑neoterapiju; 12 – za rekreaciju i sport; 13 – za proizvodnju pakovane vode; 14 – po‑jave koje se ne koriste318Tabela 1. Stanje korišćenja hidrogeotermalne energije u Srbiji (vrsta korišćenja: I = industrija; A = sušenje poljoprivrednih proizvoda; F = uzgoj riba, svinja i živine; D = grejanje stanova; B = rekreacija i balneologija; G = staklenici)Lokalnost Vrsta  korišćenjaIzdašnost, kg/sTemperatura,  °CIskorišćena energija, TJ/god.Kanjiža – 1 D/B 5,0 41 26 9,89Kanjiža – 2 D/B 14,0 65 26 72,02Kula – 1 B 9,5 50 25 46,16Kula – 2 I 8,3 53 25 30,65Kula – 4 I 8,5 51 26 28,03B. Petrovac – 1 G 16,7 46 25 46,26B. Petrovac – 2 A 7,8 45 24 21,60Prigrevica D/B 21,0 54 25 80,33Srbobran G 11,7 63 24 60,18Kikinda – 1 D 6,2 50 27 18,81Kikinda – 2 F 15,2 51 26 50,12Mokrin F 10,5 51 26 34,62Vrbas B 4,3 51 23 13,26Temerin B 20,0 41 25 39,57B. P. Selo F 10,0 43 26 34,29Bečej D 19,4 65 24 104,91Vranjska Banja I/F/D/B/G 77,0 96 50 467,20Sijarinska banja D/B 7,4 76 25 49,78Jošanička Banja D/B 17,0 78 40 85,21Lukovska banja D/B 12,0 67 35 50,65Kuršumlija D/B 20,0 68 25 113,43Mladenovac B 19,0 53 25 70,17Palanka B 13,0 56 25 53,16N. Pazar B 10,0 52 28 31,65Mataruge B 47,0 43 24 117,79Ribarska Banja D/B 37,0 44 25 92,73Pećka banja B 4,0 36 25 5,80Ilidža (Peć) B 17,5 48 26 50,78Bujanovačka banja D/B 7,0 43 24 17,54Gamzigrad D/B 10,0 42 24 23,74Ovčar banja D/B 50,0 38 27 72,54Vrnjačka Banja B 5,0 36 25 7,25Niška Banja D/B 60,0 37 25 94,97Pribojska banja B 70,0 36 30 55,40Klokot B 15,0 34 25 17,80Koviljača B 130,0 30 24 102,88Brestovačka banja B 3,0 40 30 3,96Rajčinovića banja B 8,0 36 28 8,44Bukovička banja B 15,0 34 28 11,87Prolom banja B 15,0 31 24 13,84G. Trepča B 20,0 30 24 15,82Debrc – 1 D 15,0 53 48 9,89UKUPNO 2335319da zbog toga država treba da izradi strategiju i politiku prema ovom resursu. Pojedi‑na područja u Srbiji posebno su interesantna u pogledu korišćenja geotermalne ene‑gije kao što su sledeća.Područje Mačve. Za intenzivno korišćenje termalnih voda u poljoprivrednoj kulturi i akvakulturi i za toplifikaciju naselja najbolje su mogućnosti na područjima Posavine, Srema i Mačve. Rezervoar su trijaski krečnjaci i dolomiti debljine >500 m, koji leže ispod neogenih sedimenata. Na osnovu hidrogeotermalnog modela proce‑njuje se da je termalni potencijal Mačve oko 500 MWt [2]. Područje Niške kotline. Geotermalnim istraživanjima za potrebe proširenja ka‑paciteta lečilišta u Niškoj Banji utvrđeno je prisustvo nalazišta termalnih voda na du‑bini od 470 do 500 m sa prosečnom temperaturom od oko 40°C u Niškoj kotlini istoč‑no od Niša prema Sićevu. Prostranstvo nalazišta iznosi oko 65 km2. Rezerve termal‑nih voda i geotermalne energije nisu egzaktno utvrđene, ali prema prvoj preliminar‑noj oceni iznose oko 60 MW termalne snage. Toplifikacija istočnog dela grada Niša može se vršiti sa termalnim vodama iz pomenutog nalazišta. Za ove potrebe na loka‑cijama za korišćenje može se obezbediti najmanje 25 MW. Područje Vranja. Geotermalna energija sa lokaliteta Vranjska Banja može se veoma uspešno koristiti za toplifikaciju naselja Vranjska Banja i Vranje. Termalne vode koje ističu u Vranjskoj Banji na prirodnim izvorima i dosada izvedenim bušo‑tinama imaju termalnu snagu od oko 30 MW. Velika je verovatnoća da se novim ge‑otermalnim istraživanjima mogu dobiti još znatno veće eksploatacione količine geo‑termalne energije.Područje Debrca. U Debrcu je otkriveno geotermalno nalazište termalnih voda sa temperaturom od 55°C. To nalazište se prema postojećim saznanjima prostire na celom području Posavo‑Tamnave i južnog Srema. Na području Debrca one se pro‑cenjuju na oko 50 MW termalne snage. Otkrivene količine termalnih voda od 50 l/s u Debrcu sa temperaturom od 55°C mogu se koristiti u PIK ”7. juli” za sušenje po‑ljoprivrednih proizvoda i za zagrevanje staklenika i plastenika, kao i za toplifikaci‑ju naselja Debrc.Područje banje Vrujci. Banja Vrujci se nalazi unutar geotermalnog nalazišta termalnih voda koje se prostire između Valjeva i Ljiga. Rezerve termalnih voda u ba‑nji Vrujci iznose 60 l/s sa temperaturom od 26°C. One se mogu koristiti za proširenje kapaciteta sportsko‑rekreacionih objekata, kao i za toplifikaciju celog naselja uz pri‑menu toplotnih pumpi sa toplotnom snagom od 27 MW uključujući i termalne vode koje ističu na prirodnim izvorima u količini do 400 l/s. Područje Ljiga. Ljig se nalazi na istočnom delu velikog gore pomenutog nala‑zišta termalnih voda, koje se prostire preko Vrujaca i Mionice sve do Valjeva. Otkri‑vene količine termalnih voda u Ljigu koriste se za balneološke i sportsko‑rekreaci‑one svrhe. Rezultati započetih istraživanja ukazuju da se može koristiti oko 25 MW termalne snage za potrebe toplifikacije celog Ljiga i za potrebe višestrukog poveća‑nja sadašnjih balneoloških i sportsko‑rekreacionih kapaciteta.Područje Beograda. Procenjuje se da se ispod Beograda nalaze nalazišta ter‑malnih i termomineralnih voda sa temperaturom višom od 80°C. Perspektivne loka‑cije na teritoriji grada za korišćenje geotermalne energije su Novi Beograd i Zemun, 320Višnjica, dolina Topčiderske reke i Kalemegdan. Posebno atraktivne lokacije za ko‑rišćenje geotermalne energije su Veliko ratno ostrvo i Ada ciganlija.Područje Kuršumlijske banje. Geotermalna istraživanja u Kuršumlijskoj ba‑nji dala su veoma dobre rezultate, jer su dobijene količine termomineralnih voda od 21 l/s temperature 68°C. Danas se termomineralne vode koriste za balneološke svr‑he i za grejanje velikog zdravstveno‑banjskog centra. Toplotna snaga termomineral‑nih voda iznosi 4,5 MW. U okolini banje postoje mogućnosti za iznalaženje termal‑nih voda sa temperaturom od 120°C do 140°C.Područje Jošaničke banje. Termalne vode prirodnih izvora i izvedenih bušoti‑na u Jošaničkoj Banji imaju ukupnu toplotnu snagu od 7,5 MW. Ocena nalazišta nije završena. Ove vode se koriste simbolično samo za balneološke potrebe. Postojeća to‑plotna snaga može se koristiti za toplifikaciju celog naselja Jošanička banje. Geoter‑malne indikacije su takve da se nakon izvedenih geotermalnih istraživanja iz ovog nalazišta može eksploatisati geotermalna energija sa termalnom snagom od 20 MWt. Ta energija se može ekonomično koristiti za toplifikaciju hotelsko‑turističko‑smučar‑skog centra na Kopaoniku. U području njenog nalazišta postoje mogućnosti iznalaže‑nja termalnih voda temperature do 130°C.Prikazani su potencijali samo nekih područja u Srbiji koji su se na osnovu dosa‑dašnjih istraživanja pokazali kao najinteresantniji.Prognozne minimalne rezerve toplotne energije u termalnim vodama Srbije iznose kao termalni ekvivalent oko 420 miliona tona nafte, tj. ista količina toplotne energije bi se dobila sagorevanjem te iste količine nafte. Ako se uzmu u obzir i geo‑termalni potencijali teritorija Vojvodine i Kosova, onda ukupne ekvivalentne progno‑zirane minimalne rezerve iznose više od 550 miliona tona nafte.5. ZaključakPotencijal hidrogeotermalnih resursa Srbije izuzetno je veliki. Dosadašnje ko‑rišćenje potencijala je minorno u odnosu na mogućnosti. U najvećem broju slučaje‑va geotermalna energija se koristi u balneoterapeutske svrhe. Industrijsko korišće‑nje i korišćenje geotermalne energije u toplifikacione svrhe je vrlo malo. Imajući u vidu samo istražene i dokazane hidrogetermalne resurse moguće je proizvesti oko 1000 MWt. Literatura[1]  Milivojević, M. & M. Martinović, 2005, Geothermal energy possibilities, exploration and future prospects in Serbia, Proceedings of the World Geothermal Congress 2005, April 24–29, 2005, Antalia, Turkey. [2]  Martinović, M. & M. Milivojević, 1998, Hidrogeotermalni model Mačve, XIII kongres geologa Jugoslavije, Herceg Novi, knj. V, Hidrogeologija i inženjer‑ska geologija, Crnog. geol. dr. & Savez geoloških društava Jugoslavije, str. 625–636.kgh

Хидрогеотермални ресурси и топлотне пумпе-Топлификациона алтернатива Србије

machinery

http://machinery.mas.bg.ac.rs/bitstream/id/11807/bitstream_11807.pdf

Хидрогеотермални ресурси и топлотне пумпе-Топлификациона алтернатива Србије

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Machinery - Repository of the Faculty of Mechanical Engineering, University of Belgrade

machinery