2012.03.07.
4. Az energiatermelés és –ellátás technológiája – 1.
Közvetlen energiatermelés (egy termék, egy technológia) hő → fűtőmű villamos energia → erőmű
Kapcsolt energiatermelés (két termék, egy technológia) fűtőerőmű
Kombinált ciklusú kapcsolt energiatermelés (két termék, két/több technológia) villamos energia → kombinált ciklusú erőmű vill. en. & hő → kombinált ciklusú fűtőerőmű
Mennyiségi értékelés Energiafolyam- (Sankey-) diagram
Ebe
Mérleg Ebe=Ehaszn.+Eveszt. Eveszt. Ehaszn.
Eveszt.=(1-η)Ebe Hatásfok
1
2012.03.07.
Technológiai lehetőségek Fűtőművek (→hő) melegvíz (<115°C)- és forróvíz kazánok ▪ hagyományos ▪ kondenzációs
gőzkazánok
Gőzkörfolyamatú erőművek (→villamos en.) hagyományos (szén, olaj, földgáz) tüzelőanyagúak atomerőművek biomassza (szilárd, folyékony, gáz, komm. hull.) tüzelőanyagúak
Technológiai lehetőségek (folyt.) Gázkörfolyamatú erőművek (→villamos en.) gázturbinák belsőégésű motorok (gázmotorok)
Vízerőművek (→villamos en.) folyami (duzzasztásos, átfolyós) szivattyús energiatározó
Szélerőművek (→villamos en.) vízszintes tengelyű szélturbinák függőleges tengelyű szélturbinák
Technológiai lehetőségek (folyt.) Szoláris rendszerek fotovoltaikus [PV] (→villamos en.) szolár-termikus ▪ fűtés és HMV (→hő) ▪ hőkörfolyamattal (→villamos en.)
Kombinált technológiák gáz+gőz körfolyamat (leggyakoribb) szoláris+biomassza stb.
2
2012.03.07.
Villamosenergia-termelés x 100% Összes primer energia felhasználás
HU
Forrás: IEA: World Energy Outlook (WEO), 2009., p. 622-654.
megújuló 263,7 TWh 7,7%
atom 895,9 TWh 26,3%
víz 584,1 TWh 17,2%
European Network of Transmission System Operators for Electricity Európai Villamosenergia-átviteli Rendszerirányítók Szervezete
fosszilis 1660,9TWh 48,8% Forrás: ENTSO-E. Memo 2010, 2011. április 30.
Eltérő technológiák – azonos hasznos termék Ebe
E1,veszt.
2
E2,haszn.
E2,veszt.
E1,haszn.
1
RENDSZER
3
2012.03.07.
Egy technológia – több hasznos termék Részhatásfok „A” termék: Ebe „B” termék:
Ehaszn.,A
Eredő (bruttó) hatásfok:
Eveszt.
Ehaszn.,B
Termékarány:
0,04%
11,79%
5,22%
0,00%
10,11% 20,03%
51,57% 1,24%
Gas turbines
Hydropower
Internal comb.
Steam turbines
Combined cycle
Wind turbine
Solar power
other
4
2012.03.07.
5
2012.03.07.
Egyezményes hatásfokok Források
Hatásfok, η, %
q, kJ/kWh
Víz-, szél- és naperőművek
100
3 600
Geotermikus erőművek
10
36 000
Atomerőművek
33
10 909
6
2012.03.07.
Irsching 4 SCC5-8000H
Mért hatásfok:
η = 60,75%
Mért teljesítmény:
Pn= 578 MW
P=609 MW
G 600°C 180 bar Duna
6-8 órás állásidő után 30 min alatt teljes terhelésre; a minimum 100 MW-ról 570 MW-ra 35 MW/min-mal. Az E.ON erőművén kívül a Siemens SGT5-8000H gázturbinájára további hét megrendelés érkezett. Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 9. sz. 2011. p. 24-26.
19
ELŐNYÖK
HÁTRÁNYOK
gazdasági hasznosság:
üzemeltetési problémák:
olcsóbb energiaellátás
kötelező átvétel – rendszerirányítás sok esetben rugalmatlan támogatást igényel hőpiac nélkül életképtelen
társadalmi hasznosság: környezetvédelmi előny egészségvédelmi előny ellátásbiztonsági előny fenntartható fejlődés
környezetvédelemi problémák: közel van a fogyasztóhoz nem minden tüzelőanyag elfogadható
Tüzelőhő megtakarítás
Referencia fűtőmű hatásfok (pl. gázkazán): Referencia kond. erőmű hatásfok: (a VER átlagos hatásfoka, ~35..37%)
Komplex értékelés kívánatos!
7
2012.03.07.
Koncentrált energiaátalakítás nagy erőművek (döntően villamos energia) fogyasztóktól távolabb → szállítás az energiarendszer alappillérei
Decentralizált kis-közepes erőművek (döntően villamos energia) fogyasztóktól távolabb → szállítás legtöbbször megújuló energiabázison
Fogyasztóközeli (beágyazott) kis-közepes teljesítmény szinte kizárólag kapcsolt fűtőerőmű a fogyasztó közvetlen szomszédságában → szennyezés (→ olcsó szállítás) „tiszta” üzemanyag a két termék miatt a szabályozás problémás lehet
A koncepcióváltás egyik oka
8
2012.03.07.
Vezetékes energiaellátás egyvezetékes
kétvezetékes villamos energia
villamos energia fogyasztó
földgáz
fogyasztó
pl.: családi házak
pl.: passzív házak
háromvezetékes
négyvezetékes
villamos energia
villamos energia távhő
fogyasztó
távhő
fogyasztó
földgáz pl.: iparosított technológiával készült (panel) épületek kommunális fogyasztók
A „negatív” energiaigényű fogyasztó
egyvezetékes kombinált PV/termikus panel akkumulátor
villamos energia
fogyasztó
hőszivattyú
primerenergia-igény – fűtés, kWh/m2.a
minimális követelmény
napenergiás ház építési gyakorlat kisenergiás ház kutatás, demonstráció
3 literes ház nullenergiás ház pluszenergiás ház
Forrás: Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 60. k. 7. sz. 2010. p. 40.
27
9
