COGEN EUROPE ANNUAL CONFERENCE 2004 A kapcsolt energiatermelés várható alakulása Magyarországon ***

COGEN EUROPE ANNUAL CONFERENCE 2004 A kapcsolt energiatermelés várható alakulása Magyarországon ***

DR. FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS VÁRHATÓ ALAKULÁSA MAGYARORSZÁGON1

TARTALOMJEGYZÉK AZ ELŐADÁS FELÉPÍTÉSE ........................................................FEJL! BOGMÆRKE ER IKKE DEFINERET. 1. 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 2. 2.1. 2.2. 3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 4. 4.1. 4.2.

A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS JELENLEGI KIÉPÍTETTSÉGE MAGYARORSZÁGON ... 2 KOGENERÁCIÓS ENERGIATERMELÉSI TECHNOLÓGIÁK MAGYARORSZÁGON ............................................ 2 FŐBB TERMELŐI CSOPORTOK A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS TERÜLETÉN............................................. 2 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS HELYE A HAZAI VILLAMOSENERGIA- ÉS HŐTERMELÉSEN BELÜL .......... 3 A MAGYARORSZÁGI KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS FEJLŐDÉSE AZ ELMÚLT MÁSFÉL ÉVTIZEDBEN .......... 4 A MAGYARORSZÁGI KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS ENERGETIKAI JELLEMZŐI ........... 6 AZ ENERGETIKAI HATÉKONYSÁG MEGHATÁROZÁSÁVAL ÖSSZEFÜGGŐ PROBLÉMÁK ............................... 6 A VILLAMOS ENERGIÁT ÉS HŐT KAPCSOLTAN TERMELŐ ERŐMŰVEK ENERGETIKAI SZEMPONTBÓL VALÓ JELLEMZÉSE ............................................................................................................................................. 7 A KOGENERÁCIÓS ERŐMŰVI EGYSÉGEK LEHETSÉGES SZEREPE A MAGYARORSZÁGI ERŐMŰRENDSZER KAPACITÁSFEJLESZTÉSÉBEN ......................................................................... 8 A RENDSZERSZINTŰ VILLAMOSENERGIA-IGÉNY ÉS CSÚCSTELJESÍTMÉNY-IGÉNY ALAKULÁSA................. 8 AZ ERŐMŰRENDSZER KAPACITÁSÁNAK VÁLTOZÁSA ............................................................................... 8 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS VÁRHATÓ ALAKULÁSA ........................................................................ 9 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS FEJLESZTÉSI LEHETŐSÉGEI ................................................................... 9 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS SZEREPE A KÖRNYEZETTERHELÉS CSÖKKENTÉSÉBEN MAGYARORSZÁGON........................................................................................ 10 A SZÁMÍTÁS ALAPELVE ......................................................................................................................... 10 A KÖZCÉLÚ ERŐMŰVEK KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS RÉVÉN ELÉRT PRIMERENERGIA-HORDOZÓ MEGTAKARÍTÁS ..................................................................................................................................... 11

FELHASZNÁLT SZAKIRODALOM ................................................................................................................. 17

1

A COGEN Europe 2004. évi brüsszeli és a Magyar Kapcsolt Energia Társaság debreceni konferenciáján elhangzott előadások összefoglalója Dr. Fazekas András István | FAZEKAS_A_I_Kapcsolt_Magyarorszagon.doc | 28160 | 24120 | 3540 | 24-03-2004 08:30 | 1 / 17


Összefoglalás A cikk a címében foglaltaknak megfelelően rövid áttekintést ad a magyarországi kapcsolt energiatermelés várható alakulásáról. Az áttekintés az évtized végéig terjedő időszakot öleli fel és a témakörnek négy vonatkozását mutatja be. Vázolja azt, hogy -

milyen szerepet játszik ma a kapcsolt energiatermelés az ország energiagazdálkodásban, (más szavakkal: milyen a kapcsolt energiatermelés kiépítettsége napjainkban Magyarországon) (1);

-

mi jellemzi a magyarországi kapcsolt energiatermelést energetikai szempontból (2);

-

milyen szerepet játszik a kapcsolt energiatermelés a környezetterhelés csökkentésében (3);

-

milyen szerepet kaphatnak a magyarországi erőműrendszer kapacitásfejlesztésében a villamos energiát és hőt kapcsoltan termelő erőművi egységek (4).

1. 1.1.

A kapcsolt energiatermelés jelenlegi kiépítettsége Magyarországon Kapcsolt energiatermelési technológiák Magyarországon

Lényegében minden kapcsolt energiatermelési technológia jelen van Magyarországon, így az ellennyomású, az elvételes kondenzációs termelés, van kombinált ciklusú (összetett gáz/gőz körfolyamatú), villamos energiát és hőt kapcsoltan (illetve részben kapcsoltan) termelő erőműegység. A kilencvenes évek közepétől kezdődően nagyszámban létesültek gázmotoros egységek, kisebb távfűtő rendszerek hőforrásaként, illetve ipari üzemekben, középületekben. Kapcsoltan hőt és villamosenergiát termelő 500 kW névleges teljesítmény alatti ún. mini/mikro egységek (pl. nagyobb családi ház ill lakótömbök energiaellátására) ismereteink szerint még nem kerültek beépítésre hazánkban. 1.2.

Főbb termelői csoportok a kapcsolt energiatermelés területén

A villamos energiát és hőt kapcsoltan termelő erőműegységek, illetve termelőberendezések lényegileg öt csoportba sorolhatók. A kapcsolt villamosenergia-termelés zömét az alapvetően villamosenergia-termelési célú közcélú fűtőerőművek (első csoport), illetve az ún. városi fűtőerőművek (második csoport) adják. A városi fűtőerőművek alapvetően hőellátási célokat szolgálnak. A hazai közcélú erőművek egyik alapvető sajátossága, hogy majdnem mindegyik erőműből van hőkiadás. Ezek az erőművek az esetek többségében nagy távhőellátó rendszerek hőforrásaként szolgálnak, amelyek részben ipari, részben lakossági célú, illetve kommunális hőigények kielégítésére termelnek hőt. A városi fűtőerőművek csoportjába a Budapesti Erőmű Rt. fűtőerőművei (Kelenföldi Erőmű, Újpesti Erőmű, Kispesti Erőmű, Kőbányai Erőmű), valamint a vidéki fűtőerőművek (Tatabányai Erőmű, Debreceni Erőmű, Nyíregyházi Erőmű Szegedi Erőmű, Székesfehérvári Erőmű, Győri Erőmű, Soproni Erőmű, Komlói Erőmű, Dorogi Erőmű, stb.) tartoznak. A harmadik fő termelői csoportba a korábbi terminológiával élve az ún. ipari erőművek, vagy más néven független villamosenergia-termelők sorolhatók. Ezek az erőművek alapvetően az adott ipari létesítmény hőellátását szolgálják, s ennek során járulékosan Dr. Fazekas András István | FAZEKAS_A_I_Kapcsolt_Magyarorszagon.doc | 28160 | 24120 | 3540 | 24-03-2004 08:30 | 2 / 17


termelnek villamos energiát. Az esetek túlnyomó többségében az ilyen módon termelt villamos energia részben vagy egészében közcélú hálózatra kerül. A negyedik termelői csoportot alkotják a nem erőművi méretű, villamos energiát és hőt kapcsoltan termelő energiatermelő egységek. A negyedik csoportba az utóbbi időben, döntően a kilencvenes évek közepétől kezdődően létesített gázmotoros energiatermelő berendezéseket soroljuk. E csoportban igen jelentős fejlődés ment végbe, s a létesített új berendezések darabszáma és a fejlődés trendje alapján megalapozottan állítható, hogy ez a terület a legdinamikusabban fejlődő területe a hazai kapcsolt energiatermelésnek. Az első gázmotoros egységet 1989-ben a Fővárosi Csatornázási Művek Rt.-nél helyezték üzembe, 240 kW beépített villamos és 312 kW beépített hőteljesítőképességgel. Az első gázmotoros egység telepítése óta eltelt 15 évben (2004. elejéig) nagyszámú telephelyen sok gázmotoros egység telepítésére került sor. Ezek beépített összes villamos teljesítőképessége 2001-ben már meghaladta a 35 MW-ot, beépített hőteljesítőképessége pedig a 47 MW-ot. A gázmotoros, villamos energiát és hőt kapcsoltan termelő energetikai berendezések döntően távfűtési célokat szolgálnak, illetve ipari (saját célú) hőigények kielégítésére létesültek. Épültek azonban berendezések biogáz hasznosítására is, mindenekelőtt szennyvíztisztítók területén. Sok gázmotoros egység épületenergetikai célokat szolgál, illetve kórházakban, egészségügyi létesítményekben létesült. Az ilyen berendezésekkel termelt energia abszolút mennyisége, s az összes termelésen belüli aránya egyre növekszik, s úgy tűnik, a közeljövőben még nagyobb számban lépnek üzembe ilyen energiatermelő egységek. 1.3.

A kapcsolt energiatermelés helye a hazai villamosenergia- és hőtermelésen belül

Az 1. táblázatban [1; p.25.] találhatók a magyarországi kooperációs villamosenergia-rendszerben fellépett villamosenergia-igények. Az országos összes villamosenergia-felhasználás 2002ben 39 754 GWh-t tett ki, ez a 2001. évi összes felhasználáshoz képest 1,1 %-os növekedésnek felel meg, ami abszolút értékben 438,0 GWh igénynövekedést jelent. A hazai együttműködő villamosenergia-rendszer 2002. évi csúcsterhelése (2002. 12. 17., 17.00. h) 5980 MW volt, szemben a 2001. évi 5965 MW értékkel. A közcélú erőművek hőszolgáltatása 4,3 %-kal csökkent, 2002-ben 44583 TJ volt (2001: 46853 TJ). Az összes villamosenergia-termelésen belül a kapcsoltan termelt villamos energia részaránya 2002-ben 15,78 % volt, ez abszolút értékben kb. 5600 GWh villamos energiának felel meg. Az összes hőkiadás a közcélú erőművekből erőművekből 46 335 TJ volt. A kapcsolt energiatermelés legfontosabb jellemzőit a 2. táblázat [2; p.32.] összesíti. A kapcsolt villamosenergia-termelés döntő részét az ún. közcélú erőművek adták. Ezek 2002ben 3 411 168 MWh villamos energiát termeltek kapcsolt üzemmódban. A kapcsolt termelési arány (vagyis az összes villamosenergia-termelésen belül a kapcsoltan termelt villamos energia részaránya) eE = 0,106 volt, míg a hő esetében ugyanez a mutató eQ = 0,789 értéket vett fel. A kapcsoltan termelt hő 2002-ben ezekben az erőművekben 30 214 183GJ volt.

Dr. Fazekas András István | FAZEKAS_A_I_Kapcsolt_Magyarorszagon.doc | 28160 | 24120 | 3540 | 24-03-2004 08:30 | 3 / 17


MEGNEVEZÉS

2001

2002 GWh

Országos összes villamosenergia-felhasználás Import-export egyenleg Üzemi erőművek villamosenergia-termelése Közcélú erőművek Atomerőmű Vízerőművek Hőerőművek Szénbázisú erőművek Szénhidrogén bázisú erőművek Gázturbinák

39316

39754

3171

4256

457

570

35688 14126 186 21376

34928 13953 195 20780

9185 12191 5637

8927 11853 6182

1. táblázat A magyarországi villamosenergia-felhasználás forrásösszetétele [1; p.25] MEGNEVEZÉS M.e. Összes hőkiadás TJ Kapcsoltan GWh termelt villamos energia Kapcsolt % termelési arány

1990

1995

1996

1997

83 514 2 227

73 405 2 869

67 618 3 464

66 067 3 100

5,68

7,94

9,36

8,33

ÉVEK 1998

1999

2000

2001

2002

62 256 3 577

61 354 3 333

56 477 3 386

58649 5294

5600

9,52

8,80

8,86

14,9

15,56

2. táblázat A hazai kapcsolt villamosenergia-termelés átfogó adatai [2; p.32] 1.4.

A magyarországi kapcsolt energiatermelés fejlődése az elmúlt másfél évtizedben

A kapcsolt energiatermelés magyarországi kiépítettségében az elmúlt másfél évtizedben igen jelentős változások zajlottak le. A változások nemcsak a kapcsoltan termelt villamos energia mennyiségének és az összes villamosenergia-termelésen belüli arányának növekedésében nyilvánultak meg, hanem az energetikai mutatók, illetve a fejlődés irányvonalának változásában is. A lényegi változások a következőkben összegezhetőek. A vizsgált időszakban üzembe lépett több új, igen jó hatásfokú kombinált ciklusú erőműegység a közcélú erőműparkban (Dunamenti Erőmű G1 jelű erőműegység (145 MW), Dunamenti Erőmű G2 jelű erőműegység (241 MW), Kelenföldi Erőmű gázturbínája (136 MW) és hőhasznosító kazánja, a Debreceni Erőmű kombinált ciklusú erőműegysége (95 MW), az Újpesti Erőmű kombinált ciklusú erőműegysége (110 MW), a Csepeli Erőmű (396 MW)). Építés alatt áll a Kispesti erőmű kombinált ciklusú erőműegysége (110 MW). Az ipari erőművek csoportjában is létesült új kombinált ciklusú erőműegység a BORSODCHEM-ben (48,4 MW). A legfontosabb termelők adatait a 3. táblázat összegzi.



ÖSSZES

HATÁS-

HŐKIADÁS

FOK

σ

KAPCSOLT

ÖSSZES

TERMELÉS

TERMELÉS

V. EN.

V. EN.

ARÁNY

TJ/a

%

-

GWh

GWh

%

Ajkai Erőmű Alfen Kft. Erőmű Bánhidai Erőmű BorsodChem Erőmű Borsodi Erőmű Cukorgyárak Csepeli Erőmű Debrecen Erőmű Debreceni Erőmű (KCE) Dorogi Fűtőerőmű Dunamenti G1 Erőműegység Dunamenti G2 Erőműegység Dunapack Erőmű Egyesült Vegyiművek Erőmű EMA Power Kft. Erőmű Gázmotorok Gőzturbinásak Győri Fűtőerőmű HUHA Budapest Hungrana Erőmű ICN Tiszavasvári Erőmű Kelenföldi Erőmű Kispesti Fűtőerőmű Komlói Fűtőerőmű Kőbányai Fűtőerőmű Mátrai Erőmű Neusidler Szolnok Erőmű Nitrokémia Fűzfő Erőmű Nyíregyházi Fűtőerőmű Oroszlányi Erőmű Paks Pécsi Erőmű Soproni Fűtőerőmű Székesfehérvári Fűtőerőmű Tatabányai Fűtőerőmű Tiszapalkonyai Erőmű TVK Erőmű Újpesti Erőmű

2 754 61 48 1 848 1 145 348 1 368 1 060 990 618 5 047 397 693 355 5 237 1 496 471 578 329 1 069 330 2 982 1 984 325 1 641 266 1 046 552 1 510 352 603 2 135 482 821 1 399 885 256 2 854

46,9 71,8 31,1 77,2 31,0 84,5 53,3 82,4 67,4 67,8 78,7 49,7 78,1 88,8 74,0 82,6 84,8 84,6 24,9 65,2 79,5 73,0 79,5 76,3 78,2 29,5 83,9 76,1 82,1 28,9 34,3 44,2 81,7 87,8 71,7 31,7 58,2 81,1

0,30 0,00 0,45 0,62 0,30 0,70 0,95 0,08 2,27 0,33 0,75 0,45 0,16 0,12 0,12 0,79 0,70 0,09 0,45 0,33 0,07 0,74 0,19 0,24 0,18 0,30 0,09 0,12 0,15 0,45 0,45 0,45 0,13 0,04 0,22 0,30 0,00 0,51

230 0 6 319 95 68 361 25 623 57 1 045 50 30 12 173 327 92 15 41 99 6 613 106 22 81 22 27 18 63 44 75 267 17 9 86 74 0 402

400 0 556 319 407 68 2 134 25 623 57 1 045 1 474 30 12 173 327 92 15 59 99 6 613 106 22 81 5 059 27 18 63 1 304 13 953 654 17 9 86 461 0 402

57,38 1,08 100,00 23,44 100,00 16,92 100,00 100,00 100,00 100,00 3,37 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 69,70 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 100,00 0,44 100,00 100,00 100,00 3,37 0,54 40,81 100,00 100,00 100,00 16,00 100,00

Összes erőmű

46 335

0,44

5 600

30 796

18,18

3. táblázat A villamos energiát és hőt kapcsoltan termelő erőművek fontosabb termelési adatai 2002-ben



A kilencvenes évek közepétől a gázmotoros termelőegységek létesítése kapott igen nagy lendületet. Ez a tendencia a jelen időszakra is jellemző, alapvetően a kedvező támogatásnak köszönhetően. 2. 2.1.

A magyarországi kapcsolt energiatermelés energetikai jellemzői Az energetikai hatékonyság meghatározásával összefüggő problémák

A magyarországi kapcsolt energiatermelés energetikai szempontból való jellemzése előtt célszerű néhány megjegyzést tenni a kérdéskörrel kapcsolatban. A kapcsolt energiatermelés energetikai hatékonysága végső soron az általa elérhető primerenergia-hordozó megtakarítással jellemezhető. Meglehetősen bonyolult és egyelőre nem általánosan elfogadott azonban a primerenergia-megtakarítás értelmezése és meghatározása. A kapcsolt energiatermelés kvalitatív definíciója problémamentes. A kapcsolt energiatermelés (kogeneráció) során valamilyen primerenergia-hordozó felhasználásával hőt- és villamos energiát állítanak elő, közös technológiai folyamatban. Az ilyen típusú energiatermelés lényegi jellemzője tehát az, hogy két „energetikai terméke” van, hő és villamos energia (1), ezek előállítása egyazon technológia folyamat keretében történik (2), ugyanazon primerenergiahordozó(k) felhasználásával (3). A kapcsolt energiatermelés kvantitatív definíciója már lényegesen problematikusabb. Mindenekelőtt kijelenthető, hogy a kapcsolt energiatermelés energetikai szempontból történő jellemezése egyetlen mutatóval nem lehetséges. Abból következően, hogy a hő és villamos energia előállítása ugyanazon primerenergia-hordozó átalakításával történik, kérdésként vetődik fel, hogy az átalakított energiahordozó energiatartalmát miképpen osszuk meg a két energetikai végtermék között. Itt nyomatékosan hangsúlyozni szükséges, hogy a megosztásnak nincs termodinamikai alapja, minden megosztási „elmélet” bizonyos fokú önkényes megállapodáson alapul, tudományos szempontból tehát a kérdésnek nincs egyértelmű megoldása. A megosztás problematikája a kapcsolt energiatermelés energetikai értékelésének egyik legfőbb problémája. További problémát okoz az, hogy mihez kell, célszerű hasonlítani, viszonyítani a kapcsolt energiatermelés primerenergia-felhasználást, azaz milyen alapelv szerint célszerű számolni a megtakarítás mértékét. A primerenergia-hordozó megtakarítás számítás alapelve az, hogy ugyanazon mennyiségű villamos energia és ugyanazon mennyiségű hő esetében meghatározzuk azt, hogy különválasztott és kapcsolt termelés esetén mennyi primerenergiahordozó szükséges az adott mennyiségű energetikai termékek előállításához, majd e két mennyiség különbségét képezzük, és ezt tekintjük megtakarításnak. Ezen alapelvből következően döntő jelentőséggel bír az, hogy mihez viszonyítjuk a kapcsolt termelés primerenergia-hordozó felhasználását. Nem szorul magyarázatra, hogy az elért megtakarítás alacsony hatékonyságú különválasztott termeléshez hasonlítva nagynak adódik és fordítva. A második problematikus kérdés tehát az, hogy mihez kell viszonyítani a megtakarítást. Előfordulhat ugyanis, hogy a jó hatékonyságú különválasztott energiatermelés energetikai szempontból hatékonyabb, mint a korszerűtlen kapcsolt energiatermelés. Ebből adódik a kapcsolt energiatermelés energetikai értékelésével kapcsolatos harmadik alapprobléma, nevezetesen az, hogy az összehasonlító értékelés során biztosítani kell azt, hogy azonos primerenergia-hordozó bázisú, azonos vagy egymástól nem nagyon eltérő technológiájú és hozzávetőlegesen azonos korszerűségű energiatermelő berendezések kerüljenek összehasonlításra. Végül a negyedik alapproblémát az jelenti, hogy nem minősíthető egyetlen energetikai mutatóval egy adott kapcsolt energiatermelési folyamat, ami eleve megnehezíti az összehasonlítást és az egyértelmű minősítést. Dr. Fazekas András István | FAZEKAS_A_I_Kapcsolt_Magyarorszagon.doc | 28160 | 24120 | 3540 | 24-03-2004 08:30 | 6 / 17


2.2.

A villamos energiát és hőt kapcsoltan termelő erőművek energetikai szempontból való jellemzése

Kapcsolt energiatermelés esetében a különböző típusú (technológiájú) erőművek energetikai hatékonyságának összehasonlítását és értékelését az energetikai jelleggörbék teszik lehetővé. Az egyes közcélú erőművek kapcsolt energiatermelését energetikai szempontból jellemezve az alábbi főbb megállapítások tehetők. Az Ajkai Hőerőmű, a Borsodi Hőerőmű és a Tiszapalkonyai Hőerőmű kapcsolt energiatermelése még igen alacsony viszonyítási referenciaértékek mellett sem eredményez gyakorlatilag primerenergia-hordozó megtakarítást a különválasztott energiatermeléshez képest. A Kőbányai Fűtőerőmű, a Kispesti Fűtőerőmű, a Tatabányai Fűtőerőmű, a Nyíregyházi Fűtőerőmű és az EMA Power Kft. erőművének kapcsolt energiatermelése energetikai szempontból már lényegesen hatékonyabb, de az általában alacsony σ érték miatt ezen erőművek primerenergia-hordozó megtakarításhoz való hozzájárulása nem túl jelentős. (1. ábra) [2; p.35.]

7

TiE BE AE PE TaE KiE KőE EMA NyE

6 GE társ.

0,5

5

0,4

gQ

η KE

TiE

BE

4

0,3

Tiszapalkonyai Erőmű Borsodi Erőmű Ajkai Erőm ű Pécsi Erőmű Tatabányai Erőmû Kispesti Erőmű Kőbányai Erőmű EMA Power Kft. Nyíregyházi Erőm ű

PE 3 AE 2 TaE 1

η FM

KőE KiE

0,8 0,9

NyE

EMA

0 0

1

2

3

4

5

6

7 g 8 E

9

10

3.2.ábra. Hazai gőzerőművek energetikai jelleggörbéi

1. ábra Néhány közcélú erőmű energetikai jelleggörbéje I. [2; p.35] Szigorúbb referenciaértékek esetén megállapítható, hogy a kombinált ciklusú fűtőerőművektől eltekintve egyetlen magyarországi közcélú erőműben sem kedvezőbb a kapcsolt energiatermelés, mint a jó hatásfokú különválasztott energiatermelés. Néhány erőmű esetében a primerenergia-felhasználás megegyezik a korszerű különválasztott hő és villamosenergiatermelés tüzelőanyag-felhasználásával, megtakarításról tehát itt sem igazán lehet beszélni. A korszerű, összetett körfolyamatú, villamos energiát és hőt kapcsoltan termelő erőművek, erőműegységek esetében jelentős primerenergia-hordozó megtakarítás mutatható ki a különválasztott energiatermeléshez képest 2. ábra [2; p.35.].



7

DuE KeE UE CsE DeE

CsE 6 0,5 G+G

5

0,4

gQ

η KE

4 3

Dunamenti GT Kelenföldi Erőmű Újpesti Erőmű Csepeli Erőmű Debreceni GT

0,3

DuE

2 KeE

ηF M

1

0,8 0,9

UE

DeE 0 0

1

2

3

4

5

6

8 7 g E

9

10

3.3.ábra. Hazai gáz- és gőzerőművek energetikai jelleggörbéi

2. ábra Néhány közcélú erőmű energetikai jelleggörbéje II. [2; p.35.] 3. 3.1.

A kapcsolt energiatermelés lehetséges szerepe a magyarországi erőműrendszer kapacitásfejlesztésében A rendszerszintű villamosenergia-igény és csúcsteljesítmény-igény alakulása

Az országos összes villamosenergia-felhasználást tekintve az évtized közepén 42,0-42,4 TWh igénnyel lehet számolni, míg az évtized végén az országos összes villamosenergia-felhasználás 45,0 - 45,4 TWh körül várható. A rendszerszintű csúcsteljesítmény-igényt tekintve az évtized közepén 6250-6300 MW közötti értéket lehet feltételezni, míg az évtized végén 6700-6900 MW rendszerszintű csúcsteljesítmény-igény várható. A villamosenergia-igényt tekintve ez éves átlagban 1,3-1,5 %/a növekedési ütemnek felel meg, míg a csúcsteljesítmény-igényeket tekintve valamivel nagyobb növekedés. Itt 1,8 %/a érték valószínűsíthető. A korábbi évek gyakorlatához képest jelentős változás várható a hálózati veszteség alakulásában. Ez az előrejelzések szerint arányában csökken, a jelenlegi 6,3 % körüli értékről 2005-re 5,8 %-ra, az évtized végére pedig a jelenleginél 1 %-kal kisebb értékre (~ 5,2 %). Figyelembe véve az országos összes villamosenergia-felhasználás alakulását ez azt jelenti, hogy a fogyasztói igények alakulása valamelyest meghaladja az összes igények növekedését. Ezen a területen az évtized végéig 1,9 %/a növekedési ütemmel lehet valószínűsíteni. Az előzőekben közölt adatok a lehetséges igényalakulási szcenáriók közül az ún. „alapváltozat”-nak felelnek meg. 3.2.

Az erőműrendszer kapacitásának változása

Az elkövetkező néhány évben a magyarországi erőműparkban az üzemen kívül helyezett erőművi kapacitás várhatóan meghaladja a rendszerbe lépő új kapacitás értékét. Az ország öt nagy közcélú erőművében a Paksi Atomerőműben (1866 MW), a Dunamenti Erőműben (2143 Dr. Fazekas András István | FAZEKAS_A_I_Kapcsolt_Magyarorszagon.doc | 28160 | 24120 | 3540 | 24-03-2004 08:30 | 8 / 17


MW), a Tiszai Erőműben (860 MW), a Mátrai Erőműben (836 MW) és a Csepeli Erőműben (396 MW) lényegileg nem változik a beépített villamos teljesítőképesség. A tervek szerint a Paksi Atomerőmű 2005-től kezdődően teljes kapacitással üzemel. A kéntelenítő kapacitásának megfelelően a Mátrai Erőműben a két száz megawatt beépített villamos teljesítőképességű erőműegységből csak egy vehető igénybe teljes erőműterhelés esetén. A széntüzelésű erőművek közül 2004 végen leállításra kerül a Bánhidai Erőmű, a Tiszapalkonyai Erőmű. A többi szénbázisú erőmű átalakul, hogy megfeleljen a környezetvédelmi normáknak. Várhatóan 2004 végén üzembe lép a Kispesti kombinált ciklusú kogenerációs erőműegység, 110 MW beépített villamos teljesítőképességgel. Az évtized végéig jelentős fejlődés várható a kapcsoltan hőt- és villamosenergiát termelő fűtőerőművek területén. Ezek összes beépített villamos teljesítőképessége az évtized hátralévő részében jelentősen bővül. Tovább növekszik a gázmotoros energiatermelő egységek beépített villamos teljesítőképessége, bár a támogatás várható csökkenése miatt egyre kisebb ütemben. A gázmotoros termelőegységek beépített villamos teljesítőképessége 2004. végére vélhetően eléri a 200-220 MW-ot. Az évtized közepén 300-350 MW ilyen kapacitással lehet számolni rendszerszinten. Az évtized végén a gázmotoros termelőegységek eredő beépített teljesítőképessége 480 MW körül prognosztizálható rendszerszinten, amihez még kb. 200-250 MW egyéb kapcsoltan termelő teljesítőképesség is hozzájön (a kiserőművek területén). Új nagy kombinált ciklusú fűtőerőműegység építése megítélésünk szerint nem valószínűsíthető. 3.3.

A kapcsolt energiatermelés várható alakulása

Az évtized végére 9-9,5 TWh kapcsoltan termelt villamos energiával lehet számolni országos szinten. A kapcsoltan termelt villamos energia aránya ennek megfelelően tovább növekszik a rendszeren belül, a jelenlegi 15% körüli értékről 20-22 % körüli értékre. 3.4.

A kapcsolt energiatermelés fejlesztési lehetőségei

Magyarországon a kapcsolt energiatermelés hőbázisát alapvetően a távhőellátó rendszerek adják (4. táblázat [2; p.67.] és 5. táblázat [2; p.67.]). Az ezredfordulón az országban kb. 270 távhőrendszer üzemelt, ezek együttes távhőkiadása 61,2 PJ volt. A magyarországi távhőrendszerek éves (átlagos) kihasználási óraszáma 2778 h/a. A nagyszámú távhőrendszer műszaki és energetikai jellemzőiben vegyes képet mutat. Sokféle megoldás lehetséges e rendszerekben a kapcsolt energiatermelés kiépítésére, bővítésére, korszerűsítésére. Távhőcsoportok nagysága Éves hőkiadás 1 Q < 25 2 25 < Q < 50 3 50 < Q < 100 4 100 < Q < 500 5 500 < Q <1 000 6 1000 < Q < 2500 7 2500 < Q < 5000 8 5000 < Q Összesen/átlag

Távhőrendszerek száma 121 36 38 44 14 13 2 1 269

Távhőcsoport éves összes hőkiadása TJ %

hőkiadása, TJ/a

teljesítménye, MW

1259,9 1354,5 2568,9 11242,0 10390,0 21819,3 5718,2 6890,3 61242,9

10,4 37,6 67,6 255,5 742,1 1678,4 2859,1 6890,3 227,7

1,0 3,8 6,8 25,6 74,2 167,8 285,9 689,0 22,8

2 2 4 18 17 36 9 11 100

Távhőrendszerek átlagos

4. táblázat A hazai távhőrendszerek főbb energetikai jellemzői az ezredfordulón [2; p.67.] Dr. Fazekas András István | FAZEKAS_A_I_Kapcsolt_Magyarorszagon.doc | 28160 | 24120 | 3540 | 24-03-2004 08:30 | 9 / 17


PJ Kapcsolt hőtermelés forróvíz hőhordozó gőz hőhordozó Közvetlen hőtermelés forróvíz hőhordozó gőz hőhordozó Összes hőtermelés forróvíz hőhordozó gőz hőhordozó

28,1 14,2 13,9 10,9 7,7 3,2 39,0 21,9 17,1

Közcélú erőművek % 72,1 27,9 100

% 100,0 64,8 81,3 100,0 35,2 18,7 100,0 100,0 100,0

Együttműködő erőművek PJ % % 34,4 14,5 19,9 12,4 7,9 4,5 46,8 22,4 24,4

73,5 64,7 81,6 26,5 35,3 18,4 100 100 100

5. táblázat A kapcsolt hőtermelés főbb jellemzői [2; p.67.] A meglévő távhőrendszerek komoly lehetőséget biztosítanak a magyarországi kapcsolt energiatermelés fejlesztésére. A lehetséges megoldások öt nagy csoportba sorolhatók. Ezek a következők: 4. 4.1.

kapcsolt energiatermelés kiépítése olyan rendszerekben, amelyekben jelenleg nincs kapcsolt energiatermelés; meglévő kapcsolt energiatermelés bővítése; meglévő kapcsolt energiatermelés korszerűsítése; kapcsolt energiatermelés megvalósítása egyéb hőbázison (pl. ipari hőigény kielégítésre, épületfűtésre, hűtési igények kielégítésével összekapcsoltan. A kapcsolt energiatermelés szerepe a környezetterhelés csökkentésében Magyarországon A számítás alapelve

A fejlett társadalmak abszolút értékben és fajlagosan is nagyon sok energiát használnak fel. Az energiaellátás biztosítása igen jelentős környezetterhelést eredményez. A fenntartható fejlődés érdekében mindezekből következően alapvető társadalmi célkitűzésként fogalmazódott meg a primerenergia-hordozó felhasználás, valamint a környezetterhelés csökkentése. A két célkitűzés közötti összefüggés nem szorul külön magyarázatra. Bizonyítható, hogy e célok elérésében a kapcsolt energiatermelés az egyik leghatékonyabb eszköz. Az 6. táblázat a közcélú erőművekben elért primerenergia-hordozó megtakarítást összegzi a 2002. évre vonatkozóan. A kapcsolt energiatermelés révén a közvetlen (különválasztott) energiatermeléshez képest elérhető tüzelőhő-megtakarítás (Sf [kJ]) az alábbi összefüggés alapján számolt:

S f = ( QqQ ,n ,hp + Eq E ,n ,cond ) − ( QqQ + Eq E ) = = Q( qQ ,n ,hp − qQ ) + E( q E ,n ,cond − q E ). A relatív, vagyis a különválasztott energiatermelés tüzelőhő-felhasználására vonatkoztatott tüzelőhő-megtakarítás (sf [kJ/kJ]): sf = Sf / (Qf,Q,sep + Qf,E,sep) = Sf/Qf,sep. Dr. Fazekas András István | FAZEKAS_A_I_Kapcsolt_Magyarorszagon.doc | 28160 | 24120 | 3540 | 24-03-2004 08:30 | 10 / 17


A kiadott, kapcsoltan termelt hőre vonatkoztatott fajlagos tüzelőhő-megtakarítás (sf* [kJ/kJ]): sf* =

Sf

=

( QqQ ,n ,hp + Eq E ,n ,cond ) − ( QqQ + Eq E )

Q Q = ( qQ ,n ,hp − qQ ) + σ ( q E ,n ,cond − q E ).

=

Az összefüggésben szereplő jelölések magyarázata a 6. táblázatban található. 4.2.

A közcélú erőművek kapcsolt energiatermelés révén elért primerenergiahordozó megtakarítás

A közcélú erőművek kapcsolt energiatermelése révén elért primerenergia-hordozó megtakarítás két különböző referenciaértékre számolt (6. táblázat). Az első esetben a különválasztott villamosenergia-termelés fajlagos tüzelőhő-felhasználása az országos kondenzációs villamosenergia-termelés fajlagos tüzelőhő-felhasználásával volt azonos ( qE ,n ,cond ,nat = 11089 kJ/kWh, ami η = 32,46 %-os hatásfoknak felel meg), míg a különválasztott hőtermelés fajlagos tüzelőhő-felhasználása a rendszerátlaggal egyezett meg ( qQ ,n ,sep ,nat = 1,218 kJ/kJ, ami η = 82,10 %-os hatásfoknak felel meg). Ezen referenciaértékek mellett a közcélú erőművekben kapcsolt energiatermelése révén elért primerenergia-hordozó megtakarítás S f ,nat = 18 993 383 GJ (~ 19 PJ) volt. A különválasztott energiatermelésre vonatkoztatott fajlagos megfelelően 2002-ben s f ,nat = 25,45 %..

primerenergia-hordozó

megtakarítás

ennek

A teljesség kedvéért elvégeztük a számítást arra az esetre vonatkozóan is, ha a jelenlegi legkorszerűbb közvetlen energiatermelés hatásfokát tekintjük referenciaértéknek. Ekkor qE ,n ,cond ,EU = 6545 kJ/kWh, ami η = 55,00 %-os hatásfoknak felel meg. A hőtermelés esetében ugyanez az érték: qQ ,n ,sep ,EU = 1,111, ami η = 90,00 %-os hőtermelési hatásfoknak felel meg. A közcélú erőművek kapcsolt energiatermelése által elért primerenergia-hordozó megtakarítás ebben az esetben: S f ,EU = 260 118 GJ (~ 0,3 PJ). A különválasztott energiatermelésre vonatkoztatott fajlagos primerenergia-hordozó megtakarítás 2002-ben s f ,nat = 0,47 % volt. Az eredmény nem meglepő, magától értetődik. Az EU javaslat szerint a rendszerszintű számítások, összehasonlító vizsgálatok esetében referenciaértékként a rendszerszintű átlagértéket kell választani. Reális képet ad a hazai kapcsolt energiatermelés környezetvédelmi szempontból való jelentőségéről az a tény, hogy pusztán a közcélú erőművek kapcsolt energiatermelése révén mintegy 19 PJ-nak megfelelő primerenergia-hordozó takarítható meg, ami az országos halmozatlan primerenergia-hordozó felhasználás 2 %-ának felel meg. Kijelenthető, hogy semmilyen más energiatermelési technológiával ilyen volumenű környezetterhelés csökkentés nem realizálható. Óriási jelentőségű tehát a hazai kapcsolt energiatermelés a környezetvédelem szempontjából, hiszen a 19 PJ primerenergia-hordozó megtakarítás a károsanyag kibocsátást és ilyen módon a környezetterhelést csökkenti. A környezetvédelmi haszon valójában sokkal nagyobb, hiszen a



számítások a kapcsolt energiatermelésnek csak egy részhalmazára vonatkoztak (az 5 600 GWh/a teljes termelés helyett csak 3 700 GWh/ került figyelembe vételre a számításokban).











Felhasznált szakirodalom [1] [2] [3] [4] [5] [6]

Energiaellátás 2002. Gyorsinformáció (Energia Központ Kht., Energiainformációs Igazgatóság) Kapcsolt energiatermelés Magyarországon / Országtanulmány. Magyar Kapcsolt Energia Társaság, 2003. Büki Gergely: Kapcsolt energiatermelés gazdaságossága és javítása. Magyar Energetika, 2001/5, p.9-14. Fazekas, András István: A kapcsolt energiatermelés révén elért tüzelőanyagmegtakarítás Magyarországon 1999-ben. Magyar Energetika, 2000/5, p.37-43. Fazekas, András István: Reduction of Environmental Load by Co-generation in Hungary (Precis of Calculation's Method). Polytika Energetyczna. Polska Akademia Nauk. Tom 6, Zeszyt Specialny, Krakow, 2003. p.141-151. Fazekas, András István: Development of the Hungarian power sector under market circumstanses. 22nd IAEE ANNUAL INTERNATIONAL CONFERENCE Rome; Italy; New Equilibra in the Energy Markets: The Role of New Regions and Areas; Conference Proceedings; Volume 2, p.295-303.


COGEN EUROPE ANNUAL CONFERENCE 2004 A kapcsolt energiatermelés várható alakulása Magyarországon ***

Recommend Documents