6. Energiahatékonyság
Energiahatékonyság Meghatározott energiafelhasználás mellett a gazdaság mekkora termelési értéket valósít meg. A nemzetgazdaság energiaigényessége az évi primerenergia-felhasználás [toe/év vagy GJ/év] és a GDP (Gross Domestic Product) [USD/év] hányadosa, míg az energiahatékonyság az energiaigényesség reciproka (1. táblázat). A nemzetközi statisztikák gyakran az egy főre eső primerenergia- [toe/főév], villamosenergia-felhasználást [kWh/főév] adják meg. 1. táblázat: Ország csoportok energiaigényessége [USD/GJ] Világátlag Fejlett országok Volt szocialista országok Fejlődő országok
30 60-100 20-30 5.10
Energiaigények, energiafelhasználás csökkentése Az energiaigények, és ez által az energiafelhasználás csökkentése! - Hő: jól hőszigetelt épületek, kisebb hőfelhasználású technológiák; - Üzemanyag: kisebb fogyasztású autók. - Villamos energia: jobb hatásfokú erőművek, kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés, takarékos fogyasztású berendezések. Mindhárom területen a fogyasztói szokások megváltozása (kisebb helyiséghőmérséklet, tömegközlekedésre átállás, áramfogyasztók kikapcsolása). 1. Fűtési hőigény, hőfelhasználás A fűtési hőfelhasználás az épületek fűtési hőigényének csökkentésével és ennek megfelelően a fűtési időszak rövidülésével mérsékelhető (1. ábra). A fűtési hőigény a külső levegő hőmérséklet (tl) függvényében közel lineárisan változik a fűtési szezonban (4380 h/év). A déli tájolású, jelenlegi energetikai előírásoknak megfelelő, új épületek létesítése mellett feltétlenül szükséges a meglévő és felújításra alkalmas épületek hőigényének csökkentése műszaki megoldásokkal: - nyílászárók cseréje, - az épületek új előírásoknak megfelelő szigetelése, - a kisebb hőigénynek megfelelő fűtési rendszerrel és - új szellőztetéssel. E műszaki megoldások következménye, hogy a fűtési időszak lerövidül, ami a fogyasztói magatartás megváltozását is igényli. Az intézkedésekkel megközelíthető a fejlett EU országok jelenlegi fűtési hőfelhasználása, 70 kWhth/m2év (252 MJ/m2év), mert hazai lakások hőfelhasználásának átlaga 220 kWhth/m2év ennél háromszor nagyobb (1. táblázat).
Relatív fűtési hőigény időtartam diagram (tb=20 oC)
1,000
1,000
0,900
0,900
0,800
0,800
0,700
0,700
0,600 qFo=1,0 qFo=0,7
0,500
qFo=0,5 0,400
fűtési hőigény [kW]
relatív fűtési hőigény [kW]
Relatív fűtési hőigény a levegőhőmérséklet függvényében (tb=20 oC)
0,300
0,600 qFo=1,0 0,500
qFo=0,7 qFo=0,5
0,400 0,300
0,200
0,200
0,100
0,100
0,000 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0,000
10 11 12
0
500
1000
1500
levegőhőm érséklet [oC]
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
időtartam [h/év]
1. ábra 2. táblázat: 70 m2 alapterületű lakás fűtési hőigénye Fogyasztó
Fajlagos fűtési hő
2
(τ=4370 Q
kWhth/m év 220
MJ/m év 792
kWhth/év 15400
MJ/év 55440
h/év) [kW th] 3,516
140 (-36 %)
504
9800
35280
2,237
70 (-68 %) 10 (-95 %)
252 36
4900 700
17640 2520
1,119 0,160
2
Meglévő lakásállomány átlaga Meglévő lakások hőigénye az elvárt csökkentés után Új energiatakarékos ház Passzív ház
Fűtési hő 70 m lakásra 2
- Egyedi és távfűtés: a fűtési hőigény legalább 30 %-os (jelenlegi átlaghoz képest) csökkentése a meglévő lakásoknál (épületeknél), míg az új, energiatakarékos lakásoknál (épületeknél) 68 %-os csökkentése (energiatakarékos épületek), valamint a központi fűtések egy részénél a tüzelőanyag megváltoztatása. - Távhő: a földgáz-tüzelésű gázturbinás és gázmotoros alap fűtőerőművek helyett biomassza (hulladék) tüzelőanyagú forróvíz-kazánok, vagy geotermikus hőforrások, vagy biomassza (hulladék) tüzelőanyagú fűtőerőművek létesítése, és meglévő földgáz-tüzelésű forróvíz-kazánok kooperációjával előállított fűtési és használati melegvíz távhő. 1.1. Egyedi fűtés A lakások fűtési hőigényének csökkentése az energiahatékonyság javításának legtöbbet ígérő területe hazánkban. A végenergia-felhasználás (2006-ban 427 PJ/év) közel 50 %-a (210 PJ/év) térfűtés. Az új lakások (épületek) fűtési hőigénye – a fejlett országoknak megfelelő színvonalú építéssel – 68-95 %-al csökkenhet, de a földgázár növekedése kikényszeríti a meglévő lakások fűtési hőigényének csökkentését is legalább 30 %-al (kb. 60 PJ/év, ami 1,76 milliárd Nm3/év földgázzal egyenértékű). Minden fogyasztónál a hőigénycsökkentés eredményezi a legnagyobb hő-megtakarítást (3. táblázat). Hazánkban közel 4 millió lakás van, amelyből 61 % egyedi gáz-, 17 % távfűtés, 17 % szén- és fatüzelésű (5 % egyéb). A felújításra alkalmas lakások számát 2 millióra, egy lakás energetikai felújítását átlagosan 1,5 millió Ft-ra becsülve 3000 milliárd Ft, ami 15 év alatt 200 milliárd Ft/év szakipari tevékenységet jelent. A 30 %-al elérhető fűtési tüzelőhő-megtakarítás kb. 90 PJ/év (280.109 Ft, 19.109 Ft/év). Erre már számos kisvállalkozás építheti működését.
Az állam kamatmentes „energia” kölcsönnel (a lakossági gázár-támogatás helyett) támogassa a felújítást megrendelő lakástulajdonosokat. 3. táblázat: 70 m2 alapterületű lakás fűtésének tüzelőanyag-igénye Fogyasztó
Földgáz 3 [Nm /év]
Szén [kg/év]
Biomassza pellet [kg/év]
Évi átlagos hatásfok Meglévő lakásállomány átlaga Meglévő lakások hőigénye az elvárt csökkentés után Új energiatakarékos ház Passzív ház
0,85 1918
0,8 3465
0,8 4331
Hőszivattyú (villamos energia) [kWhe/év] ≈1,0 6160
1038
1764
2205
3920
610 87
1103 157
1378 197
1960 280
Az épületek központi fűtése hazánkban földgáz, szén és biomassza-pellet tüzelésű kazánból, valamint hőszivattyús fűtéssel történhet. A tüzelőanyag- és villamosenergia-árakkal meghatároztuk, hogy a lakossági fogyasztó milyen fűtésköltséggel számolhat az idén, ill. 10 év múlva (4. táblázat). A számítás azt mutatja, hogy a legnagyobb költségcsökkenést az épületek hőigény-csökkentése eredményezi, ezért az elkövetkező 10-15 évben a meglévő lakások (épületek) legalább 30 %-os átlagos hő-megtakarítását kellene elérni. 10 év múlva a földgáznál olcsóbb lesz a szén- (25 %-al) és pellet-tüzelés (15 %-al), a hőszivattyús fűtés olcsóbbá csak az energiatakarékos házaknál válik, ezért elterjedésük főleg az új (energiatakarékos) épületeknél várható. 4. táblázat: 70 m2-es lakás fűtésének költsége idén/10 év múlva [eFt/év] Fogyasztó
Földgáz
Szén 190,6/270,3
Biomassza pellet 216,5/308,4
Hőszivattyú (villamos energia) 207,1/294,7
Meglévő lakásállomány átlaga Meglévő lakások hőigénye az elvárt csökkentés után Új energiatakarékos ház Passzív ház
201,4/339,5 109,0/183,7
97,0/137,6
110,2/157,0
131,0/187,6
64,0/108,0 9,1/15,4
60,7/86,0 8,6/12,2
68,9/98,2 9,8/14,0
65,9/93,8 9,4/13,4
A fűtési módok összehasonlításánál ma már figyelni kell a CO2-kibocsátásukra. A számított CO2-kibocsátás (5. táblázat) azt mutatja, hogy itt is a legnagyobb csökkentést az épületek hőigényének csökkentése eredményezi, ill. jogilag a biomassza CO2kibocsátásmentes, ezért el kell érni, hogy a földgázról átállók többsége a biomasszát válassza a szén helyett (pl. CO2-adóval). A hőszivattyús fűtés CO2-kibocsátását a villamosenergia-termelés dönti el: Az erőművek minél több villamos energiát állítanak elő karbon-mentes nukleáris és megújuló energiaforrásokból, annál kisebb lesz a fűtéshez felhasznált villamos energia CO2-kibocsátása. A jelenlegi 0,60 kg CO2/kWh kibocsátást a fosszilis tüzelőanyagú hőerőművek, az atomerőmű, a megújuló energiaforrások és az import villamos energia együtt eredményezi.
5. táblázat: 70 m2 alapterületű lakás fűtésének CO2-kibocsátása [t/év] Fogyasztó
Földgáz
Szén 3
Biomassza pellet ≈0
Hőszivattyú (villamos energia) ≈0/0,60* [kg/kWh] 3,758
Fajlagos CO2-kibocsátás 1,89 [kg/Nm ] 2,17 [kg/kg] Meglévő lakásállomány 3,625 7,519 átlaga Meglévő lakások hőigénye 1,962 3,418 1,708 az elvárt csökkentés után Új energiatakarékos ház 1,153 2,394 1,196 Passzív ház 0,164 0,341 0,171 * A villamosenergia-termelés CO2 kibocsátása 2006-ban 17,1 Mt, az értékesített villamos energia 28,9 TWh [3].
A hazai energiapolitika az elkövetkező 10-15 évben 2-2,5 millió, köztük 0,65 millió távfűtéses lakás, kisebb hőigényű fűtését kívánja megvalósítani 150-200 ezer lakás/év ütemben. A fejlett EU országok lakásainak átlagos fűtési hőfelhasználása 70 kWhth/(m2év) (252 MJ/(m2év)), míg a hazai lakásoké 140-250 kWhth/(m2év) (500-900 MJ/(m2év)) tartományban változik, tehát a fűtési hőfelhasználás felével, kétharmadával csökkenhet. Ha a terv megvalósul, az épületek fűtési hőigénye átlagosan 30 %-al, hőfelhasználása 50 %-al csökken a műszaki átalakítások (az épületek jó hőszigetelése; zárt, napsugárzás hőjét jól hasznosító nyílászárók; kisebb fűtési rendszer; új szellőzési rendszer) valamint a fűtési szezon rövidebb időtartama eredményeként. Kérdés persze, hogyan viszonyulnak a rövidebb fűtési szezonhoz a fogyasztók. 1.2. Távfűtés 2006-ban hazánkban 271 db távhőrendszer volt, 9.724 MWth beépített kapacitással, 5.634 MWth csúcshőigénnyel, 20.265 TJ/év lakossági és 4.386 TJ/év közületi, összesen 24.651 TJ fűtési hővel (53 %). A lakossági és közületi használati melegvíz (15 %) 6.923 TJ/év, az ipari hő (32 %) 14.656 TJ/év, az összes hő 46.200 TJ/év (1,6 milliárd Nm3/év földgázzal (forróvízkazánban előállított hővel) egyenértékű), míg a kapcsoltan termelt villamos energia 6280 GWh volt [2]. A fűtés (4370 h/év) átlagos hőteljesítménye 1570 MWth, a használati melegvízé (8760 h/év) 220 MWth, az ipari hőé 465 MWth, a fajlagos villamosenergia-termelés 0,489. Amennyiben az összes távfűtött lakás és közületi épület fűtési hője 30 %-al csökken (a hálózat 10 %-os (1600 TJ/év) hőveszteségével számolva), akkor a fűtési távhőből kb. 7.100 TJ/év megtakarítható. Ennek következtében a termelt fűtési hő kb. 16.000 TJ/év-re (-553 MWth) csökkenhet, ami forróvíz-kazánokkal 208 millió Nm3/év földgáz- és 395 et/év CO2kibocsátás megtakarítást eredményezhet. A fűtési hőigények csökkentésében nem érdekeltek a gáz- és távhőszolgáltatók, mert az értékesített földgáz (távhő) mennyiségének 30-95 %-os csökkenése e vállalatok gazdálkodását – a meglévő kapacitások mellett – veszteségessé teszi. A legnagyobb fogyasztócsoport a lakosság és szolgáltatások, érdekeiket pedig az állam képviseli. Az épületek fűtési hőigényének csökkentését az államnak kell kezdeményezni, a lakosságot pedig támogatni a hőigény-csökkentésben. Az elmúlt évek „utcát fűtött”gázár-támogatása (80-100 milliárd Ft/év) helyett nagyságrendileg megegyező (200-300 milliárd Ft/év) támogatott kamatú hitellel, évente 130-200 ezer fogyasztó hőigényének csökkentésével az állam 10-15 év alatt célba érhet. A támogatott hitelt a fogyasztók – az aktuális tüzelőanyagárral számolt –
megtakarításból visszafizetik, ezért csak a visszafizetés után csökken, de akkor jelentősen a fűtésszámla. A hazai távhőellátásban a földgáz tüzelőanyagú, ezért versenyképtelen, kapcsolt energiatermelő blokkok helyett az alaphőigényre hazai biomassza (kisvárosokban) és hulladék (nagyvárosokban) fűtőművek és fűtőerőművek létesítésének elősegítése az üzemelő gázturbinák (20 év) és gázmotorok (15 év) élettartamának lejárta után. Biomassza (hulladék) energetikai hasznosítását csak hő- vagy kapcsolt hő- és villamosenergiatermeléssel szabad engedélyezni, mert e tüzelőanyagok közvetlen villamosenergia-termelésre való alkalmazása (jelenlegi hazai gyakorlat) rendkívül pazarló a kis hatásfokuk miatt. ● Hatékonyabb energiaigények A villamosenergia-felhasználás az energiatakarékos háztartási gépekkel, lámpákkal, az üzemanyag-felhasználás kis fogyasztású gépkocsikkal és megfelelő színvonalú tömegközlekedéssel mérsékelhető. A hazai távhőellátás tehát évről-évre növekvő beépített többletkapacitással bír majd, és kérdés, ki fogja megfizetni a „leépülő”, döntően földgáz-tüzelőanyagú többletkapacitás (hőforrás, távvezeték, fogyasztói hőközpontok) „befagyó” költségét? 1./ A meglévő lakások (épületek) fűtési hőigény-csökkentésének elősegítése, támogatása: A kb. 2 millió (átalakításra érdemes) lakás fűtésének korszerűsítése 1,5 millió Ft/lakás árral becsülve 3.000 milliárd Ft beruházási költséget (200 milliárd Ft/15 év) igényel, és jelentős hazai szakmunka-igényt generál. Persze ki kell alakítani a különböző épületek hőigénycsökkentésének komplett, megfelelő műszaki színvonalú technológiáját, és számos építőipari cégnek át kell állni erre. A kb. 2 millió lakás hőigényének 30 %-os csökkentése a felhasznált földgáz térfogatát (60 m2 átlagos alapterületű lakással becsülve), lakásonként 750 Nm3/év, kb. 1,5 milliárd Nm3/év-el, CO2-kibocsátását pedig 2,6 millió t/év-el csökkenti. (A térfűtés (210 PJ/év) egyenértékű földgáz-felhasználása 6,2 milliárd Nm3/év, földgázzal számolt CO2kibocsátása 10,6 millió t/év.) ● A lakossági földgáz-felhasználás további csökkenését eredményezheti, ha az 1,3 millió központi fűtésű épület egy része (kb. 500 ezer fogyasztó) – a hőigény-csökkentés mellett – földgáz-kazánját biomassza-pellet kazánnal kiegészíti (alaphőforrás) vagy cseréli. (A növényi melléktermékekből és/vagy termesztett energianövényekből előállított biomassza-pellet tüzelésének kényelme ma már közel azonos a földgázéval, de a fogyasztóknál zsákolt pellet betárolása is szükséges.) Az 500 ezer fogyasztó átállása további 0,5 milliárd Nm3/év földgázt és 0,95 millió t/év CO2-kibocsátás takaríthat meg. Az energetikai alapanyagot termelő mezőgazdaság létrehozása több szakterület együttműködését igényli, ami hazánkban meglehetősen nehéz.
