Energiaellátás Plávics Annamária órai jegyzete Tanulmány: szabadon választott település vagy település rész energia ellátásáról. Energia szolgáltatóktól adatkérés. 7. héten leadás (5. héten már jó lenne, mert akkor még ki lehet javítani a hibákat). Legfontosabb érték a komplexitás: át kell tekinteni mindent ami az ell. Hálózathoz kötött vagy nem: pl. tűzifa (becslés %-ban) milyen mértékben és honnan szerzik be. Internet, mint forrás, Forrásmunka készítés: - szerző, szerzők; - mű címe; - kiadó; - évszám; - napot is meg kell adni, ha internetes.
Tanulmány felépítése: Település bemutatása: -
(térkép) részletes térkép is → A/3-as méret;
-
szerkezeti vázlat (melyik rész milyen jellegű);
-
hol helyezkednek el a transzformátorok, fő vonalak (elektromos vezetékek, gázvezeték) térképen is jelölni.
Energia
fogyasztókról
fogyasztók).
információgyűjtés
Önkormányzati
létesítmények
(lakossági,
kereskedelmi,
felhasználásának
ism.
ipari (suli,
önkormányzat, stb.) Jelenlegi ellátás rendszere (hálózathoz kötött, vagy hálózattól független) úttest alatt, föld felett +alatt, távfűtés járda alatt. Megújuló energia: tűzifa is ide számít, de csak akkor, ha a felhasználás üteme nem nagyobb a termelés üteménél. Energiaellátás értékelése: -
biztonsága,
-
milyen veszélyforrásokat rejt az ellátás (pl. Pécs és Orfű között az erdőnél áll. veszély helyzet volt. Hó esetén letörtek az ágak s
elszakították a vezetékeket. Vagy például olyan területen van, ahol nehezen megközelíthető pl. lápos-ingoványos terület.) Rendelkezésre állás időbeli korlátai: -
meleg víz ellátás éjszakai (vezérelt) áramról,
-
ha valami miatt át kell állni másik energiaforrásra.
Ár tarifa rendszer vizsgálata: Üzemvitel, karbantartás: szerelők, karbantartó személyek, vagy szerződést kötöttek egy céggel. Hatásfok, veszteségek: kazánon van-e pl. van automatika vagy nincs (gázkazánon általában szokott lenni → kondenzációs kazánok) Elosztó vezetékek fűtetlen vagy fűtött térben (önkormányzati tulajdonra vonatkozik) Hulladék elhelyezés: pl. fahamu (pécsi erőmű eladja a mezőgazdaságnak a hamut) Környezetvédelmi szempontok Az ellátás minősége, megelégedettség, hiányosságok, panaszok: fejlesztésnél nagyon fontos Az energiaigény várható alakulása Az energiaellátás fejlesztésének javasolt stratégiája (nálunk a termálvíz használata)
Energiahordozók osztályozása előállítás szerint 1, Primer = elsődleges Szilárd folyékony és gáznemű energiahordozók Fontos szempont az átalakítási hatásfoka (valamilyen más energia hordozóvá alakítjuk át pl. hőenergia) -
üzemviteli
jellemző
(olyan
üzemeltetési
kérdések,
mint
pl.
automatikusan működik –e vagy kezelőt igényel), -
karbantartás (megelőző karbantartás, tisztítás, ciklikus nagyobb beavatkozások pl. egy szivattyú 10 évig működik, ezért 10 évente le kell cserélni),
-
hulladékkezelés,
-
környezeti terhelés (légnemű → jó helyre száll-e, folyékony,szilárd),
-
2, Szekunder = másodlagos: primer hordozók átalakításával jön létre pl. el. energia és távhő a távhő energiahordozó közege: gőz vagy forró víz (100 C° felett) nagy nyomással használati meleg víz, hogy az épületbe ne kelljen plusz tárolókat rakni. Tömbfűtés: nincs szükség a forró vízre, meleg vízzel megoldható. A szempontok ugyan azok, csak az előállítás helyén viszont ehhez hozzáadódik a szállítási veszteség → kisebb mint ha sok kis apró készülékek lennének (nem gazdaságos, ha pl. az erőmű helyett mindenki saját maga üzemeltetne egy generátort)
Helyszínre juttatás szerint: 1, vezetékes (hálózathoz kötött): elektromos energia, gáz ellátás, távhő Szempontok vizsgálata: csatlakozás lehetősége és ktg-e (kell-e fizeti a csatlakozásért és milyen összeget) → fejlesztési igény lehetősége Vételezési korlátok: teljesítményben, időbeni 2, hálózattól független: helyszínen keletkező forrás: - begyűjtés, - előkészítés, - tárolása az energiahordozónak (lehet termeszteni, pl. energia erdő) aprítást igényel, mikor lehet egyáltalán begyűjteni helyszínre szállított: szén, fa, más biológiai a. folyékony: olaj, cseppfolyósított gáz (palackos vagy tartályos) tárolási kérdések: helyigény, pl. a szenet nem lehet 1,5 m magasabban egymásra rakni, mert ön gyúlékony.
Primer energiahordozók: tüzelőanyagok Felszabaduló energia az anyagokban kötött, kémiai és nukleáris energia formájában van jelen Tüzelő anyagok: - szénhidrogének, - szén, nukleáris energia (urán, tórium)
Termelése mindig valamilyen bányászati termesztés, mely lehet terület elhelyezkedése szerint: -
külszíni (tájsebet okoznak)
-
mélyművelésű (felszínen csak akna torony és kiszolgáló épületek vannak).
Tüzelőanyagok termelésekor valamilyen keveréket kapnak pl. idegen anyag → szükséges egy előzetes feldolgozás, ami ott a helyszínen történik.
Tüzelőanyag felhasználása: 1, szén: közvetlenül feldolgozás nélkül is felhasználható - ha van feldolgozás, akkor van maradéka is. → lépcsős feldolgozás: különböző minőségű - legtöbbször az erőművek felhasználási maradékot kapnak (villamos energia fejlesztése) - lehetséges felhasználás még a szén elgázosítása → az összhatásfok jobb. 2, kőolaj: -
frakciók
szerint
történő
szétválogatás,
finomítás
(benzin
a
legfinomabb) -
gázolaj, üzemanyag, tüzelőanyag, sűrű tüzelőanyag (kátrány) → ipari felhasználások
-
ipari (műanyaggyártás) és energiahordozó termékek
3, földgáz: - feldolgozásuk során keletkeznek ipari és energiahordozó (PB gáz → sokkal komolyabb előállítást igényel) termékek 4, nukleáris: kibányászott kőzetben a maghasadó anyag kis mértékben van, ezért dúsítják.
Feldolgozás
terméke
a
fűtő
elemek
és
ezeket
szállítják
atomerőművekbe.
Tüzelőanyagok „kötött” energiája: Qü = mü x Hü (tüzelő anyag tömege x égés)
Hü = foszilis tüzelőanyag = fűtőérték
Kötött energia az olajban 42 MJ / kg Földháznál ~ 47 MJ / kg ~ 34 MJ / Nm3
az
szén esetében pedig ~ 28 MJ / kg (hazai szenek lignit 6-7 MJ / kg, barnaszén 8-12 MJ / kg, lakossági 12- 15 MJ / kg) A fosszilis tüzelőanyagoknál egy kiégési szinttel lehet számolni. Az eltüzelés után mennyi hasznosítható anyag marad benne. Nyomott vizes reaktorok 30.000. kW nap/kg → 2600 Giga J / kg
Megújuló energiák: Jellemzően a természeti folyamatok eredményeként keletkező energia → nem csökkenő forrás Fajtái: - napsugárzás: (átvitt értelemben földi energiahordozók, mint napenergia) közvetlen hő hasznosítás, elsősorban meleg vízellátás - szél: önmagában nem mindenütt elegendő → vizsgálat - víz: helyzeti vagy mozgási energiáját átalakítva - biomassza: a termelés és a felhasználás üteme hogyan viszonyul egymáshoz Halmazállapotuk szerint van: - szilárd (fa), - folyékony (dízel) - és légnemű -
Hulladék: szennyvíztároló üzem
-
Árapály, hullámzás energiája (tenger hullámzás kinematikáját alakítják át)
-
Geotermikus
Hulladék tüzelőanyagok: elég rendesen újra termeljük -
lakossági és kommunális hulladék
-
- ipari termékek hulladéka (faipari termékek) ezeknek az eltüzelése 2 x-es haszonnal jár
-
problémái: különböző kibocsátások. Egy hulladékégető mű nem csak környezeti terhelést, de környezeti sebet is okozhat.
-
Szelektív hulladékgyűjtés.
Szekunder energiahordozók: primer energiahordozók előállításával jön létre villamos energia
villamos jelenség: van valamilyen mechanikai energia jellemzően forgó mozgás. Hőenergiát a turbina átalakítja és egy gerjesztett mágnes... kis veszteséggel és nagy távolságra szállítható felhasználás helyszínén nagy hatékonysággal felhasználható pl. hőenergiává alakítom át. Azt a helyet ahol átalakítják ezeket a tüzelő anyagokat elektromos energiává erőműveknek nevezzük. Fűtőerőmű → hő és elektromos energia fűtőmű → hőenergia Hőenergia:
mint
szekunder
energiahordozó
(Hőmérséklet
eloszlás
inhomogenitására létrejövő transzport mennyiség) hőhordozó hő átadó képessége. Egyes részei: egy kazánban milyen hőmérséklet van: -
Tűztérben nagyobb a hőmérséklet, mint a víztérben
-
Felmelegített közeget csővezetékben szivattyúmozgással elszállítjuk.
-
Radiátorban nagyobb a hőmérséklet a levegőhöz képest.
Primer energiahordozókat fűtő művekben átalakítva hőt kapunk. Hőhordozók: alapvetően a víz (meleg- forró víz vagy gőz) Lehet még: - a levegő (légfűtési rendszerek) - Termo olaj
1. ábra Energiaforrások csoportosítása:
koksz: nagy fűtőértékű → kohókban használják szénbrikett – összepréselt széndarabkák bányagáz pl. szénbányában fagáz – a fa elgázosításából származó gáz → kis kazánoknál jól szabályozhatók olajgáz: finomabb frakciót gázosítanak el ilyen volt régen a pécsi város gáz OCR: technológiai könnyen párolgó folyadék gőzét hasznosítják a turbina meghajtásához.
Felhasználhatóság Különböző energiaforrásokat mire lehet használni? -
elektromos energia: (bármire hőenergia, fényenergia, mechanikai) legdrágább energiahordozó Magyarországon → nem lehet csak elektromos energiát alkalmazni.
-
gáznemű, folyékony szilárd: hőtermelésre → egy lépcső technológia (elégetik aztán kész), → többlépcsős technológia: bármire alkalmazzák. Gázmotor: fagázból is és vezetékes gázból is. A gázmotor hő és elektromos energiát is ad. Fűtő művekben gazdaságosabb, mint egy
lakásban. Gázturbina: gázzal nem gőzt fejlesztenek, hanem az elégetés során azzal hajtják meg a turbinákat, nem pedig vízgőzzel. -
Táv hő: csak hőszolgáltatás, de a gőz már lehet technológiai is. Olyan berendezések (abszorpciós hűtőgépek), melyek hő felhasználásával hűtőgépeket állítanak elő.
Energiahordozók szállítása Megkülönböztetünk: 1, elosztási funkciót: szervezeti rendszer, termelők és a fogyasztók közötti kereskedelem. Ehhez kapcsolódik egy területi funkció, hogy magát az energia hordozót szállítjuk. 2, szállítási funkció 3, Tárolás: a szállítás elosztásának lehet egy köztes funkciója a tárolás. Különböző energiahordozóknál különböző módon az egyenletesség a célra vezető. Viszont a felhasználás egyenetlen. A nap különböző szakaszaiban (periodikus) változások vannak. Ehhez még a hőmérsékletváltozás is kapcsolódik. Nyáron van egy hidegebb és egy melegebb időszak. A tárolók célja tehát az üzembiztonság biztosítása.
2 ábra: szállítás:
Kőolajnál a nyersolaj szállítása vízen vagy távvezetéken (viszonylag energia igényes a sűrűsége miatt) történik.
Földgáz: alacsony hőmérsékleten, nagy nyomáson történő cseppfolyósításakor lehet vízen szállítani.
3. ábra: energiaellátás rendszer struktúrája
4. ábra: energiaellátás folyamatábrája:
Felhasználás (ellátás) tervezésének alapvető szempontjai: (a fontossági sorrend változhat) 1, az ellátás biztonsága: van-e valamilyen korlátozás az energiaellátásban (szezonális korlát, rendkívüli esetekben való korlátozás → gázszolgáltató meghirdeti az 1 fokú készültséget → tartalék tüzelésre kell átállni, nappali és éjszakai áram) 2, ár tarifa rendszer: szállítás, üzemvitel, karbantartási, amortizációs költséget is bele számít. Pl. gázfűtés és távfűtést úgy hasonlítanak össze, hogy megnézik az egységárat, de nem veszik figyelembe, hogy mit is tartalmaz. A gáznál rájön az egységárra az alapdíj, tüzelési berendezés karbantartási, beszerelési ktg, ha elromlik, van üzem kiesés is. Ezzel szemben a távfűtésnél van egy hő díj és alapdíj. Az alapdíjban benne van az üzemeltetési és egyéb költségek, míg a gáznál ezt a fogyasztóknak kell megfizetni → olcsóbb a gáz. 3, üzemvitel, karbantartás: van egyszer egy költség és az avval járó intézkedések pl. személyzet → szerződés egy céggel stb. 4, hatásfok, veszteségek: 5, Hulladék elhelyezés: táv hőben ez benne van 6, környezetvédelmi szempont: mennyire lesz egészséges a környezet ahol élünk. 7, egyéb különböző tényezők (pl. tüzelőolaj- útadó) a tüzelőolaj és a gázolaj (buszok teherautó üzemanyaga) nem vált el élesen a tüzelőanyagtól, és ezért fizetnek útadót a kamionosok, miközben a kazán nem tett meg egy métert sem ☺ 8, célszerű felhasználás: -
elektromos energia: Magyarországon nem célszerű megoldás, mert nagyon drága → csak arra használjuk, amit mással nem tudunk pl. világítás, gépek hajtása stb.
-
klimatizálás: abszorpciós hűtőgépek alkalmazása az elektromos helyett.
-
Abszorpciós hűtőgépek megjelentek nagy méretben is, nagy irodaházaknál.
-
Gáznemű, folyékony, és szilárd tüzelő: (hőtermelés) Párhuzamos kapacitás kiépítése → növeljük az üzembiztonságot. Kettős fűtés: gáz
és elektromos áram, → így ha valamelyikben hiány van, nem okoz gondot és zavart.
Energia ellátás tervezése: Ellentmondó szempontok: többfajta energiahordozók: -
nagyobb ellátási biztonság
-
rugalmasabb alkalmazkodás a különböző árakhoz
-
a célunk az, hogy feladatunknak legmegfelelőbb energiahordozó használata
-
párhuzamos kapacitások kiépítése, fenntartása
-
elkerülhetetlen: villamos energia ellátás
-
területfejlesztési terv, koncepció: tömbfűtés, csoportfűtés, távfűtés (ha kicsi a fogyasztás és ki van építve a táv vagy a csoportfűtés, akkor nem érdemes bevezetni a gázt. A panel épületben régen nem volt szabad bevinni a gázt.
Energia koncepció: függ, hogy milyenek a területfejlesztési elképzelések Energia stratégia: távlati gondolkodásba beleilleszkedjenek, több konkrétumot tartalmaz, mint az energia koncepció. Hosszú távú koncepciótól el lehet térni bizonyos esetekben pl. EKF kapcsán. Rendezési terv
Energia hatékonyság: Összehasonlíthatóság alapja: fontos szempont hogy melyik felhasználás hatékony, ehhez viszont fajlagos mutatók képzése szükséges. Pl. fűtött légtérfogat, alapterület, személyek száma (pl. meleg víz vagy világítás esetén), termelési egység, stb. alapján. GDP-re vetítve mekkora a fajlagos érték. → egységnyi termelésre vetítve mekkora energiát használ fel. Normalizálás: időjárás függő, mért adatok átszámítása átlagos meteorológiai évre. Ugyanazt az épületet akarom vizsgálni beavatkozás előtt és után. Megnézik a tavalyi átlagos külső hőmérsékletet, és hogy meddig tartott a fűtési időszak. Ugyan ezt megmérik idén is és ebből számítják a fűtési hőfok hidat.
Fűtési hőfokhíd: G = ∑ ti átl. – te átl. (lehet napi átlag, vagy órai átlag) Mértékegysége: NF (nap, fok) ÓF (óra,fok)
1 számú rajz:
1, azt szeretnénk, hogy a belső hőmérséklet állandó legyen (ti) 2, a nyárról nem beszélünk, mert az a hűtési hőfok híd 3, egy adott épület a fűtési energia értéke a külső és belső hőmérséklettől függ 4, ha a te (azaz a külső hőmérséklet) magasabb, mint a belső, akkor nincs fűtési igény 5, viszont ha már kisebb, mint a belső akkor van igény, és ez arányos a hőmérséklet különbséggel. tfh = fűtési határ hőmérséklet (ez alatt kell működtetni a fűtést) ti és tfh közti energia belső hő fejlődésből származik: pl. világítás, emberek, stb. és a napsugárzásból ahogy a hőszigetelés javul, úgy a tfh határ lefelé tolódik. 3000 NF körül van a napi fűtési hőfok híd. Órákban kifejezve ennek a 24 x-e 72.000 ÓF. Pályázatokhoz szükséges hő technikai számítást végezni, melyet a pályázatot megelőző év fogyasztása alapján kell számolni. A probléma pedig az, hogy az egyik év nem hasonlítható a másikhoz. Mennyi a várt energia megtakarítás, nem tudjuk, mert ez évről évre változik. Ha normalizált értékek alapján történne a számítás van bene egy konvergencia. Tehát lehet, hogy nem lesz ugyanolyan érték, de közelítene egymáshoz.
Technikák, módszerek: energetikai audit, energetikai átvilágítás: múltbeli adatokkal foglakozik, 5 évre visszamenőleg elemzik a fogyasztást. Itt-ott végez pillanatnyi mérést pl. szabályzók működését monitoring (megfigyelés): jelen értékű dolog. Elindítom ma és figyelem a fűtési időszakban. Adatokat gyűjtök, majd feldolgozom, értékelem és következtetéseket vonok le. Tud figyelmeztetni is pl. ha csőtörés van valahol → még azt is meg lehet oldani, hogy ilyen esetekben avatkozzon is be. Targeting (célkitűzés): van egy bizonyos célkitűzés. -
Pl. 5 éven belül csökken 30 % - kal
-
Mindenképpen reálisnak kell lennie
-
Milyen eszközöket kell hozzá rendelni: pü-i, műszaki, személyi követelményei, hatásai vannak, hogy teljesüljön.
Energiacímkézés: (labelling): Háztartási gépek: tartalmaz abszolút értékeket, % értéket, pénzbeli értéket és minősítési besorolást (A,B,C) is tartalmazhat. EU direktíva alapján bevezették, hogy az új épületeket minősítik. Ez a minősítést át kell adni a bérlőnek, ha hosszú távú bérlőről van szó. Tanúsítás: ne tartalmazzon használótól, használattól függő értékeket, tehát normatív adatot használ. Az audit ezzel szemben csupa tény adaton alapul (felhasználói magatartás is benne van). Szerepelhetnek olyan javaslatok, hogy a felhasználói magatartás pl. változzon meg úgy, hogy pl. 4 C º - kal csökkentse este a fűtést. Energia számlákat is fel lehet használni. Termográfia: olyan eszközöket használ, mely a felületek hőmérsékletét jeleníti meg és színeket rendel hozzá. → épületek hő technikai minősítése → és csak hideg időben lehet ezeket a méréseket végezni.
Energiapolitika, stratégiai célok: Az energia ellátás diverzifikálása (több lábon állás) és a volt SZU-tól való függőség csökkentése, kiküszöbölése. Alapvetően orosz országot jelenti, de Ukrajna is erősen benne van.
Célkitűzésünkben sokkal nagyobb volt a csökkentés, mint amit ténylegesen sikerült elérni. A hatékonyság és a rugalmasság növelése az energia szektorban, az energetikai vészhelyzetekre való gyors és rugalmas reagálás. Hatékonyság alatt sok mindent érthetünk,
kezdve
az
energia
hatékonyságtól
az
energiaellátó
rendszer
hatékonyságáig (új épületek jobbak, mint a régiek, és a régiek is jobbak lettek. → csökkent a függőség is. Mivel kevesebb a fogyasztás tartalékolni tudunk. Az energiaellátó rendszerek hatékonyabbak legyenek mind műszaki mind szervezeti szempontból. A vészhelyzetekre való gyors és rugalmas reagálás javult, mert nagy tároló kapacitású tárolók épültek, ami azt a feltételt segítik. Az energiaellátás környezetvédelmi szempontból fenntartható biztosítása: fosszilis anyagú energiaforrások környezetvédelmi szempontból nagyon eltérőek, és veszélyűek. Elektromos energia: Paksi atomerőmű 40 % az ország energia ellátásának → nincs légköri szennyezése, de probléma a kiégett fűtőanyag elhelyezése tárolása. Széntüzelésű erőművek visszaszorítása → egy részük már gáz tüzelésűre állt át. Ugyan azt a mennyiséget jobb hatással tudják előállítani. Biomassza, fatüzelésre ált át. A földben egy elgázosítással hozzák ki a szenet, ami jobb mint a szilárd anyag, mert gáznemű anyag lesz belőle és azt hozzák fel a felszínre. Megújuló energiaforrások: EU - s direktívák vannak erre vonatkozóan. Energiaellátás hatékonyságának javítása: Pécsen sokat javult a távfűtés hatékonysága Torzítatlan energia árak, amelyek lehetővé teszik a piacok hatékony működését. Energia hatékonyságot csírájában fojtották meg a torz árak. Torzítatlan energiaárak mára még nem teljesen teljesültek, de már nem célkitűzés. Szabad és nyílt kereskedelem és biztonságos befektetési keretek: az energia monopóliumok megtörése volt a cél. Egy csőre csatlakoztunk, amihez egy szolgáltató tartozott. Nagy fogyasztóknál ez már működik. Együttműködés az energetikai piac valamennyi szereplője között. Az együttműködés túl jól jött létre, mert a céllal egy ellentétes dolog alakult ki. Monopóliumok jöttek létre. Pl. Pécsen ugyan az a német cég adja a gázt és az elektromos áramot. Privatizáció
Intézményi szerkezet: Magyar energia hivatal (MEH): hatóságként működik. Gáz és a villamos energia ellátás engedélyezése, árszabályozás (a kormány az árpolitikai céljait a MeH-en keresztül érvényesíti) energetikai adatok összegyűjtése, elemzése, az energetikai statisztikák hivatalos forrása. Műszaki Biztonsági Főfelügyelet: a műszaki termékek, berendezések és létesítmények hatósági engedélyezési, ellenőrzési illetve felülvizsgálati tev.-e (hatóságként működik) Atomenergia bizottság: nukleáris biztonsági feladatokat felügyeli Magyar Bányászati Hivatal: (a gáztól a szénig minden, ami a földben van, az ő felügyelete alá tartozik) Bányászati feltáró és termelőkoncessziók működtetése a bányászati olaj- és gáztermelési biztonság és a csővezetékek működtetésének felügyelete.
Tarifarendszer Általánosságban a vezetékes ellátásban milyen tarifa rendszer van: 1, egytarifás korlátozás nélküli: időbeni korlát nincs, csak teljesítmény korlát van. A háztartási fogyasztók nagy része ilyen 2, Éjszakai- csúcsidő kizárásos: völgyidő kihasználása, mely az épületen belül külön vezetéken van kiépítve. Ezt az áramot a központból vezérlik és külön óra szükséges az épületben. Területenként eltérő lehet, attól függően, hogy a nappali áram és az éjszakai áramfogyasztás mekkora. 3, két vagy több tarifás rendszer: mérőórán két vagy több tárcsa van → nincs külön kiépítve vezeték → ebe az a jó, hogy én állítom be, hogy mi menjen éjszakai áramról és mi nappaliról. 4, teljesítmény lekötés: alapdíj (mennyi kW teljesítményt köt le a hálózatból) + fogyasztott energia díj: főleg nagy fogyasztókra jellemző. Ha túllépjük, a teljesítményt nem old le a biztosító, hanem büntető díjat kell fizetni.
Vezetékhálózatok elrendezési lehetőségei 1, sugaras: minden fogyasztóhoz egyetlen útvonal tartozik. Keresztmetszet a fogyasztással arányosan csökken. Költséghatékonyabb. Hosszú vezetékeknél alkalmazott megoldás.
2, Körvezetékes: minden fogyasztó 2 úton kaphat energiát → sokkal biztonságosabb, mert ha bárhol hiba van a másik útvonalon még használható. Több betáplálás is lehet. Sokkal többe kerül, mert a keresztmetszet állandó, mégpedig maximális, hogy a teljes rendszert ellássa. Fontos a pangó szakaszok kialakulása, pl. vízvezetékeknél. 3, Hurkolt:
minden fogyasztó több, mint 2 úton kaphat energiát → sokkal
biztonságosabb, mert ha bárhol hiba van a másik útvonalon még használható. Több betáplálás is lehet. Sokkal többe kerül, mert a keresztmetszet állandó, mégpedig maximális, hogy a teljes rendszert ellássa. (pangó szakaszok) 4, Kombinált: helyenként sugaras (nagy távolság, kis fogyasztás) helyenként körvezetékes vagy hurkolt (sűrű szakaszok).
Megújuló energiaforrások: A fa csak akkor, ha a felhasználás üteme kisebb, mint az előállítás üteme. Negatív pl. fosszilis energiák év milliókra keletkeztek és egy két száz év alatt elhasználjuk őket. Szemben a biomasszával, annyi fát ültetek, amit elhasználok. Hulladéktüzelés: régen a környezetszennyezést az ipar okozta. A rendszerváltás után az ipar megszűnésével megszűnt ez a fajta szennyezés. Ma már ezért fogyasztói hulladékok általi szennyezés a legnagyobb. Biobrikett: feldolgozott biológiai hulladék. Energiaültetvény: azt a funkciót tölti be, hogy ugyan úgy oxigént bocsát ki. Repceolaj, alkohol: gépek hajtása: Brazíliában 40%-ban cukornádból előállított alkoholt használnak a gépekhez. Sokkal értékesebb motorok, gépek hajtására, mint tüzelőanyagként felhasználva. Napenergia: a, napelemek: elektromos energiát állítanak elő b, napkollektorok: közvetlen hő hasznosítás c, passzív rendszerek (passzív solar): építészeti eszközök (fűtés) d, koncentráló rendszerek: nagy felületről kis felületre koncentráljuk az energiát. Magas hőmérséklet →gőz → áramfejlesztés e,
vízbontás:
egyenáram
felbontja
hidrogénre
és
oxigénre→
hidrogéntechnológia → kísérleti stádium→ hidrogén hajtású autók
Vízenergia:
nagyléptékben
elektromos
áram,
kis
léptékben
technológia
(mechanikai áram). Áramfejlesztés Szél energia: áramfejlesztés, szivattyúzásra, egyéb technológia Környezeti hőenergia: levegő, talaj, talajvíz, termálvizek→ ehhez szükséges hőszivattyú. Geotermikus energia: (gyógyhatás, korróziós és üledék problémák). A kinyert víz elfolyatásával nem megújuló (Szigetvár)! A kinyert víz visszapréselésével megújulónak tekinthető Hőszivattyúval kombinálható. (~ 5 C º - os vizet préselünk vissza.)
Gázellátás: Magyarországon a gázellátás: Jól szabályozható Jó hatásfokkal használható fel A fosszilis anyagok közül a legkisebb a káros anyag kibocsátása Üzemviteli szempontból is kedvező → legnemesebb primer energiahordozó Fűtőérték: 33-38 MJ/m3 → Magyarországon 34 MJ/ m3 minnél nagyobb molekulasúlyú komponensek találhatók benne annál nagyobb a fűtőértéke (100 kPa, 15Cº) Termelés
összetétele:
nagyon
változatos
a
földkéregben
található
gázelőfordulások összetétele (többnyire paraffin olajú gázok- propán, bután, izobután, etán, metán). -
Ezek a gázlelőhelyek száraz gázok, de előfordulnak nedves gázok is. Normál körülmények között is cseppfolyós anyag is van benne. Pl. heptán, hexán, pentán.
-
Olyan alacsony az elpárlási hőmérséklet, hogy a szállítási felhasználási, kinyerési gőz formában van jelen → nem vízgőz. A vízgőz elfagyhat a csőben → védeni kellett.
-
Akkoriban idomosan készültek a csővezetékek. A meneteket kóccal tömték ki. Az a nedves gáz, amiben vízgőz volt a kóc felszívta → jól tömített.
-
A földgázokban vannak nem éghető komponensek is jellemzően a nitrogén és a széndioxid. → helyszínen rögtön ki kell választani a gázokból, hisz ezeket felesleges végig szállítani a rendszeren.
-
Tartalmazhatnak vízgőzt is. A gázállapotú szénhidrogénekkel szilárd kristályos hidrátokat képezhetnek. A földgázban levő vízgőz kifejezetten káros, mivel kristályok zárvány vegyület formájában, a vezetékekben érzékeny szerkezeteknél (pl. nyomás szabályozó szelepeknél) dugulást okozhatnak. Vagy ezek előtt vannak szűrők, amik már eldugulhatnak. → az inert összetevőket, azaz a nem éghető anyagokat még a helyszínen ki kell választani.
Feldolgozás szempontjából: 1, száraz földgáz: alig tartalmaznak cseppfolyós vagy cseppfolyósítható komponenseket. Fő alkotó részei a metán (CH4) etán C2H6) propán C3H8) bután C4H10) pentán (C5H12). Az utolsó 3 az csak 1 % alatti. 2, Nedves földgáz: kőolajat kísérő nedves gáz, mely legnagyobbrészt az olajban oldva kerül a felszínre. Ha van, valamilyen lencse alakú képződmény alul van az olaj és fölötte a földgáz. Attól is függ, hogy milyen nyomás uralkodik oda lenn. Azok az összetevők, melyek légköri körülmények között nem gázneműek, hanem cseppfolyósak pentánt, hexánt és heptánt is tartalmaznak. Nyomáscsökkentéssel lehet kiválasztani ezeket az anyagokat. Ezen művelet során a metán és az etán részaránya 30-40 % alá csökkenhet, ezzel szemben a propán elérheti a 20-25%-ot
Gáztermelés szétválasztás: Bizonyos helyeken az is előfordulhat, hogy a kőolaj kísérő gázát, visszanyomják a kőolajmezőbe, hogy ott ne csökkenjen a nyomás Ha van felesleg, akkor az is előfordulhat, hogy elégetik a földgázt (fáklyázás). Pl. Közel keleten 2/3-át Afrikában 1/3 égeti el. Nedves gázt fizikai eljárásokkal úgynevezett gazolin telepeken szétválasztják száraz és nedves gazolinra. Szétválasztásnál a hőmérséklet csökkenése mellett a nyomást növelik. Ott ahol a C atomok száma 3-nál több, a molekulák folyékony állapotba kerülnek. Nyers gazolint nyomás alatt desztillálják,→ szétválasztják összetevőikre:
-
egyrészt cseppfolyósított propán-bután gázt előállítva,
-
másrészt a ts (kondenzációs hőmérséklet) 35-100 C º között stabilizált gazolint állítanak elő.
Gáz összetevői: Miután szétválasztották, így külön termékek formájában hozzák forgalomba. Magyarországon PB-gázt nyomás alatt cseppfolyósítják, így palackokban hozzák forgalomba. LPG- Liquid Petroleum Gas - autókban is használják PB gázt a kőolaj finomítás melléktermékéből is nyernek. Magyar szabvány szerint PB gáz a C2H6-C5H12 terjed. Energetikában a Mt/é a szokásos mértékegység→ hazai fogyasztás 0,4-0,5 Mt/é-re csökkent (legnagyobb mennyiséget Oroszországból kapjuk, de van hazai termelés is → ezekben a nem éghető földgázokban többnyire CO2 található és 10°alatti CO2 tartalmú kinyert tartalmú gázt tekintik földgáznak.
A gázok kinyerése Száraz földgáz esetében a gáz 60-80 % -át a rétegnyomás a felszínre hajtja. (ez lehet akár 100 bar, a mélység pedig lehet 7-8 km is) Ha megszűnt ez a nyomás, akkor vízelárasztással 85-95% is a felszínre hozható. Több üreg szükséges → az egyik üregbe öntik a vizet a másikból pedig kijön a gáz. Azért nem lehet 100% mert az üregek nem szabályosak. Újabban alkalmazott módszerek: -
rétegek hidraulikus repesztése
-
szerkezet fellazítása kémiai robbantással. → A kis áteresztő képességű szerkezetek fellazítása, áttörése a cél.
Előkészítés a szállításhoz: A kitermelt földgázt elő kell készíteni a szállításra, mely a kinyert földgázmező melletti telepített üzemben történik. Szeparálás (a gázokhoz keveredett folyadékok leválasztása szempontjából→ előfordulhat, hogy a csővezetékeket úgy képezik, hogy ott is leválasztókat telepítenek.) A szilárd szennyezőanyagok leválasztása elektrosztatikus leválasztókkal
Szétválasztják a különbözőképpen hasznosítható frakciókat.pl. propán és a bután a nyomás növekedésével mely a szállításhoz szükséges, kondenzálódnak → nem lehet együtt szállítani a metánt ezekkel. Elsősorban a kompresszorok üzemét károsíthatják. El kell távolítani a vízgőzt, mert a gázhidrátok kiválhatnak, a földgáz szállításával→ a legjobb módszer a hűtés. Az átvezetett gázt 0 C º alatti hőmérsékletre hűtik, → addig hűtik, hogy a gáz összetevői ne váljanak jéggé. Ugyancsak ezt az eljárást alkalmazzák a kén és a CO2 kiválasztására. Abszorbensekkel is eltávolítható. Olyan anyagon vezetik keresztül, melyek elnyelik ezeket az összetevőket (alkáli só, dietalimin, vas-oxid) Kénhidrogén a legveszélyesebb, mert benne maradó vízgőz, így kénsavvá válik, mely erősen korrozív hatású.
Földgáz termelése és tárolása: Földgáz lelőhelyek: földgáz lencsék illetve földgázmezők 200-300 m mélységben gyakran olajjal együtt találhatók Fő alkotó része a metán (50-90 tf %) Napi illetve évszakos ingadozás: a fogyasztók jellege (ipar háztartás) → ha nagyon egyneműek a fogyasztók pl. lakás ott nagy az ingadozás, Míg ha vegyes, akkor kiegyenlíthetik egymást. Időjárási függőség: ha a lelőhely közelében vannak fogyasztók, akkor nem lehet gazdaságosan üzemeltetni, amelyet valamilyen csúcsra kell méretezni. De ugyan ez a helyzet, ha a fogyasztók messze vannak a lelőhelytől. → a fogyasztók közelébe tárolókat kell kiépíteni. Gáz tárolása: a fogyasztás egyenetlenségeinek illesztése a kitermelés egyenletes termeléséhez. A tárolás folyamán van szezonális és biztonsági tárolási igény. Ezek a tárolók építés szerint lehetnek: -
természetes: olyan tárolók, melyek zártak, vagy amikor ezekben az üregekben pont földgáz vagy kőolaj volt.
- mesterséges: amelyet erre a célra létesítenek Nyomás szerint is csoportosítjuk őket:
-
vannak kisnyomásúak ezen belül vizes vagy száraz
-
és vannak nagy nyomásúak
Falugáz: van egy helyi tároló, mely nem kapcsolódik az országos hálózathoz, hanem egy tartály kocsival szállítják oda a gázt és a helyi ellátásra használják. A 80-as évek közepén jött divatba ez a tárolás, de a földgáz ellátás kiterjesztésével a legtöbb helyen feleslegessé vált.
5. ábra: Föld alatti tároló:
6. ábra: Teleszkópos vizes gáztartó:
7. ábra: Kisnyomású száraz gáztartó:
8. ábra gömb gáztartó:
Alapfogalmak: Gáztérfogat: egy térfogatban levő gáz molekula száma a nyomástól, a hőmérséklettől és a térfogattól függ. Ha egy változik, a többi is változik. Milyen hőmérsékleten és milyen nyomáson, akkor lehet csak értelmezni. Üzemi gáztérfogat: (V, m3) az üzemi hőmérséklet és nyomás. Városi gáznál vízgőztartalommal együtt értjük Fizikai normáltérfogat: (Vn,Nm3) 0 C º,1 atmoszféra nyomáson, száraz állapotban elfoglalt térfogat. Gáztechnikai normál térfogat: (Vgn, gnm3) 15 C º - on ,1 atmoszféra nyomáson száraz állapotban elfoglalt térfogat. Cseppfolyósított földgáz nem = a PB gázzal, mert 161 C º - on cseppfolyósítják és ily módon 1 m3 cseppfolyós gázban 600 Nm3 gáz van Relatív gázsűrűség: Levegőhöz viszonyítva egy ugyanazon állapotú gáz sűrűségének a viszonya. Szivárgás esetén fontos, hogy merre megy a gáz. PB gázt nem szabad levinni az alagsorba. Égés hő (felső fűtőérték) beleszámít a vízgőz tartalom is. Az égéshő nem más, mint az egységnyi gáz tökéletes elégésekor a kémiailag kötött energiára jellemző átalakulási hő, ha a gáz és az égéshez felhasznált levegő kezdeti hőmérséklete, valamint az égéstermék véghőmérséklete azonos. A gáz égéstermékének egy része vízgőz. Kondenzációs kazánok jobb hatásfokkal rendelkeznek Vízgőz szám: víztéren át áramoltatják a vizet és így mérik a hőmérsékletet és a térfogatot. 20-25 C º - on a levegő nitrogén tartalma nem oxidálódik. Alsó fűtőérték: abban tér el az előzőtől, hogy az égéstermék nedvességtartalma gőz halmazállapotban van jelen. Mérése kaloriméterben. Az égőteret vízköpeny veszi körül, a víz áramoltatható. Mérik a víztömeget, ki és a belépő víz hőfokát. Levegőszükséglet: légellátási tényező. A tökéletes égéshez szükséges légszükséglet illetve a gyakorlatban szükséges többlet a keveredés tökéletlensége miatt (többlet levegő: végeredményben káros) Gázfogyasztás: egy bizonyos időtartamra lehet megadni. (ellátás tervezéséhez, szezonális tároló méretezéshez akarjuk) mindig meg kell adni, hogy V Vn vagy Vgn. Hő fogyasztás, gázfogyasztás és a felső fűtőérték szorzata Gáztermelés: a készülékben időegység alatt eltüzelt gáz térfogata. Milyen helységben helyezhető el a készülék, mert a légellátáshoz szükséges
Hőtermelés: a készülékekben időegység alatt eltüzelt gáz térfogatának és a fűtőértéknek a szorzata Hő teljesítmény: mekkora volt a készülék hő terhelése és mekkora a hatásfoka. E két adat szorzata.
Gázszállítás, gázelosztás Gázvezeték terhelése: a szállított gáz térfogatárama a megengedett nyomásesés mellett. A nyomás határok szigorúan meg vannak szabva. Szállítóképesség: a terhelés és az idő szorzata (többnyire év) munka jellegű mennyiség Terhelési tényező: a ténylegesen szállított mennyiség és a szállító képesség hányadosa Egyidejűségi tényező: főleg a fogyasztóhoz közeledve lesz éles dolog. Van egy ter.-en egy-egy várost ellátó gáz. Azon van egy bizonyos fogyasztó. Mindegyik fogyasztónak meg van a csúcsfogyasztása. Az egy időben fellépő gázterhelésének (kisebb, mint a névleges) és a fogyasztók összegzett névleges gázterhelésének hányadosa
Gázvezetékek csoportosítása: 1, nyomás szerint: a, kis nyomású: kisebb mint 50 m bar (fogyasztóknál) b, középnyomású: 50 mbar és 6 bar között (elosztóvezetékeknél, tehát a településen belül) c, nagy középnyomású: hosszabb szállítási vonalak esetén országos gerincvezetékről való leágazó vezetékek 6 bar és 25 bar között d, nagynyomású: 25 bar felett (nem lehet műanyag cső) 2, rendeltetés szerinti csoportosítás: a, távvezeték: termesztési helytől a rendeltetési helyig b, elosztó hálózatok: már egy zárt gázelosztási közterület (város, városrész) c, csatlakozó hálózat: elosztó hálózattól a gázmérőig (közterületen levő szakasza a bekötő vezetés telken belüli szakasza az alapvezeték) d, fogyasztói vezeték: és a gázmérőtől a készülék csatlakozásáig ennek a fogyasztói vezeték függőleges szakaszát felszálló vezetéknek nevezzük.
3, elhelyezkedés és egyéb szempontok szerint: -
földbe fektetve szabadon: épületen belül tilos a földbe fektetés
-
elosztó hálózat: sugaras, körvezetékes vagy vegyes
-
épületen belül vagy kívül
-
szabadon vagy horonyba (nem lehet zárt) szerelt
Gázvezeték nyomvonala Távvezeték esetében: Könnyen
megközelíthető
legyen
(kell
építés,
ellenőrzés,
karbantartás
szempontjából egyaránt) Létesítését mindenkivel egyeztetni kell: utak, vasutak, kábelek (erős, gyenge áram) csatornák, vezetékek (víz olaj, stb.) vízfolyások és egyéb vízügyi létesítmények keresztezésekor az illetékes hatósággal 10 km – ként tolózárat kell építeni, és az elágazásoknál is kell. Tolózárak mellett kilevegőző (gázt kicseréli levegőre) és nyomáskiegyenlítő szakasz Biztosítani kell a tisztíthatóságot milyen irányba lejtsen és a szűrők illetve egyéb berendezések beépítése Nedves gáz esetén csak folyásirányú lejtés lehet, és helyenként be kell építeni egy csapadékgyűjtő edényt. Nagynyomású távvezeték: Tilos átvezetni lakott területen emberi tartózkodásra szánt épülettől min 30 m távolságot kell tartani, vagy ha ez nem biztosítható, akkor szigorító rendszabályok alkalmazása mellet létesíthetők (védőcső, szellőzők stb.) Hidaktól legalább 100 m távolságot kell tartani Nagyobb vízfolyások keresztezése: külön cső híd vagy mederben. Nagyközép nyomásó távvezeték: Közúti vagy vasúti hídon is átvezethető. A dilatációját külön kell biztosítani. Épülettel párhuzamosan min 5m távolságot kell tartani Középnyomású vezeték: Lakóépületben csak a nyomásszabályzóig mehet. Ez ritka mert általában kint van a nyomásszabályozó berendezés
Ipari épületbe bemehet a fogyasztóig is pl. erőmű → nagy égővel működik Elosztó hálózat: közút alatt árnyékos oldalon legyen a járdától 1-1,5 m-re Távolság más vezetékektől és a fektetési mélység szabályozott Kisnyomású vezeték: épülettel párhuzamosan közterületen min 3,6 m, illetve ha ez nem tartható burokcsőben min 2 m Épületen belül részletes szabályozás a vonatkozó előírások szerint
Gázvezeték átvétele Az elkészült gázvezetékeknél ott kell lennie a szolgáltatónak a beruházónak, kivitelezőnek és a tervezőnek. Az átvételi procedúra része a szilárdsági és a tömörségi nyomáspróba. Gyakorlati próba körülbelül 24 órán át kell tartani a nyomást, de a hőmérséklet változik → a nyomás is csökken → a hőmérsékletet is mérni kell
Gázfogadó és nyomásszabályozó állomások Nyomás szabályozók: a nyomócső hálózat és a kisnyomású elosztóhálózat szétválasztása (van egy membrános szelep, ami változtatja a nyílást, ha nagy a nyomás akkor kisebb ha kicsi akkor nagyobb) Minden fokozat közé kell ilyet építeni Osztályozásuk: 1, rendeltetés szerint: gázfogadó ahol nagy nyomásról nagyközép nyomásra
csökken
(településen
kívül).
Körzeti
nagyközép
középnyomásra csökken. Ipari nyomás szab.: ipari berendezések középnyomásról működnek. Kisnyomású középnyomásról kisnyomású ( fogyasztó) 2, nyomásszabályozók: földgáz távvezetékeknél: 40- 60 bar. Ágvezeték rendszer 6 bar. Elosztó hálózat 25 40 bar. Gázfogadó állomásoknál: bizonyos védő távolságok vannak. Milyen messze lehet az épülettől az épületek tűzállósági fokozatának figyelembe vételével. Mérő állomás: a fogyasztó állomással egy épületben is lehet, de lehet külön is. Külön lemez szekrényben is, és külön helyiségben is lehet.
Helyi nyomás szabályozó állomásokra a szabály, mint a gázfogadó állomásoknál Előfordulhat az is, hogy valahová nyomás fokozó állomást kell építeni. Távvezetékeknél nyomásveszteségének kompenzálására.
Hazai földgáz rendszer: A földgáziparon belül hagyományosan 3 alapvető funkciót különítünk el: 1, termelést az importtal együtt 2, Szállítást a tárolással együtt 3, szolgáltatást (Ezek jellemzően külön vállalatok is ) Ezt a feladat megosztást tükrözi a magyar gázszolgáltatási törvény (1994. évi XLI. Tv.) Amely e funkciók szervezeti és elszámolási elkülönítését írja elő → megfelelő piaci, jogi keretek meghatározása EU harmonizáció 2003. évi XLII tv. A földgázellátásról egységesítésről szól
Földgázrendszer működési modellje
→ korszerűsítés,
Elektromos energia ellátás Lehet egy helyi áramfejlesztő is, ami csak 1 fogyasztót lát el, de jellemzően hálózathoz kötött Nincs tároló: bemenet = kimenet (minden időpill-ban) Elektromos áram szekunder, a gáz pedig primer Egyensúlyról van szó, milyen szinten valósul meg, az a fogyasztás határozza meg. Ha többet nyomunk bele tehát nagyobb a hálózatra táplált teljesítmény, mint a felhasználás, akkor a felesleg kárba vész. Ha többet akarunk kivenni akkor az probléma. Túlterhelés →csökken a feszültség. Ugyanazt a fogyasztó csak nagyobb … tudja ellátni Túlterhelt szakaszt biztosító berendezéssel leváltanak, de a többi szakasz még jobban túlterhelté válik, így folyamatosan válnak le a szakaszok. Németországban zöld áram → megújuló energiaforrásokból a hálózatra táplált energia (pl. napelem). Többért veszik át mint a mennyiért a fogyasztó kapja. → nem ő használja fel, hanem rátáplál → ez a szolgáltatónak veszteség, de a kormány kitalálta, hogy fel kell lendíteni a dolgot → állami támogatást kap a szolgáltató. Pécsi erőműnek országos energia ellátásban nincs jelentéssége, csak azért kell, mert távfűtést is ad + a rendszer alátámasztására is szolgál.
Biztonságos, de gazdaságos egyensúly. Hogy lehet ezt elérni? 1, Méretek: - 1 áramfejlesztőre 1 fogyasztó csatlakozik → 0 vagy teljes fogyasztás van - 1 áramfejlesztőre 2 fogyasztó csatlakozik: nem biztos, hogy egyszerre fogják ki bekapcsolni, egy kicsit kiegyenlítettebb→ minnél több fogyasztó van a hálózaton annál kiegyenlítettebb a fogyasztás - helyi, területi hálózatok összekapcsolása országos hálózattá - országos hálózatok összekapcsolása nemzetközi hálózattá → fogyasztási csúcsok, ha ugyan olyan időbeli fogyasztás van tőlünk keletre, akkor is 1 órával korábban van, és ezáltal figyelembe kell venni az időeltolódást
2, Megfigyeljük a fogyasztási szokásokat: Folyamatos az adatok rögzítése. És a statisztikai adatok elemzése. Várható fogyasztás minél jobb előrejelzése (bele számít az időjárás) 3, olyan alap erőművek, melyek olcsón termelnek. Az a jó, ha ezek az erőművek, melyek biztosítják, azokat a fogyasztásokat melyek mindig vannak. Lényege, hogy olcsó
legyen,
ezek
általában
lomha
erőműnek
nevezzük,
mert
lassan
szabályozhatók (állandó teljesítményen, működnek). Tehát vannak napi csúcsok, melyek könnyen változtatható erőművek biztosítják. Rendkívüli csúcsok biztosítására (pl. egy erőmű kiesése) gyorsan indítható teljesítményű gépek látják el.
Területenként is változik a csúcsok mértéke Télen sokkal magasabbak a csúcsok, de egyenletesebb is Kombinált ciklusú gázturbinák → gyorsan szabályozhatóak Szénhidrogének többsége gáz → sokkal gyorsabban szabályozható, mint a szén Export az csak pillanatnyi cserét jelent
Szlovákiából importálunk a legtöbbet (csak tranzit, nagy része Ukrajnából származik) Ukrajna felé van exportálás is ami az időeltolódás miatt van Horvátok és a szerbek felé nagyobb rész export, de ez is csak tranzit, mert Ukrajnából tovább szállított energiáról van szó. Ausztria felé a kártérítést elektromos energiában fizetjük, mert nem épült meg a Bős- Nagymaros vízlépcső
Hazai alaphálózat felépítése:
Piros- csak egy főütőeret jelentenek, melyek valahol meg vannak duplázva. Ezek sugaras és körvezetékes rendszerűek Zöld- áttételesen lehet összekapcsolni a pirossal
Áramelosztó rendszer Száma neme szerint lehetnek: Egyenáramú úgynevezett elosztó rendszerek: feszültség állandó pl. dinamók termelték az első városi hálózatot, ma ilyen a városi tömegközlekedési hálózatok (nagy távolságon nagy a veszteség pl. Edison rendszere New York városban) Váltakozó áramú elosztó rendszerek: (Tesla rendszere) a feszültség folyamatosan változik, Európában másodpercenként 50-szer a pozitív és negatív maximum között, átmenetkor 0. EU 50 Hz (herces hálózat) Amerika 60 Hz A váltakozó áram teljesítménye az effektív feszültség alapján számítható (effektív feszültség: teljesítmény szempontjából mekkora egyenárammal egyenértékű) Váltakozó áram: Effektív értéke, hogy mekkora egyen árammal lehet helyettesíteni a váltakozó feszültség transzformátorral könnyen, jó hatásfokkal átalakítható) P=Ux I
Ahol nagy a menetszám, a feszültség nagy az áramerősség kicsit. Kicsi a menetszám, a feszültség kicsi, az áramerősség nagy. Transzformátor áramköri jele: két, egymásba metsző karika Veszteség az áramerősséggel x2-en arányos = I2 · R Ellenállása van a vezetéknek és az melegszik és az elszáll a levegőbe, vagy a földbe attól függően, hogy föld vagy légkábel. Ha a vezeték ellenállása adott: U = I · R és P = U · I Tehát minél nagyobb a feszültség, annál kisebb az áramerősség, ezért a feszültség növelésével négyzetesen csökken a vezeték melegedése, azaz a veszteség. Régen 110 V a megengedett feszültség, de ahogy nőtt a biztonság megduplázták és így a kapacitás 4 x-re növekedett Ezek mindenféle biztonsági előírásnak meg kellett felelni.
Váltakozó áramú vezetékrendszer kétvezetős egyfázisú rendszer: jellemzően kisfogyasztóknál használják 0 földpotenciálon van háromfázisú rendszerek: generátorokban. Van egy forgó mágneses tér, melyet gép forgat –
lehetnek deltakapcsolás: háromfázisú háromvezetős rendszer
–
és lehetnek csillagkapcsolás: háromfázisú négyvezetős rendszer. 3 tekercsnek 1-1 pontját összekötöm és lesz egy közös pont és azt hozom ki. → jellemzően 0 (földpotenciál)
Erőműben bármelyik lehet, de kis fogyasztók felé, már biztos, hogy csillagkapcsolás van, mert nem visszük be mind a három fázist, így a körzeti transzformátort egyenletesen terheljük.
Feszültséget mindig a fázisok között értelmezzük Egyfázisú és háromfázisú fogyasztói csatlakozás -
Egyfázisú: 230V (bármely fázis és a 0 (N=Neutral) között 230V)
-
Háromfázisú: 3 x 400V (bármely 2 két fázis között 400Vfeszültség van a 120°-os eltolás miatt) (L=Live)
Oszloptranszformátor és acélházas transzformátor
Biztonság Üzemzavar: teljesen nem küszöbölhető ki, de cél a minimalizálás: mikor kell kártérítést fizetni A vezetékek védelme: olvadó biztosíték (vezetékszakasz, mely áramerősségre kariblálva elolvad a vezeték) vagy megszakító (olyan berendezés ahol van egy tekercs ahol, ha nagy az átfolyó áram, akkor egy kapcsoló szétkapcsolja. De nem a legbiztonságosabb, mert beragadhat): zárlat, túlterhelés esetén védi a hálózatot.
Pl. távvezérelt hálózat: diszpécserek látják a monitoring rendszeren, ha valahol túlterhelés van, és így távvezérléssel tudják szabályozni. Működés szempontjából egy biztosíték lehet gyors (gyorsan leold→ a védelem gyorsan életbe lép →hátránya hogy időnként előfordulhat , hogy egy pillanatnyi túlterhelés van, de az azonnal leold, ezt kiküszöbölve oda egy lomha biztosítékot raknak, ami megengedi ezeket a túrteleléseket. Biztonságtechnika: érintésvédelem a fogyasztó érdekében - Passzív megoldás: dupla szigetelés - Aktív megoldás: 1. védőföldelés (fémházas berendezéseknél): ha zárlat van, biztosíték kiolvad, vagy kismegszakító leold, hogy védje a hálózatot és a fogyasztót. Konvektornál 3. a védő földelés, ami földpotenciálon van a másik kettő a fázis és a 0. 2. áramvédő relé (φ relé): az utóbbi időben elterjedt a fogyasztói betáplálásnál (villanyóra), ami azt figyeli, hogy ha az oda-vissza vezető áram nem azonos → aszimmetrikus áram leold → fogyasztót védi.
A villamosenergia-rendszer hierarchikus felépítése: alaphálózat, az ország legnagyobb feszültségű hálózatelemeinek együttműködő rendszere, célja az erőművek kooperációjának biztosítása, kapcsolattartás a szomszédos országok villamos energia rendszerével, fogyasztó nem csatlakozhat rá csak 1-2 nagyfogyasztó főelosztó hálózat, trafón keresztül van egy leágazás, ezek általában regionális hálózatok. Ipari fogyasztókat lát el. Kevés a sugaras rendszerű vezeték. Általában körvezetékes nagyrészt hurkolt kialakítású. középfeszültségű elosztóhálózat, szintén trafókon keresztül 10-40 km-es körzetben lát el. Falusi körzetben 30 kV mert nagy a távolságok, viszont városokban csak 10 k V mert nagy a sűrűség. Erről az elosztó hálózatról csatlakoznak le a fogyasztók 0,4 kV-os feszültségszinten. kisfeszültségű elosztóhálózat, feladata a lakossági kommunális kisfogyasztók ellátása 0,4 kV-os feszültségszinten, döntő része sugaras kialakítású. Pl. a Pollack koleszt ilyen elosztó rendszer működteti.
Hálózati feszültségszintek súlypont: Albertirsa 750 kV (csatlakozás Ukrajnához) erőművek: illesztés 120 kV és alaphálózati szint között alaphálózat: 400 kV ill. 220 kV (oszlopokon 3-4 db szigetelő porcelán) főelosztó hálózat: 120 kV légvezeték (1db 90 cm szigetelő porcelán) (Budapest 120 kV különleges kábelen) középfeszültségű elosztóhálózat: –
vidéki: 35, ill. 20 kV légvezeték (kb. 20 cm szigetelők)
–
városi: 10 kV többnyire kábel
„DÉDÁSZ“:
(Balaton
vonalától
lefelé
→Dél
Dunántúl)
8.000-1.0000
transzformátor, falu: 1db, falu közepén nagyobb falu: 2-3 transzformátor oszlopokon kisfeszültség: 0,4 kV rendszer – 400/230 V (régen:380/220) belép az, hogy 2 feszültség van megadva, azért mert ha csak 1 fázis van bekötve, akkor 230, de ha mindhárom fázis be van kötve, akkor 400 V nagyfogyasztók: középfeszültségű csatlakozás (mozdony 25 kV) kisfogyasztók: 1 vagy 3 fázisú kisfeszültség tűréshatár ± 5% (szigorítás alatt)→ nagyfeszültségi szintre vonatkozik, mert a kisfogyasztónak +- 7,5 % törpefeszültség: 65 V alatt olyan veszélyes helyen használják, ahol az érintés védelem nem megoldott (ált. bánya) –
gyerekjátéknál 12 V nem lehet több.
A teherelosztók többszintű megosztásban végzik feladatukat Az Országos Villamos Teherelosztó (OVT) közvetlen irányítása alá tartoznak a nagy erőművek, az alaphálózat és az alaphálózati alállomások, a körzeti teherelosztók és a villamos energia külkereskedelme. Az áramszolgáltató részvénytársaságoknál működő körzeti alteherelosztó vagy körzeti diszpécser szolgálatok (KDSZ) a főelosztó hálózatot és az elosztó hálózat kiemelt vezetékeinek és az erre a hálózatra dolgozó erőműveknek az üzemirányítását végzik.
A közép- és kisfeszültségű elosztó hálózatok működésének irányítását az üzemirányító központok (ÜIK) és az alájuk rendelt kirendeltségek látják el. Ezek végzik a fogyasztói kapcsolattartást is a lakossági-, illetve kommunális kis fogyasztókkal.
A hazai Villamos Energia Rendszer (VER) és irányításának hierarchiája
Erőművek energiahordozói Nukleáris erőművek: Előnye, hogy a legolcsóbb és nincs gázkibocsátás Hátrány: ha baj van, akkor nagy baj van + hulladékkezelés kérdése +lomha, nehezen igazítható az igényekhez, de alaperőműnek jó (Magyarországon alaperőmű, kb. 40%) Széntüzelésű erőművek: Számuk az utóbbi időben csökkent, átálltak más tüzelésre, jellemzően gáztüzelésre (de pl.: Pécs→ fatüzelés) Előny: programozhatóbb és egy nap folyamán könnyebben változtatható a menetrend, de nem gyorsan. Hátrány: nagy a környezetterhelése, lényegesen drágább, mint az atom, mert előállított energia Szénhidrogének (jellemzően gáz, de tartalék forrásként az olaj is ide tarozik) Többféle működés: -
Gázkazán: hőt termelnek, vizet melegítenek → gőz fejlődik (túlhevített). Ezt juttatják a turbinákba, mikor onnan kikerül, még nagy hőenergiája van (csak nyomása nincs), le kell hűteni és cseppfolyósan visszavezethető. A hőmennyiséget fűtésre használhatjuk, →ezt hívják kombinált ciklusú erőműveknek ( ilyen a Pécsi is távfűtésre is és használati meleg vízre is használható) Prioritás megfordul, nem a
villamos ellátás lesz az elsődleges, hanem a távfűtés → nyáron kevesebb villamos energiát termelnek, mint télen. -
Gázmotor: a gázt motorokban égetik el, a mechanikai energiát áramtermelésre fordítják, a hűtővíz és a kipufogógáz hőenergiáját fűtésre, vízmelegítésre használják. →tehát ez is egyfajta kombinált ciklusú. Legtöbbször fűtőművek használják. (Pl. Mohács, Komló)
- Gázturbina: elégetik a gázt, az égéstermék kerül rá a turbinára, nem pedig a gőz. Ami kilép a turbinából füstgáz a hője meg van csak a nyomás nincs → lehűtjük így azt vízmelegítésre, fűtésre még alkalmas. Pillanatok alatt lehet változtatni a teljesítményét.
Beépített erőmű-teljesítőképesség 2007 végén
Erőművek csoportosítása 1, Primer energia szerint: - Szén, - szén-hidrogén, - nukleáris, - biomassza, - vízi …
2, Üzemmód szerint: - Tisztán elektromos energiát előállító - Kombinált ciklusú (ko-generációs)→ hőenergiát is szolgáltat (ez villamos szempontból szabályozhatatlan, ezért nem lehet az összes erőmű kogenerációs, hiszen az elektromos energia igényekhez is igazodni kell, nem csak a táv hő igényeihez) 3, Erő művi blokk: - hajtógép (pl.: turbina) – meghajt egy generátor (10-15 kV) – ehhez kapcsolódik egy transzformátor, ami már (120kV). A hajtógép előtt lehet egy kazán, viszont az több hajtógépet működtethet.
Szervezeti rendszer Átfogó irányítás: Magyar Villamos Művek Rt. (MVM) Áramszolgáltatók: ELMŰ (Elektromos művek), DÉDÁSZ (Dél Dunántúli Áramszolgáltató), ÉDÁSZ (Észak Dunántúli Áramszolgáltató), DÉMÁSZ (Dél Magyarországi
Áramszolgáltató),
ÉMÁSZ
(Észak
Magyarországi
Áramszolgáltató), TITÁSZ (Tiszántúli Áramszolgáltató) Tulajdonos változik – privatizáció → pl. E-on
Együttműködő VER: VER = Villamos Energia Rendszer A villamosenergia-iparon belül hagyományosan három alapvető funkciót különítenek el: a termelést, a szállítást és a szolgáltatást
A Villamos Energia Törvény (VET) (1994) A VET, olyan villamosenergia-rendszert határoz meg, mely teljesíti az alábbi feltételeket: - tulajdon semleges; - a törvényhozás és a közhatalom által ellenőrzött; - elősegíti a fogyasztók társadalmi érdekképviseletét; - biztosítja a rendszerbe lépésnél és a fogyasztóknál a legkisebb költséget; - biztosítja a termelői, átviteli, elosztási és szolgáltatási árban az indokolt befektetések és a hatékonyan működő engedélyesek költségeinek megtérülését és a tartós működéshez szükséges nyereséget tartalmazó árrendszer és áralkalmazás bevezetését; - előírja a környezetbarát működést és leállítást; - előnyben részesíti a megújuló energiaforrásokkal, valamint kapcsoltan termelt villamos energia termelését kötelezően előírt átvétellel; - lehetővé teszi a növekvő igények függvényében bővülő biztonságos fogyasztói ellátást. - a VET, rendelkezik az Ipari és Kereskedelmi Miniszter (IKM) és a Gáztörvénnyel létrehozott Magyar Energia Hivatal (MEH) feladatairól is.
Állami feladatok A VET az Ipari és Kereskedelmi Miniszter hatáskörébe utalja az alábbi feladatok ellátását: - Javaslattétel a 200 MW teljesítményűnél nagyobb erőművi egységek létesítésére; - a 200 MW teljesítményűnél kisebb erőmű energiahordozójának jóváhagyása; - a villamos energia hatósági árának megállapítása; - a villamos energia import-export hazai termeléshez viszonyított arányának megállapítása; - az energiahordozó-készlet legkisebb mértékének és a készletezés rendjének meghatározása.
MEH fő feladatai: A VET, a Magyar Energia Hivatal hatáskörébe utalja az alábbi feladatok ellátását: -
a termelői, szállítói, a szolgáltató működési, valamint erőmű létesítési és üzembe helyezési engedélyek kiadása;
-
az üzemi és üzletszabályozás jóváhagyása;
-
az árak, az áralkalmazási feltételek és a hálózatfejlesztési hozzájárulás számítási szabályainak kidolgozása;
-
korlátozási sorrend megállapítása;
-
fogyasztói érdekvédelem;
-
az engedélyesek által nyilvánosságra hozandó adatok körének meghatározása;
-
a legkisebb költség elvének érvényesítése.
Vertikálisan integrált rendszer modell
Kiskereskedői verseny modell:
A villamosenergia-rendszer működési modellje 1994. évi XLVIII. törvény és a 2001. évi CX. törvény alapján
Távhő ellátás Nem csak fűtést tartalmaz, hanem meleg vizet is ad. Definíciók: Hő ellátás: a fogyasztót ellátjuk a szükséges hőmérsékletű és mennyiségű hővel. A hő fejlesztő berendezések bizonyos topográfia, bizonyos méretek alapján csoportosíthatók. 1, Egyedi: csak, mint hő. Egy fogyasztó (mondjuk egy kályha) együttes hőigény kielégítése 2, központi: kis területen van több fogyasztó (pl. társasház, jellemzően többszintes épületek) együttes hőigényének kielégítése 3, táv hő: nagy területen a fogyasztói sokaság (városrész, város, régió) együttes hőigényének kielégítése. Bp-en nincsenek összekötve az egységek → nem jó példa
Teljesítmény szerinti osztályozás Csoportfűtés: 0,5-1 MW (kis teljesítményű) Tömbfűtés 1-20 MW Távfűtés: 20 MW felett
Definíciók: Hőigény: Az a hőmennyiség, amely megfelelő hőm. a fogyasztók elvárásainak kielégítéséhez szükséges. A fogyasztók elvárása időben változó (időjárástól függ→ hideg időben magasabb hőmérsékletről van szó, hogy a fogyasztókat kielégítse. De van még szociális – kulturális - gazdasági vetülete is ennek. Annak idején állami pénzből ment a távfűtés, de most már számít az energia. Szociális→ ki mihez szokott hozzá. Kezdeti távfűtések kezdetben nem voltak jól szabályozhatók → túl fűtés volt → egy kicsit hozzá szoktak az ott lakók. De ma már mivel számít az energia, ezért szabályozhatók → visszafogták a fűtést→ azok az emberek, akik korábban túlfűtött lakásban éltek nem érzik jól magukat. Magyarországon a hőérzet 20 C° Angliában pedig csak 18 C°. Két alapvető fogyasztó különböztethető meg: 1, IP technológiai:
2, lakossági- kommunális fogyasztók: fő pont a helyiségek elvárt hőmérséklet igénnyel, és elvárt mennyiségű meleg vízzel való ellátása. Ennek megfelelően van: - fűtési és - használati meleg víz igény. A politikai szándék az, hogy a dolgozókat lássuk el hővel (szinte ingyen). Aki távfűtéses lakásban lakott az elvárhatta, hogy lakószoba 20 C és a fürdő pl. 24 C legyen. Ha ez valahol nem teljesült, akkor jogosan reklamált. Ma már hőmennyiség szolgáltatás van. A fogyasztók saját maguk állítják be, hogy mekkora hőmérséklet legyen. az ipari technológiák biztosítása megfelelő hőmérsékletű és mennyiségű hővel. A hőhordozó (víz, gőz vagy valami más) többféle lehet: - lakossági-kom.: vízzel - ipari technológia: általában vízgőz (esetleg füstgáz) - de előfordulhat kivételek is (gőzfűtésű radiátorok illetve forró vizes technológiai fogyasztók) - víz fázisban a fajlagos energiahordozó- képesség (Cp ∆T → víz fajhője x hőmérséklet változás) kb. egy nagyságrenddel kisebb, mint gőzfázisban ( v3 ∆h). Gőzzel több hőt tudnak elszállítani. Jelentős különbség a kettő között, hogy a gőz állandóhőmérsékletet tud biztosítani. 100 C felett gőz, az alatt kondenzálódik. Egészen addig tartja a hőt, amíg az utolsó gőz molekula is nem kondenzálódik. A víz hőhordozót - hőmérséklet alapján- a szakma megkülönbözteti - meleg vizet (névleges előremenő hőmérséklete te0 ≤115 C) - forró vizet (nagyobb nyomáson van te0 >115 C) Névleges előre menő hőmérséklet (megy a fűtőtestig) –visszatérő hőmérséklet (fűtőtestből a hő ellátó központba vagy a kazánba megy vissza). A hőmérsékleti szint minnél magasabb legyen, mert a fűtőtest hő leadása függ a fűtőtest és a helyiség közepes hőmérséklet különbségétől. te: 90 C – kellő biztonságon tartható tv 70 C –hogy a középhőmérséklet ne csússzon nagyon alacsonyra → 80 C Függnek a fűtéstől ↑ általában a radiátornál van így (padló és falfűtésnél kisebb)
Méretezési külső levegő hőmérsékletek:
Jellemzően alacsonyabb hőmérséklet elegendő, mert ez a méretezési hőmérséklet 11 C csak egy-két hétig van. Különböző lakossági –kommunális hő ellátási módok eltérő névleges előremenő/ visszatérő víz hőmérséklettel üzemelnek egyedi hő ellátás : meleg víz (te0/tv0= 90/70;70/40C stb. → újabb és újabb fűtési rendszer alakul ki pl. falfűtés: 50/40 padlófűtés 45/35 Központi hőellátás: -
meleg víz (te0/tv0=110/70, 90/70 C stb.
-
táv hő ellátás: hőmérséklet szintet magasabbra kell állítani, mint a fűtési berendezésnél, mivel a távolság miatt lehűl → forró víz (te0/tv0=130/80; 150/90 c stb.
táv hő ellátásnál van egy lényeges különbség, minél nagyobb a hő lépcső annál kisebb a tömegára, annál kisebb a keringetés energiaigénye Q = m x c x ∆t→előremenő és a visszatérő különbsége A táv hő két féle képen adja át a hőmérsékletet a fűtött épületnek: 1, közvetlen az épületen belül az előremenőbe visszamenőt kevernek 2, közvetett: hőcserélőt alkalmaznak
Az ipari technológiai rendszerben az előremenő hordozó a vízgőz A visszatérő hordozó a csap víz (lekondenzált vízgőz → kisebb mennyiségű, mint a vízgőz) → ha nagy távolságon vezetik el a vízgőzt, akkor nem biztos, hogy megéri visszavezetni. Talán helyben használható. Pl. Dohánygyár. Odaérkezik a gőz és a kondenzátumot fűtik a zuhanyzó vizet (tehát a hőjét felhasználják)
Alrendszerek (Melyek szoros kapcsolatban vannak egymással) Tá hő rendszerek csoportosítása: - hőforrások típusa - az alrendszerek (primer és szekunder) hidraulikai kapcsolata - vezetékek típusa, építés módja - vezeték rendszer jellege, kialakítása, topológiája - hőhordozó közeg fajtája
Távhőszolgáltatás részei: - hőtermelés - hő szállítás - hőátadás (hő központokban) - hő fogyasztás (épületekben) Feladat megosztás: - van a termelés, az erőművek és a fűtő művek - szállítás és az átadást a táv hőszolgáltató - az épületen belüli rész már a fogyasztóhoz tartozik.
Tulajdonviszonyok A távhőforrás régen mindig az önkormányzat tulajdona volt, de a privatizáció során megjelentek a befektetők, mely hatással van az árképzésre. Hálózat, hő központok- jellemzően önkormányzati tulajdonúak Szekunder oldal (fogyasztói oldal) ingatlantulajdon
Távhő árképzése van egy alapdíj – állandó költséget fedezi: fűtött légköbmétertől függ, ami helytelen, mert nem veszi figyelembe, hogy a hálózatról mekkora kapacitást köt le (van, egy régi épület melynek rossz a hőszigetelő képessége → a hő telj. nagyobb. Ha erre a rendszerre rá akar csatlakozni egy új épület ugyan azt az alapdíjat, kell fizetnie, mint a rossznak) Korszerűsítés esetén nem ad lehetőséget a takarékosságra. Némely városban (pl. Pécs) a lekötött teljesítménytől függ. hő díj: változó (tüzelőanyag) költséget fedezi
Jogszabályok: Távfűtés engedélyköteles tevékenység Fő szempont a fogyasztók ellátásának biztonsága folytonossága Engedélyek kellenek a létesítéséhez, működéséhez egyaránt Szerződéskötési kötelezettségek A tevékenység nem szüntethető be, csak akkor, ha pótolható, helyettesíthető
Táv hő ellátás lehetséges hőforrásai Kondenzációs erőmű ahol gőzt állítanak elő kazánban és ezt lekondenzálják. Jellemzően elektromos energia termeléssel megy Hő szolgáltató erőmű: fűtőműveknek hívjuk inkább Fűtőerőmű: hőszolgáltatásnak van elsődlegessége Ipari erőmű Kombinált ciklusú, gőzturbinás és gázturbinás fűtőerőmű Gázmotoros fűtőerőmű: probléma olyan kombinált ciklusú gép, ahol van egy motor, ahol elektromos energiát fejlesztenek. Elektromos energia mellett hő is keletkezi → motor hűtővíz → kipufogógáz Kazántelep gőzkazánokkal ipari technológiai igényekhez Fűtőmű gőz és vagy forró víz kazánokkal fűtési igényekhez Geotermikus hőforrás Nukleáris hőforrás Egyéb (hulladék égetés → speciális energiahordozó→ egyébként ugyanúgy kazán)
A hőhordozó szállítása A hordozó szállítása a hőforrástól a fogyasztóig a táv hő hálózatban történik A forró vizes táv hő hálózatban a vizet a hőforrásoktól számos területileg szétszórt fogyasztói
hő
központokhoz
kell
eljutatni,
miközben
a
hőforrások
is
kooperálhatnak egymással. Ezért - két és négycsöves rendszerben zárt hálózatok alakultak ki. - egy és 3 csöves rendszerek: a használati meleg vízhálózat nyitott. Az épületet ellátjuk meleg vízzel és ott kifolyatják. Pl. Szigetvár a termál vizet (meleg víz) A nem cirkuláltatott meleg vízzel a probléma az, hogy az álló víz vezetékben kihűl → aki reggel először felkell annak nincs meleg víz. - gőz kondenzátum hálózat kevésbé kiterjedt, mint a forró vizes táv hő hálózat: a hőforrástól általában az egy fogyasztóig menő vezetékpár (nagyobb átmérőjű gőz, kisebb kondenzátum) a jellemző. - A hőhordozós közeg áramlik → van hő veszteség és nyomásesés (optimalizációs feladat) minnél nagyobb a csővezeték annál kisebb a nyomásesés de sokkal drágább a csővezeték. - hő veszteség is optimalizációs feladat, de másképpen. Van egy csővezeték, akkor a hőszigetelés vastagságától függ a hő veszteség. De akár meddig nem lehet növelni a szigetelést sem.
Vezetékek Anyaga hagyományosan hegesztett acélcső hőszigeteléssel. Földben vagy magas vezetéssel, oszlopokon: - előszigetelt csövek - csőcsatornában Földbe fektethető előszigetelt csövek, de lehet szabadon is Műanyag csövek, amelyek távfűtésre készültek Vákuumszigetelés: speciális szigetelés: a hőszigetelésben zárt cellák vannak, amiben vákuum van.
A táv hő hálózat hő vesztesége A hő szállítás módja befolyásolja a - a talajszint felett (szabad veszteség) - földben, védőcsatornában - fölben, talajban Hő átvitel a számos befolyásoló tényező jellemző adatának hiányos ismerete miatt csak kielégítő pontossággal számítható.
Forróvíz távhő vezeték elemei Az előremenő és visszatérő vezetékek, alátámasztások, tartószerkezetek egy része az úgy nevezett fix pontok, másik része valamilyen irányú elmozdulást lehetővé tesz. Szakaszoló és elzáró szerelvények: motoros vagy kézi működtetésű tolózárak, henger és gömbcsapok, szelepek Aknák Légtelenítő szelepek Térfogatáram és hőmennyiségmérők nyomásmérők, hőmérsékletmérők, jeladók Szabályozók Kompenzátorok, hő tágulás kiegyenlítők Hő tágulás kompenzációjára a legegyszerűbb módszer Vannak olyan helyzetek, amikor csak egyenesen lehet vezetni Előfeszítést alkalmaznak kb. a közepes mechanikai feszültséghez megfelelően Előfordul, hogy nincs hely kompenzátorok elhelyezésére → a két cső elmozdul Vagy a lencse kompenzátor
Gőz távvezeték elemei Az
előremenő
és
visszatérő
vezetékek
(kondenzált),
tartószerkezetek Fix pontok Szakaszoló és elzáró szerkezetek: ugyan az mint az előbb Aknák
alátámasztások
Légtelenítő szelepek Térfogatáram és hőmennyiségmérők Szabályozók Kompenzátorok Kondenz vezetékek Kondenz edények, kondenzleválasztók Kondenz gyűjtők
A hálózat kialakítása Sugaras, amelyben a fogyasztó csak 1 úton érhető el. Körvezetékes, amelyben 2 útvonalon is elérhető a fogyasztó Hurkolt, amelyben több vonalon is elérthető (drágább)
A hő központok feladata Primer közeg fogadása Primer paramétereinek átalakítása Szekunder közeg kiadása Közbenső mérés, szab.
A hő központok feladata Lehetnek: szolgáltatói hő központok, több épület ellátására Fogyasztói hő központok egy épület ellátására. Egy épületrész (lakás) ellátására Hő fogadó állomások: a szolgáltatói hő központokból előállított épületben a szekunder közeg fogadása. Tehát nincs az épületben külön hő központ, hanem már a szolgáltatóból a szekunder vezeték jön, ami a radiátorba megy. Hőszivattyú: hűtőgép csak a másik felét hasznosítjuk. Van egy hő leadó és egy hő felvevő része. Van egy kompresszor, amit egy gép hajt, ami egy munkaközeget keringtet. Van egy nagy ellenállású szerelvény (F) amiből halmazállapot változás lesz. Ami hő leadás oldalon kondenzálódik. Ha ez egy hűtőgép akkor kiveszi a hőt a hűtőgépszerkezetből, de ha ezt megfordítjuk és a meleg részét hasznosítjuk. Hőszivattyú hányszorosát adja vissza a befektetett energiának
Hatékonyság ε = kinyert hő/ befektetett energia, ez attól függ, hogy milyen közegünk van. Pl. egy épületnél ellátjuk hőszivattyúval vagy gázkazánnal. Amihez elektromos energiát használunk. A nappali energia 2 x-se a gázenergiának. Akkor érdemes hőszivattyút alkalmazni, ha az arány 4 vagy 5
Távhő rendszer a vezetékek száma szerint: 1 csöves: valahol nyitott rendszer (felhasználjuk a gőzt az energiában, és nem vezetjük vissza a kondenzált vizet.) 2 csöves: soros kapcsolású zárt rendszerű. Lehet II-os, és lehet vegyes kapcsolású is. Gazdaságos,mert nagy a hő lépcső. Nyáron inkább a II-os kapcsolást alkalmazzák 3 csöves: fűtés egy zárt rendszer, de a használati melegvíz egy elfolyatott ( nem cirkuláltatott) rendszerű 4 csöves gyakori, szintén zárt rendszerű: Hőcserélő nélküli közvetlen kapcsolás
Mi a megújuló energia? A földön végtelen forrás nincsen. Olyan forrás lehet, ami nem végtelen, de nagyon sokáig lehet használni pl. föld belső hője. „Ami nem fogy el, kimeríthetetlen, újratermelődik” A felhasználás üteme kisebb, mint az előállításé Külső forrás: Nap (nem végtelen, de a vizsgálat szempontjából mindegy, mert ha a nap nem lesz, akkor Föld se lesz Hulladék: újratermeljük elég nagy mennyiségben. Olyan gazdálkodás kell, amiben nincs szemét, hulladék van, de az más anyag forrása lehet pl. palackok. Ha ugyanolyan formában nem lehet hasznosítani, akkor legalább az anyagot, használjuk, fel pl. olvasszuk be az üveget. Pl. autógumiból lehet csinálni bizonyos padlóburkolatot. Hulladék energetikai újrahasznosítása történik pl. szemétégetés. Olyan szemét ahol a lerakó telepek a depónia gázt kinyerik, belőle akkor nem terhelik a környezetet. Természeti erőforrások, időjárási jelenségek pl. szél, vízi energia (többnyire itt is a Nap a forrás)
A megújuló energiák formái Napenergia, hidrogéntechnológia alkalmazása a szénhidrogén technológia után. Biomassza (szilárd, folyékony, gáznemű) az újratermelődés inkább olyanokra érthető, mint pl. a biomassza →erdőnél annyi fát termelünk, ki amennyit újra telepítünk. Az is lehet, hogy nem csinálunk semmit, a fák élettartama véges így az elkorhadt fákat hasznosítjuk. Kidőlt fákat sem jó mindig kivágni, mert az az erdő életéhez szükséges pl. gombák, újabb fák „Hulladék” Geotermikus (bizonyos feltételekkel!) föld belső hőjét hasznosítja alapvetően. Különböző
hőmérsékleti
szintet
és
technológiát
különböztetünk
meg.
Legegyszerűbb, ha meleg vizet találunk, és azt hasznosítjuk (meleg vizet kitermeljük és azt a vizet nem juttatjuk vissza hanem elfolyatjuk, akkor nem megújuló energia, ki fog merülni, és ezek a kutat negatív kutak lesznek. Vízi energia (mechanikai): megfelelő szintkülönbségnek kell lennie. Egyik legjobb tulajdonsága amellett hogy megújuló, hogy nagyon gyorsan beindítható, szabályozható. Nagyon jól együtt tud működni a szélenergiával (ami nagyon szkolaktikus, tehát nem mindig fúj) Szél Környezeti hőenergia: levegő, talaj, vizek. hasznosításuk: hőszivattyú
Napenergia hasznosítás Közvetlen hő hasznosítás: amire rásüt a nap az felmelegszik a, Aktív (napkollektorok) rendszerek: elsősorban meleg vízellátás, fókuszáló
rendszerek
(nagyobb
területről
kisebb
területre
koncentrálódik a hő→gőzt fejlesztene b, Passzív (építészeti eszközök) üvegházhatás, fűtés. A nap besüt az ablakon felmelegszenek a belső felületek → felmelegszik a levegő. A belső felületek is sugároznak, de az üveg olyan tulajdonságú hogy azt már nem engedi ki c, Mezőgazdasági hasznosítás (üvegházak, szárítók) - Fotovillamos:: napelemek: napsugárzás energiájából elektromos energiát fejlesztenek
Napkollektor hőhordozó közeg Napkollektor: - folyadék hordozóközeg: vízmelegítés, - levegő hordozóközeg: fűtés, szellőző - levegő előmelegítése
Hidrogéntechnológia Hidrogéntechnológia: víz bontása megújuló energiaforrásból (napelem, szélgép…), majd a hidrogén elégetése. Gépjárművek hajtása: üzemanyagcella
Napfűtéses terményszárítók különböző kollektorokkal Baloldalt középen: meleg levegős, kőzúzalékos hőtárolóval ellátott kollektor Fölötte: 30 m hosszú kettős cső kollektor külső cső: átlátszó fólia, belső cső: fekete fólia Legfelső szárító: hólyag-kollektor A különálló, jobboldali nagyobb szárítóhoz kettős meleg levegős lap kollektor csatlakozik
Passzív szolár: építészeti eszközök, energiatudatos építészet Tájolás Helyiségek védőzónás elrendezése Üvegezési arányok Speciális eszközök
A nappálya A sugárzási energiahozam legnagyobb a sugárzásra merőleges felületen A nappálya függ a földrajzi helytől
Benapozási és árnyékolási elemzések Télen: benapozás kívánatos. Kedvező tájolási irányok: D, DK, DNY Nyáron: benapozás nem kívánatos. Kedvező tájolási irányok: É, D, DK, DNY Kedvezőtlen: NY, K
Kedvezőtlen (I.), és egyre kedvezőbb település terv
Üvegezett tömegfal Az üvegezés átengedi a napsugárzást A napsugárzás felmelegít a falat A fal hő vesztesége kezdetben csökken, majd fűti a helyiséget A fal a légrést is melegíti A hővédő-árnyékolót éjszakára leengedve csökken a fal hő vesztesége Az árnyékolót nyáron leengedve megakadályozzuk a túlfűtést
Trombe-fal Télen a légrésben felmelegedett levegőt bevezetjük az épületbe, éjszakára bezárjuk a nyílásokat és leengedjük az árnyékolót Nyáron nappalra leengedjük az árnyékolót, éjszakára felhúzzuk és a falat a szabadba kihűtjük
Transzparens hőszigetelés A napsugárzást átengedi, A falat hő vesztesége csökken, majd fűti a helyiséget Hőszigetelő képességének köszönhetően a begyűjtött hőt megőrzi Nyáron árnyékolni kell
