ENERGIAGAZDÁLKODÁS – ENERGETIKAI RENDSZER
HŐENERGIA o Fűtés o Meleg víz o Szárítás
SHP (separated) CHP (combined)
VILLAMOS ENERGIA o (hő >) mozgás > villamos áram o fotovillamos hatás o kémiai út (elektrolízis megfordítása)
MOZGÁSI ENERGIA – mechanikai munka o közlekedés szivattyúzás (szélerőgép) o malmászat (szárazmalom, vízimalom, szélmalom) o emelés (pl. daruval)
Energiaforrások csoportosítása
A világ primer energiaszerkezetének változása (%)
Hubbert-féle hozamcsúcs-elmélet USA olajhozamcsúcsa: M. King Hubbert (1956) szerint: 1965-70 között. A valóságban 1971.
A világ olajhozamcsúcsa: C. J. Campbell (Scientific American, 1998) szerint: 2007
Olduvai elmélet - energiafelhasználás Richard C. Duncan (1989) szerint: 1930-2025 között 100 évnyi ipari korszak
igények
A komplex hozamcsúcs probléma
(termovillamos)
bizonyított
valószínűsített
Output
ENERGIALÁNC és a társadalomtudományi és interszektorális összefüggések Pszichológia Szociológia Pedagógia Kommunikáció-tudomány
JÓLÉT
Életstílus
Újrahasználat, újrafeldolgozás
Hulladékgazdálkodás
Energiaszolgáltatások (közlekedés, fűtés, hűtés, világítás Fogyasztás oldali energiagazdálkodás Másodlagos energiahordozók (elektromos áram, benzin, Ellátás oldali energiagazdálkodás
Építéstudomány Közlekedéstudomány
Földtajztudomány Területi tervezés Környezetgazdaságtan
Elsődleges energiahordozók (szén, kőolaj, napenergia
Geológia és bányászat
Vízgazdálkodás
Mező- és erdőgazdálkodás
szerves melléktermékek és hulladékok felhasználása
Termékek, berendezések
Fűtőmű: kizárólag hőenergiát (meleg vizet) előállító erőmű (átl. hatásfok 30-50%).
Kondenzációs hőerőmű: tüzelőanyag > hőenergia > nagynyomású gőz > gőzturbina > generátor > villamos áram (átl. hatásfok ~30-35%)
Gázturbinás hőerőmű: Nincs vízmelegítés - a gáz égésterméke hajtja meg a turbinát (1970-80-as évektől) – (átl. hatásfok: ~30%)
Kombinált ciklusú gázturbinás erőmű (CCGT): A gázturbinából távozó forró gázzal még vizet is melegítenek, és gőzturbinát hajtanak. (hatásfoka: ~50%)
Kogeneráció vagy kapcsolt hő és villamos energia termelés vagy combined heat and power (CHP)
A hőerőművekben keletkező hulladékhőt hasznosítják. A hatásfok ~80-90%: 30-35% villamos áram, 50-55% hőenergia keletkezik
Kapcsolt hő és villamosenergia-termelés Kogeneráció – CHP – combined heat and power): A hőerőművekben keletkező hulladékhőt hasznosítják. (hatásfok jellemzően ~75-90%, így például a fűtőanyag ~30-35%-ból villamos áram, 50-55%-ból hőenergia keletkezik)
Terhelési görbe
Együttműködő rendszerek
Megújulók
EU 2015-ben: ~80% új megújuló kapacitás
Az áramtermelő kapacitások változása az EU-ban 2000-2015 között
Új áramtermelő-kapacitások az OECD európai tagállamaiban 1960-2014 között (IEA 2016)
http://www.iea.org/publications/freepublications/pu blication/REPOWERINGMARKETS.pdf https://www.iea.org/media/presentations/160218_RepoweringMarkets_slides.pdf
NAP
SZÉL
passzív aktív
fototermikus fotovillamos kogenerációs hibrid kollektor termovillamos
áram mechanikai munka mozgási energia VÍZ folyó makro mikro tenger áramlás ár-apály hullámzás BIOMASSZA hulladék, melléktermék (apadék) energiaültetvény KÖRNYEZETI HŐ geotermikus hidrotermikus légtermikus HULLADÉK?
A megújulókkal kapcsolatos kevés általános érvényű megállapítás közül a legfontosabb: a földrajzi térben mindenhol elérhetők!
napkollektor keverőszelep
kiegészítő fűtés hőmérő
biztonsági szelep nyomásmérő
vezérlő kazán
meleg víz
tároló tágulási tartály
vissza csapó szelep
keringető szivattyú
hőcserélő hideg víz
„A napkollektor használatával előállított energia évi 500-600 kWh/m2, amely 25 e Ft körüli megtakarítást jelent.” 6 négyzetméter esetén akár 150e Ft/év a megtakarítás.
Praktiker
Hamburg – Braamwisch - Gut Karlshöhe
Áramtermelés napenergiával Fotovillamos Hibrid Termovillamos
Freiburg
PowerShade – zsalúzia és PV
Hibrid kollektor PVT (PhotoVoltaics/Thermal) A fotovillamos rendszerek hatásfoka 0,2-0,4%kal csökken 1 °C hőmérséklet-emelkedésnél Standard teszt hőmérséklet: 25 °C Nyári üzemi hőmérséklet: 80 °C !!! Megoldás: a fotovillamos felület alatt egy folyadékos vagy levegős napkollektor
Folyadékos rendszerbe integrálva - áramtermelésre optimalizált - hőtermelésre optimalizált
TERÜLETEGYSÉGRE JUTÓ TELJESÍTMÉNY A Fresnel- kollektor: 19-28 W/m2 Napvályú: 14-19 W/m2 Naptányér és – torony: 9-14 W/m2
Andasol (2009)– 50 MW – 180 GWh/év – 41% hatásfok Na-nitrát (60%) + K-nitrát (40%) olvadt só hőtároló = 7,5 óra üzemidő teljes kapacitással napenergia nélkül is Nagyszerű adottságok: 2200 kWh/m2/év – nálunk 1300
Szélenergia
Norman Foster
Biomassza Napenergia tárolása kémiai kötések formájában: „fűtőelemek” Alkalmazása elméletileg CO2-semleges, mert a szerves anyag lebomlása mindenképpen bekövetkezne, itt csak gyorsítunk a folyamaton: A keletkező anyagok visszakerülnek a természet anyag- és energiaforgalmába és újra beépülnek a szerves anyagokba . Gyakorlatilag nem ! - EROI (Energy Return On Investment) v. EROEI (Energy Return on Energy Invested) A világon az összes energiafelhasználás 13-15%-át biztosítja!!!
Csoportosítás 1 ► Szilárd tüzelőanyag
► Folyékony tüzelőanyag - üzemanyag ► Gáznemű tüzelőanyag - üzemanyag
- Elsődleges biomassza: természetes vegetáció, szántóföldi növények, erdő, rét, legelő, kertészeti növények, vízben élő növények. - Másodlagos biomassza: állatvilág, gazdasági haszonállatok, az állattenyésztés fő termékei, melléktermékei, hulladékai. - Harmadlagos biomassza: biológiai eredetű anyagokat felhasználó iparok termékei, melléktermékei, hulladékai, emberi települések szerves eredetű hulladékai.
Csoportosítás 2 ► A) Hulladék biomassza
► B) Direkt energetikai ültetvények (Olyan növény, amit
energetikai felhasználás céljából termesztenek): Közvetlen eltüzelésre; Biokémiai átalakításra (biogáz); Bioüzemanyagnak. Gyorsan növő, rövid vágásfordulójú, sarjadásra hajlamos; Nagy tömeget adó, gyorsan kitermelhető (sűrű térállású); Gyomokkal szemben ellenálló; Energiakihozatal
Európai Parlament és a Tanács 2009/28/EK IRÁNYELVE 2. cikk ► geotermikus energia: a szilárd talaj felszíne alatt hő
formájában található energia; ► Sekély mélységű (20-400 m) ► Nagy mélységű
► hidrotermikus energia: a felszíni vizekben hő
formájában tárolt energia; ► légtermikus energia: hő formájában a környezeti
levegőben tárolt energia;
A geotermikus energia ajánlott felhasználási területei, ill. komplex hasznosítása – Lindal-diagramm
Az eddig feltárt legnagyobb hőmérsékletű területek: Milos (Görögo) 310 °C, Salton Sea (AEÁ) 360 °C, Cerro Prieto (Mex.) 388 °C.
Beépítés szerint Folyóvízi erőmű: Folyóra vagy patakra telepített elektromos energiát előállító vízerőmű Tározós erőmű: Magasan fekvő víztározóba kis vízhozamú folyó vizét felduzzasztják és csak a villamosenergia fogyasztási csúcsokon helyezik üzembe a vízturbinát. Szivattyús-tározós rendszer: Az alacsonyabb szinten lévő folyóból (tározóból) egy magasabban fekvő tározóba szivattyúzzák fel a vizet, majd elektromos energiát termelnek a tárolt vízzel.
Árapály erőmű: A tenger árapályjelenségéből adódó vízszintkülönbségek hasznosítására telepített speciális vízerőmű. Hullámerőmű: A tenger hullámzásának energiáját hasznosító erőmű a tengerben vagy a parton. Tengeráramlat-erőmű: Erős tengeráramlatok kinetikus energiájának hasznosítására szolgáló erőmű.
A szélenergia rendszerbe integrálásának eszközrendszere
Jelenleg 20-25 kWh akkukapacitás/autó
