Jellegzetes energia audit csoportok, audit szabványok és auditok* I. rész Dr. Emhő László
c. egyetemi docens, BME Mérnöktovábbképző Intézet ügyvezető igazgató, EMTECH-S Kft
[email protected]
A 20. századra az energia keresletnek általában a kínálattal viszonylag korlátozás nélkül történő kielégítése volt a jellemző, leszámítva a háborús és „tervgazdálkodási” időszakokat. A villamosenergia termelés legtöbbször nagy erőművekben történt. 2001. szeptember 11 óta az energiatermelés döntően más irányba halad: civilizált világunk épített környezetének – korábban elképzelhetetlen méretű és összetettségű – energiatermelő és -fogyasztó létesítményei sérülékennyé váltak, így előtérbe kerültek a helyi, kisebb energiafejlesztő rendszerek, lecsökkentve egyben a jelentős hálózati veszteségek döntő hányadát is. A viszonylag olcsó olaj- és földgázkorszak végén járunk, a nagy hurrával fogadott palagáz – mélyfúrási és folyadékos repesztési (fracking) igényével hosszú távon az eddiginél lényegesen magasabb kitermelési, feldolgozási és szálltási költségszintet jelent, ez a fejlődő országok (pl. Kína és India) meredeken növekvő energia igénye miatt is rákényszerít bennünket az energiahatékonyság növelésére, azaz, hogy valamilyen terméket – legyen az gépjármú, áru, épület, szolgáltatás – minél kevesebb energiával lehessen előállítani, működtetni, végül újrahasznosítani, vagy megszüntetni. Ezen cél elérésének egyik alapvető eszköze az energia audit. Példáink mutatják, hogy ezzel a módszerrel eleve jelentős fosszilis és más energiaforrás felhasználás kerülhető el, aminek eredményeként csökken energiafüggőségünk és energiaszámlánk is. Jól látható ez a világ egyik energiahatékonysági agytrösztje, a Nemzetközi Energia Ügynökség pálfordulásából is: a korábbi világméretű múlt-, jelen-, és jövőidejű energiafogyasztástól az energiahatékonysági és megújuló energiás fejlesztések, mint súlypontok felé! Erre utal az IEA World Energy Outlook 2012. kiadványa [1] és társaik, pl. [2], [3] is, valamint a beinduló munka megbeszéléseink során hallottak.
*2013 július 10. Első megjelenés a VGF folyóiratban. 1
A.) SZÜKSÉGSZERŰSÉG A már kimerülőben lévő olcsó fosszilis energiaforrások – amelyek nagyrészt az évmilliókkal ezelőtti napenergia földkéregben eltárolt, közvetett végtermékei – árnyékában különleges jelentősége van a modernkori formájában is már több évtizedes energia auditnak, mint az energiafogyasztás csökkentés, vagy energiahatékonyság növelés egyik legoptimálisabb eszközének. Jelentősége tovább nőtt a ma már jól ismert 2012/27/EU (2012. október 25.) Energiahatékonysági Irányelvnek [4] köszönhetően. Az Irányelv 8. cikkelye az Energetikai auditokról és az energiagazdálkodási rendszerekről (2) pontjában kimondja, hogy „a tagállamok programokat dolgoznak ki annak érdekében, hogy a KKV-ket [5] is energetikai auditok elvégzésére, ezt követően pedig ezen auditokban foglalt ajánlások végrehajtására ösztönözzék”; továbbá a (4) pont szerint: „a tagállamok biztosítják, hogy a KKV-nek nem minősülő vállalakozások 2015. december 15-ig, majd azt követően a megelőző energetikai audit napjától számítva legalább négyévenként energetikai auditokra kerüljön sor, amelyeket képesített és/vagy akkreditált szakemberek végeznek független és hatékony módon, vagy amelyeket a nemzeti jogszabályoknak megfelelően független hatóságok hajtanak végre és felügyelnek”. Az energia audittal foglalkoznak a jelenleg előkészületben lévő, immár magyar nyelvű MSZ EN 16247-1 Energia-auditok szabvány és további társszabványai is, amely szerint [6] „az energia audit valamely helyszín, épület, rendszer vagy szervezet energiahasználatának és energiafogyasztásának rendszer-szemléletű felülvizsgálata és elemzése, az energia folyamatok és az energiahatékonyság javítási lehetőségének beazonosítása és írásbeli jelentésbe foglalása”. A szabvány szerint EU-szinten elfogadott hármas csoportosítás a következő: • épületek • folyamatok • szállítás A jelen cikk a B.) történeti áttekintés után ilyen nemzetközileg elfogadott megosztásban kívánja bemutatni a C.) vonatkozó függőleges-vízszintes – elfogadott, részben már magyarra is lefordított - szabványrendszert, majd a D.) néhány jellegzetes energia auditot, vagy például a szállításnál azok kidolgozásához szükséges adatsort, az azokból leszűrhető tapasztalatok felvázolásával együtt, az energia auditorok további munkájának megkönnyítésére.
2
B.) TÖRÉNETI ÁTTEKINTÉS Gács Iván (BME Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék) kutatásaiból tudjuk, hogy „az emberiség teljes története során 1900-ig összesen 11.000 EJ (exa J) energiát használt fel – annak nagy részét is emberi-állati erő igénybevételével, azután 100 év alatt 15.000 EJ-t.” (Ez utóbbit természetesen már gépi berendezések felhasználásával. EL.) Már az elmúlt évezredek során is minden építmény, gép esetében fel kellett mérni a létesítéséhez, működéshez, javításhoz szükséges emberi-, állati-, és természeti (víz, szél, tűz, stb.)-, a lehetséges építő-, és egyéb anyag-, valamint más-, például pénzügyi-forrásokat, amelyekből a legtöbb hasznos építményt vagy átalakított energiát kellett kihozni az arra hivatottaknak – legyen az épület, piramis Egyiptomban, Mexikóban, öntözőmű Mezopotámiában, fűtött-épület, út, amfiteátrum a Római Birodalomban (lásd például szűkebb környezetünkben a Légiók Fürdőjét a budapesti Flórián téri felüljáró alatt!), vagy a középkori bányalift Európában, a Nagy Fal Kínában. James Watt óta egy gőzgépnek, Stephenson óta egy gőzmozdonynak mindig volt energiahatékonysága a kinyert és befektetett energia arányában, ezt időről-időre felül kellett vizsgálni a további gazdaságos működtetés biztosítására. Ilyen vizsgálatok vezettek el hazánkban többek között 1887-ben villamosvasút bevezetéséhez Budapesten az eddigi lóvasút helyett, vagy 2012-ben az Újpesti Hőerőmű létrehozásához regionális villamos és hőenergia termelésre. Már 1865-ben felmerült egy jelentős ellentmondás is: a józan meggondolással szemben a hatékonyság növekedése nem feltétlenül eredményez energiamegtakarítást, többlet használatra sarkall ([7] Jevon paradoxon). 1945 után a megfelelő mennyiségű és minőségű szén biztosítása („széncsata”) után elkezdődött a szénről olajra, majd földgázra, illetve a ’80-as évektől részben atomenergiára történő átállás, esetről esetre és országos szinten is energia hatékonysági felmérések, tanulmányok, megvalósíthatósági tanulmánytervek kíséretében. Úttörő jelentőségű volt Heller László és Lévai András tevékenysége a modernkor energiagazdálkodási tudománya és azt tükröző, azzal kölcsönhatásban lévő gyakorlata, valamint az energiaracionalizálás megteremtésében, ahogyan azt Lévai András 1951. évi előadása, illetve annak ez évi kivonata világosan bemutatja [8]. (A szerkesztő ezt „Történelmi visszatekintés – Még mindig aktuális?” felütéssel vezeti be. A mai olvasó válasza egyértelműen igen!) Előadása a szénfogyasztás, illetve az energiafelhasználás fogyasztók szerinti megoszlásával indít, majd teljes körűen sorra veszi az energiaracionalizálás „beruházások nélküli”, illetve „kisebb-nagyobb összegek befektetésével megvalósuló” véghezvitelét, ennek céljait, módszereit, majd, hogy 3
milyen legyen egy létesítmény „energiairodája” („ütőképes, gyorsan működő és bürokráciától mentes”, viszonylag kis létszámú, mivel „egy szervezet annál ütőképesebb, minél kisebb és rugalmasabb”!) Ezek a gondolatok ma is nagyon fontosak! Az energiaracionalizálás a ’80-as években még inkább elterjedt itthon is, az akkor a Világbank által támogatott programok keretében. Nemzetközi téren az energia audit megfogalmazása és megteremtése az 1977-ben megalakított Energia Mérnökök Szövetsége (AEE Association of Energy Engineer, Atlanta, GA, USA) keretében, Al Thumann alapító elnök vezetésével történt [9]. A szövetség Capehart és Spiller által alkotott részletes megfogalmazása szerint [10] az energia audit részletes vizsgálat arról, hogy „a létesítmény hogyan használja fel az energiát, mennyit fizet ki ezért és végül milyen változtatásokat javasol az üzemelési gyakorlatban, vagy az energiafogyasztó berendezések tekintetében, amelyek hatására hatékonyan (!) tud költségmegtakarítást elérni”. Ez utóbbi meghatározással közel egyidőben az Európai Unió, ezen belül a PHARE Program Energia Konzorciuma megbízásából az IPARTERV Rt és a MARCH Consulting (Manchester, Egyesült Királyság) Energia Auditor képzést dolgozott ki [11], az akkor Gazdasági Minisztérium vezette hat cég képviselőiből összeállt szakértő bizottság (steering committee) szigorú bírálata, majd jóváhagyása mellett. Ebben az energia auditot az alábbiak szerint határoztuk meg: „Egy épületben, intézményben, létesítményben, ipari üzemben adott tulajdonos, üzemeltető-, illetve szolgáltató esetén: – az alkalmazott energiahordozók és költségeik meghatározása, – az energia használatának és feltehetően pazarlásának megértése (mit, miért, hogyan?), – költséghatékonyabb energiafelhasználási módok feltárása és értelmezése – fejlettebb üzemeltetési eljárások – új, hatékonyabb berendezések alkalmazása – ezen változatok teljes élettartamra vetített gazdasági elemzése (LCCC) – opcióban bankrakész javaslat – majd mindezekről jelentés készítése” C.) AZ ENERGIA RENDSZERE
AUDIT
„FÜGGŐLEGES-VÍZSZINTES”
SZABVÁNY-
Az eddig már sokak által megismert épületenergetikai számításokhoz, tanúsításokhoz hasonlóan jelentős hazai és EU közérdek fűződik ahhoz, hogy az energia audit folyamatokat is hatékonyan, egységesen, egyöntetűen, össze-
4
hasonlíthatóan, rendszerszemléletben végezzük. Ezt segíti elő az alábbi táblázatban összefoglalható függőleges-vízszintes szabványrendszer [12]: (Ennek fontosságára utal az az ott megélt tapasztalat is, hogy az Egyesült Államokban már a 20. század utolsó évtizedeitől kezdve úgyszólván fontosabb volt a tervezői-szakértői jogosultsággal rendelkező mérnökök (PE, „professional engineers”) munkavégzéséhez az ANSI szabványok és a különféle műszaki előírások (pl. Building Code, Mechanical Code, Electrial Code, stb.) helyes alkalmazása, mint a korábban megszerzett szakmai alaptudás figyelembe vétele.) Az energiahatékonysági szabványrendszer felépítése címszavakban A) Függőleges szabványkör
B) Vízszintes szabványkör
1) MSZ EN ISO 9001 Minőségirányítási rendszerek Követelmények
6) MSZ EN ISO 50001-212 (magyar nyelvű) Energiairányítási rendszerek
2) Az MSZ EN ISO 14001 Környezetközpontú irányítási rendszerek Követelmények 3) Az MSZ EN ISO 16001 Energiairányítási rendszerek Követelmények, alkalmazások
7) EN 16247/1 (2, 3, 4, 5) (angol nyelvű) Energia audit (magyar fordítás rendben, EL)
4) EN 15459-2007 (angol nyelvű) Épületek energia teljesítőképessége. Energia-rendszerek gazdaságossági értékelése (magyar fordítás rendben, EL) 5) MSZ EN ISO 15900 (angol nyelvű) Energiahatékonysági szolgáltatások (magyar fordítás rendben, EL)
9) EN 16212-2012 (angol nyelvű) Energia hatékonyság és megtakarítás számítása
8)EN 16231-2012 (angol nyelvű) Az energiahatékonyság kiinduló teljesítmény értékének kijelölése
C.)1. A rendszerben a mi szempontunkból legfontosabb függőleges ág szabványai egymásra épülnek, az MSZ EN ISO 9001-től kezdve az MSZ EN ISO 15900-ig terjedően, a következők szerint: Az MSZ EN ISO 9001 szabványt – amely az adott létesítmény belső minőségirányítási rendszerét és annak folyamatos fejlesztését taglalja – minden magára valamit adó létesítmény, vállalkozás, gyártó cég magáénak vallja. Kulcsszavai: folyamatok, sorrendek, kölcsönhatás, kritériumok, erőforrások, információk, figyelemmel kisérés, elemzés, intézkedések végrehajtása.
5
Az MSZ EN ISO 14001 szabvány a belső környezetközpontú irányítórendszerek követelményeit, azok teljesítésének módját és irányelveit taglalja. „A mérhető eredmények a környezeti tényezők tekintetében” itt még csak egy helyen szerepel a szabványban. Az MSZ EN ISO 16001 szabvány a belső energiairányítási (gazdálkodási) rendszer követelményeit és alkalmazási útmutatóit adja meg, annak érdekében, hogy a létesítmény folyamatosan fejlessze energiahatékonyságát. Kulcsszavak: energiapolitika, tervezés, bevezetés, működtetés, ellenőrzés, vezetőségi átvizsgálás. Jelentős előrelépés a 14001-hezképest a számszerűség követelménye. Az EN 15459-2007 szabvány az épületek számított energia-teljesítőképességével, -fogyasztásával, valamint az energiarendszerek gazdaságossági értékelésével foglalkozik. A számítások lépéseit az alábbiak szerint építi össze: pénzügyi adatok – általános információ a projektről – rendszer jellemzők – energiaköltségek – teljes költségek – éves törlesztés költségek. Az MSZ EN ISO 15900:2010 szabvány az energiahatékonysági szolgáltatások fogalom-meghatározásait és követelményeit írja le. Ezeknek növelniük kell az energiahatékonyságot, az összegyűjtött energiafogyasztási adatokra kell támaszkodniuk és beazonosított, kiválasztott, megvalósított energia audit javaslatokat és azok igazolását kell tartalmazniuk. C.)2 A rendszerben a vízszintes ág szabványai pedig egymást kiegészítő, segítő módszertani szabványok az energiahatékonysági, energia audit vizsgálatok, számítások elvégzésének mikéntjével foglalkoznak a jelen feldolgozásban az MSZ EN ISO 50001-2012-től az EN 16212-2012-ig bezárólag, az alábbiak szerint: Az MSZ EN ISO 50001:2012 szabvány az energia – irányítási,- gazdálkodási rendszerek követelményeit és alkalmazási útmutatóját tartalmazza. Fő célkitűzései: • A 9001, 14001, és 16001 szabványok korábbi bevezetésére építve beilleszteni az energiagazdálkodást és energiatudatosságot a szervezet/létesítmény minőségbiztosítási-tanúsítási rendszerébe. •
Alkalmazása csökkentse az üvegházhatást okozó gázok kibocsátását.
•
A fentiek megvalósítására beiktatni a létesítmény/szervezet mindennapi gyakorlatába a „Plan-Do-Check-Act” bevált, nemzetközileg elfogadott „tervezésmegvalósítás-ellenőrzés-intézkedés” folyamatos fejlesztési módszerét. Ebben a körben: – megtervezni az energiagazdálkodási rendszert 6
– létrehozni azt – figyelemmel kísérni annak munkáját – növelni az energiahatékonyságot, javítani az energiagazdálkodást, időként belső energia auditot valósítva meg. Az EN 16247.-1. (2., 3., 4., 5.) szabványsorozat a modernkori energia audit korábbi valós folyamatait követő, összefoglaló, megerősítő szabvány-sorozat. Felépítése: EN 16247-
1. Általános követelmények (élő) 2. Épületek (kidolgozás alatt) 3. Folyamatok, technológiák (kidolgozás alatt) 4. Szállítás (kidolgozás alatt) 5. Auditorok minősítése (kidolgozás alatt) - legyen minősített, kompetens - objektív módon tevékenykedjen a megbízó érdekében - bizalmasan kezeljen minden adatot, információt.
A fentiek egyben meghatározzák a jó minőségű energia audit jellemzőt, azok követelményeit és a folyamatban felmerülő kötelezettségeket. A sorozat 1. szabványának felépítése: – Előszó – Bevezetés – 1. Terület, témakör – 2. Mértékadó hivatkozások – 3, Fogalmak, meghatározások – 4. Minőségi követelmények – 5. A folyamat elemei – Szakirodalom Az EN 16231:2012 („benchmarking”)
szabvány
a
kiinduló
teljesítmény
meghatározásáról
Legfontosabb lépései: 1. Előtervezési célok 2. Adatgyűjtés és megerősítése 3. Előnyök Az EN 16212:2012 szabvány az energiahatékonyság és –megtakarítás számítását írja le, átlagos háztartások, vállalatok és más végfelhasználók megtakarítási lehetőségeinek előzetes becslésére, számítására és utólagos kiértékelésére.
7
Fentről lefelé indított – pl. 20 vagy 85 %-os – energiamegtakarítási célkitűzéssel, vagy lentről felfelé indított – pl. adott mértékű építészeti-gépészeti korszerűsítésből adódó – folyamat végeredménnyel. (Megjegyzés: fentiek és az összes többi hivatáskörünkbe vágó szabvány elérhető betekintésre a Magyar Szabványügyi Testület on-line szabvány-könyvtárában, részletek a www.mszt.hu honlapon! [13], az energiahatékonysággal kapcsolatos szabványosításról Szabó József (MSZT) előadása [14] nyújt átfogó képet.)
8
Jellegzetes energia audit csoportok, audit szabványok és auditok II. rész Dr. Emhő László,
[email protected] D.) JELLEGZETES ENERGIA AUDITOK: Ezek után tekintsük át néhány létesítménynek a fenti fő meghatározások szerinti energia auditját és tapasztalatait az elmúlt 15 éven átívelő portfóliónkból az MSZ EN 16247-1 szabvány elfogadott csoportosítása, azaz épületek, gyártási folyamatok, illetve szállítás tekintetében (ez a felosztás csak fő irányvonalakat jelöl, mivel a legtöbb létesítmény vegyes területekkel rendelkezik (pl. épületetek, létesítmények, gyártási folyamatokkal, esetleg szállítási vagy logisztikai funkciókkal). Ezeket az energia auditokat még minden EU irányelv, illetve hazai rendelet vagy törvény kényszerítő ereje nélkül végeztük, t. Megrendelőink jól felfogott energia- és energiaköltség megtakarítási késztetéséből velünk megkötött vállalkozási szerződések alapján. (További energia audit példák találhatók többek között – a [11] hivatkozásban, illetve a névadó tanfolyam során!) D.)1. ÉPÜLETEK ENERGIA AUDITJÁBÓL (pl. egészségügyi-, iroda-, oktatási-, és kereskedelmi épület esetén) É-1. Kisvárosi egészségügyi rendelőintézet (1998, KKV nagyságrend) Beépített alapterület 732 m2, fűtött térfogata 2250 m3, éves villamosenergia felhasználása 12 MWh, földgázfogyasztása 21.450 m3 (~300 kWh/m2a), vízfelhasználása 687 m3. 1975-77-ben épült téglaépület, részben régi külső üvegezett nyílászárókkal, 90/70°C radiátorfűtéssel, gázkazánnal, szobatermosztát szabályozással. HMV ellátás gázüzemű melegvíztárolóval. Megtakarítási lehetőségek: a.) fűtés programozott időjárásfüggő szabályozással, 25 eFt/év megtakarítással, 450 eFt beruházási költséggel, 18 év megtérüléssel b.) külső üvegezett nyílászárók korszerűsítésével: javítás esetén U=3 W/m 2k-re, éves megtakarítás 79 eFt, beruházási költsége 1.860 eFt, megtérülése 23,5 év; ablakcserével: U= 2,5 W/m2K-re, éves megtakarítás 95 eFt, beruházási költség 4.960 eFt, megtérülés 52,2 év. A fűtéskorszerűsítés megvalósult.
9
É-2. Kisvárosi polgármesteri hivatal (1999, KKV nagyságrend) Beépített alapterület 4280 m2, fűtött térfogata 19.050 m3, éves villamosenergia felhasználása 88 MWh, földgázfogyasztása 340 m 3, termálvíz 1945 GJ (~150 kWh/m2a) 1974-ben létesített vasbetonvázas épület, tégla kitöltő falazattal. 1991-ben külső üvegezett nyílászáró cserét hajtottak végre rajta. Fűtés termálvízzel, tartalék olaj-, és gázkazánnal, radiátor hőleadókkal, termosztatikus szabályozó szelepekkel. Megtakarítási lehetőségek: időjárásfüggő gázkazán szabályozás, éves megtakarítás: 102 eFt, beruházási költség: 400 eFt, megtérülés: 3,9 év. É-3. Kisvárosi általános iskola (2000, KKV nagyságrend) Alapterület 3920 m2, fűtött térfogat 13.150 m3, tégla és vb. panel épületszerkezet. Éves villamosenergia felhasználás 5,4 MWh, távhő 1.965 GJ (~140 kWh/m 2a; fajlagos hőveszteség 22 W/m3) konyhai földgáz 1.927 m3, vízfelhasználás 827 m3. 110/80°C távfűtés, 90/70°C radiátoros fűtés. Tantermek, tornaterem, szociális rész, gondnoki lakás: mind egy (!) fűtőkörön, túl-, és alulfűtött részek, mivel égtáj szerinti megosztás sincs! Javaslatok: – tornaterem és gondnoki lakás leválasztás külön szabályozással (egyszerű megtérülés 18,4 év), megvalósult – éjszakai és hétvégi leszabályozással (megtérülés 6,7 év), megvalósult – üvegezett nyílászáró felújítás (megtérülés 19 év), megvalósult – ugyanez cserével (megtérülés 32 év) É-4.
Nagyvárosi bevásárlóközpont (2004, nagyobb, mint KKV nagyságrend) A létesítmény éves energiaszámlája 2003-ban villamosenergiára 430 mFt volt, földgázra 44 mFt. A megtakarítási lehetőségeket és azok mértékét a következő két táblázat mutatja be:
10
Ésszerűsítések a berendezések, rendszerek változtatása nélkül
Ésszerűsítés megnevezése
Ésszerűsítés lényege
Megtakarítás
a)
Átmeneti, majd végleges energia stratégia kialakítása az alábbi területeken
Kereskedelmi, látogatottsági menetrendhez alkalmazkodás
mint alább!
b)
Világítási program módosítás
7:00-9:30 között 2/3 lux értékű megvilágítás
3%
c)
Légkezelők és más szellőzőberendezések
Menetrend módosítás, üzemóra szám csökkentés
10 %
Indulási, leállási idők változtatása,
2%
szivattyúk program módosítása
d)
Hűtés program módosítás
hűtőtornyos szabadhűtés +7°C alatti külső hőmérsékleteknél e)
Fűtés program módosítás
Későbbi kazán üzemindulás, a légkezelőkkel harmonizálva
f)
Nyári éjszakai előhűtés (természetes, mesterséges)
Ennek kiterjesztése,megszervezése, koordinálva az őrző-védő szolgálattal
Felelős energetikus beállítása, energiatanács létrehozása és működtetése
Napi folyamatos energetikusi szolgálat,
g)
5%
5%
havi egyszeri operatív energiatanács ülés
Összesen:
25 %
Az f) és g) kivételével megvalósult
11
Ésszerűsítések pénzügyi befektetésekkel Ésszerűsítés megnevezés
Ésszerűsítés lényege
Várható megtakarítás
a)
Közös területek energiafogyasztásának önálló mérése
Az eddigi maradvány elv feladása, pontos mérés szerinti arányos költségszétosztás
4-8 %
b)
Túlnyomásos szellőzőberendezés kialakítása
Új légkezelők beállítása, az infiltráció és porszennyeződés megszüntetése
1-3 %
c)
Szivattyúk fordulatszám szabályozása
Villamosenergia megtakarítás
1-3 %
d)
Ventilátorok fordulatszám szabályozása
Villamosenergia megtakarítás
1-3 %
e)
Hűtés osztó-gyujtó optimalizálás
Többlet hűtésigény elkerülése, az egyenletes zóna biztosításával
3%
f)
Mozgólépcsők automatikus indítása, leállítása
Villamosenergia megtakarítás
4%
g)
Épületfelügyeleti rendszer optimálisra bővítése
Hatékony programozáshoz
3%
h)
Távműködtetett szellőző ablakok éjszakai előhűtéshez
Természetes hűtés
2%
i)
Forgóajtók beépítése
Infiltráció csökkentése
1-3 %
j)
Megújuló energiák felhasználása
Hőszivattyú, napkollektor, bemutató szélgenerátor
3-5 %
k)
Folyadékhők kondenzátorhő hasznosítása
Használati melegvíz előmelegítésére
3-5 %
l)
Kogenerációs-trigenerációs energiatermelés
Gázmotor+generátor csoporttal
3-5 %
m)
Tüzelőanyag-cella
Tartalék áramforrásként, energia-tudatos arculat megjelenítéseként
Összesen:
-
29-47 %
c) d) e) f) g) megvalósult
12
É-5.
Nagyvárosi iroda-, és laborépület csoport (2012, nagyobb, mint KKV nagyságrend) A ’70-es években épült létesítmény a szomszédos erőműből kapott hőenergiát 280°C±20°C hőmérsékletű, illetve 7,1 bar (abs) ±1,5 bar nyomással gőz formájában. Ezt a ma már túlzott paramétert annak idején autoklávokhoz kötötték le. A kondenzátum egy része visszajutott az erőműbe, más része állandó jelleggel a közcsatornába (!) került, a jelentős maradék pedig elszivárgott az egyre több helyen teljesen átkorrodált „valamikori csővezetékek” lyukain (!). A környék 110 éve még tó-, és lápvidék volt, ezt a jellegét az altalaj ma is őrzi, így ez a víz „nyomtalanul” eltűnt – tetemes kárt okozva a létesítmény és az erőmű tulajdonosainak. Az épületek fűtését már részben 90/70°C hőmérsékletű melegvízfűtés látta el a fenti gőzrendszerre kötött hőcserélőkön keresztül, de sok helyen megmaradtak a gőzös radiátorok, 100°C feletti felületi hőmérséklettel. Az épületek nagy részében reggelenként „érzésre történő” kézi (!) szabályozással adagolták a főz a gőz-víz hőcserélőkre, néhány helyen már DC-rendszerű – külső hőmérsékletet követő – rendszer gondoskodott az előszabályozásról. Termosztatikus radiátorszelepek csak kevés helyen voltak felszerelve. A 2009. évi hőenergia költség 89 mFt volt, ebben 23,5 mFt gőzrendszeri veszteség jelent meg, amihez még 15 % szekunderköri túlfűtési-, és beszabályozottság hiányából további 10 % veszteség is hozzájárult. A leromlott állapotú épületszerkezetek már a 40 évvel ezelőtti előírásoknak sem feleltek meg, további veszteséget okozva. A megvizsgált változatok „a meglévő hőenergia ellátó rendszer primer oldalon forróvizesre, szekunder oldalon teljesen melegvizesre történő átalakítása” főirányban három optimum-közeli rendszert adott: A három megoldás fő gazdasági paraméterei: Megoldás Paraméter
Gázkazán és
Távfűtés
Gázkazánok
Beruházási költség
85,3 mFt
132,0 mFt
100,5 mFt
Éves megtakarítás
59,0 mFt
68,3 mFt
56,7 mFt
Egyszerű megtérülés
1,45 év
2,02 év
1,77 év
Belső megtérülési ráta
69,3 %
44,5 %
64,5 %
távfűtés
Nettó jelenérték 237,5 mFt 183,0 mFt 222,2 mFt Gazdaságilag és helyigény szerint is a távfűtéses megoldást választotta a tulajdonos, többek között a legmagasabb belső megtérülési ráta és nettó jelenérték miatt. Végül ezt valósították meg. Győri Szovaterm – kompakt hőcserélő egységekkel (változattól függően egészen, részben)
13
Az optimális – távfűtéses – és a másodlagosnak mutatkozó gázkazános audit javaslatot az 1. és 2. ábra mutatja be.
14
1. ábra: Az optimális távfűtéses energia audit javaslat kapcsolási vázlata
15
2. ábra: A másodlagos gázkazános energia audit javaslat
16
É-6.
Nagy-, és középnagy- városi irodaépület-pár (2012, nagyobb, mint KKV nagyságrend) Az „A” irodaépület csoport távfűtött, nemrégen korszerűsített 40-120 éves épületekből állt össze, a „B” pedig földgáz-, illetve kiegészítő villamos hőforrású fűtéssel ellátott, elhanyagolt 30-40 évesekből. Az energia audit feladat-meghatározása szerint fűtésnél és HMV-nél a szekunder körökkel, míg a légkondicionálásnál a teljes rendszerrel kellett foglalkozni, teljes, részletes gépészeti-, és villamos-rendszer, illetve épületszerkezet felméréssel, energiahatékonyság-növelő javaslatok kidolgozásával, figyelembe véve a megrendelő szakemberei által készített hőkamera felvételeket is. Dinamikus megtérülési számításokat nem kértek. Az „A” irodaépület-csoport legfontosabb épületgépészeti korszerűsítési javaslatai* o
N
Energiamegtakarítási lehetőségekből eredő korszerűsítési javaslatok
Éves becsült megtakarítás (Ft*)
Becsült beruházási költség (Ft)
1.
Frekvenciaváltók és állandó nyomáskülönbség távadók beépítése a központi keringtető szivattyúkhoz 75 db radiátorszelep, termosztatikus szelepfej és visszatérő csavarzat
közvetl. 509.096 (16.128 kWh)
2.164.630
közvetl. 1.409.113 (256 GJ) 3.594.676 (652 GJ) (1-2-3-4 tételre szétoszlik)
1.063.061 1.868.061 1.680.000
1-4 tételek célszerűen együtt valósíthatók meg!
5.512.918
6.775.752
1,2290 év
5.
Termosztatikus radiátorszelepek 1°C-szal történő alacsonyabb hőmérséklet maximumra állítása
2.156.805
400.000
0,1854 év
6.
Kezelési utasítás kidolgozása, és a-szerint a fűtési hőmérséklet napi visszaszabályozása a 12 órás éjszakai időtartamra, az egyes iroda-használók által
1.797.338
250.000
0,1391 év
2.
3.
26 pár strang/felszálló beszabályozó szelep pár az A-B épületekhez, az eddigi nem beszabályozhatók helyett
4.
A fentiekkel beszabályozhatóvá tett fűtési rendszer beszabályozása
Egyszerű megtérülés (év)
!
17
7.
Jelenlét-érzékelő és bekötése a beltéri klíma egységekhez és a mennyezeti f.cső fényforrásokhoz, az üres, de világított, hűtött, azaz energiapazarló szoba-jelenség elkerülésére
598.275
360.000
0,6017 év
8.
Napkollektoros HMV előállítás közvetlenül a mosdó WC- csoportokhoz (Rozsdamentes acélcsővel, falba szerelve ugyanez 20.912.251 Ft + ÁFA, 8,49 év egyszerű megtérülési idővel!)
2.460.632
12.963.000
5,2681 év
9.
Energia Tanács megalakítása, működtetése
1.797.734
----
0,0 év
* Ennél az épületcsoportnál az épülethatároló szerkezeteknél csak kisméretű ablakvasalat javítás, illetve hézagtömítés volt javasolható.
A „”B” irodaépület csoport gépészeténél fűtésnél a túlfűtés megszüntetése, a rendszer beszabályozhatóvá tétele/beszabályozása, a szivattyúk fordulatszámszabályozása és a villamos fűtések gázüzeműre való kiváltása volt javasolható. Az elavult léghűtő rendszerek helyett korszerű VRF/V megoldás kiépítését javasoltuk, a villamosfűtésű forróvíztárolók helyett pedig központi HMV ellátást a kazáházból. Ezek megtérülési ideje 1,54-11 év közöttire adódott. A korszerűsítési javaslatok megvalósítása mindkét helyen folyamatban van. Az auditálás során feltárt néhány különlegesnek mondható megoldást a következő 3-8 sz. ábrák mutatnak be. É-6. A. Irodaépület fényképek
3. ábra: Beltéri klímakészülékek
18
4. ábra: Régi melegvizes öntöttvas-, és villamos acéllemez olajradiátor
5. ábra: Termosztatikus és programozható radiátor szelep
6. ábra: Távfűtő hőközpont szivattyú fordulatszám szabályozás és nyomáskülönbség távadók nélkül
19
7. ábra: Fűtési felszálló csövek beszabályozatlan és nem beszabályozható beszabályozó szelepei
É-6. B. Irodaépület fényképek
8. ábra: Vasbeton épületszerkezet és hőkamerás képe hőhidakkal
20
Jellegzetes energia audit csoportok, audit szabványok és auditok III. rész Dr. Emhő László,
[email protected]
D.)2. IPARI ÜZEMEK AUDITJAIBÓL GY-1.
Szaniterárugyár (Erdély, 2001, nagyobb, mint KKV nagyságrend)
Főbb energiamegtakarítási lehetőségek és költség adatok: Energiamegtakarítás
Beruházás (USD)
Megtakarítás (USD/év)
Megtérülés (év)
1.
Energiazgazdálkodási rendszer
219.615
106.987
2,1
2.
Gőzrendszerek megszüntetése
95.082
40.769
2,3
3.
Forróvíz kazánok hatásfok növelése
126.500
59.976
2,1
4.
Forróvíz és technológiai rendszer szétválasztása
48.921
16.220
3,0
5.
Hatékony épületfűtés
140.453
56.775
2,5
6.
Hőhasznosítás égető kemencéből
301.080
126.990
2,4
7.
Hőhasznosítás porlasztva szárítóból
371.953
104.587
3,6
8.
Villamos/sűrítettlevegő rendszer racionalizálás
384.795
141.882
2,7
9-
Új kútrendszer kiépítése
50.966
21.541
2,4
10.
Gázmotor rendszer létesítése
557.764
182.229
3,1
A korszerűsítési javaslatok nagy többségét megvalósították. Hazai ipari holding öt telephellyel (2002, nagyobb, mint KKV nagyságrend) Éves energiaköltség: 2,252 milliárd Ft 40 %, azaz 901 mFt megtakarítható Javaslatok: – forróvíz kazánok (a gőz helyett) – fűtési távvezeték hőszigetelés pótlás – égtáj szerinti fűtőrendszer szétválasztás
GY-2. • • •
21
– épület-, és létesítmény-felügyeleti rendszer – távfűtés gőzről forróvízre – fűtőrendszer gőzről melegvízre, vagy gáz sötéten sugárzókra – villamos motorok fordulatszám szabályozása – magas hatásfokú villamos motorok – hővisszanyerés sűrítettlevegő kompresszorokból – légoldali rövidzárás megszüntetése – szezonális felkészülési terv és végrehajtás – kapcsolt hő-, és villamosenergiatermelés gázmotorokkal – helyi-, egyben Központi Energia Tanács létrehozása A korszerűsítési javaslatok nagy részét megvalósították, a gázmotoros megoldás jelenleg üzemen kívül van. Nemzetközi alumínium terméket előállító üzem energia audit szempontjai (2006, nagyobb, mint KKV nagyságrend) Az üzem éves energiaszámlája 2007-ben 3,5 mUSD, 35 éves épületek, 1-5 éves technológiák, barnamezős beruházás. A javaslatok 82 %-a megvalósult. GY-3.
A legfontosabb energiamegtakarítási lehetőségek sorszám
Leírás
Megtérülési idő (év)
IRR* [%]
NPV** (MFt)
Megvalósulás
1.
Ablak hőszigetelése
9,5
23,2
3,9
részben megvalósult
2.
Fal hőszigetelése
4,1
-
-
részben megvalósult
3.
Tető hőszigetelés
41,0
-
-
részben megvalósult
4.
Ablakcsere
20,5
-
-
-
5.
Épületfelügyeleti rendszer
2,5
41,4
41,4
több lépcsőben megvalósul
6.
Lenyomó-ventilátor
0,7
368,5
14,4
részben megvalósult
7.
Kemence hővisszanyerés
1,5
-
-
módosítva megvalósul
8.
Olajköd leválasztás visszakeringtetés
5,2
-
-
részben megvalósult
9.
Sűrített levegő szivárgás csökkentés
0,4
384
61,0
megvalósult
10.
Saját levegőkompresszor
1,6
63
75,4
központi marad, áram-engedménnyel
22
11.
Saját hűtött víz ellátás
0,5
282
267,6
-
12.
Öltöző világítás automatikus szabályozás
2,6
-
-
megvalósult
13.
Csarnok világítás automatikus szabályozás
2,6
40
13,1
több lépcsőben megvalósul
14.
Egyszeri rendkívüli karbantartás
1,4
-
-
módosítva megvalósult
15.
Energia Tanács, energetikus alkalmazása
0,05 (!)
-
-
módosítva megvalósult
Megjegyzés: IRR > 13 %, NPV pozitív, így a javaslatok megvalósítása gazdaságilag előnyös; a nagyobb IRR-hez tartozó javaslat gazdaságosabb a kisebbhez tartozónál! *belső megtérülési ráta
**pénz nettó érték
Nemzetközi nemesacél alapanyagból energetikai berendezéseket gyártó üzem energia audit szempontjai (2007, nagyobb, mint KKV nagyságrend) Az üzem 459 mFt energia költségből a villamosenergia 362,5 mFt-ot, a földgáz 85,5 mFt-ot, míg a víz 11 mFt-ot tett ki. Gyártási és korszerűsítési tevékenységhez Gázturbinák iránt csökkent a kereslet, megújulókat hasznosító szélgenerátorok, napelemek, tüzelőanyag cellák iránt ellenkező a tendencia, régebbi gyártmányaik korszerűsítésére is. Az energia költségek a termelési költségek 1 %-át teszik ki A cég világszerte az ÜHG kibocsátás 1 %-os csökkentését tűzte ki célul Társcégeik egymással versengenek ebben Érdekes ellentmondás, hogy sok munkagép használt, esetleg többször felújított Különleges igény a 47 MW teljesítményű típus hőerőgépek heti egyszeri 8 órás házi, majd 1 órás ügyfél jelenlétében zajló átadási tesztje, melynek során 5400, illetve 9800 Nm³/h gázfogyasztás lép fel - a csúcs vételezés 13.400 Nm³/h néhány percre – míg a feltöltés két héten át 185 Nm³/h.
GY-4.
• • •
• • • • •
A 18 összes korszerűsítési javaslatból a legjobb 13-at az alábbi táblázat eredményei alapján értékelhetjük:
No
Megnevezés
IRR (%)
NPV (M Ft)
Egyszerű megtérülés (év)
1.
Energiatudatosság
∞
71,02
0,09
2.
Energia-tanács, energiagazdálkodási rendszer
∞
35.51
0,09
3.
D-E-G épület téli frisslevegő csökkentés
206,9
9,46
0,83
23
4.
Jenbacher teszt gázellátás optimalizálása
5.
Villamos teljesítménylekötés optimalizálása
6.
Fitness terem világítás, fűtés, szellőzés
7.
563,5
46,64
0,08
60,1
1,89
1,94
115,6
7,60
0,97
D-E-G épület lenyomó ventilátor
17,4
9,96
5,32
8.
D-E-Gépület világítás automatikus szabályozás
52,9
29,67 %
1,75
9.
Sűrített levegő rendszer szivárgáscsökkentés
1232,0
64,61
0,31
2,1
-531,25
26,29*
10.
LM 6000 teszt gázellátás optimalizálása
11.
0,5 MW kogenerációs gázmotortelep
23,7
72,91
3,46
12.
3,2 MW saját kogenerációs gázmotoros erőmű
21,3
241,91
3,63
13.
3,2 MW saját trigenerációs gázmotoros erőmű
14,2
59,86
5,01
* De szükség van rá
Az 1.-10. közötti javaslatok megvalósultak.
Gazdaságosság: A hőerőgép teszt gázellátás optimalizálását kivéve látható, hogy valamennyi projekt pozitív nettó jelentértéket eredményez és az IRR értékek a legtöbb esetben messze meghaladják az elvárt 13 %-os értéket. Így megvalósíthatóságuk kizárólag gazdasági szempontból is javasolt, az IRR fentről lefelé haladó sorrendjében. Környezetvédelmi szempontok: Az egyes megoldások kölcsönhatásai miatt a gazdaságosság javulásával az ÜHG kibocsátása növekszik. A gázmotorok nélküli 1.786 t kibocsátás csökkenéssel szemben a gázmotorokkal már i j e s z t ő 10.510 t kibocsátási növekmény jár együtt, így itt tulajdonosi mérlegelést javasoltunk a gazdaságossági, illetve a környezettudatosság között! (Megtörtént, a környezettudatosság győzött: elhagyták a gázmotoros kapcsolt hő-, és villamosenergia termelés megvalósítását…) D.)3. SZÁLLÍTÁSI ENERGIAFOGYASZTÁSI TÁBLÁZAT AUDIT FELDOLGOZÁSOKHOZ Ebben a csoportban az EMTECH-S Kft. nem készített energia auditot és látókörünkben sincs ilyen. Ezért ide hazánk közlekedési energiafogyasztásának a 2008-2009-2010 évekre vonatkozó legfontosabb összesített adatait foglaltuk be [6], amelyek egy országos energia audit kiinduló adatai lehetnek, létesítmény auditnál pedig az adott helyi energiafelhasználásból kell kiindulni. A közlekedés energiafelhasználása és annak megoszlása energiahordozók, valamint alágazatok szerint (1990-2010-re vonatkozó adatsorból,) ([10] pp. 31.4).
24
Mértékegység: ktoe* 2008 2009 2010 Motorbenzin és a bekevert bioetanol felhasználás alágazatok szerint Közút 1598 1598 1391 Légiközlekedés 0 0 0 Gázolaj és a bekevert biodízel felhasználás alágazatok szerint Vasút 64 67 59 Közút 2730 2710 2538 Belvízi hajózás 1 1 1 Kerozin felhasználás Nemzetközi légiközlekedés 270 231 230 A közúti közlekedés energiafelhasználása energiahordozók szerint Motorbenzin 1598 1598 1391 Gázolaj 2730 2710 2538 LPG 30 27 29 Közút összesen 4243 4216 3843 A vasút közlekedés energiafelhasználása energiahordozók szerint Gázolaj 61 63 56 Elektromos energia 103 103 95 Vasút összesen 164 166 151 A közlekedés légiközlekedés energiafelhasználása energiahordozók szerint Könnyű benzin 0 0 0 Kerozin 270 231 230 Légiközlekedés összesen 270 231 230 *1ktoe = 11,63 MWh
E.) ÖSSZEFOGLALÁS A bevezető szövegrészben felsorolt szempontok szerint bemutatott vonatkozó szabványrendszer és az energia auditok, is világossá teszik, hogy ezzel a módszerrel kiemelkedően ütős javaslatokat lehet tenni meglévő létesítmények energiafogyasztásának csökkentésére, energiahatékonyságának növelésére. Ezt mutatja a sok javaslatot támogató gyakori, igen magas belső megtérülési ráta, és az egyértelműen pozitív nettó jelenérték is! További tapasztalatok: – viszonylag új (néhány éves, jól megtervezett és kivitelezett) létesítményeknél is sok javaslat volt tehető, – ebből kifolyólag a megvalósított korszerűsítések aránya a legtöbb projektnél 70 % felett van, de nem ritka a 90 %-os arány sem, – az auditor és az üzemeltető, tulajdonos cégek közötti együttműködés során jelentősen javult a megrendelő alkalmazottainak energiatudatossága, – ugyanekkor az auditor szakmai tárháza is lényeges elemekkel gazdagodott, – azaz mindkét fél nyert az együttműködéssel. – Hazánk a világ CO2 kibocsátásának kevesebb, mint ezredrészét képviseli. Ennek csökkentésével nem sokat javítunk a saját, vagy a világ helyzetén. – az energia auditokkal kimunkált korszerűsítések viszont jelentősen növelik a szükséges szakértői-tervezői-gyártói-kivitelezői kapacitásunk munkaellátását, lépésről-lépésre gazdasági potenciálunkat is,
25
–
és végül a korszerűsített létesítmények és azok megtakarításai itthon maradnak, miközben jelentősen csökkentik fosszilis energiafüggőségünket, helyi és országos energiaköltségeinket.
A rendszer működését mind az energiahatékonysági irányelv, mind a kapcsolatos szabványhálózat segíti [12], [13].. Az előbbi azzal, hogy javasolja a tagországoknak a KKV-k ösztönzését energia auditok elvégzésére, és az azokban javasolt ajánlások végrehajtására, azon kívül a KKV-nek nem minősülő, – tehát annál nagyobb – vállalkozásoknak négyévenként kötelező energia auditot ír elő. A hivatkozott „függőleges-vízszines” szabványhálózat pedig megadja azt a lehetőséget, hogy a témakörben több és több rész-, vagy átfogó-számítást, értékelést egyöntetűen, összehasonlíthatóan, rendszerszemléletben végezhessünk.
Hivatkozások: [1]
IEA World Energy Outlook 2011. Nemzetközi Energia Ügynökség, IEA Párizs. pp. 177-192: 205-242.
[2]
Technology Roadmap, Concentrating Solar Power 2010. IEA, Párizs
[3]
Transport Energy Efficiency 2010. IEA, Párizs.
[4]
Az Európai Parlament és a Tanács 2012/27/EU Irányelve (2012. október 25.) az Energiahatékonyságról, a 2009/125/EK és a 2010/30 EU Irányelv módosításáról, valamint a 2004/8/EK és a 2006/32/EK Irányelv hatályon kívül helyezéséről
[5]
2004. évi XXXIV. törvény a kis-, és középvállalkozásokról, fejlődésük támogatásáról, amely kimondja: „3. § (1) KKV-nak minősül az a vállalkozás, amelynek a) összes foglalkoztatotti létszáma 250 főnél kevesebb, és b) éves nettó árbevétele legfeljebb 50 millió eurónak megfelelő forintösszeg, vagy mérlegfőösszege 43 millió eurónak megfelelő forintösszeg.”
[6]
MSZ EN 16247-1: 2012 magyar nyelvű szabvány: Energia auditok, p. 4. (kiadása előkészületben)
[7]
Cullon, Philip: Navy Energy Program, World Energy Engineering Conference, 2010. december 8-10, Washington D.C., USA
[8]
Lévai András: Az ipari energiafogyasztás racionalizálásának irányelvei. Eredetileg előadás az 1951. március 17-18-i országos energia-takarékossági konferencián.
26
Akkor megjelent a Magyar Energiagazdálkodás 1951. 5. számában. Jelenkori bőséges kivonat ugyanazon folyóirat 2013. 1-2. számban, ppl. 43.-46. [9]
Thumann, Al: The mission of the Association of Energy Engineers is to promote the scientific and educational interests of those engaged int he energy industy and to foster action for sustainable development. Klímaváltozás, energiatudatosság, energiahatékonyság konferencia, Győr, 2011. április.
[10]
Turner, Wayne C.: Energy Management Handbook, Third Edition, The Fairmont Press, Inc., 700 Indian Trail, Lilburn, GA 30247, USA, p.21.
[11]
Emhő László, Flanagan, Joe: EU rendszerű energia auditor képzés, IPARTERV Rt és MARCH Consulting, Budapest, 1997., azóta is szemeszterenkénti, folyamatos korszerűsítéssel a BME Mérnöktovábbképző Intézetben.
[12]
Emhő László: Az energiahatékonyság nemzetközi szabványrendszere. Klímaváltozás, energiatudatosság, energiahatékonyság konferencia, Siófok 2013. március 7-8.
[13]
www.mszt.hu – A Magyar Szabványügyi Testület honlapja
[14]
Szabó József: Az energiahatékonyságot javító szabványosítás. Az energiairányítás globális szabványa, az MSZ EN ISO 50001:2012 szakmai fórum. 2012. szeptember 12.
27
