Megújuló energiák hasznosítása az épületek energiaellátásában
Dr. Tar Károly, elnök - Csiha András, társelnök Magyar Tudományos Akadémia Debreceni Akadémiai Bizottságának Megújuló Energetikai Munkabizottsága
Megújuló energiaforrás alatt azokat az energiahordozókat értjük, amelyek hasznosítása közben a forrás nem csökken, hanem újratermelődik, megújul, ill. mód van az adott területről ugyanolyan jellegű és mennyiségű energia kitermelésére. Ilyenek: a napenergia a szélenergia légköri erőforrások a vízenergia a bioenergia a geotermális energia
A megújuló energiaforrások átalakítása Villanyra
Hőre
Üzemanyagra
Víz Szél
Nap Nap Földhő (geotermális) Földhő (geotermális) Hulladék (szemét) Hulladék (szemét)
Biomassza Biomassza
SZÉLENERGIA A
potenciális szélenergia az áramló levegő mozgási energiája, amely a sebesség négyzetével arányos. Jellemzésére általában a fajlagos szélteljesítményt (W/m2) használjuk, ami a sebesség köbével arányos. GKM, 2007: Alföld: 70 W/m2év, ÉNy Magyarország 160-18 W/m2év (magasság?) A hasznosítható szélenergia a berendezés hatásfokának függvénye.
A BETZ-limit: A
turbina rotorja lassítja a szelet, eltéríti Mögötte kisebb a szélsebesség Ideális esetben v2 =1/3 v1→Betz limit 2005
Szélenergia
Nyomás változása
5
Maximális
A BETZ-limit:
hatásfok 59%, azaz szél energiájának ~40%-a elvész a legjobb turbinán is. •Teljesítménytényező: Cp= Pmax/Po
2005
Szélenergia
6
Történeti áttekintés: Magyarországon van kihasználható szélenergia A(kiskun)dorozsmai szélmalom (Bölcs u. Szélmalom u.).
Magyarországon a török hódoltság után jelentek meg nagyobb számban a szélmalmok, bár helyenként már a 15. században is előfordultak. Elterjedésük azonban csak a 17. században vált általánossá, a legtöbb szélmalmot viszont hazánkban 1866. és 1885. között építették Számuk így alakult: 1863-ban 475, 1873-ban 854, 1885-ben 650, 1894-ben 712 1906-ban 691
A 19.sz. végén, a 20. sz. elején az ország szélmalmainak több mint 95 %-a az Alföldön helyezkedett el, ami önmagában is elegendő bizonyíték arra, hogy hazánknak ezen a táján is van elegendő hasznosítható szélenergia. A térkép egyértelműen mutatja azt is, hogy a szélmalmok többsége a Dél-Alföldön található, ami arra utal, hogy a szélviszonyok leginkább itt feleltek meg a nem túl magasan elhelyezett, kb. 20 kW teljesítményű szélmalmok működési feltételeinek. Az egykori szélmalmok helyei tehát a vizsgálatok szerint pontosan kijelölik azokat a térségeket, ahol minden valószínűség szerint gazdaságos szélenergia kitermelés lehetséges.
A szélerősség évi középértékeinek területi eloszlása (B°, 30 évi átlag, Bacsó nyomán Dobosi és Felméry, 1971)
Az évi átlagos szélsebesség (Bartholy – Radics – Bohoczky , 2003)
Meteorológiai szél adatbázis: Előny: hosszú idejű, akár 10 perces mérések, az országot egyenletesen lefedő állomások
Hátrány: általában 10 m magasság
Statisztikai meteorológiai széltérkép 10 méteren: éves átlagsebesség:
Az ország területének 72%-án 3-4 m/s az éves átlagos szélsebesség.
Példa a WAsP-modellel és interpolásiós technikával létrehozott kompozit széltérképre: az évi átlagos szélsebesség (m/s) 50 men. Az évi átlagos szélsebesség (m/s) 50 m-en.
Példa a WAsP-modellel és interpolásiós technikával létrehozott kompozit széltérképre (Radics, 2004)
ERŐMŰ FOGALMAK Az erőmű fogalmát a villamos energiáról szóló 2007. évi LXXXVI. Törvény (továbbiakban VET) 3.§ 14. pontja az alábbiak szerint határozza meg:
Erőmű: egy telephelyen lévő olyan energia-átalakító létesítmény, amely elsődleges energiaforrás felhasználásával villamos energiát termel, engedélyezési szempontból ideértve az energia tározós erőművet is;
Szélerőmű:
olyan erőmű, amely a villamos energiát szélenergia felhasználásával termeli.
www.mszet.hu Szerk.: Bíróné Dr. Kircsi Andrea
Kiserőmű:
50 MW-nál kisebb teljesítőképességű erőmű.
Háztartási
méretű kiserőmű (szélerőgép) : mindazon berendezések amelyek szélenergia segítségével munkát végeznek szigetüzemben, vagy hálózatra való rácsatlakozással.
Kiserőművek alatt az 50 MW alatti beépített villamos teljesítménnyel rendelkező berendezést értjük A VET értelmező rendelkezései szerint – a kiserőművek vonatkozásában – az úgynevezett zöldbizonyítvány igazolja a kiserőmű üzemeltetője által kibocsátott villamos energia mennyiségét A MAGYAR ENERGIA HIVATAL JOGOSULT
az engedélyezési eljárásra. A kiserőmű elsődleges energiaforrásának megválasztására, létesítésére és villamosenergia-termelésére vonatkozó engedélyt egy eljárásban, összevontan adja ki. Az egyszerűsített engedély határozott időre szól, és meghosszabbítható.
SZIGETÜZEM DEFFINICIÓJA 119/2007. (XII. 29.) GKM rendelet a villamos energia rendszerhasználati díjakról Értelmező rendelkezések
1.
§ (1) E rendelet alkalmazásában
a) . . i) szigetüzem: olyan üzemállapot, amelyben a villamos energia termelése és fogyasztása a magyar egységes szabályozású villamosenergia-rendszertől függetlenül, azzal össze nem kapcsolva történik,
HIBRID RENDSZER napelem és szélerőgép együttes alkalmazása TELJESÍTMÉNYEK: 6 kW és 9 kW A 21 m-es oszlopszerkezetre 32 db napelemet lehet elhelyezni.
Napelemek a szélerőgép mellett keretben
Napelem a szélerőgépen
kWh/m 2/nap
m/s
Kelet-Magyarország
6.0
6.0
5.0
5.5
4.0
napenergia
5.0
átl. szélseb (20 m) 3.0
4.5
2.0
4.0
1.0
3.5
0.0
3.0 Jan.
Feb.
Márc.
Ápr.
Máj.
Jún.
Júl.
Aug.
Szep.
Okt.
Nov.
Dec.
Hibridrendszer elvi felépítése 230 V-os betáplálás.
NAPELEMMODULOK
Ekkor már nem BENZIN-DIESEL szigetüzem
ÁRAMFEJLESZTŐ
TÖLTÉS SZABÁLYOZÓ
TÖLTÉS SZABÁLYOZÓ
DC KÖZPONT
12 V-os EGYENÁRAMÚ FOGYASZTÓK
SZÉLGENERÁTOR
Szerk.: Bíróné Dr. Kircsi Andrea
230V-os VÁLTAKOZÓ ÁRAMÚ FOGYASZTÓK
AKKUMULÁTORBANK
SZÉLERŐGÉPEK:
Kisüzemi ellátást szolgálnak
TÍPUSAI: Villamos energiatermelő szélerőgépek
Vízszivattyúzó szélerőgépek
szigetüzemben, azaz a termelt villamos energiát saját célra, a közcélú elosztóhálózattól függetlenül hasznosítják.
o Membrán szivattyúval
o Önállóan
o Dugattyús szivattyúval
o Hibrid rendszerben
mechanikus úton vizet szivattyúznak
Tanya, hétvégi ház, kis áramigénynyel: 1,5 kW
Tanya, hétvégi ház, lakás közepes áramigénnyel: 3-6 kW.
Családi ház, lakás közepes áramigénnyel: 3-6 kW.
Tanya, hétvégi ház, lakás nagy áramigénnyel: 6-27 kW.
A szomszédnak is kellett….
Alk. lehetőségek Tanyák Családi
ház Hétvégi telek, ház Lakótelepek: közös áram: lépcsőház… Iskolák: folyosó….
Tudatformálás: Elő kell segíteni, hogy a megújuló energiaforrásokkal kapcsolatos ismeretek a szakmai képzés alapvető tananyaga közé tartozzanak, hogy a felhasználás már a tervezés fázisában reális alternatívaként jelenjen meg és ne kelljen speciális szakember közreműködését igénybe venni.
Tudatformálás: DEBRECENI EGYETEM TERMÉSZETTUDOMÁNYI KAR
KÉRELEM ENERGIAGAZDÁLKODÁSI SZAKÉRTŐ (megújuló energetikai szakértő) szakirányú továbbképzési szak indítására 2004. Megismételve: 2009.
A megújuló energiaforrások ismertsége (%) 95,47 Napenergia
89,59
Szélenergia
86,42
Vízenergia
54,3
Geotermikus energia
32,88
Bioenergia (átlag)
18,55
Egyik sem
7,24
Fotovillamos energia 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
A megújuló energiát termelő berendezések elfogadottsága (%) 78,28 Napelemek
71,05
Szélkerék
59,73
Napkollektorok
47,06
Szélerőmű
43,44
Fúrótorony
32,13
Kisebb vízerőmű
20,36
Fatüzelésű hőerőmű 0
10
20
30
40
50
60
70
80
A geotermikus energiához kapcsolódó ismeretek Cserkeszőlőn (%) 88 Turisztikai célok
80
Hőenergia termelése
68
A Föld belső hőjét hasznosítja
64
Emisszió nincs
48
Elhasznált víz visszasajtolása
32
Elektromos áram termelése
0
Esztétikai célú termálkút 0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
A jelentkező előnyök megítélése (%) 85,72
90
78,13
80 70
57,89
60 50 40
32,39
32,39
35,22
30
21,05 15,62 10,53 6,25
20 10
4,76
4,76
4,76
10,53
0
0
0
1
2
3
4
Települési szinten jelentkező előnyök
Cserkeszőlő
1
2
3
4
Egyéni szinten jelentkező előnyök
Kulcs
1 – Környezetvédelmi szempontból előnyös; 2 – Anyagi előnnyel jár; 3 – Semmilyen előnnyel nem jár ; 4 - Hátrányos
„A nagy és az egész világon rendelkezésre álló források alapján, a költségeket, a technológia érettségét és a viszonylag korlátozott környezeti hatásokat tekintve kimondható, hogy reményteljes jövő előtt áll a szél energiájának hasznosítása a villamosenergia-szükséglet egyre növekvő hányadának előállítására azokban az országokban, amelyek hajlandók a beruházásokat vállalni.” Oláh Gy. et al., 2007
Köszönettel tartozunk: Bíróné Dr. Kircsi Andreának (Debreceni Egyetem) KÖSZÖNJÜK A NYÍRÖKOWATT Kft-nek (Nyíregyháza) MEGTISZTELŐ Tóth Tamásnak (Debreceni Egyetem) FIGYELMÜKET További információk: www.mszet.hu www.nyirokowatt.hu
