Nemzeti hőszivattyúipar a jövő egyik lehetősége

MHT Hidrogeológiai Szakosztály előadóülése Helyszín: Budapest, IX. ker. Üllői út 25. IV. em. 433. Időpont: 2015. október 27. 13.00−15.00 Az előadóülés egyik előadója: KOMLÓS Ferenc okl. gépészmérnök, a MHT tagja, a Magyar Napenergia Társaság (ISES Hungary) Szoláris hőszivattyúk munkacsoportjának vezetője Előadásának címe:

Nemzeti hőszivattyúipar a jövő egyik lehetősége

1

KOMLÓS Ferenc: Nemzeti hőszivattyúipar a jövő egyik lehetősége

Mottó és tartalom „A legtöbb tudományos eredmény akkor születik, amikor a kutató több diszciplínában dolgozik és egyik diszciplínában szerzett tudását, eredményeit átviszi egy másik – talán távoli – diszciplínába.” Harsányi János (1920–2000) Forrás Marx György: A MARSLAKÓK ÉRKEZÉSE (340. oldal). Akadémiai Kiadó, Budapest, 2000.

A hőszivattyúzás világszerte elismerten energetikailag ○ az egyik leghatékonyabb fűtési-hűtési technológia, ○ így az energiatakarékosság, ○ a globális CO2-kibocsátás és ○ a helyi légszennyezés-csökkentés döntő eleme. Ez a előadás egy nemzetgazdasági szempontból nagy hatású aktuális kérdésre koncentrál, iparfejlesztésünk egyik − ez ideig még nem kialakított − de a piac által hosszútávon igényelt fontos 2 területére.


Bevezető

Magyarország napenergia, földenergia és hulladékhő potenciálja, valamint magas színvonalú szellemi tőkéje kedvez: ○ a megújuló energiát hasznosító innovatív hőszivattyús technológia elterjesztésének, ○ és hatékonyan hozzájárulhatna hazánk ipari fejlődéséhez, ○ nemzetközi kötelezettségei teljesítéséhez.

3


Villamos fűtés – hőszivattyúzás ○ A villamos fűtés (tiszta, környezetkímélő fűtés) mindenki számára ismert, de költségessége miatt hazánkban ma még nem tekinthető energiahatékony módszernek. ○ A legfejlettebb országokban pl. Japánban terjedő hőszivattyús fűtéstechnika ezzel szemben a tisztán villamos fűtéshez használandó villamos energia töredékét használja fel arra, hogy a hőt a külső környezetből (levegőből, vízből vagy földből) „beemelje”, „szivattyúzza” hasznosítható hőmérsékletre. ○ A földgáz kiváltása és a termálvíz energiatakarékos felhasználása, nevezetesen az ésszerű és hatékony energiagazdálkodás minden fogyasztónak és felhasználónak 4 illetve üzemeltetőnek közös érdeke.


1938-ban Zürichben létesült az első tartósan hőszivattyúval fűtött épület Forrás (illetve fotó): Barta Györgyi - Zürich Városháza Vízenergiából „hő, nemcsak villany termelhető”!

5


A hőszivattyúzás jelentősége (1) ○ A villamos hajtású hőszivattyú a jövőbe tekintve is biztonságos megoldás, mert lehetővé teszi az épületek hatékony fűtését, hűtését és hmv-ellátását bármilyen forrásból származzék is a villamos energia. ○ A hőszivattyús technológia úgy tud megújuló energiahordozót hasznosítani, hogy igényli a nukleáris villamosenergiatermelésből származó olcsóbb áramot is, ezáltal ennek a két területnek a híveit is meggyőzően közelíteni tudja egymáshoz. ○ A sokoldalú és tiszta alkalmazhatósága miatt a villamos energia növelésének jelentős szerepe van az életminőség és az életszínvonal alakulásában, és a fogyasztók szeretnének a 6 villamos energiához a lehető legolcsóbban hozzájutni.


A hőszivattyúzás jelentősége (2) „A hőszivattyú egyike azon alternatív technológiáknak, amelyek jelentősége nem elsősorban a hagyományos megújuló energia kategóriák keretei közé szorított értékelésével, hanem a technológia sokszínűségével, hatékonyságával és a benne rejlő lehetőségek alapján értelmezhető.” Írja dr. Farkas István egyetemi tanár, intézetigazgató, DSc, az MTA Energetikai Tudományos Bizottság Elnökhelyettese a „Hőszivattyús rendszerek. Heller László születésének centenáriumára” című szakkönyv 8. oldalán. >>>> (ISBN 978-963-06-7574-1, English version: ISBN 978-963-06-8297-8). Magánkiadás: Komlós F. Dunaharaszti, 2009.

7


Energiahatékonyság-növelés hőszivattyús rendszerrel

8


Napenergia megoszlása Forrás: http://publications.gc.ca/collections/Collection/M39-111-2005E.pdf

9


10


Energiatárolás hagyományos hőszigetelt épületekkel ─ változó fogyasztói tarifa Az előírt hálózati frekvencia tűréstartományon belüli tartása a villamosenergia-szolgáltatásnak egyik legfontosabb minőségi követelménye. Az alaperőműveknél magasabb fajlagos költségen termelő erőművek nevezetesen az ún. menetrendtartó erőművek, a csúcserőművek és tartalékerőművek a fogyasztói teljesítményigényekhez illeszkednek, biztosítják a mindenkori teljesítmény-egyensúlyt. Ezeknek a nagyobb fajlagos költségen termelő erőművek teljesítményét csökkenteni lehet, ha a hőszivattyúk darabszáma és összteljesítménye jelentősen megnőne. Az energiatakarékosság a leghatékonyabban pénzügyi eszközökkel szabályozható ezért dinamikus tarifarendszer bevezetésével ösztönözni lehet a hőszivattyús 11 csúcstechnika elterjesztését hagyományos épületeknél.


A Duna hője és Budapest fürdőiből elfolyó vizek (hulladékhő) hasznosítása fűtésre ○ A Duna hidrotermikus hőjének hőszivattyús hasznosítása a

Duna melletti városok (Duna menti országok és fővárosaik: Bécs, Pozsony, Budapest, Belgrád) levegőjét és környezetét élhetőbbé, egészségesebbé teheti. ○ Budapest a fürdők városa. Naponta jelentős mennyiségű víz (hulladékhő) folyik el kihasználatlanul. „Új” távfűtési alapelv: a felhasználási helyre kis veszteséggel kell vizet odavinni és a felhasználási helyen hőszivattyúval kell a hőt kivonni belőle (∆tDuna = 3 °C).

12


Hőszivattyúk alkalmazása a kertészetben (1) ○ A vidék versenyképességének fenntarthatósága nem képzelhető el a mezőgazdasági innováció folyamatos ösztönzése, erősítése nélkül. ○ A geotermikus hőszivattyúval fóliasátrakban és üvegházakban olyan klímaviszonyokat tudunk létrehozni, amelyek a termesztett növények fejlődése számára optimális.

Üvegházról készült felvétel Fotó: Kertészet és Szőlészet, 62. évfolyam, 27. szám, 2013. július 3. szám, 22. oldal. 13


Hőszivattyúk alkalmazása a kertészetben (2) ○ A közmunkaprogramokhoz is kapcsolható. Ezt a közmunkát, az ország minden szántóterületén lehetne végezni. Nem kell hozzá pince, geotermikus adottságú terület és egész évben sokak által végezhető betanított munkát igényel. ○ Olyan növényházakra is gondolok, amelyekben az előírt technológiai igény a fűtés és hűtés. Ilyenben termeszthető pl. gomba is. A gomba kitűnő íze miatt az emberek régóta kedvelt, napjainkban is korszerű tápláléka. A folyamatos piaci elhelyezés feltételeit itt is biztosítani kell, viszont a gomba iránti érdeklődés világszerte emelkedik. A drágább gombákat kellene termeszteni, amelyeket exportálni is lehet. ○ Jelzem, hogy gombatermesztésünk a második világháború előtt a világ élvonalába tartozott, és az 1980-as években a csepeli Duna tsz. országos integrációs tevékenysége révén Európa első számú gombatermesztői között volt. 14


Hőszivattyúk alkalmazásának kezdete a hazai uszodánál Forrás: Dr. Ákoshegyi György okl. gépészmérnök, vízügyi szakértő ○ Az első jelentős hőszivattyú beépítés fürdőben 1982-83-ban a mai nevén Hajós Alfréd Nemzeti Sportuszoda volt. Az uszoda partmenti kútjából emelték ki a 14−17 °C-os vizet és egy BBC Brown Boveri AG hőszivattyú 160 kW-os termelte a hőt a fedett 33,3 m-es úszómedence és a 100 m3 tanmedence víz hőntartása részére. ○ Napjainkban már cél lehet a magyar hőszivattyúk beépítése, amely kiváló műszaki paraméterrel rendelkezik és álladó fejlesztése biztosítja piaci versenyképességét! Olyan új termékek előállítása történt (növelt hőmérsékletű, multifunkciós, magas elfolyó termálvíz hasznosítása magas előremenő fűtési vízhőmérsékleten), amelyeknek beépítése sokkalta kedvezőbb megvilágításba helyezi a hőszivattyúk alkalmazhatóságát! 15


A nagykőrösi strand és termálfürdő Forrás: Geowatt Kft.

16


Ivóvíz hőhasznosítása hőszivattyúval ○ Ismereteim szerint már az 1980-as években a MHT összejövetelein felmerült, hogy kezdeni kellene energetikai szempontból valamit a dél-alföldi közüzemi vízművek pl. Szeged, Hódmezővásárhely, Szentes, Csongrád, Makó nagy mélységű ivóvízkútjaival felszínre hozott ártézivíz hőjével. ○ A vezetékes víz hőmérséklete a fagyveszély elkerülés miatt hazánkban legalább 5–7 °C lehet. Vízműveink termelő kutjai viszont sokkalta magasabb hőmérsékletszínen működnek. (A hőenergiát vagy valamely anyagnak (folyadéknak, gáznak vagy szilárd testnek) a hőmérsékletét az őt alkotó részecskék mozgásának sebessége határozza meg.) ○ A világtrenddel együtt haladva több új fejlesztés indult a vízműveinknél Magyarországon is. Perspektivikusnak tűnik a kitermelt ivóvíznek az ún. integrált hasznosítása!

17


Ivóvíz termelő kutak Fotó: Fővárosi Vízművek Zrt.

Néhai Hajdu György vezérigazgató hazánkban talán elsőként az 1980-as években létesített a Fővárosi Vízműveknél hőszivattyús ivóvíz hőhasznosítást.

18


Földgáz tüzelőanyag kiváltása meglévő radiátoros központi fűtésnél és HMV ellátásánál (Vastalanító épület, Zalavíz Zrt.). Kacsolási rajz és hőközpontban lévő a magyar hőszivattyúk Forrás: Geowatt Kft.

19


Ivóvíz hőhasznosítása (radiátoros fűtés – hmv) magyar fejlesztésű és gyártású hőszivattyúval. A Zalavíz Zrt. Vastalanító épületéről és a beépített hőszivattyúkról készült felvételek Forrás: Geowatt Kft.

20


Budapest fűtésének főbb történeti szakaszai ○ Szilárd tüzelőanyag → városi gáz → fűtőolaj → földgáz → villamos hőszivattyú: áram + megújuló energia és/vagy hulladékhő)? ○ „Magyarországban számos helyen, így Budapest egyes részein is olyan vízadó rétegek találhatók, amelyek jelentős tárolt készlettel és vízadó képességgel rendelkeznek. Ezek a vízföldtani adottságok lehetőséget adnak épületek hőszivattyús fűtésére és hűtésére.” Székely Ferenc Dsc.: „Vízszint és hőmérsékletváltozások numerikus modellezése hőszivattyúhoz kapcsolt talajvízkutakban” című, Magyar Hidrológiai Társaság Hidrogeológiai Szakosztály 2009. március 10-i vetítettképes előadás. ○ Ismeretes, hogy a víz a Föld napsugárzás által körforgásban tartott, folytonosan megújuló energiahordozója. 21


Épületfűtés hőszivattyúval/hőszivattyúkkal és kapcsolt energiatermeléssel biztosított talajvíz hőforrású hőszivattyús távfűtés csúcskazánnal Forrás:: Prof. Dr. Ladislaus Rybach, Swiss Federal Institute of Technology Zurich (ETH) – Brüsszel, 2012-11-15

↓

22


Magyarország első talajvizes hőszivattyúval ellátott panelépülete Forrás: GEO-NRG Kft., Székely Ferenc DSc Hőszivattyúk: 2 × 300 kW fűtésre és 2 × 100 kW hmv-ellátásra

23


Az A+ besorolású 256 lakásos társasház (Bp. XIII., Hun u. 1−15.) talajvíz hőforrású hőszivattyús rendszere, és üzemeltetése 2009. májustól Forrás: Fekete László úr a társasház működtetője, Gerappa Energetika Kft., GeoConcept Energetikai Kft.

A több mint hat éves működés tapasztalatai alapján előjöttek a projekt hibái a „gyermekbetegségek”, de kiemelem, hogy a különböző hibák kijavítása folyamatos üzemeltetés mellett történt (fűtés és/vagy hmv-ellátás)! A legújabb beavatkozás három hónapja történt. Simon Lajos úr (Budafilter 94 Kft.) a nyelőkút felújítását végezte 225 mm átmérőjű 8 m-es új elemes műanyagszűrővel − ld. a körbeadott mintadarab szűrőelemeket −, amely szabadalmaztatás alatt áll. Az öntisztító elemes szűrők úgy vannak kiképezve, hogy a víz sokkalta nagyobb nyitott felületen keresztül tud átáramolni, ezáltal megakadályozza a nyelőkút eldugulását. 24


A társasház egyik nyelőkútjának felújítása (vázlat) Forrás: GWE Budafilter Kft., Papp József egyetemi docens által szervezett rendezvény (2015. szeptember 3.)

25


A hőszivattyúk használata az épületgépészetben (fűtés–hmv–hűtés) egyre nagyobb szerepet kap például: – meglévő állami és önkormányzati épületeknél; – kórházak és társasházak energetikai felújításánál; – kastélyok és műemléki épületek felújításánál; – távfűtésnél; – kertészeti növényházak hőszivattyús fűtésénél/hűtésénél; – csurgalék-hévíz hasznosításánál; – fürdőknél és uszodáknál; – ivóvízhálózatoknál – új és meglévő bérlakásoknál (szociális épületeknél); – passzívházaknál; – közel nulla energiaigényű épületeknél (EU-direktíva); – az aktívházaknál (fejlődési irány); – a fűtési és hűtési-igény magyarországi fejlődése (az igényes 26 köz- és ipari épületekben általánossá vált a klimatizálás).


LCOE (levelized cost of energy) [Ft/kWh]: különböző technológiák összehasonlítására vonatkozó fajlagos költség (pénzügyi adat)

ahol It : beruházási költség a t-ik évben; Mt : karbantartási és üzemeltetési költség a t-ik évben(konstans); Ft : az üzemanyag költség a t-ik évben (konstans); Et : a megtermelt energia a t-ik évben; n : élettartam; r : diszkonttényező (5%). Jelen képlet felhasználásával készült a következő dián lévő táblázat, amely 27 összehasonlítást szemléltet konkrét fűtési, hűtési és hmv készítési feladat esetében.


Hagyományos illetve a csúcstechnika műszakigazdasági összehasonlítása, fajlagos költségek a berendezések teljes élettartamán (LOCE) Forrás: Fodor Zoltán: A földhő hőszivattyús rendszerek fajlagos költségei fűtéskorszerűsítéseknél I. és II. Magyar Installateur, 24. évfolyam, 2014. február–március, 24–25. oldal és 2014. április, 28–29. oldal.

28


A magyar hőszivattyús rendszerrel történő hatékony hőtermelés és hőelvonás A magyar geotermikus növelt hőmérsékletű (65 °C, pl. 65/59 °Cos fűtési hőlépcsővel) multifunkciós (fűtés − aktív hűtés − hmvelőállítás) hőszivattyúval egységnyi felvett hálózati villamos energiából éves átlagban 4–5 egységnyi fűtési energia biztosítható az épület részére! Ez a hőszivattyú több épületnél jó hatékonysággal alkalmazható meglévő radiátoros fűtéseknél is! Fűtéskor az 55−65 °C-os hmv-et a fűtéssel azonos 4–5-szörös hatékonysággal szolgáltatja! A hmv előállításának energiafelhasználása a hőszivattyú hűtési üzemmódjában kb. 15%-kal csökken a hőszivattyú fűtési üzemmódjához viszonyítva. A földgázkazánhoz viszonyított üzemeltetési költség (fűtés+hmv-ellátás) legfeljebb 40%! A fenti geotermikus hőszivattyú villamosenergia-felhasználása legfeljebb 35%-a a nyári hűtést biztosító folyadékhűtők-, a split 29 klímák- és az ún. „légkondi” berendezésekhez viszonyítva!


Munkahelyek létrehozása−hőszivattyúipar (1) Szakmai műhelyekben széles körben ismert az ún. Heller-terv. Tartalma 2005-től publikációkban ismertté vált alábbi elnevezésekkel illetve dolgozat címekkel is: – Heller László terv, egy munkahelyteremtő kezdeményezés; – Heller-program; – Heller-projekt; – Válasz a környezetvédelem és a munkanélküliség gondjaira. A projekt lényege, hogy hosszú távon a gázkonvektorokat, a kazánokat és gázbojlereket, valamint a villanybojlereket, továbbá az ún. „energiafaló légkondikat” váltsák fel a tömegigényeket kielégítő, különböző kivitelű és üzemmódú, és elsősorban geotermikus, hidrotermikus, (légtermikus) és hulladék (pl. csurgalékhévíz, szennyvíz, távozólevegő) hőforrást hasznosító villamos hajtású hőszivattyúk. 30


Munkahelyek létrehozása−hőszivattyúipar (2) Ezeket Magyarországon kell fejleszteni, gyártani, magyar munkaerővel kellene az adott helyszínekre betervezni, telepíteni, szervizelni, és a terméket, a szolgáltatást, valamint a technológiát exportálni elsősorban Közép- és Kelet-Európában. 2009-óta a hazai és külföldi piacon az import hőszivattyúk alkalmazásán kívül az energiahatékonyság-növelés magyar eszköze, a Geowatt Kft. által fejlesztett és gyártott, mintaoltalommal védett, növelt hőmérsékletű, geotermikus hőszivattyúcsaládja is megjelent, amely 2012-ben Magyar Termék Nagydíj® kitüntetésben részesült. Ennek fejlesztése folyamatosan történik. Pl. Fodor Zoltán: „A hőszivattyúk hatékonyságáról, alkalmazhatóságáról V.−Termálví...” című szakcikk Magyar Installateur 25. évf., 2015/8-9. szám, 18 – 21. oldal. Az a technika, amelyet a magyar fejlesztés képvisel, az európai szinten a geotermikus hőszivattyúk területén egyáltalán nem 31 létezik, olyan értéket képvisel, amelyet nem kihasználni vétek.


Összefoglalás ○ Hőszivattyúiparunk megteremtésével sikeresebbek lehetnénk Európában! Akkor örülnék igazán, ha országunk zászlóvivője lehetne a fentiekben bemutatott csúcstechnika világviszonylatú, szélesebb körű elterjesztésének. ○ Napjainkban már cél lehet a magyar hőszivattyúk beépítése, amely kiváló műszaki paraméterrel rendelkezik és álladó fejlesztése biztosítja piaci versenyképességét! ○ A Védegylet az 1844. október 6-i pozsonyi alakuló gyűlésén elfogadott alapszabálya szerint a külföldi árukat ki kell szorítani a hazai piacról, amelyet a honi ipar számára kell biztosítani. Ezt a alapszabályt napjainkra adaptálva műszaki előírásokkal lehet teljesíteni, amely patriótaszemléletet is jelent, illetve Sófalvi Tamás nyomán az „EU nyelvezetén”: endogén 32 potenciált!


Irodalom A jelen előadás címével azonos című tanulmány: ● Polgári Szemle, 11. évf., 2015/1-3. szám, 412−429. oldal. A fenti tanulmányból rövidítve két rész: ○ Elektrotechnika, 108. évf., 2015/3. szám, 9−11. old.; ○ Elektrotechnika, 108. évf., 2015/4. szám, 10−12. old.; Fenti tanulmány rövidítve, egy-egy szakcikkben: ○ Magyar Épületgépészet, LXIV. évf., 2015/4. szám, 13−16.old.; ○ Energiagazdálkodás, 56. évf., 2015. 3−4. szám, 36−37. old. ● Magyar Hidrológiai Társaság Országos Vándorgyűlései A dolgozatok szerzői: Fodor Zoltán és/vagy Komlós Ferenc ○ XXVI. Miskolc 2008. július 2-4.; ○ XXIX. Eger 2011. július 6-8.; ○ XXXI. Gödöllő 2013. július 3-5.; ○ XXXII. Szeged 2014. július 2-4. Köszönöm megtisztelő figyelmüket és várom (a következő előadás után) a kérdéseket. 33

Nemzeti hőszivattyúipar a jövő egyik lehetősége

Recommend Documents