Nyíregyházi Főiskola Műszaki
és Mezőgazdasági
Kar
Mezőgazdasági és ÉIelmiszeripari Gépészmérnöki Szak Nyíregyháza
Szakdolgozatl. Műszaki fejlesztési javaslatok kidolgozása a Puszta Konzervgyár energiafelhasználásának csökkentésére. (Irodalom feldolgozás)
Készítette : Helmeczi Attila
AMBA4G III. évf. 2012.
NYÍREGYHÁZI FÓISKoLA lrÚszaxr ÉswqzÓc ezoesÁcI xen iÁxwrÚ ÉswtBzoclzoesÁct cÉpraNt raNszÉr
NyÍnrcruÁz,q
SZAKDOLGOZAT
CÍme: Műszaki fejlesztésijavaslatok kidolgozása a Puszta Konzervgyár energiaíelhasrnálásrínak fejlesztésére
Készítője: Helmeczi Attila Konzulens: Dr. Korekes Benedek
Külső konzulens:
TÉMAVÁZLAT
1.
Bevezetés
2.
A szakirodalom áttekintése 2. 1.
Energiagazdálkodás rendszerének összefoglalása
2.2. Energiatermelő berendezések ismertetése(megújuló energiiík hasznosítása)
3.Üzemi vízsgálatok 3.1. Az iizem energiagazdálkodási rendszerének ismertetése 3.2. Az elmúlt 3 év energiafelhaszl álásrínak elemzése 4. KöV€tkeztetések,
műszaki fejleszrési javaslatok.
5. Összefoglalás.
A szakdolgozati címet és 1émavázlatot jóviíhagyom'
Ail"!,4 TJe,-2 konzulens tanár
Max+ külsó konzulens
b"r^=-1)
1anszekYezetö
1.
Bevezetés
A válasZásom
aZéIt esett ene a témára, mert korunkban már nem lelret szemethunyni afelett'
hogy a korszerűtlen, elar.ult technikával működő gyarak, üzemek mennyire pazarlóak és ezáltal a kömyezetre károsak. Az egy're növekvő Coz koncentrációt az okozza' hogy
felbomlott az az egyensúlyi helyzet, amely annak képződése és felhasználása között
már
hosszú i
az emberek) tevékenységerévénképződő széndioxidot a lotoSzinte1izáló
mikro- és makroszervezetek (algák, magasabb rendú növények, stb.) megkötik, ezzel saját gyarapodásrrkat idézik elő, miközben csökkentik' il1. egyensúlyba tartják a légkör gázösszetételét. Miu1án a ftildi nyersanyagok lelhasználása a20. században exporrenciálisan növekedésnek indult, ez magába l'oglalta ill. foglalja a fosszilis energialorrások hasonló mérvű alkalmazását is. Vagyis több Coz kerül a légkörbe a szén' az ásványolaj és loldgáz eltüzelése révén,mint amennyit a civilizáció térhódítása miatt úgyis csökkenő fotoszintetizáló szervezetek fel tudnak használni. Minden embernek törekednie kellene a maga módján arra' hogy óvja a környezetét hiszen ez nem csak neki lenne fontos' hanem a gyerekeinek, a
következő generációknak. Egy mérnök ember úgy tud a legtöbbet tenni ez iigy érdekében' hogy megpróbál új technológiákat kifejleszteni annak érdekében, hogy a működő gyárak kevésbe legyenek szennyezőek és energiapazarlók. Az EU 2020-ig 20% megújuló energia felhasználását írja elő. Több fele úton is el lehet indulni'
Az energia lelhasználásának aktív csökkentési módjai' Aktív energiafelhasználás csökkentésről akkor beszélünk' ha
a felhasznált nem megújuló
energiákat alternalív megoldásokkal' megúju1ó energiák felhasználásával helyettesítjük.
Passzív az energiafelhasználás csöktentése, mikor a már meglévó technikát korszerúsítjük, mo<]ernizáljuk (pl.: új konstrukciós megoldásokkal, szigeteléssel) ezálta| az energia felhasználásának méfiékétcsökkentjük.
2' Az
energiagazdálkodás ról és az energia előállításáról általában'
Az iparban felhasznált energiát több fele módon elő lehet állítani. Az energia nagy részét napjainkban még mindig fosszilis energiahordozók (szénhidrogének, gáznemű anyagok, ) energiák (geotermikus, biomassza, biogáz, nap, szél,
elégetésévelnyerik. A környezetbarát
víz,) felhaszrrálásának növelése lenne a cél a jövőre nézve, ám egyes országokban még mindig az elavult technikák használata
2.l. Energiahordozók 2.I.1'
a
jellemző.
és az energia előállítása.
A' fosszilis energiahordozók
Magyarországon a losszíliák hiírom forrását ismerjük: Kőszén - lignit Olaj Gáznemű energiahordozók 2.1.1.1.
A kőszén.
A hazai energiaellátáSban
a szén eg1're kevésbé játszik fontos Szelepet' de még mindig
jelentős a szénbő] előállított villamos áram mennyisége és a lakosság szilárd tüzelőanyaggal va1ó ellátása is döntően a hazai szénnel éS brikettel
töÍénik!
A szénről általában geológiai korokból' túlnyomórészt SzerveS' fiiként növényi
Az egyes szénfajták különböző
anyagokból származnak. A nag}tömegű növényzet levegőtől elzárva' nagy nyomás és hőmérséklet halasára fizikailag' kémiailag átalakult, elszenesedett'
A hazai szénfajták közül a legi
a liász korú (kb. 200
fuketeszén, majd ezt követik a kréta korú (kb. 100
millió éves) pécsi és komlói
millió éves) ajkai barnaszén, az eocén korÚt
(kb. 50 millió éves) dorogi, tatabányai' oroszlányi, balinkai és dudari barnaszenek, a miocén
korú (kb. 20 millió éves) borsodi (berentei, lyukói, feketevölgyi' edelényi) barnaszenek és a pl. iocén korú (kb.10 nrillió éves) visontai és bükkábrányi lignitek'
A szén felhasználása. A gazdaságos felhasználáshoz
a szenet szemnagyság szeÍint osztályozva' részben a nem
éghető ún. meddőtartalmát csökkentve hozzák forgalomba'
A szénelőkészítőművekben
_
a szénfajta fiZikai tulajdonságai alapján 1 száraz vagy nedves
eljárással dúsí1ják elsősorban a darabos szénfrakciókat'
A bányák által termelt' osáályozott
és részben dúsítottszéntermékek Íö felhasználói:
.villan-ros energia ipar (áramtermelés);
.tüzelőanyagkereskede1em (lakosság)
;
.ipari fogyasztók (kohászat, tégla- és cserépipar' cement_ és mészművek' vasút); .brikettgyár1ás (lakosság); .egyéb felhasználók (papíripar' textilipar, mezőgazdaság' stb.).
Energiaátalakitás
Az energiaátalakítás lényegébena tüzelőberendezéSekben történik, melyekben
a szilárd
energia hordozókbó]' azok elégetésével,hőenergiát ál]ítrrnk elő.
2.|.1.2 Az égés
A tüzelőanyagok égésesorán bonyolult vegyi folyamatok játszódnak le. Az éghető szilárd és gáz alkotórészek hő fejlődés és feny keletkezése közben a levegő oxigénjévelegyesülve
fiistgrízzá alakulnak. A nem éghető ásványi eredetű anyagok - szilikátok, alumínium- és vasvegyületek, mész' alkálirík, stb. - a hamuban maradnak vissza'
Az égésnek harom alapfeltétele van: .éghető anyag (a tüzelőanyag),
.gyulladási hőmérsék1et, .levegő (oxigén).
Bármelyik feltétel hiánya az égéstlehetetlenné teszi.
Az égésifolyamat megindításához
a tüzelőanyagokat
a
gyulladási hőmérsékletükre kell
felmelegíteni. A nagyobb gyulladási hőmérsékletű anyagokat nehéz közvetlenül meggyújtani. E'zeket kisebb g1ulladási hőmérsékletű anyagok segítségévelgyújtjuk meg, pl. a kályhában g1'ufával a papírt, ez a fát, az pedig a szenet gyújtja meg'
A tiizelőberendezésben el.
a tüzelőarryag fokozatosan
A további melegedés során
melegszik fel és először nedvességétvesái
a gáz alakú alkotók szabadulnak fel.
Ezek a g1ulladási
maradék hőmérsékletük elérésekormeggyulladnak. Az illó anyagok égéséta kigázosodott megg;
u
lladása és égésekör
2,1.1.2.
A tüzeló-
et i.
Az olai.
és fűtőolajok gazdaságos lelhasználását a tarolási' szállítási, égetési, hőátadási
folyamatokon át sok minden befolyásolhatja. A gazdaságosság, környezetvédelem és biztonság fogalmai egymástól nem válasÍhatók el, ezórt e fejezetben ezt a hárnras követelmén1't igyekszünk együtt tárgyalni.
Az olajtüzelésrő1 röviden.
A tüzelő-
és fiitőolajok közös
jellemzője, hogy könnyen szabályozható, magas hatásfokÍr
elégetésük során felszabaduló energiájukat ópületek, ipari létesítrrrényekstb. fűtésére használják. (Kazánok, kemencék' kályhák, szrirítók stb. üZemeltetéSére. )
A 60-as évek végén,a 70-es évek elején a tüzelő- és fűtőolajok egyte több területről szorították ki a széntüzelést, mert a kőolajat olcsón lehetett termelni és gazdaságosan
szállítani. Ebben a helyzetben született meg az akkori szénhidro gén-pro gram a hazai energiahelyzet átalakításara. E program keretében megnövekedett a kőo laj -fe
kapacitás, tüzelőolaj eladóháIózatát a' Áfo. bő,rítette,
a
"Mekalorprogram''
1do
lgozó
meghirdetéséveI
az olaitüzelésű berendezések gyártása indult meg.
2.l.l.3. A gáz. 2.1.1.3.1. FöIdgáz
A Magyarországon szolgáltatott vezetékes ft]ldgáz általános műszaki
adataiÍ az
MSZ l648
szabvány taÍtalmazza' A szabvány tárgya az országos táwezetékes és a regionális rendszerről szolgáltatott a gázenergiáról szóló törvény hatálya alá tarto zó közszolgálÍatású Ítildgáz.
A szabvány két Íiildgázcsoportot különböáet A szabvány
meg' ezek jele: 2lH és 2lS.
a ftildgiizcsoporton belül a ftildgáz égésijellemzőinek csak olyan mértékű
váItozását engedi meg' amely a gazkészülékműködését rrem befolyásolja olyan mértékben'
hogy a készülékvagy az égő megváltoztatására lenne szükség. Az adott területen szolgáltatott ftl<1gáz megváltoztatáSa esetén a készüléket át kell á1lítani' be
kell szabályozni vagy alkatrészt
kell cserélni a készüléktő1 fiiggően.
A szabvány előírja, hogy
a ftildgaz égéshőjénekés flitőértékénekingadozása nem lehet több,
mint a szerződésben rögzített érték+ 5 % -a.
2.1.l.3.2. Propán-bután gáz
A propán-butángáz minőségi előírásait az MSZ
1601,l1 sz. szabvány tartalmazza.
A
o% propánt és 20-80 kereskedelmi lorgalomba kerülő propán-bután gáz 74-20 tomeg tömeg % butánt tartalmaz. A gázel\átő rendszer tervezésénél50-50% összetéte]lel
kell számolni. A propán-bután gaz színtelen, szagtalan a levegőnél nehezebb nem mérgező gáz' A propán_ bután gáz felhasználása ezér1 talajszintnél mélyebb padozatú helyiségben (pince, alagsor stb.) nem megengedett.
A propán-bután gázt folyadék állapotban száIlítják palackban vagy tartályban a felhasználás helyére. A felhasználás előtt szintén folyadék állapotban tárolják. A fellrasználáshoz
Az elpárologtatás hőfelhasználással iár
(elégetés) a propál bután gázt el kell párologtatni.
egyiitt, ezt a hőt vagy a kömyezetből vonják el vagy külön hőforrásból biztosítják.
2.1.2. Megúiuló
e n
ergia ho rdozók.
2,1.2.l. A napenergia közvetlen hasznosítása.
A Napból
a Föl
hő és villanrosenergia célra, vagy
köZvetve' mint biomassza' víz' szél' ill. geotermikus
energia lrasznosítható'
Az aktív napenergia hőhasznosító rendszerek elemei. AZ aktív napenergia_hasznosító rendszerek két fő eleme az elnyelő és energiaátalakító egység valamint aZ energiatárolás egysége. Ezek a különböző
különböző
hasznosítási területeken
hangsill1.t kapnak, és a rendszer üzemeléséhez szükséges egyéb egységekkel
tárgyalja' egészülhetnek ki. Ez a fejezet a hőhasznosító rendszerek felépítését
AZ aktív hőhasznosító rendszerek általában három alapvető szerkezeti elemből állnak: .aZ elnyelőszelkezet (ek) bői (kollektorok)'
'
táro ló bó l es a
.működtető
szerkezetekbő1 és hálózatbó], a) Napkollektorok
A kollektorok kettős feladatot látnak
.
el:
egyrészt az érkező elektromágneses sugárzást átalakítják hőenergiává,
máSrészt a keletkezett lroenergiát hőhordozó közegnek adják át'
-
Ezeket a feladatokat a szerkezetnek minimális sajátveszteség mellett kell ellátnia. Az elnyelőszerkezet alaptípusa alapján megkülönböZtetünk .síkkollektort, és'koncentráló elnyelőt.
a
-
A sftkollektor hőszigetelő
-
A napelemek, napelem modulok A napelem olyan fotovillamos elem, mely a Nap sugárzáSi energiáját közvetleniil alakítja át vi1lamos energiává. A félvezető anyagokat érő sugárzás azon része. melynek EF energiája nagyobb, mint a félvezető anyag Eg tiltottsáv- Szélessége.a
sugárzást áteresáő brrrkolattal (pl. iiveggel) fedik'
félvezető anyagban lyuk-elektron párt generálhat, amennyiben aZ anyag felületéről nenr verődik vissza' i1]etőleg az abszorpcióhoz elegendő anyagvastagság áll rende1kezésre. 2.|.2.2.
A biomassza energetikai hasznosítása
A mező'
és erdőgazdasági termelés tulajdonképpen a napenergia transzformációja.
A Föld
felszinére érkező napenergiát a növényi klorofil kémiai energiává alakítja át, amely táplálék' élelem, nyersanyag' energiaforrás stb.
A biomassza fogalom alatt . a szárazÍtjldön és vízben található, összes élő és nemrég elhalt szervezetek (mikroorganizmusok, növények' ál1atok) tömegét'
. a mikrobiológiai iparok 1ermékeit' . a transzformáció után (ember, állat' feldolgozó iparok) keletkező valamennyi biológiai eredetű terméket, hul1adékot kelt érteni' (Maga az ember is bio1ógiai törnel, azaz biomassza, nem tartozik bele a biomassza rendszerezésbe,
A
r1e
az ember által terhelt melléktermékmár igen')
bio massza keletkezése alapján:
. elsődleges biomassza:
a természeteS vegetáció (mezőgazdasági
növények, erdő, rét, lege1ő, kertészeti növények' a vízben élő növények)' 'másodlagos biomassza: állatvilág, illetve az állattenyésztés fő- és mellékterrnékei,hulladékai' .harmadlagos bionrassza: a feldolgozó iparok gyártási mellékterméke,az emberi életnrűködés mel1ékterméke.
2.1.2.3' Biogáz Biogáz előá1lításra valamennyi szervesanyag (kivéve a szerves vegyipar termékeit) alkalmas, mint pl.: trágya' fekália' élelmiszeripari melléktermékek és hulladékok (különösenacukor.,sajt.'burgonyagyárakésüzemek),valanremyizöldncivényirész, háÍartási hulladék, kommunális szennyvizek stb'
A biogáz képződéselőfeltétele: . a szervesanyag, . a levegőtől, oxigéntól elzárt körülmény, . a metanogén baktériumok jelenléte' A biogáz ,'gyár1áshoz'' az előző feltételeken túl még:
'
állandó, és kiegyenlített hőmérséklet, . folyamatos keveredés, . kellóen aprított szerves anyag' .a metanogén és acidogén baktériumok különböző, tevékenykedő törzsei is szükségesek'
2.1.2.4. Szélenergia
s
egymással szimbiózisban
A szélenergiát hasznosítás
az emberiség őSidőktől fogva hasznosítja.
mó<1ja i a
A hajózás mellett
a
legjellemzőbb
középkorban is széleskörben alkalmazott - szélmalmok. A szélenergia
hasznosítás virágkorát a XVIl-XVIII. század jellemezte.
A szélmotorok a korszerú szélerőművek elődjének is tekinthetők, amelyek
a
öldÍblszín fijlött
fújó szél mozgási energiáját alakídák át ,'körforgó" mozgási energiává' Villamosáram-termelésre néhány l00 W-os teljesítménlől 1 MW teljesítményigépítenek szélgépeket. Az utóbbi önálló
szélerőműnek is tekinthető. A század elején az igen robosztus
generátorokat a lábazatok mellett helyezték el, és a hajtást szöghajtóművekkel
Az áttételi mechanizmusok kedvezőtlen hatásfoka miatt
közvetítették.
a mai gépeknéla generátorokat
közvetlenül a lapátkerekek tengelyéhez kapcsolják (az oszlopok tetején.)
A leggyakoribb vizhúzás és villamos
áram termelés mellett a szé]motorokat hőtermelésre.
szennyvíáavak levegőztetésére valamint egyéb munkavégzésre is felhasználják' 2
.l .2.5 . Y ízenergia
A víz energetikai cé]úhasznosítása technikailag vízgéppeltörténik. A vízgépolyan energíaátalakító' mely a folyadék munkavégző képességétaz ún. jiírókerék forgatásával mechanikai energiává alakítja át. Szerkezeti kialakításuk szempontjából többféle vízgépet (vízturbinát) ismerünk' melyek lényegébena járókerék
éS tubinaháZ
kialakításában különböznek
egymástól. Ezek a vízgépekműködésükben azonoSan' de méreteikben eltérően rendkívül széles teljesítmén}'tartományban használato sak.
A vízerónrűvek általában egy felvízi gyűjtő tárolóból, nyomócsőből, vízturbinából' szívócsőből és alvízi tárolóból
á11.
2.1.2.6. Geotermikus energia Magyarország jelentős mennyiségű termálvízzel, azaz geotermikus energiával rendelkezik-
Az
ország területének nrintegy 40%_án tárható |el termálvíz. A kitermelhető mennyiséget
minimálisan 50, maximálisan 300 milliárd m]-re becsülik. Hazai sajátosságunk azonban' hogy geotemikus rendszerünk passzív alacsony hőmérsékletű és elválaszthatatlan közvetítő hordozójától' a hévízkészlettő1.
A legutóbbi felmérésszerint hazánkban mintegy 620 termálkút hőmérséklete 35
.C-nál nagyobb és 180 darab azoknak
van, melyeknek
a kutaknak a száma,
kifolyóvíz
amelyekből
kifolyó víz hőnrérséklete eléri, ill. meghaladja a 60'C-ot és így energetikai cé]ra már hasznosítható'
A gyakorlatban
a termálkutak kétÍélefajtáját
különMztetjük meg: pozitív és negatív vízki
vételűek. GÍLzleválasztó sziikséges abban az esetben,ha a tetmá|víz géntartakna a felhasznl]ást akadáIyozzavagy ha az élet- és vagyonbiáonságot veszélyezteti. Kompresszorozás esetén a kútba benyomott levegő (esetleg meténgaz) keveredik a vízzeL, igy lecsökkenti anrrak sűrűségétolyan mértékben,hogy a víz mar kifolyik a terepszinten.
A szivattÉs termeltetés esetén olyan különleges ,,búvarszivattyúk'' beépítésérekerül
sor,
amelyek a kútba 20-80 m mélyrre leengedve biáonságosan és 70-72% hatrísfokkal dolgoznak.
3. A
felhasznáIt energia csökkentésének módjai. 3.1. Villamos energia felhasználásánakcsiikkentési 3.1.1. Napelemes vi|lamos energia termelés.
A napelemek
a fenyenergiát közvetlenül
módjai.
elektromos arammá alakítjríkát. Múködéstik elve
röviden az, hogy a felvezetők n-p átmenetén fellépő potenciálgradiens helyét megvilágítva, a fény fotonjai energiríjuk leadásával elektron-l1'uk prírokat keltenek. Az átmenet erős elektromos tere az eleklront az n tartoÍnÍínyba,a lyukakat a p tartományba hajtja. Azátmenet két oldalát vezetővel összekötve
abban aram keletkezik.
A napkollektorok
a napenergia akar
80%-át is elnyelik, ellenben a sorozatban gyrírtott napelemek a fénynek mindössze 15%-át
képesek villamos energiává alakítani. A 1. ábrán egy napelemmel működő villamos energia megtakarítási rendszer felépítésétláthatjú. Pholo'.talaikÉ Í4.rd*'el A napelÉm íc|áp[+sB
Eoíí&:*F
''trlp.!üo
r!c$d{ 1F-áx{ {.a*d!o.J4
Áj
e3rfr*i'! Át.*!j t''A*í"d b+ Er{lF qí'$t ü *.rr!dB
|{oY
Í+l}. ÉíiJn !a{rr.'h
t'* o "o
.ío
:d::' lÉ { ..rEd.* ffiá, rls t t-'.L\r}:ü ffi ..q{'É' ud{l 'n ! .l.ád !*!'b tt r !óÓ'd. r9 *!' P
E
A
'
1.
ábra. Napelemes
vill. rendsz. felépítése'
oo
A
2. ábrán a
SHARP cég legÍrjabb fejlesáésű egyik napelernr]]oduljának felépítéseláthatÓ.
Nagy hatásfokú (l6,5%-os) napelemcellák és az ezekbe beépített ''bypass'' diódás funkció jellemzi. Ez az átadódiódás vécleIem megszünteti a szerelt napelemmodulok egyik veszélyes jelenségé1: az árnyékba keriilt cella az ellenállás-változás miatt - a többiek által továbbtermelt áram hatására - olyan mér1ékben felmelegedhet' hogy határeselben károsodl-rat is.
Az
árnyékba keriilt cellák egyébként jelentősen csökkentik a modu1ról levehető teljesítmény't.
2.
ábra NT 5oA72 E/S típusúnapelemmodul
A Hatásfok.
A mai szilíciumból
készt-ilt napelemek maximális elméleti hatásloka21
oÁ'
A gyakorlatban ez
kisebb részben az ér1ékmintegy 18 yo' Ezt az okozza, hogy a cellára érkező fényenergia csak felületet alakítható elektromos árammá, a nagyobb rész a cella felületén visszaverődik. Ezért a t ireflektáló'' réteggel 1átják el. Ez a bevonat adja a szolár celláknak a tipikus kék-sötétkék
''a
színt' Energia veszteség még abból is adódhat' amikor a beérkező foton energiája nagyobb' mint amennyi egy elektron kiszabadításához kell' és a felesleges energia hővé alakr-rl' Ez azért hatékonyan. is hátrányos, meft a napelemek csak egy bizonyos hőmérséklet alatt működnek túl kicsi a foton energiája az mindenféle munkavégzés nélkül elvész' A cella tetején
Amikor
ún lévő érintkezőket úgy alakítják ki, hogy ne árnyékolják a sugarakat, itt azonban fellép egy ohmikus veszteség' mely a lelvezető-fém érintkezői kÖái átmeneti ellenál1ásból szárnlazlk
3.l.1.2. Napelem használata a konzervgyá
ra
kban'
jelentene Megújuló energialorrásként az üzemcsarnokok tetejére szerelt napelenres rendszer tudná az megoldást a felhasznált energia csökkentésére, amely a nyári hónapokban biztosítani
bevezetésénekazonban elengedhetetlen iiz'emcsarnokok világítáSát' Ezen energiaforrások korszerrisítése' feltétele a meg1évő vi1ágítási ren
lehetséges megoldás tehát a szigetüzemű' A napelemes rendszerek közül egyik és energiát akkumulátorokban tároljuk villamos megtermelt napközben a kivitelezés, amikor vi1ágítás céljára hasznosítjuk' éjszaka azinverterek segítségével
Ennek hálózatba visszatápláló rendszert használunk' Egy másik 1ehetséges mego1dás, amikor hálózatba táplálja' vi1lamos energia menrryiséget a villamos az a lényege, hogy a megtermelt
időszakában' vagyis nappal hasznosítható' és a megtermelt energia csak a termelés
3.1.2. Szé|motoros szennyvíz_levegőztető' alkalmazható oxigénbevitelre képes Sikerült nár kifejleszteni szenr-r1wíáavakon alakítottrlk ki' A medencékben a szélmotorokat. A szennyviáárolót ftjldmedencékben megy végbe' A szélmotor a tóban cölöpökön szennyvíz tisztítása biológiai lebontás utján A vízszintes tengelyú lapátkerók helyezkedik el, mint ahogy az 3 ' ábtais mutatja'
szöghajtóművönkeresztülfiiggőlegestengelyúlevegőztetőkereketha.jt.Alapátkerék1,8.2'0 10 m/s szélsebességnéllép működésbe' m/s szélsebessógnél indul' ós a védelmi mechanizmus kerék legnagyobb átméróje A lapátkerék maximális fordulatszáma 133/min. A levegóztető
1,2
m.avízszintidőnkéntiingadozásamiattlehetőségvanakerók150mm.esiíányúállításáÍa. lr qi t
3. ábra'
órnú
A szélmotoros szennyvíz levegőaető felépítése'
10
3.l.2.1.Szélenergia használata a konzervgyárakban.
A kezelt szennyvizet
a felhasználás utolsó f;izisában eredményesen lehetne kezelni
levegőztető berendezésekkel , melyekllez szélgépekkel előállított energiát lehetne felhasználni.
Mivel
a szennyvíz levegőztetésére nincs folyamatosan szükség' a rapszodikusan múködó' es
kiszámíthatatlan turbulenciákkal mírködő szélgépekalkalmasak 1ehetnek a szennyvíz átlevegőáetéséÍe az ülepí1ő tavakban. Az oxigén nagyon Íbntos a szennyvízben lévő szerves anyagok bontásához és a lebontást végző mikroszervezetek életfeltételeit is biztosítja.
keletkező szennyvíz BoI értékerendkívül magas, kiilönöSen
A
igaz ez a csemegekukorica-
konzerv gyártása során keletkező szennyvízre' mely a flotációs mosókból távozik'
A
kukoricaszemek levágása során jelentős mennyiségű cukor és keményítő áramlik ki a flotációs mosók szennyvizébe. Szélgépekkeltehát a szennyvíz átlevegőáethető lerme, a bejuttatott oxigén e1ősegíti a későbbi termőtalajra történő kijuttatás után a szerves anyagok
feltáródását, mineralizációját.
3.l.2.2.Szélenergiával működő villamos energia termelés.
A szélenergiából szélgenerátorokkal átalakított lehet használni (általában
vil1amos energiát akkumulátorok töltésére is
12-14v feszültségen). A folyamatos energia biztosítás érdekében a
szélgenerátor napelemekkel is felszerelhető. Ebben az esetben a nap és a szél kitűnően
kiegészítik egymáSt. Amikor süt a nap és nem fúj a szél, a napelemek biztosítják az energiát' míg a téli hónapokban, vagy éjszaka a szélenergia állhat rendelkezésre. Ha több az áram, mint ami folyamatosan felhaszná]ható' akkor a plusz mennyiség a kereskedelmi hálózatot táplálja.
Ha az akkumulátolok feltöltött
állapotban vannak és az energiára nincs sziikség' a töltés
szabályozó lekapcsolja a szélgenerátort az akkumulátorró1. Az előállított energiát ebben az esetben hóvé alakítja a rendszer, melegvíze1 állít elő a rendszer,
ill. flíésicélt szolgál. Ha
a
Íogyasáók olyan sok áramot igényelnek, ami miatt az akkumulátor majdnem eléri a mélykisülési határértéket, a töltésszabályozó lekapcsolja a íbgyasztókat ( mélykisülés elleni vé<1elem).
A szélenergia tárolásának egyik kémiai módszere
lehet még a hidrogén tárolása.
Ebben az esetben a szél á]tal termelt villamos energiát vízbontásra használják Íél.Az így ke]etkező oxigént és hidrogént palackokban' tárolják.
3.1.3. világítás ko rszerüsítése. A régi típusúarmatúrák elektronikus előtéttel leszerelés nélkül is korszerűsíthetők. Beltéri világitásnál célszerű arégi tzzókat energiatakarékos darabokra cserélni vagy fénycsövet alkalmazni. 11
3.2.
Gázfogyasztáscsökkentésénekmódjai.
3.2.1. Napkollektor használata. Magyarország éghajlati adottságai mellett aktív napenergia_hasznosítáS céljára többnyire folyadék munkaközegű napkollektorokat alkalmaznak. Az ilyen napkollektoros hőtermelő berendezések általában az alábbi fb részekből állnak: _
Napkollektorok, melyek elnyelik' hővé alakí{ák és a folyadék munkaközegnek átadják
a
napsugárzás energiáját. - Tárolók, melyek a napkollektorokkal termelt hőt melegvíz formájában tárolják'
Működtető,
szabályozó' biztonsági és ellenőrző szerelvények. lde tartozik a keringető
szivattyú' aZ automatika, a táguláSi taltály, a biztonsági szelep, a nyomás- és hőmérők' a szabályoző és váltószelepek valamint az egyéb szerelvények. - Csővezeték rendszer, mely a kollektorokat köti össze a tárolóval'
A napkollektoros rendszerek
a
kollektorokban felmelegedő folyadék szerint lehetrrek
egy- vagy kétkörösek.
Egykörös
rendszer esetén a kollektorokban közvetleniil a felmelegítendő használati víz
kering. Az ilyen rendszer előnye az egyszerűség, hátránya a fagymentes időszakra korlátozott alkalmazhatóság, valamint a kollektorokban a vízkövesedés' 1erakódás es forrás veszélye.
Kétkörös rendszer esetén a kollektor kör külön zárt kör, melyet megfelelő minőségű fagyálló hőátadó folyadékkal ke11 feltölteni. Ekkor a kollektorokban felmelegedett |.agyálló folyadék hőcserélőn keresztül fűti fel a tárolóban lévő vizet. Kétkörös
rendszerek egész évben, tehát télen is biztonsággal használhatók. A kétkörös rendszerek előnye a nagyobb éves energiahozam, a megbízható' a kollektorok vízkövesedését kiküszöbölő üzem, míg hátrányuk a hőcserélő miatti nagyobb beruházási költség, és a bonyolultabb
fel-' éS utántöltéS.
A munkaközeg szállítása szerint
a napkollektoros rendszerek lehetnek gravitációs vagy
szivattyús keringtetésűek.
Gravitációs keringtetés esetén a tárolótartály
a
kollektorok ftlött helyezkedik el' és a
folyadék munkaközeg keringése a ko11ektorban lelmelegedett folyadék fajsúlycsökkenése miatt következik be. Az ilyen rendszerek előnye az egyszerűség, a keringető szivattyú és automatika elmaradása, hátránya 12
a
tároló helyének kötöttSége.
Gravitációs rendszerekné1 a keringést biztosító nyomáskülönbség viszony1ag kicsi, ezért csak kis áramlási ellenállású kollektorokat és trírolókat lehet alkalmazni. KétkörÓs,
fagyállóval töltött
gÍavitációs rendszereknél gyakran fiítőköpenyes bojlereket
alkalmaznak. Szivattyús keringtetésű rendszerek esetén a hóátadó folyadékot szivattyú áramo ltatj a. szivattyús rendszerek elónye, hogy
a
tároló bárhol elhelyezhetó, kiterjedt rendszer
építhető, melyben nem kell kis rfuamlási ellenállású elemeket használni, és a szivattyú
ki- és bekapcsolásával, esetleg a fordulatszám változtatásávalj ol szabályozható üzem valósítható meg. Hátrányuk a nagyobb beruházási és üzemköltség.
A folyadék munkaközegű kollektorokon kívül léteznek levegő munkaközegű, ún' levegős kollektorok is. Ezek többnyire nagy fetületű abszorberrel készülnek, és
gravitációsan vagy ventillátorral levegőt keringtetnek rajtuk keresáül. Levegős ko1lektorokat á|Íalában épü1etek fiítésérehasználják.
4. ábta.
Kétkörös, szivattyús használati_mele gviz készítő rendszer 13
A
3.2.1.1.Napkollektor használata a konzervgyárakban.
A használati melegvíz ellátás napkollektorral való biáosítása szintén javasolt az energiatakarékos üzemelés érdekében.Különösen jól hasznosítható azéIt, mer1 a szezonális felhasználás legnagyobb része a jó besugárzású nyári időszakra esik. A használati melegvizet többnyire higiéniai célokra, kézmosásra tisztálkodásra használják. Egy napkollektoros használati melegvíz előállító rendszer felépítése.
3.2.2. C ázfogyasztás csökkentése hőszigeteléssel. Utólagos fal, ftdém és padló hőszigetelés. Hőszigeteléssel a létesítményekhőfelhasználása jelentősen csökkenthetó, ami a hőenergia előá]1ításához szükséges gázfogyasáás költSégeit csökkentheti'
l.
A ftjdém hőszigetelésével a gázfogyasáás csökkenthető. A megtakarított teljesítményvesáeség:80 %.
2. A 3.
falazat külső hőszigetelésével 70 7o megtakarítás.
Az ablaküvegek növelt hőszigetelésűre (K _ 1'1-re) való cseréjéveltovábbi fiitési
teljesítmény takarítható meg.
4. Az
aljzaÍba beépített lépésálló polisairol lemez a fiítésiteljesítményigénymaximumát
további 60
o/o
-al csökkenti.
3.2'3. Gázfogyasztás csökkentése alacsonyabb hőfokszinttel'
Az
ölLözl:
ós szociális épület gázfogyasztása ezen túl még az alacsonyabb hőfokszint
tartásával is csökkenthető,
az öltözés idejére a szükséges hőmérséklet légbeflrvós egységgel
biáosítható. Programozható teímosztáttal megoldható, hogy a f,itési idényben a +20'C hőmérséklet az öltö;éS ideién álljon rendelkezésre, az állandóan tartott kisebb, kb. l5"C épülethómérséklet mellett. A ra
leendő légflitőket (fan-coil) időben programo zva, az o\tözés idején gyorsan elérhetó a
20-22'C
3.2.4. G ázfogyasztás csökk. hőcserélővel. A technológiai gáZfogyasztás legnagyobb részéta sterilező üzemeltetése viszi el. A berendezésből kikerülő, helyszíni mérésekalapján 67'C-os viz200-500 Vmirr térfogatáram mellett 0'9_2 MW hőteljesítmény.t visz el a hűtőtornyokra, illetve a hőenergia részben a szennyv izze\ távozik a rendszerbő1. 14
Az előmelegítő tartály hőcserélőjének továbbfejleSáéséVel' egy ellenáramú hőcserélőt a kazánház tápvíz szivattyúja után sorba kötve ezen hőenergia 80_90 7o_a visszanyerhető, ha. a tápvizet jelentősen előmelegítjük vele. Elő{ózés terén a csigás előÍóző szalagos, visszahűtős típusra cserélése(hÍitőipari tapasaalatok alapján) szintén legalább 40-50
0/o
energia megtakarí1áSt eredményezne az adott berendezes
vonatkozásában. A technológiai folyamatba illesáhetőségéről hozott döntés után (a
keményítő kiválás kérdései)célszerű megvizsgálni az akalmazás lehetőségeit.
3.3.
Vízfelhasználáscsökkentése.
A beérkezó kicsépelt alapanyag száIlítószalaggal és serleges lelhordóval töfiénő sZállítása összekapcsolódik
a
dobmosókkal történő vizes előtisáítással. A serleges felhordót vízsugárral
tisztítják a rátapadt alapanyagoktól és egyéb szennyeződésektől. A dobmosókban a folyamatban részt vevő anyagok (borsó' víz) adagolásának jobb összehangolásával csökkenteni lehetne a vízfelhasználás mértékétés aZ anyagtorlódásból
adódó vesáeséget.
Ezzel egyidőben csökkenteni lehetne az ott foglalkoaatott élő munkaerő kapacitást' melynek 1ő feladata a folyamat pontatlanságából
eredő problémak elharítása. Ebben a technológiai
folyamatban nagy mennyiségű tiszta víz kerül felhasználásra. Az előtisztításra használt víz származhatna a
lisáítás
és osáályozás későbbi fazisaiból is szűrés és ülepítés után. ami
jelentősen csökkentené a technológiai folyamat vízigényét.A következő
technológiai lépcső a
flotációs mosás' ahol ismét nagy mennyiségű vizet használnak Íbl. A víz egy része túlfolyórr közvetlenül a szennyvizgyűjtőbe kerül' azonban a mosóban víz-cirkulációt alkalmaznak, ezért többször
felhasználható a technológiai víz. Jelentős víz_ és hőfelhasználás történik a borsó
előfozésénél.A 2 db csigás előfozőnél jelentős hőmennyiséget használnak fel, a berendezések 3_3
kw teljesítményűek. A melegvíz előállítáS gózzel történik' az előfozóbőI távozó borsót
hidegvízzel hűtik, az így keletkező víz kb. 45oC_os és közvetlenül a központi csatornába flolyik. A technológiai folyamatból távozó meleg víz tehát további hasznosítás nélkül kerül be a SZennyvíZcsatornába. Ennél a technológiai folyamatnál szintén lehetőség kínálkozik a és energiafelhasználás
víz-
csökkentésére. Egyik lehetőség az, hogy a mintegy 45-50"C-os nreleg
vizet megfelelő keverés után visszavezessék a mosás technológiai flazisába. Az előfozött boISó lehűtéSébő | származő melegvíz hőcserélőn keresztül biáosíthatná a szociális épti1etek
melegvíz e1látáSát is. További melegvíz hasznosítási lehetőséget kínál a technológiai rendszerek mosása, tisztítása. Itt vagy közvetlentil a borsó előfozőből távozó meleg vizet vagy
15
ennek hőjével felmelegített vizet lehetne felhasználni, jelentős mennyiségű energiát felhasználva.
A töhést
és zárást követően
a terméket sterilezik, ahol gőzbefirvással történik a hőkezelés.
A
felhasznált vizet megfelelő hőmérsékletre visszahútik, majd visszatáplálják a rendszerbe _
mindez előnyös jelenség. Javaslatok a technológiai vízÍ'elhasználással és megtakarítással kapcsolatban.
A techrrológiai folyamatban
a
dobmosókból kifolyó nagy mennyiségű vizet fel lehetne
használni a serleges felhordó tisztítására, és ezzel ki lehetne váltani a külön erre beépített vizfogyaszÍőÍ, öblító csapot. Mivel ez avízigen nagy mennyiségben kertil rövid idő alatt a szennyvízcsatornába, más felhordók illetve szállítószalagok tisÍítására is fel lehetne
használni bizonyos mértékűtisztítás után. Hasonló megállapításra jutottunk a flotációs mosó és a borsó osztályoző esetén is.
A borsó előíózőben
a melegvíz előállítás gózzel történik, az előflozőből távozó borsót
vízsugárral hűtik' az így keletkező kb. 45'C-os víz közvetlenül a központi csatornába folyik.
Ez aviz felhasználható, irjrahasznosítható lenne az előfoző vizének újrame1egítésére'aho1
'
gőzbefirvással tör1énik a melegítés. Mindez kevesebb gózfelhasználást tenne lehetővé' illetve ezt a vizet is fel lehetne használni az előfeldolgozás, előmosás folyamatában a serleges
felhordók és szállítószalagok tisztítására.
3.3.1. Grander vízélénkítő. A víZélénkítőhasználatával eltűnnek
a szerrnyeződések, a szivattyúk teljesítménye jal'ul, mert
azok kevésbéerőIködnek. A hűtőtornyok bádogtetején állandóanjelen lévő rozsda megszűnik, a hÍitőlemezeket nem kell takarítani olyan sűrűn' mert az algásodások és lerakó<]ások eltűnnek.
A konzervdobozok illetve üvegek zárófedele nem rozsdásodik. A víz
tisáítása és cseréje ezentúl ritkábban szükséges.
3.4.
Villamos energia 3.4.l. Biogáz.
és gáz
felhasználásának csiikkentési módjai.
A konzerviizemekben keletkező hulladékból biogázt
lehetne előállítani, amit erőművekben
vagy konkrétan az üzemben kialakított berendezésekben, grázmotorokban kazánokban lehetne
felhasználni.
ló
A
mezőgazdasági termék-előá]lítás folyamataiban keletkező anyagokból - azok célirányos
feldolgozása során - nemcsak folyékony és szilárd, hanem gáz halmazállapotíl energiahordozók is előállíthatok. Ezeket a gáznemű energiahordozókat két nagyobb csoportba sorolhatjuk: a
biokémiai (anaerob fermentációs) eljátások eredményeként képződő biogáz'
a
termokémiai (pirolitikus és gázosítási) folyamatokban keletkező gazok.
A
spontán, illetve szigorúan szabályozott technológiával működő
200-600 liter biogáz állítható
e1térő a keletkező biogáz mennyisége. Átlagos viszonyok között
elő
1
biogáz reaktorokban igen
Az5.
kg szerves anyagból, az utóbbit szárazanyagban számolva.
ábta
abiogáz
előál1ításának és felhasználásának lehetőségét mutatja.
llI
,!
I i:Ífis:.'j:;l'' *rlttirr!.,Lrl
5. ábra abiogiu elóállításának és felhasználásának lehetőségei'
3.4.r.1.A biogáz előállításának és hasznosításának egy példája. Két darab tar1ályból ál1 a hígtrágya előtároló, melyek vízszigeteléssel ellátott betonból kéSzülhetnek és keverőberendezéssel is el varrnak látva. A sertés higttágyához javasolnak pl. m3-enként 7 kg kisajtolt repcemag hozzákeverését a szerves_ anyag-tarta1om növelése
érdekében.Természetesen egyéb szerves hulladék beadagolására is mód van'
A trágyát ZagyszivattÉval napi 5-6 alkalommal juttatják a fermentáló (reaktor) térbe. A reaktor térfogata 150 mBKészülhet rozsdamentes acélból álló hengeres kialakításban, vagy
vízszintes elrendezéssel (csődigesztor) 15 mm-es acéllemez fallal. A fermentort hőszigeteléssel kell ellátni. A csődigesáor vízszintes tengelyú keverőberendezéssel van
T7
e1látva,
mely 10 percenként fordul egyet. A kirothadt trágya túlfolyón keresztúl, az
előtárolókon (elómelegítés) keresztül jut az áÍmelett tárolóba.
A biogáz tárolásara 3 únl nedves taroló szolgál. Amint az ábtán is látható,
a keletkezés
helyén
történő hasznosítást egy konténeres blokkminierőművel oldjrák meg. A gázmotor előtt a
biogazt szűrni kell. A generátor által leadott villamos teljesitmény a közeli fogyasztók ellátáSát o1dja meg' a felesleg betáplálható az országos hálózatba.
A villamos energia mellett
forró vizet is szolgáltat a technológia. Hútővíz hőtartalmának a hasznosításakor 90 "C az elmenő és 70 "C a visszatérő hőmérséklete a közvetítő közegnek. Amenrryiben a fiistgáz
hőtaÍalmát is részben hasznosítják, az elmenő hőmérséklet 1 10 "C is lehet. A termikus hasznosítás hóközponton
keresztül történik. Felhasználható a mezőgazlasági üzemen (major)
belül pl. ópületek flitósére, száLriÍásra, üvegházak hűtéSére.Természetesen a biográz-termelési technológia hőigényét is kielégítheti.
18
Irodalom jegyzék: 1
.
[Kacz Károly-Neményi Miklós: Megújuló eneTgiaforráSok, Mezőgazdasági SzaktudáS
Kiadó, Budapest 1998.]
2.
[Sinóros_Szabó Botond: Technológia és Fejlesáés I, Nyíregyházi Fóiskola Gazdasági és Tarsadalomtudományi
3.
Kar' 2004.]
|Lászlo Elemér-Réczey Istvánrré: Megújuló nyersanyagok nem élelmiszer ipari fe1használása' NF-2000 Információszolgáltató
4. 5.
Rendszer, 2000.]
[Barótfi István: Energia Felhasználói Kézikönyv, Széchenyi Nyomda Kft'Győr 1993.] [Energia audit jelentés Pusáa Konzerv Kft, Megújuló és altematív energiaforrások feltárása termelő tizemekben, energetikai auditokra alapozva' Nyíregyhriza 20 1 0.]
6. 7.
[http://www.nyf.hu/others,/html/komyezettud/megujulo/SzelEnergia/Windenergy.html] [http://www.vizelenkites.com/grander-technologia-szakteruletek/ivo-es-hasznalati-vizelenkitese/konzer
v gy ar ak
l
19
