XI. ENERGOexpo NEMZETKÖZI ENERGETIKAI SZAKKIÁLLÍTÁS ÉS KONFERENCIA DEBRECEN 2014. február 20-22. KONFERENCIA ÖSSZEFOGLALÓ Dr. Kulcsár Balázs A Magyary Zoltán Posztdoktori Ösztöndíj a Konvergencia Régiókban ösztöndíjprogram keretében „Magyarország termálkút állományának hasznosítási szerkezete a kihasználatlan kapacitásokkal való geotermikus tervezés céljából” című kutatási program. Ennek keretében vettem részt az XI. ENERGOexpón szakmai tapasztalatszerzés, kapcsolatépítés, valamint a témában megjelent új eredmények megismerése céljából. E konferencia összefoglaló segítségével szeretném e tapasztalatokat Önökkel/Veletek is megosztani. * Debrecen egyik legjelentősebb energetikai témájú szakmai rendezvénye az ENERGOexpo, amely 2014-ben XI. alkalommal február 20-22-én, a Debreceni Kölcsey Rendezvényközpontban került megrendezésre. Ezen a konferencián találkoznak az ország energetikusai, szakpolitikusai, építő-, gépész- épületgépész mérnökei, megújuló energiával foglalkozó szakemberei, kutatói és váltanak tapasztalatcserét. Az idei konferencián minden eddiginél több meghívott előadó, szekció, előadás és tudományos cikk szerepelt. A plenáris előadások során a legújabb energetikai kihívások, veszélyek, dilemmák és aktualitások kerültek bemutatásra és vitára. 1. A konferencia és szakkiállítás megnyitója és a plenáris ülés levezető elnöke: Bakács István, elnök, Energiagazdálkodási Tudományos Egyesület 2. A rezsipolitika rövidebb és hosszabb távú gazdasági kihívásai Dr. Hegedűs Miklós, ügyvezető, GKI Energiakutató és Tanácsadó Kft. 3. A nemzetközi és hazai gázellátás alakulása, hatásai Dr. Molnár László, főtitkár, Energiagazdálkodási Tudományos Egyesület 4. A villamosenergia – ellátásunk forrásoldalának alakulása Dr. Stróbl Alajos, elnökhelyettes, Energiagazdálkodási Tudományos Egyesület 5. A paksi atomerőmű múltja, jelene és jövője Cserháti András, műszaki főszakértő, MVM Paksi Atomerőmű Zrt.
A szekcióülések során a vízgazdálkodás aktuális problémái, az új tudományos eredmények 4 tudományos szekcióban, 2 szakmai és lakossági fórumon 59 előadás keretében kerültek bemutatásra: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Hazai atomenergetika A jövő energiájáról a jövő generációjának Ipari energiahatékonyság Villanyszerelő fórum Megújuló energiák Energia megtakarítás jegyében – Lakossági fórum
A fenti szekciók közül a „Megújuló energiák”, kapcsolódott közvetlenül az általam végzett kutatásokhoz, valamint segítette annak előrehaladását. E mellett a közvetlen hőhasznosítású, valamint a hőszivattyús geotermikus rendszerek villamos energia igényeinek, megújuló forrásból történő kielégítése szempontjából szakmailag kapcsolódott a „Villanyszerelő fórum” és az „Energia megtakarítás jegyében” szekciók egyes előadásai is. Összefoglaló a „Megújuló energiák” szekció előadásaiból A szekcióban az alábbi előadások hangzottak el: 1. Dentromassza alapú decentralizált energiatermelés a faipari melléktermékek felhasználásával (Dr. Németh Gábor PhD egyetemi docens, Nyugat-Magyarországi Egyetem) 2. Geotermikus távvezetékrendszerek kérdései (Bodó Béla, tanársegéd, Debreceni Egyetem Műszaki Kar) 3. Kis és nagy napkollektoros rendszerek tervezése és gazdaságossága (Verbai Zoltán, tanársegéd, Debreceni Egyetem Műszaki Kar) 4. SOPCAWIND – Hol létesítsünk szélfarmot? Szélturbinák telepítési helyének optimalizálása egy új fejlesztésű, webes, komplex térinformatikai eszközrendszer segítségével (Nyőgéri Gábor, GEOX Kft.) 5. Termálvíz kísérőgáz hasznosítása algatermesztésre (Dr. Stündl László PhD, egyetemi docens, DE-MÉK) 6. Algadisk technológia (Sebestyén Petra, Bay Zoltán, Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft.) 7. Zárt rendszerű ipari algatermelési megoldások (Csányi Ferenc, tulajdonos ügyvezető, Első Magyar Algatechnika Kft.) Dentromassza alapú decentralizált energiatermelés a faipari melléktermékek felhasználásával (Dr. Németh Gábor PhD egyetemi docens, Nyugat-Magyarországi Egyetem) Az előadás alapját a Magyarország 2020-ra vállalt kötelezettségeinek teljesítéséhez való tudományos hozzájárulás képezte, mely szerint a megújuló energiaforrások részarányát a 6,7%-ról 20%-ra kellene növelni, az összes energiafelhasználáson belüli részarányt pedig
13%-ra. Magyarország biomassza szükséglete e tekintetben 2020-ra 3.992 GWh/év (24 PJIév lakossági, 26 PJ/év közösségi fűtőművek), amely becslések szerint 7,8-8 millió tonna/év biomassza mennyiséget jelent. Ennek előteremtéséhez a jelenlegi erdőállományokra és az új telepítésekre 2010, 2013, 2015 stb. (ezekből kikerülő tüzifára), illetve az apadékra, lágyszárú (szántóföldi) energianövényekre, és fás szárú energiaültetvényekre, melléktermékekre és hulladékokra kell támaszkodni. Ebből fás szárú energiaültetvények 90-130 ezer ha nagyságrendben kerülnének telepítésre az FVM szerint. Az előadó rávilágított a decentralizált energiatermelés előnyeire és annak lehetőleg helyi felhasználására. A dentromassza hasznosítása, mint biológiai eredetű energiahordozó, közvetlen és közvetett gazdasági hatásokat eredményez. Az egységnyi energia-előállítás költségeinek csökkenése közvetlen gazdasági hatással, a dentromassza termeléssel és hasznosítással összefüggő globális, valamint egészségügyi és környezetvédelmi problémák hatásának csökkentése pedig közvetett gazdasági hatással bír. Az előadás kiterjedt az energetikai célú dentromassza hasznosítás, illetve termelés témakörére, elemezte az Európai Unió és Magyarország energiapolitikáját, a megújuló energiaforrásokkal, azon belül a dentromasszával kapcsolatos irányelveket, akcióterveket, elvárásokat. A kutatások kiterjedtek a dentromassza alapú decentralizált energiatermelés alapanyag-ellátásának tervezésére, érintette a hagyományos erdőgazdálkodásban megjelenő energetikai célra hasznosítható dentromasszával, ezen dentromassza potenciáljának meghatározásával, illetve a jövőben energetikai célokra hasznasítható dentromassza források bővítési lehetőségeit az energetikai ültetvények tekintetében. Az előadó bemutatott egy olyan szoftvercsomagot, amely alkalmas a dentromassza alapú decentralizált energiatermelés alapanyagbázisának tervezésére, a rendszer kialakítására, és a fenntartására. A program alkalmas az adott felhasználói hely körzetében meghatározni, egy adott energiaigény figyelembe vétele mellett, azt milyen mértékben lehet annak alapanyagszükségleltét kielégíteni hagyományos erdőgazdálkodási forrásokból, valamint hol található az erőmű optimális telepítési pontja. Geotermikus távvezetékrendszerek kérdései (Bodó Béla, tanársegéd, Debreceni Egyetem Műszaki Kar) A kutató, előadásában a települési geotermikus hőszolgáltató rendszerek vizsgálatával foglalkozott. E témán belül a kaszkád rendszerekkel, amelyek lehetővé teszik a termálvíz hőenergiájának maximális kihasználtságát. A termálvíz leghatékonyabban akkor használható fel, ha a csökkenő hőmérsékletű termálvíz hőenergiáját különböző hőkinyerési technológiákkal és eltérő hőigényű fogyasztók sorba kötésével hasznosítjuk: 1. 2. 3. 4.
Légtérfűtés, Padlófűtés, talajfűtés Használati melegvíz ellátás, Fürdőhasznosítás
A fogyasztók hőigény szerinti sorba kötése, vagy a termálvíz lépcsőzetes hasznosítása az agrárgazdasági igények jelentős részét is képes kielégíteni:
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Szárítás, Baromfikeltetők fűtése, Sertésistállók fűtése, Üvegházi légtérfűtés, Üvegházi padlófűtés, Hőszivattyús hasznosítás Visszasajtolás
Az ipar területén történő lépcsőzetes hasznosítás: 1. 2. 3. 4. 5.
Hűtőházak – ipari hűtés, gyógyszeripar Papírgyártás, textilipar tisztítószer gyártása, szintetikus gumigyártás, Hőszivattyús fűtés Visszasajtolás
Az ideális rendszer azonban az esetek kis százalékában valósítható meg. A megoldandó problémát a fogyasztók földrajzi elhelyezkedése, a kifűtendő terek eltérő mérete, a termálvíz útja során jelentkező hőveszteség (lehűlés) jelenti, melyre az eredmények szerint megoldást a vezeték-rendszerek kiépítésénél alkalmazott szuperszigetelt vezetékek jelentik. E modern anyagok alkalmazásánál elérhető a kilométerenkénti 1°C alatti hőveszteség, mely egész városrészek nagyobb intézményeinek ellátását is megoldhatóvá teszi. Példaként a dél-alföldi Kistelek jelenti, ahol így mintegy 11 km-es vezetékhálózat kiépítésére is lehetőség volt. A másik probléma a vártnál alacsonyabb kifolyóvíz hőmérséklet, amely adott esetben a beruházás meghiúsulását is okozhatja, nagy veszteséget jelentve a beruházóknak. Erre megoldást a hőleadó felületek megnövelése jelenti, amelynek megoldására többnyire padlófűtést alkalmaznak. Az első ilyen kísérleti geotermikus rendszert Fülöpjakabi üvegházas kertészetben alkalmazták, ahol a fent említett probléma állt elő. Mind a két rendszer azóta is probléma mentesen működik, jelentős energia megtakarítást eredményezve a beruházóknak. Kis és nagy napkollektoros rendszerek tervezése és gazdaságossága (Verbai Zoltán, tanársegéd, Debreceni Egyetem Műszaki Kar) Az előadó a napkollektorok tervezési irányelveiben kialakított újításait és azok gazdaságosságra gyakorolt hatásait mutatta be előadásában. A tervezés során fellépő egyik meghatározó feladat a rendszer optimális tájolása (déldélnyugat), amit az épület tetőszerkezete, a környező épületek, növényzet erőteljesen befolyásolhat. A rendszer felépítését meghatározza annak feladata, azaz milyen célra kívánjuk a megtermelt melegvizet hasznosítani: fűtés, használati melegvíz, medence fűtése, egyéb ipari hasznosítás. További szempont a rendszer technikai felépítése: drain-back vagy zárt rendszer. A vizsgálatok eredményei szerint a dőlésszög változása a hatásfokot minimálisan befolyásolja, de itt is meg lehet határozni optimális beállítási szöget, mely nyári használatnál 20-30°, egész éves használatnál pedig 40-45°-ban határozható meg.
A rendszer méretezését meghatározza – fűtés esetén – az épület műszaki állapota, az építési technológia korszerűsége. A teljes magyar épületállományra vetítve a fajlagos fűtési igény 150-350 kWh/m², egy ma szabvány szerint épülő házé 90-120 kWh/m², egy passzív háznak pedig 15 kWh/m². Fűtésrásegítésnél fontos előfeltételeknek kell megfelelni, mint pl. megfelelő energetikájú épület (hőszigetelés, nyílászárók, passzív energia hasznosítás); alacsony hőmérsékletű fűtés (padló, fal, fan-coil, erre méretezett radiátor); megfelelő darabszámú, jól tájolt napkollektor; komfort hőmérsékletek szabvány szerint; hely a tárolók elhelyezésére; időjárás követő és légmodulációs kazán használata. Az előadó szerint, érdemes egy ilyen rendszer tervezésénél a lakók melegvíz igényét, fűtési igényét, a földrajzi hely átlagos napsütéses óráinak számát és időbeli eloszlását is megvizsgálni. Felmerül az a kérdés is, hogy a napsugárzást milyen hatásfokkal tudom hasznosítani és a beruházás összege milyen arányban van a jövőbeli várható energiaköltségekkel, vagyis mennyit lehet megtakarítani. Sok esetben igen nagy összeg kihasználatlanul várakozik a tetőn arra, hogy a szerény téli napsütést végre használni tudja. Figyelembe kell venni azt is, hogy a kollektor darabszámával nem egyenes arányban nő a megtakarítás részaránya. További probléma forrása a nyári túlmelegedés, mely az ekkor jellemző alacsony hőfogyasztás miatt jelentkezik. E szerteágazó probléma halmaz mind befolyásolja egy rendszer gazdaságosságát, így ezeket annak tervezésekor messzemenőkig figyelembe kell venni. SOPCAWIND – Hol létesítsünk szélfarmot? Szélturbinák telepítési helyének optimalizálása egy új fejlesztésű, webes, komplex térinformatikai eszközrendszer segítségével (Nyőgéri Gábor, GEOX Kft.) Az éghajat változással, a romló környezeti állapottal kapcsolatos társadalmi és kormányzati aggodalmak egyre nagyobb figyelmet fordítanak a megújuló energiaforrások, ezen belül többek között a szélenergia irányába. A népesség növekedése, a komfortigények, a területhasználat, a gazdasági ágazatok egyre nagyobb területigénye, valamint a természeti földrajzi jelenségek sokszínűsége szükségessé teszik egy olyan tervezési-modellezési rendszer kidolgozását, mellyel e számtalan tényezőt mind figyelembe lehet venni szélturbinák, szélerőmű parkok tervezése során. Az előadó kutatásainak célja egy olyan szoftver kifejlesztése, amely a szükséges adatok betáplálásával meghatározza a szélerőmű parkok optimális telepítési helyét. Az adatbázis nagy és heterogén adatokat tartalmaz, szerteágazó területekről, mint a szélviszonyok, a földrajzi környezet, morfológiai viszonyok, orografikus tényezők, épített környezet, archeológia, régészet, társadalmi elvárások, a kommunikációs rendszerekkel kapcsolatos esetleges interferenciákat, vizuális hatást. A kidolgozott új algoritmus figyelembe veszi mindezen tényezőket és térinformatikai módszerekkel térképi vektoros, illetve műholdfelvételek által nyújtott raszteres megjelenítési formákat alkalmaz a kedvezős és kedvezőtlen, vagy tiltott területek kijelölésével. A rendszer adaptálható olyan széles körben alkalmazott szoftverekkel is, mint a Google Earth, illetve egyéb térinformatikai szoftverek. Az optimalizációs modul tájolási, energiatermelési, gazdaságossági, megtérülési számításokat is elvégez az adatok ismeretében az adott helyre. A tájolási modul a szélerőmű parkon belüli turbinakiosztást is megtervezi. A rendszer úgy lett kialakítva, hogy nyílt forráskódú
technológiák segítségével tervezzen meg egy rugalmas, skálázható és költséghatékony megoldást.
A kép illusztráció
Termálvíz kísérőgáz hasznosítása algatermesztésre (Dr. Stündl László PhD, egyetemi docens, DE-MÉK) Az előadó előadásában a termálvíz kitermelés során felszínre kerülő kísérőgáz algatermesztés területén való hasznosítását mutatta be. Jelentős azon termálkutak száma, amelyek vize nagy gázmotorok hajtásához nem szolgáltat elegendő mennyiséget, így azt gáztalanítókon keresztül a légkörbe engedik, esetleg elfáklyázzák. A kutató által bemutatott módszer szerint e – jelenleg még nem hasznosított – gázt használják fel az algatelepek ideális körülményeinek megteremtéséhez. A mezőgazdasági algatermesztés eszköze a sós víz, így nem kell a száraz és félszáraz területeken az édesvíz-hiánnyal számolni, ha terjeszkedni akarnak. Annak ellenére, hogy nem génkezelik igen magas mennyiségben tartalmaz fehérjéket (60% -a egy sejtnek) és számos olyan aminosavat, ami más növényekben nem lelhető meg (metionin, leucin, stb.). Probiotikumokban, gamma-linolenic savban (GLA), omega 3 és omega 6 -ban és még számos vitaminban gazdag. Mivel a Spirulina alga nem növény, hanem a Baktériumok (regnum Bacteria) országába, azon belül a Kékbaktériumok (phylum Cyanobacteria) törzsébe tartozik, így sejtfaluk nem tartalmaz sem cellulózt, sem lignint, ami a kiváló emészthetőséget és az ízletességet magyarázhatja. Számos kórokozó nem támadja meg, köztük a Salmonella
vagy az enetero baktériumok. Továbbá antibiotikumokat sem tartalmaz. Nem csak az állatok takarmányozására alkalmas táplálék, hanem az embereknek is kiváló étrend kiegészítő is. E technológia lényegesen csökkentik a költségeket és a környezetszennyezés is elhanyagolható. Algadisk technológia (Sebestyén Petra, Bay Zoltán, Alkalmazott Kutatási Közhasznú Nonprofit Kft.) Az előadó az Algadisk technológiáról, mint a környezetkímélő energiatermelési módszerről tartott beszámolót. A CO2 kibocsátás az üvegházhatás óta egy szélesen elterjedt probléma. Az energiatermelés felelős az európai CO2 kibocsátás kb. 38 %-áért. A CO2 kibocsátás szabályozása nagyon erős ágazattá vált az üzleti életben, a kibocsátásokat érintő Európai Direktívák, valamint a CO2 kereskedelem hatására. Hosszú távon a fenntartható energiatermelés egyik kulcspontja a CO2 kibocsátás-csökkentés. Az egyik széles körben vizsgált megoldás a CO2 kibocsátás csökkentésére a zöld algákkal való befogása és ezzel egyidőben értékes vegyületek kinyerése, mint pl. a biomassza vagy a biodiesel. A zöld algák viszonylag egyszerű organizmusok, és képesek a szervetlen anyagokat (mint pl. CO2, víz) a fotoszintézisen keresztül szerves anyagokká átalakítani a fényenergia viszonylag gyors felhasználásával. Ez az eljárás meglehetősen csökkenti a környezet energiatermelésének káros hatásait, valamint értékes melléktermékeket is eredményez. Másrészről a jelenlegi elképzelések nagyon korlátozottak és ezen a területen nem érnek el nagyobb áttörést. A kereskedelmi forgalomban elérhető alga-technológiák plankton algákat használnak vízi megoldásként a vertikális bioreaktorokban (VB) vagy a hatalmas tavakkal rendelkező alga farmokon. Ezeknek az eljárásoknak számos hátránya van: a termeléshez rengeteg vízre van szükség, a folyékony fázis közben CO2 szivárog (a nyomás esik, alacsony a hatékonyság), nincs megoldva az algák előkészítése, bonyolult, időigényes és kevésbé hatékony az aratásuk, nehéz a felszínre hozatal és hatalmas az ezáltal okozott ökológiai lábnyom. A jelenlegi módszerekkel ellentétben, a javasolt eljárások egy biofilm technológián alapulnak, amelyek Rotációs Lemezes reaktorrendszereket használnak, ami hasonlít a korszerű forgó reaktorokhoz, amiket a biológiai iparban használtak. Ebben a rendszerben az algákat egy közömbös, biológiailag összeférhető felszínen tudják termeszteni, és így be tudják fogni a CO2-ot közvetlenül a gáz fázison keresztül, vagy akár a folyadék fázison keresztül buborékolás után. Ez a módszer lényegesen növeli a hatékonyságot és csökkenti a folyamathoz szükséges vízmennyiséget. Megtervezhető az automatikus és folyamatos szüret, a felszínre hozatal könnyű és az ökológiai lábnyom sokkal kisebb, mint a jelenleg használt. A sikeres projekt eredményeként megcélzunk egy kisebb méretű, (kicsi növények, biogáz növények, stb.) automatikus biofilmreaktor fejlesztését alacsony működési és üzembe helyezési költségekkel, valamint jelentős mennyiségű kibocsátott CO2 befogását és a szerves termékek magas terméshozamát. Zárt rendszerű ipari algatermelési megoldások (Csányi Ferenc, tulajdonos ügyvezető, Első Magyar Algatechnika Kft.)
Az előadó a zárt rendszerű foto-bioreaktorokban történő algatermesztés kutatása és ipari méretű foto-bioreaktor kifejlesztéséről és próbaüzeméről számolt be. A célok és lehetőségek számbavétele során világossá vált, hogy az algából nyerhető alternatív üzemanyagok biodízel, bioetanol mellett számos, a gyógyászatban, állati takarmányozásban, valamint a kozmetikai iparban nélkülözhetetlen alapanyag hazai előállítására van lehetőség.
A kép illusztráció
A kutatási tervek összeállítása során kitűnt, hogy a leginkább megfelelő zárt rendszerű fotobioreaktorok segítségével, az algából fermentációs technológiával a kívánt kinyerhető alapanyagok létrehozása mellett, jelentős széndioxid lekötés történik. A 2007-ben induló kutatásokhoz 2008-ban EU pályázaton kapott támogatást használták fel. Az Intelcom Mérnöki Kft. saját erejéből - tetemes költségráfordítással - a foto-bioreaktor céljainak megfelelő új telephelyet vásárolt, hogy a maximális éves benapozottságot a fotofermentációs technológiához biztosítani tudja. A támogatott project alapján a foto-bioreaktor telepítésre került, a laboratóriumi kutatások a reaktorban folytatódtak. Az eddigi kutatások eredményeképpen izolált algatörzsek és az ipari méretű termelés műszaki megoldása szabadalmi oltalom alá és egy skóciai intézetben letétbe kerültek. Szándékukban áll az izolált algatörzseink algabankban történő összegyűjtése. A kutatás következő K+F pályázata 2009-ben ismételten támogatásban részesült, így lehetőség nyílt az ipari algatermelés problémáira megoldást nyújtó foto-bioreaktor kifejlesztésére, amely projekt jelenleg is folyamatban van. Napjainkra már a berendezés próbaüzeme is sikeresen folyik.
