SZAKDOLGOZAT I. MŰSZAKI FEJLESZTÉSI JAVASLATOK KIDOLGOZÁSA A PUSZTA KONZERV KFT. ENERGIA FELHASZNÁLÁSÁNAK CSÖKKENTÉSÉRE.

Átírás

1 NYÍREGYHÁZI EGYETEM MŰSZAKI ÉS AGRÁRTUDOMÁNYI INTÉZET JÁRMŰ- ÉS MEZŐGAZDASÁGI GÉPTANI TANSZÉK MEZŐGAZDASÁGI ÉS ÉLELMISZER-IPARI GÉPÉSZMÉRNÖKI SZAK NYÍREGYHÁZA SZAKDOLGOZAT I. MŰSZAKI FEJLESZTÉSI JAVASLATOK KIDOLGOZÁSA A PUSZTA KONZERV KFT. ENERGIA FELHASZNÁLÁSÁNAK CSÖKKENTÉSÉRE Készítette: Konzulens: Dr. habil Kerekes Benedek egyetemi tanár

2 NYÍREGYHÁZI EGYETEM MŰSZAKI ÉS AGRÁRTUDOMÁNYI INTÉZET JÁRMŰ- ÉS MEZŐGAZDASÁGI GÉPTANI TANSZÉK NYÍREGYHÁZA SZAKDOLGOZAT Címe: Műszaki fejlesztési javaslatok kidolgozása egy élelmiszeripari üzem energiafelhasználásának csökkentésére Készítője: Konzulens: Dr. habil Kerekes Benedek Külső konzulens: TÉMAVÁZLAT Bevezetés 1. A szakirodalom áttekintése 1.1. Az energiagazdálkodás rendszerének összefoglalása 1.2. Energiatermelő berendezések ismertetése (megújuló energiák hasznosítása) 2.Üzemi vizsgálatok 2.1. Az üzem energiagazdálkodási rendszerének ismertetése 2.2. Az elmúlt 5 év energia felhasználásának elemzése 3. Következtetések, műszaki fejlesztési javaslatok. 4. Összefoglalás. A szakdolgozati címet és témavázlatot jóváhagyom konzulens tanár tanszékvezető 2

3 TARTALOMJEGYZÉK BEVEZETÉS A SZAKIRODALOM ÁTTEKINTÉSE Az energiagazdálkodás rendszerének összefoglalása Energiatermelő berendezések ismertetése (megújuló energiák hasznosítása) A nem megújuló energiahordozók Megújuló energiahordozók 12 FELHASZNÁLT IRODALOM

4 BEVEZETÉS A választásom azért esett erre a témára, mert korunkban már nem lehet szemet hunyni afelett, hogy a korszerűtlen, elavult technikával működő gyárak, üzemek mennyire pazarlóak és ezáltal a környezetre károsak. Az egyre növekvő CO2 koncentrációt az okozza, hogy felbomlott az az egyensúlyi helyzet, amely annak képződése és felhasználása között már hosszú ideje fennállt. Az egyensúly lényege az, hogy a spontán, ill. az egyes élőlények (többek között az emberek) tevékenysége révén képződő széndioxidot a fotoszintetizáló mikro- és makro-szervezetek (algák, magasabb rendű növények, stb.) megkötik, ezzel saját gyarapodásukat idézik elő, miközben csökkentik, ill. egyensúlyba tartják a légkör gázösszetételét. Miután a földi nyersanyagok felhasználása a 20. században exponenciálisan növekedésnek indult, ez magába foglalta ill. foglalja a fosszilis energiaforrások hasonló mérvű alkalmazását is. Vagyis több CO2 kerül a légkörbe a szén, az ásványolaj és földgáz 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 ügy érdekében, hogy megpróbál új technológiákat kifejleszteni annak érdekében, hogy a működő gyárak kevésbé legyenek szennyezőek és energiapazarlók. Az EU 2020-ig 20% megújuló energia felhasználását írja elő. Több féle úton is el lehet indulni, vannak aktív és passzív megoldási módok. Az energia felhasználásának aktív csökkentési módjai. Aktív energiafelhasználás csökkentésről akkor beszélünk, ha a felhasznált nem megújuló energiákat alternatív megoldásokkal, megújuló energiák felhasználásával helyettesítjük. Passzív az energiafelhasználás csökkentése, mikor a már meglévő technikát korszerűsítjük, modernizáljuk (pl.: új konstrukciós megoldásokkal, szigeteléssel) ezáltal az energia felhasználásának mértékét csökkentjük. 4

5 1. A SZAKIRODALOM ÁTTEKINTÉSE Az iparban felhasznált energiát több féle módon elő lehet állítani. Az energia nagy részét napjainkban még mindig fosszilis energiahordozók (szénhidrogének, gáznemű anyagok,) elégetésével nyerik. A környezetbarát energiák (geotermikus, biomassza, biogáz, nap, szél, víz,) felhasználásának növelése lenne a cél a jövőre nézve, ám egyes országokban még mindig az elavult technikák használata a jellemző. 1.1.Az energiagazdálkodás rendszerének összefoglalása Az energiagazdálkodás célja a gazdaság különböző területeihez tartozó energiafogyasztók gazdaságos és zavartalan ellátása minőségileg és mennyiségileg megfelelő energiával, az energiaköltségek minimális értéken tartása mellett. Az energiagazdálkodás feladata az energetikai folyamatok (1. ábra) során fellépő energiaveszteségek és ezzel az energiaszükséglet csökkentése (így pl. a berendezések, energiahordozók, alkalmazott technológia helyes megválasztása révén stb.). Az energiával, mint természeti erőforrással való gazdálkodáshoz kapcsolódik a rendelkezésre álló anyagi eszközökkel való gazdálkodás, az energiaköltségek csökkentése, az energetikai beruházások hatékonyságának növelése. A fentiek figyelembevételével az energiagazdálkodás a rendelkezésre álló energiaforrások és készletek leggazdaságosabb felhasználásának és kihasználásának biztosítására és megszervezésére, az energiaszükséglet gazdaságos és biztonságos kielégítésére, az energiaveszteségek csökkentésére, a fölösleges veszteségforrások megszüntetésére irányuló gyakorlati tevékenységet jelenti. Az energiagazdálkodás keretében az energia nemcsak fizikai és műszaki fogalomként jelentkezik, hanem mint gazdasági szükségletek kielégítésére alkalmas termelési vagy fogyasztási eszköz is. Az energiagazdálkodás természettudományi alapjait és műszaki alkalmazását összefoglaló ismereteket energetikának, is nevezik. Az energiagazdálkodás tudományának és gyakorlatának alapjai egyrészt az energetika, másrészt a gazdaságtudományok. Az energiagazdálkodás nem foglalkozik az energetika tárgykörének teljességével, hanem csak azokkal az energetikai folyamatokkal, amelyek egyben gazdálkodási problémákat is felvetnek. Így pl. általában nem foglalkozik azokkal a változatos, de rendszerint nagyon csekély energiamennyiséget érintő energetikai folyamatokkal, amelyek egy-egy gépszerkezet vagy mechanizmus működését érintik, nem foglalkozik továbbá a bioenergetikai folyamatokkal, az emberi munka végzésének 5

6 az ergonómia tárgykörébe tartozó kérdéseivel, vagy az állati energia kifejtésének problémáival. Az energiagazdálkodás hármas műszaki, gazdasági és környezetvédelmi jellege végigvonul mindazon a sajátos műveleteken és folyamatokon, amelyek az energiagazdálkodás tárgyai. Az alapenergia a bányatermékként nyert energiahordozók energiatartalma és más természeti energiaforrások energiahozama. Az alapenergia hordozók kitermelése így a bányászat tárgykörébe, a megújuló energiaforrások hasznosítása a megújuló energiaforrás fajtájának megfelelő tárgykörbe tartozik. Az energiagazdálkodás határterülete az energetikai gépek és fogyasztói berendezések energiagazdálkodás szempontjából helyes szerkesztése és gyártása. 1. ábra. Energia(kör)folyam Forrás: 6 internet a

7 A fogyasztói energiagazdálkodást szoros szálak fűzik az energiafelhasználási célt meghatározó ipari, mezőgazdasági, háztartási stb. technológiához. Az átalakított, ún. másodlagos energiahordozók az energiaátalakításhoz (fejlesztéshez ill. termeléshez) felhasznált alapenergia-hordozókból nyerik energiatartalmukat. Az energiaátalakítási folyamatokkal másodlagos energiahordozók előállítása, a kapott energiafajta fogyasztók közti elosztása, a fogyasztói berendezések gazdaságos üzemeltetése, valamint az energiafelhasználás ellenőrzése az energiagazdálkodás sajátos területei. Az energiagazdálkodás végső rendeltetése az energiafelhasználás, amelyben nemcsak az energiagazdálkodási szempontoknak, hanem a fogyasztók szükségleteiből kiinduló technológiai szükségleteknek is jelentősége, meghatározó szerepe van. Az energiafelhasználás célja meghatározza a szóban forgó technológiai folyamat elvégzéséhez szükséges energiafajtát. Így pl. a munkadarabok forgácsolásához mechanikai energiára, hevítéséhez hőenergiára, járművek mozgatásához mechanikai energiára, fűtéshez hőenergiára stb. van szüksége a fogyasztóknak. Egy-egy energiafajtát többféle energiahordozóval lehet szolgáltatni (pl. hőenergiát fejleszthetnek bármelyik szilárd, folyékony, vagy gáznemű tüzelőanyagból, a hő szállítható gőzzel, vagy vízzel). Az energiagazdálkodás egyik alapvető feladata, az adott célnak legjobban megfelelő - műszaki, gazdasági és környezetvédelmi szempontból optimális - energiahordozó kiválasztása. A különböző energiahordozókhoz különféle energetikai berendezések és energiafogyasztó készülékek, az energiaellátás meghatározott rendszere tartozik. Ennek tudatában az energiagazdálkodás fontos célkitűzése az energiafogyasztók adott energiafajta szükségletének gazdaságilag és környezetvédelmi szempontból kedvező biztonságos kielégítése a feltételeknek megfelelő és legalkalmasabb energiahordozóval és berendezésekkel. Az energiagazdálkodás többféle szempont szerint tagolható és rendszerezhető (2. ábra). Feladata szerint az alapcsoportosítás a kitermelés (bányászat), átalakítás, elosztás és felhasználás. Tárgya szerint kiterjeszkedik az energiaforrásokra, energiafajtákra, energiahordozókra, és gépi berendezésekre. Ilyen értelemben beszélünk, pl. szén-, olaj-, gázgazdálkodásról, hő és villamosenergiagazdálkodásról stb.. Energiafogyasztók szerint megkülönböztetik a különféle gazdasági, esetleg földrajzi területek, (ipar, közület, lakossági stb.), szervezetek (üzem, vállalat, gazdasági ág), technológiai szektorok (pl.: acélgyártás, közúti szállítás), gépi berendezések (pl. kemencék, különféle munkagépek, közlekedési eszközök stb.) energiagazdálkodását.( INTERNET A) 7

8 2. ábra. Az energiagazdálkodás tagolása Forrás: internet a 8

9 1.2.Energiatermelő berendezések ismertetése(megújuló energiák hasznosítása) A nem megújuló energiahordozók Magyarországon a fosszíliák három forrását ismerjük: Kőszén - lignit Olaj Gáznemű energiahordozók A kőszén. A hazai energiaellátásban a szén egyre kevésbé játszik fontos szerepet, de még mindig jelentős a szénből előállított villamos áram mennyisége és a lakosság szilárd tüzelőanyaggal való ellátása is döntően a hazai szénnel és brikettel történik! A szénről általában Az egyes szénfajták különböző geológiai korokból, túlnyomórészt szerves, főként növényi anyagokból származnak. A nagytömegű növényzet levegőtől elzárva, nagy nyomás és hőmérséklet hatására fizikailag, kémiailag átalakult, elszenesedett. A hazai szénfajták közül a legidősebb a liász korú (kb. 200 millió éves) pécsi és komlói feketeszén, majd ezt követik a kréta korú (kb. 100 millió éves) ajkai barnaszén, az eocén korú (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 millió éves) visontai és bükkábrányi lignitek. A szén felhasználása. A gazdaságos felhasználáshoz a szenet szemnagyság szerint osztályozva, részben a nem éghető ún. meddőtartalmát csökkentve hozzák forgalomba. A szénelőkészítő művekben a szénfajta fizikai tulajdonságai alapján száraz vagy nedves eljárással dúsítják elsősorban a darabos szénfrakciókat. A bányák által termelt, osztályozott és részben dúsított széntermékek fő felhasználói: villamos energia ipar (áramtermelés); tüzelőanyag kereskedelem (lakosság); ipari fogyasztók (kohászat, tégla- és cserépipar, cement- és mészművek, vasút); brikettgyártás (lakosság); egyéb felhasználók (papíripar, textilipar, mezőgazdaság, stb.). 9

10 Energiaátalakítás Az energiaátalakítás lényegében a tüzelőberendezésekben történik, melyekben a szilárd energia hordozókból, azok elégetésével, hőenergiát állítunk elő. Az égés. A tüzelőanyagok égése során bonyolult vegyi folyamatok játszódnak le. Az éghető szilárd és gáz alkotórészek hőfejlődés és fény keletkezése közben a levegő oxigénjével egyesülve füstgázzá alakulnak. A nem éghető ásványi eredetű anyagok - szilikátok, alumínium- és vasvegyületek, mész, alkáliák, stb. a hamuban maradnak vissza. Az égésnek három alapfeltétele van: éghető anyag (a tüzelőanyag), gyulladási hőmérséklet, levegő (oxigén). Bármelyik feltétel hiánya az égést lehetetlenné teszi. Az égési folyamat megindításához a tüzelőanyagokat a gyulladási hőmérsékletükre kell felmelegíteni. A nagyobb gyulladási hőmérsékletű anyagokat nehéz közvetlenül meggyújtani. Ezeket kisebb gyulladási hőmérsékletű anyagok segítségével gyújtjuk meg, pl. a kályhában gyufával a papírt, ez a fát, az pedig a szenet gyújtja meg. A tüzelőberendezésben a tüzelőanyag fokozatosan melegszik fel és először nedvességét veszti el. A további melegedés során a gáz alakú alkotók szabadulnak fel. Ezek a gyulladási hőmérsékletük elérésekor meggyulladnak. Az illó anyagok égését a kigázosodott maradék meggyulladása és égése követi. Az olaj. A tüzelő- és fűtőolajok gazdaságos felhasználását a tárolási, szállítási, égetési, hőátadási folyamatokon át sok minden befolyásolhatja. A gazdaságosság, környezetvédelem és biztonság fogalmai egymástól nem választhatók el, ezért e fejezetben ezt a hármas követelményt igyekszünk együtt tárgyalni. Az olajtüzelésről röviden. A tüzelő- és fűtőolajok közös jellemzője, hogy könnyen szabályozható, magas hatásfokú elégetésük során felszabaduló energiájukat épületek, ipari létesítmények stb. fűtésére használják. (Kazánok, kemencék, kályhák, szárítók stb. üzemeltetésére.) A 60-as évek végén, a 70-es évek elején a tüzelő- és fűtőolajok egyre több területről szorították ki a széntüzelést, mert a kőolajat olcsón lehetett termelni és gazdaságosan 10

11 szállítani. Ebben a helyzetben született meg az akkori szénhidrogén-program a hazai energiahelyzet átalakítására. E program keretében megnövekedett a kőolaj feldolgozó kapacitás, tüzelőolaj eladóhálózatát az Áfor bővítette, a Mekalorprogram meghirdetésével az olajtüzelésű berendezések gyártása indult meg. A gáz. Földgáz. A Magyarországon szolgáltatott vezetékes földgáz általános műszaki adatait az MSZ 1648 szabvány tartalmazza. A szabvány tárgya az országos távvezetékes és a regionális rendszerről szolgáltatott, a gázenergiáról szóló törvény hatálya alá tartozó közszolgáltatású földgáz. A szabvány két földgázcsoportot különböztet meg, ezek jele: 2/H és 2/S. A szabvány a földgázcsoporton belül a földgáz égési jellemzőinek csak olyan mértékű változását engedi meg, amely a gázkészülék működését nem befolyásolja olyan mértékben, hogy a készülék vagy az égő megváltoztatására lenne szükség. Az adott területen szolgáltatott földgáz megváltoztatása esetén a készüléket át kell állítani, be kell szabályozni vagy alkatrészt kell cserélni a készüléktől függően. A szabvány előírja, hogy a földgáz égéshőjének és fűtőértékének ingadozása nem lehet több, mint a szerződésben rögzített érték ± 5 % -a. Propán-bután gáz A propán-butángáz minőségi előírásait az MSZ 1601/1 sz. szabvány tartalmazza. A kereskedelmi forgalomba kerülő propán-bután gáz tömeg % propánt és tömeg % butánt tartalmaz. A gázellátó rendszer tervezésénél 50-50% összetétellel kell számolni. A propán-bután gáz színtelen, szagtalan a levegőnél nehezebb nem mérgező gáz. A propánbután gáz felhasználása ezért talajszintnél mélyebb padozatú helyiségben (pince, alagsor stb.) nem megengedett. A propán-bután gázt folyadék állapotban szállítják palackban vagy tartályban a felhasználás helyére. A felhasználás előtt szintén folyadék állapotban tárolják. A felhasználáshoz (elégetés) a propán bután gázt el kell párologtatni. Az elpárologtatás hő felhasználással jár együtt, ezt a hőt vagy a környezetből vonják el vagy külön hőforrásból biztosítják (SINÓROS- SZABÓ, 2004). 11

12 Az egyedi fűtések. Az egyedi (helyiségenkénti) fűtések jó lehetőséget nyújtanak az energiatakarékos üzemeltetésre. Alkalmazásuk során törekedni kell az alábbiakra: - a helyiségek hőmérsékletét ne engedjük a komfort hőmérséklet fölé emelkedni (ne felejtsük el: minden 1 0 C túl hőmérséklet 6%-kal növeli a fűtési költségeket) - élni kell a szakaszos fűtés lehetőségeivel. Különösen nagyobb hőtehetetlenségű épületeknél a komfort színvonal számottevő csökkenése nélkül lehet ezzel a megoldással energiát megtakarítani. - az időszakosan vagy egyáltalán nem használt helyiségekben a belső hőmérsékletet csökkentsük az üzemszünet idejére. jelentős megtakarítást eredményezhet, ha a fűtőkészüléket gondosan üzemeljük és rendszeresen karbantartjuk (BARÓTFI, 1993). Grander vízélénkítő A vízélénkítő használatával eltűnnek a szennyeződések, a szivattyúk teljesítménye javul, mert azok kevésbé erőlködnek. A hűtőtornyok bádogtetején állandóan jelen lévő rozsda megszűnik, a hűtőlemezeket nem kell takarítani olyan sűrűn, mert az algásodások és lerakódások eltűnnek. A konzervdobozok illetve üvegek záró fedele nem rozsdásodik. A víz tisztítása és cseréje ezentúl ritkábban szükséges. (INTERNET B) Megújuló energiahordozók A napenergia közvetlen hasznosítása. A Napból a Földre érkező sugárzás közvetlenül hő és villamos energia célra, vagy közvetve, mint biomassza, víz, szél, ill. geotermikus energia hasznosítható. Az aktív napenergia hőhasznosító rendszerek elemei. Az aktív napenergia-hasznosító rendszerek két fő eleme az elnyelő és energia átalakító egység valamint az energiatárolás egysége. Ezek a különböző hasznosítási területeken különböző hangsúlyt kapnak, és a rendszer üzemeléséhez szükséges egyéb egységekkel egészülhetnek ki. 12

13 Az aktív hőhasznosító rendszerek általában három alapvető szerkezeti elemből állnak: az elnyelő szerkezet(ek)-ből (kollektorok), tárolóból és a működtető szerkezetekből és hálózatból, a) Napkollektorok A kollektorok kettős feladatot látnak el: egyrészt az érkező elektromágneses sugárzást átalakítják hőenergiává, másrészt a keletkezett hőenergiát hőhordozó közegnek adják át. Ezeket a feladatokat a szerkezetnek minimális sajátveszteség mellett kell ellátnia. Az elnyelő szerkezet alaptípusa alapján megkülönböztetünk síkkollektort, és koncentráló elnyelőt. A síkkollektor hőszigetelő dobozba épített elnyelő felület, melynek felszínét különböző, a sugárzást áteresztő burkolattal (pl. üveggel) fedik. b) A napelemek, napelem modulok A napelem olyan fotovillamos elem, mely a Nap sugárzási energiáját közvetlenül alakítja át villamos energiává. A félvezető anyagokat érő sugárzás azon része, melynek EF energiája nagyobb, mint a félvezető anyag Eg tiltottsáv-szélessége, a félvezető anyagban lyuk-elektron párt generálhat, amennyiben az anyag felületéről nem verődik vissza, illetőleg az abszorpcióhoz elegendő anyagvastagság áll rendelkezésre (SINÓROS- SZABÓ, 2004). Napelemes villamos energia termelés. A napelemek a fényenergiát közvetlenül elektromos árammá alakítják át. Működésük elve röviden az, hogy a félvezetők n-p átmenetén fellépő potenciálgradiens helyét megvilágítva, a fény fotonjai energiájuk leadásával elektron-lyuk párokat keltenek. Az átmenet erős elektromos tere az elektront az n tartományba, a lyukakat a p tartományba hajtja. Az átmenet két oldalát vezetővel összekötve abban áram keletkezik. A napkollektorok a napenergia akár 80%-át is elnyelik, ellenben a sorozatban gyártott napelemek a fénynek mindössze 15%-át képesek villamos energiává alakítani. A 3. ábrán egy hálózatba visszatápláló napelemmel működő villamos energia megtakarítási rendszer felépítését láthatjuk (KACZ-NEMÉNYI, 1998). A napelemes rendszerek közül két féle létezik, a hálózatba visszatápláló és a sziget üzemű napelemes rendszer. A közüzemi villamos hálózatra visszatápláló napelemes rendszerek nagyon egyszerűen és jól működő megújuló energiás rendszerek. Amikor süt a Nap és a rendszer energiát termel, a megtermelt energiamennyiséggel két dolog történhet. Vagy rögtön 13

14 elfogyasztásra kerül a napelemes rendszernek otthont adó háztartásban, ilyenkor megspórolva a lakóknak a villanyszámla erre az energiamennyiségre vonatkozó részét, vagy visszajut ez a zöld-energia a közüzemi hálózatba. Ebben az esetben a visszatáplált energia mennyisége mérésre, és későbbi elszámolásra kerül a háztartás és az áramszolgáltató között. Egy hálózatra tápláló napelemes rendszer három fő részből áll: 1. napelem 2. inverter 3. termelés-fogyasztás mérő A napelemek megtermelik az energiát a napfény segítségével. Ez az energia egyenáramú, a napelemek fajtájától és számától függő feszültséggel. Ez még nem alkalmas sem a háztartás villamos fogyasztói számára, sem a hálózatra való visszatáplálásra. A megfelelő minőségű villamos energiává (230V, 50Hz váltakozó feszültséggé), az inverter alakítja át a napelemek energiáját. Ezenkívül az inverter ellát még nagyon sok védelmi funkciót is és intelligensen szinkronban dolgozik a hálózattal. Az inverteren keresztül a napelemek energiája a háztartás elektromos rendszerére kapcsolódik a villanyórán belül. A villanyóra sem marad a régi, hanem a rendszer üzembe helyezésekor az áramszolgáltató emberei kicserélik azt az úgynevezett ad-vesz órára, amely képes mérni mind a bejövő, mind a kimenő energia mennyiségét, tehát a visszatermelt és a fogyasztott energiát. A szigetüzemű napelemes rendszerek neve onnan ered, hogy önmagukban, önállóan működnek, mindentől függetlenül, ellentétben a hálózatra kapcsolt napelemes rendszerekkel, melyek működéséhez elengedhetetlen a közüzemi villamos hálózathoz való csatlakozás. A szigetüzemű rendszereknél csak annyi energiánk van, amennyit megtermeltünk magunknak, azt pedig (egyelőre még csak) akkumulátorokban tárolhatjuk és onnan tudjuk ezt felhasználni. Kis rendszerek esetében sokszor előfordul, hogy nem használunk invertert, mert kevés és egyszerű fogyasztónk van. Ha ezek 12 vagy 24V egyenfeszültséggel működnek, akkor egy jobb töltésvezérlő elektronika elirányítja a rendszerünket, védve a fogyasztókat, önmagát és az akkumulátorokat a káros terhelésektől, üzemállapotoktól. Ha hagyományos, konnektorba dugható fogyasztóink vannak, akkor elő kell állítanunk nekik a szükséges 230V-os váltakozó feszültséget. Ehhez már szükséges az inverter. (INTERNET C) 14

15 3. ábra. Napelemes villamos rendszer felépítése Forrás: internet d A 4. ábrán a SHARP cég által kifejlesztett egyik napelem moduljának felépítése látható. Nagy hatásfokú (16,5%-os) napelem cellák és az ezekbe beépített bypass diódás funkció jellemzi. Ez az átadódiódás védelem megszünteti a szerelt napelem modulok egyik veszélyes jelenségét: az árnyékba került cella az ellenállás-változás miatt a többiek által továbbtermelt áram hatására olyan mértékben felmelegedhet, hogy határesetben károsodhat is. Az árnyékba került cellák egyébként jelentősen csökkentik a modulról levehető teljesítményt.(kacz- NEMÉNYI, 1998). 15

16 A napelem hatásfoka. A mai szilíciumból készült napelemek maximális elméleti hatásfoka 21 %. A gyakorlatban ez az érték mintegy 18 %. Ezt az okozza, hogy a cellára érkező fényenergia csak kisebb részben alakítható elektromos árammá, a nagyobb rész a cella felületén visszaverődik. Ezért a felületet "antireflektáló" réteggel látják el. Ez a bevonat adja a szolár celláknak a tipikus kék-sötétkék színt. Energia veszteség még abból is adódhat, amikor a beérkező foton energiája nagyobb, mint amennyi egy elektron kiszabadításához kell, és a felesleges energia hővé alakul. Ez azért is hátrányos, mert a napelemek csak egy bizonyos hőmérséklet alatt működnek hatékonyan. Amikor túl kicsi a foton energiája az mindenféle munkavégzés nélkül elvész. A cella tetején lévő érintkezőket úgy alakítják ki, hogy ne árnyékolják a sugarakat, itt azonban fellép egy ún. ohmikus veszteség, mely a félvezető-fém érintkezői közti átmeneti ellenállásból származik (BARÓTFI, 1993). Napkollektor használata Magyarország éghajlati adottságai mellett aktív napenergia-hasznosítás céljára többnyire folyadék munkaközegű napkollektorokat alkalmaznak. Az ilyen napkollektoros hőtermelő berendezések általában az alábbi fő részekből állnak: - Napkollektorok, melyek elnyelik, hővé alakítják és a folyadék munkaközegnek átadják a napsugárzás energiáját. 4. ábra. NT 50A72 E/S típusú napelem modul Forrás: Kacz-Neményi (1998) 21p - Tárolók, melyek a napkollektorokkal termelt hőt meleg víz formájában tárolják. Működtető, szabályozó, biztonsági és ellenőrző szerelvények. Ide tartozik a keringető szivattyú, az automatika, a tágulási tartály, a biztonsági szelep, a nyomás- és hőmérők, a szabályozó és váltószelepek valamint az egyéb szerelvények. - Csővezeték rendszer, mely a kollektorokat köti össze a tárolóval. A napkollektoros rendszerek a kollektorokban felmelegedő folyadék szerint lehetnek egy 16

17 vagy kétkörösek. Egykörös rendszer esetén a kollektorokban közvetlenül a felmelegítendő használati víz kering. Az ilyen rendszer előnye az egyszerűség, hátránya a fagymentes időszakra korlátozott alkalmazhatóság, valamint a kollektorokban a vízkövesedés, lerakódás és forrás veszélye. Kétkörös rendszer esetén a kollektor kör külön zárt kör, melyet megfelelő minőségű fagyálló hőátadó folyadékkal kell feltölteni. Ekkor a kollektorokban felmelegedett fagyálló 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 fölött helyezkedik el, és a folyadék munkaközeg keringése a kollektorban felmelegedett folyadék fajsúlycsökkenése miatt következik be. Az ilyen rendszerek előnye az egyszerűség, a keringető szivattyú és automatika elmaradása, hátránya a tároló helyének kötöttsége. Gravitációs rendszereknél a keringést biztosító nyomáskülönbség viszonylag kicsi, ezért csak kis áramlási ellenállású kollektorokat és tárolókat lehet alkalmazni. Kétkörös, fagyállóval töltött gravitációs rendszereknél gyakran fűtőköpenyes bojlereket alkalmaznak. Szivattyús keringtetésű rendszerek esetén a hőátadó folyadékot szivattyú áramoltatja. A szivattyús rendszerek előnye, hogy a tároló bárhol elhelyezhető, kiterjedt rendszer építhető, melyben nem kell kis áramlási ellenállású elemeket használni, és a szivattyú ki és bekapcsolásával, esetleg a fordulatszám változtatásával jól 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 felületű abszorberrel készülnek, és gravitációsan vagy ventillátorral levegőt keringtetnek rajtuk keresztül. Levegős kollektorokat általában épületek fűtésére használják.(internet E) Az 5. ábra a kétkörös, szivattyús használati melegvíz készítő rendszer felépítését mutatja. 17

18 5. ábra. Napkollektoros meleg víz előállítási rendszer felépítése Forrás: internet e Egy új felfedezés a napenergia átalakítására, felhasználására. Stanford mérnökei rájöttek, hogyan lehet egyszerre használni a nap fénytét és a hőjét az áramtermelésre, oly módon, hogy a napenergia termelés a már meglévő módszerek több mint kétszeres hatékonyságával bírjon, és esetlegesen elég olcsó legyen ahhoz, hogy versenyezzen az olajjal. Szemben a napelemekben jelenleg használt fotovoltaikus technológiával, ami kevésbé hatékony, amint a hőmérséklet növekszik az új eljárás magasabb hőmérsékleteken jeleskedik. Az úgynevezett " photon enhanced thermionic emission" foton erősített izzókatódos kibocsátás, vagy PETE folyamat azt ígéri, hogy meghaladja a hatékonyságát a meglévő fotovoltaikus és termikus átalakítási technológiáknak. A eszköz megépítéséhez szükséges anyagok olcsóak és könnyen elérhetőek, vagyis a keletkező áram megfizethető lesz. A legtöbb napelem, mint például a háztetőkön használatos napelemek, szilícium félvezető anyagot használnak a fény fotonjainak elektromos árammá való átalakítására. Azonban a cellák a fény spektrumából csak egy bizonyos részt hasznosítanak, így a többi csak hőt termel. A hő a felhasználatlan napfényből valamint a cellák tökéletlensége több mint 50 százalékos veszteséget eredményez az cellát elérő kezdeti napenergiából. Amennyiben ezt 18

19 az elpazarolt hőenergiát valahogyan hasznosítani lehetne, a napelemek sokkal hatékonyabbak lehetnének. A probléma az volt, hogy hő alapú átalakító rendszereknek magas hőmérsékletre van szűkségük, mégis a napelemek hatásfoka hirtelen csökken magasabb hőmérsékleteken. Mostanáig, senki sem próbálkozott azzal, hogy házasítsa a hő- és napelem átalakítási technológiákat. A kutató csoport rájött, hogy ha egy félvezető anyagot egy vékony réteg cézium nevű fémmel vonnak be, akkor az anyag képes lesz egyszerre a fényt és a hőt is villamos energia termelésre használni. Egy új fizikai folyamatot mutattak be, ami nem a hagyományos napelemes mechanizmuson alapszik, de egy napelemhez hasonló reakciót eredményez nagyon magas hőmérsékleten." Míg a legtöbb szilícium cella elérve a 100 C fokot működésképtelenné válik, a PETE nem éri el a csúcsteljesítményét 200 C fok alatt. Mivel a PETE a tetőtéri napelemekhez viszonyítva jóval magasabb hőmérsékleten teljesít a legjobban, ezért az eszköz az olyan napenergia gyűjtőkben üzemel a legjobban, mint a parabola tányérok, amelyek akár a 800 C fokot is elérhetik. A tányérokat hatalmas napenergia farmokon használják, a Dél-Kaliforniai Mojave sivatagban használtakhoz hasonlóan, melyek általában tartalmaznak egy hő átalakító mechanizmust, egy újabb lehetőséget biztosítva a PETE energia termelésének, valamint a már meglévő technológiák ötvözéséhez szükséges költségek csökkentésére. A fény először a PETE eszközünket találná el, ahol felhasználnánk mind a beérkező fényt és a hőt, majd a hulladék hőt a már meglévő hő átalakító rendszerekre irányítanánk át. Tehát a PETE folyamat két igazán nagy előnnyel bír a normál technológiával szemben. A napelemes rendszerek esetében sohasem termelődik olyan forró hulladékhő ahhoz, hogy hasznosak lehessenek a hőenergia átalakításhoz, ellenben a magas hőmérsékleten üzemelő PETE tökéletes hasznos magas hőmérsékletű hulladékhő termelésére. Számítások szerint a PETE folyamat akár 50 százalékos hatékonyságot is elérhet, sőt kombinálva a hő átalakító ciklussal 55 vagy akár 60 százalékot is majdnem megháromszorozva a létező rendszerek hatékonyságát. A csapat úgy szeretné megtervezni az eszközt, hogy azt könnyen a meglévő rendszerekhez lehessen építeni, ezáltal az átalakítást minél költséghatékonyabbá tenni. A kutatók gallium nitridet használtak félvezetőként a prototípus tesztelésekor. Az elért hatékonyság jóval az előre kiszámított értékek alatt voltak, ahogy azt várták. Azért használtak gallium nitrid félvezetőt, mert ez volt az egyetlen olyan anyag, amely képes 19

20 volt ellenállni abban a magas hőmérséklet tartományban amelyben érdekeltek voltak a PETE folyamat alatt. A megfelelő anyaggal, leginkább egy félvezetővel, mint például a gallium-arzenid, amely megtalálható számos háztartási elektronika eszközben, a kutatók számításai szerint a tényleges hatékonysága a folyamatnak elérheti akár az százalékot is. Már további anyagokat is vizsgálnak, amelyek megfelelőek lehetnek. A PETE rendszer egy másik előnye, hogy egy napenergia gyűjtővel kombinált eszköz megépítéséhez szükséges félvezető anyagok mennyisége meglehetősen kicsi. Minden egyes eszközhöz mindössze egy körülbelül 6 hüvelykes félvezető cellára lenne szűkség. Tehát az anyagköltség nem igazán probléma, szemben a nagy szilícium napelemekkel. Az anyagköltség mindig is egy hátráltató tényezője volt a napenergia iparnak. Egy napenergia farm építéséhez szükséges befektetési tőke csökkentése tehát nagy előnyt jelent. Még ha nem is érünk el tökéletes hatékonyságot, de mondjuk ha 10 százalékos javulást érünk el a napenergia átalakításánál, akkor a 20 százalékos hatékonyságról 30-ra emeljük, és ez még mindig 50 százalékos növekedés. Ez még mindig elég nagy növekedés ahhoz, hogy a napenergiát versenyképessé tehesse az olajjal szemben.(internet F) A biomassza energetikai hasznosítása A mező- és erdőgazdasági termelés tulajdonképpen a napenergia transzformációja. A Föld felszínére érkező napenergiát a növényi klorofil kémiai energiává alakítja át, amely táplálék, élelem, nyersanyag, energiaforrás stb. A biomassza fogalom alatt a szárazföldön és vízben található, összes élő és nemrég elhalt szervezetek (mikroorganizmusok, növények, állatok) tömegét, a mikrobiológiai iparok termékeit, a transzformáció után (ember, állat, feldolgozó iparok) keletkező valamennyi biológiai eredetű terméket, hulladékot kelt érteni. (Maga az ember is biológiai tömeg, azaz biomassza, nem tartozik bele a biomassza rendszerezésbe, de az ember által terhelt melléktermék már igen.) A biomassza keletkezése alapján: elsődleges biomassza: a természetes vegetáció (mezőgazdasági növények, erdő, rét, legelő, kertészeti növények, a vízben élő növények), 20

21 másodlagos biomassza: állatvilág, illetve az állattenyésztés fő- és melléktermékei, hulladékai, harmadlagos biomassza: a feldolgozó iparok gyártási mellékterméke, az emberi életműködés mellékterméke (SINÓROS- SZABÓ, 2004). A biomassza kémiai gázosítása energetikai célokra A kémiai gázosítás célja éghető gázhalmazállapotú termékek előállítása biomasszából minimális kátrány és faszén képződése mellett. A kisebb méretű un. farmgázosítóknak két típusa ismert, az egyirányú és az ellenáramú gázosítók. Az egyirányú gázosítókban a biomassza a levegővel együtt felülről lefelé halad, a hamu eltávolítása általában forgó rostéllyal oldható meg folyamatosan. A biomassza gázosítók legnagyobb technikai problémája éppen a hamueltávolítás, mivel a nyersanyag nagy alkáli tartalma miatt a keletkező hamu olvadáspontja nagyon lecsökken, ami a gázosító belsejében lerakódásokat, eltömődéseket okozhat. A legtöbb biomassza esetében ez a lágyuláspont C körül van. Kisebb hőmérsékleten viszont megnő a kátrány mennyisége, ezért fontos a levegőadagolás szabályozása és a hamu folytonos eltávolítása. A 6. ábra egy felsőadagolású, egyszerű nyitott gázosító sematikus szerkezetét mutatja. 6. ábra. Egy felsőadagolású, egyszerű nyitott gázosító sematikus szerkezete Forrás: László-Réczey (2000) 39p Az álló rostélyról egy forgó kaparó távolítja el az égési maradékot, amelynek fajsúlyos részei szintén kaparóval kerülnek folytonosan eltávolításra. Az un. szálló hamut a ciklonban választják le. A gáz innen szűrőn keresztül a kimosó oszlopba kerül, amely főként a C02 21

22 eltávolítását végzi, de emellett a kis mennyiségben keletkező SOx és NOx is kimosódhat. A levegő beszívását a gázmotor szabályozza. A gázosító 0,5 m ágymagasságnál kg/m 2 /h biomassza.adagolásnál működik optimálisan, az ágy maximális, hőmérséklete C. A fajlagos levegőszükséglet 1,35 Nm 3 /kg(biomassza szárazanyag), ekkor a fajlagos gázképződés 1,95 Nm 3 /kg(b.sz.a.), hőhasznosulás 60%. A teljes keresztmetszetű levegőbeszívás megakadályozza a forró pontok kialakulását, s így egyenletesebb gázösszetétel kapható, mint a fúvókás légadagolásnál. A kismennyiségű kátrányképződés (általában 1 g/nm 3 alatt) miatt az ilyen típusú gázosítókat fel lehet használni un. CHP (kombinált hő- és áramtermelő) egységek kiszolgálására kisgazdaságok esetében is. A holland konstruktőrök által kifejlesztett esőáramú berendezés maximális kapacitása 4 MW hőtermelés, alkalmas fa, szalmapellet, de még szén felhasználására is. A gazosító jellemző adatai a következők: Fűtőanyag: 45 kg/h Levegő: 52 Nm 3 /h Reaktor hőfoka: 780 C Salak: 0,4 kg/h Gázáram: 78 Nm 3 /h Ciklon hamu: 0,2 kg/h A kapott gáz fűtőértéke: 4,7 MJ/Nm 3 A gázosítás során kapott termék összetétele (térfogat %): CO: 14,7 C2H*: 0,07 H 2: 14,5 C02: 15,5 CH.: 2,5 N2: 52,3 C2H4: 0,3 A gázosítás hőfoka a felhasznált fűtőanyagtól függően C között lehet, a tartózkodási idő néhány óra. A hozzákapcsolt gázmotor hatásfoka nagyobb, mint 25%, a generátor 400 kw elektromos áramot termel. A gázmotorból kikerülő füstgáz hőcserélőn átvezetve alkalmas gőz, vagy melegvíz előállítására (LÁSZLÓ-RÉCZEY, 2000). Biogáz Biogáz előállításra valamennyi szerves anyag (kivéve a szerves vegyipar termékeit) alkalmas, mint pl.: trágya, fekália, élelmiszeripari melléktermékek és hulladékok (különösen 22

23 a cukor-, sajt-, burgonyagyárak és üzemek), valamennyi zöld növényi rész, háztartási hulladék, kommunális szennyvizek stb. A biogáz képződés előfeltétele: a szerves anyag, a levegőtől, oxigéntől elzárt körülmény, a metanogén baktériumok jelenléte. A biogáz gyártáshoz az előző feltételeken túl még: állandó, és kiegyenlített hőmérséklet, folyamatos keveredés, kellően aprított szerves anyag, a metanogén és acidogén baktériumok különböző, s egymással szimbiózisban tevékenykedő törzsei is szükségesek (SINÓROS- SZABÓ, 2004). Biogáz hasznosítása A konzervüzemekben keletkező hulladékból biogázt lehetne előállítani, amit erőművekben vagy konkrétan az üzemben kialakított berendezésekben, gázmotorokban kazánokban lehetne felhasználni. A mezőgazdasági termék-előállítás folyamataiban keletkező anyagokból azok célirányos feldolgozása során nemcsak folyékony és szilárd, hanem gáz halmazállapotú energiahordozók is előállíthatok. Ezeket a gáznemű energiahordozókat két nagyobb csoportba sorolhatjuk: a biokémiai (anaerob fermentációs) eljárások eredményeként képződő biogáz, a termokémiai (pirolitikus és gázosítási) folyamatokban keletkező gázok. A spontán, illetve szigorúan szabályozott technológiával működő biogáz reaktorokban igen eltérő a keletkező biogáz mennyisége. Átlagos viszonyok között liter biogáz állítható elő 1 kg szerves anyagból, az utóbbit szárazanyagban számolva. A 7. ábra a biogáz előállításának és felhasználásának lehetőségét mutatja (KACZ- NEMÉNYI, 1998). 23

24 7. ábra. A biogáz előállításának és felhasználásának lehetőségei Forrás: internet g A biogáz előállításának és hasznosításának egy példája. Két darab tartályból áll a hígtrágya előtároló, melyek vízszigeteléssel ellátott betonból készülhetnek és keverő berendezéssel is el vannak látva. A sertés hígtrágyához javasolnak pl. m 3 -enként 7 kg kisajtolt repcemag hozzákeverését a szerves anyag-tartalom növelése érdekében. Természetesen egyéb szerves hulladék beadagolására is mód van. A trágyát zagyszivattyúval napi 5-6 alkalommal juttatják a fermentáló (reaktor) térbe. A reaktor térfogata 150 m 3. Készülhet rozsdamentes acélból álló hengeres kialakításban, vagy vízszintes elrendezéssel (csődigesztor) 15 mm-es acéllemez fallal. A fermentort hőszigeteléssel kell ellátni. A csődigesztor vízszintes tengelyű keverő berendezéssel van ellátva, mely 10 percenként fordul egyet. A kirothadt trágya túlfolyón keresztül, az előtárolókon (előmelegítés) keresztül jut az átmeneti tárolóba. A biogáz tárolására 3 ún. nedves tároló szolgál. Amint az ábrán is látható, a keletkezés helyén történő hasznosítást egy konténeres blokk mini erőművel oldják meg. A gázmotor előtt a biogázt szűrni kell. A generátor által leadott villamos teljesítmény a közeli fogyasztók ellátását oldja meg, a felesleg betáplálható az országos hálózatba. A villamos energia mellett forró vizet is szolgáltat a technológia. Hűtővíz hőtartalmának a hasznosításakor 90 C az elmenő és 70 C a visszatérő hőmérséklete a közvetítő közegnek. Amennyiben a füstgáz hőtartalmát is részben hasznosítják, az elmenő hőmérséklet 110 C is lehet. A termikus hasznosítás hőközponton keresztül történik. Felhasználható a mezőgazdasági üzemen (major) belül pl. épületek fűtésére, szárításra, üvegházak hűtésére. Természetesen a biogáz-termelési technológia hőigényét is kielégítheti (KACZ- NEMÉNYI, 1998). 24

25 Szélenergia A szélenergiát az emberiség ősidőktől fogva hasznosítja. A hajózás mellett a legjellemzőbb hasznosítás módja i a középkorban is széles körben alkalmazott - szélmalmok. A szélenergia hasznosítás virágkorát a XVII-XVIII. század jellemezte. A szélmotorok a korszerű szélerőművek elődjének is tekinthetők, amelyek a földfelszín fölött fújó szél mozgási energiáját alakítják át körforgó mozgási energiává. Villamosáram-termelésre néhány 100 W-os teljesítménytől 1 MW teljesítményig építenek szélgépeket. Az utóbbi önálló szélerőműnek is tekinthető. A század elején az igen robosztus generátorokat a lábazatok mellett helyezték el, és a hajtást szöghajtóművekkel közvetítették. Az áttételi mechanizmusok kedvezőtlen hatásfoka miatt a mai gépeknél a generátorokat közvetlenül a lapátkerekek tengelyéhez kapcsolják (az oszlopok tetején.) A leggyakoribb vízhúzás és villamos áram termelés mellett a szélmotorokat hőtermelésre, szennyvíztavak levegőztetésére valamint egyéb munkavégzésre is felhasználják (SINÓROS- SZABÓ, 2004). Vízenergia A víz energetikai célú hasznosítása technikailag vízgéppel történik. A vízgép olyan energiaátalakító, mely a folyadék munkavégző képességét az ún. járókerék forgatásával mechanikai energiává alakítja át. Szerkezeti kialakításuk szempontjából többféle vízgépet (vízturbinát) ismerünk, melyek lényegében a járókerék és turbinaház kialakításában különböznek egymástól. Ezek a vízgépek működésükben azonosan, de méreteikben eltérően rendkívül széles teljesítménytartományban használatosak. A vízerőművek általában egy felvízi gyűjtő tárolóból, nyomócsőből, vízturbinából, szívócsőből és alvízi tárolóból áll (SINÓROS- SZABÓ, 2004). Geotermikus energia Magyarország jelentős mennyiségű termálvízzel, azaz geotermikus energiával rendelkezik. Az ország területének mintegy 40%-án tárható fel termálvíz. A kitermelhető mennyiséget minimálisan 50, maximálisan 300 milliárd m 3 -re becsülik. Hazai sajátosságunk azonban, hogy geotermikus rendszerünk passzív alacsony hőmérsékletű és elválaszthatatlan közvetítő hordozójától, a hévízkészlettől. A legutóbbi felmérés szerint hazánkban mintegy 620 termálkút van, melyeknek kifolyóvíz hőmérséklete 35 C-nál nagyobb és 180 darab azoknak a kutaknak a száma, amelyekből kifolyó víz hőmérséklete eléri, ill. meghaladja a 60 C-ot és így energetikai célra már hasznosítható. 25

26 A gyakorlatban a termál kutak kétféle fajtáját különböztetjük meg: pozitív és negatív víz kivételűek. Gázleválasztó szükséges abban az esetben, ha a termálvíz gáztartalma a felhasználást akadályozza vagy ha az élet és vagyonbiztonságot veszélyezteti. Kompresszorozás esetén a kútba benyomott levegő (esetleg metángáz) keveredik a vízzel, így lecsökkenti annak sűrűségét olyan mértékben, hogy a víz már kifolyik a terepszinten. A szivattyús termeltetés esetén olyan különleges búvárszivattyúk" beépítésére kerül sor, amelyek a kútba m mélyre leengedve biztonságosan és % hatásfokkal dolgoznak (SINÓROS- SZABÓ, 2004). Szennyvízkezelés Az élelmiszeripar víz és környezetszennyezési problémaköre jelentős súlyú, mivel a keletkező szennyvizek mennyiségi-minőségi jellemzői alapján a vegyipart követően a legnagyobb szennyezőanyag-terhelést képviseli. A konzerviparban felhasznált vizeknek kb %-a szennyvízként jelenik meg a technológiai folyamatban, ill. az üzemek területén. Ennek térbeli és időbeli eloszlása mennyiségi és minőségi szempontból egyaránt meglehetősen változatos. Ez következik abból is, hogy a konzervipar nagyszámú terméket gyárt: sokféle nyersanyag, és sokféle késztermék létezik. Mindenkor lényeges a mennyiségi és a minőségi jellemzők, ill. azok eloszlásainak ismerete. Ezek meghatározása a tervezés és az üzemeltetés során egyaránt - alapvető műszaki feladat. Külföldi adatok szerint pl. a paradicsomsűrítmény előállítása során keletkező szennyvízmennyiség m/t-s vízvisszaforgatással, anélkül pedig ni /t; gyümölcsés főzelékkonzerv gyártása esetén m 3 /t, ill. visszaforgatás nélkül 14 m'/t fajlagos értékek adódnak. A használt és elvezetett szennyvizek jelentős része a közcsatorna-hálózatba jut és ez is az utóbbi időszak fejlődési tendenciájának minősíthető; másfelől azonban még mindig jelentős mennyiségű (mintegy %) szennyvíz terheli az élővizeket. Kb % a mezőgazdaságban hasznosul. Bírságolás szempontjából a legjelentősebb szennyezettségi mutatók: a KOI (kémiai oxigénigény), az ülepíthető lebegő anyag tartalom, a ph és a zsírtartalom (még üzemen belüli előkezelés esetén is). Figyelemre méltó, hogy a konzerviparban a csatorna és a szennyvízbírság mennyisége növekszik. Fentiek figyelembevételével az alkalmazható szennyvíztisztítási technológiák rendszere előirányozható. A konzervipari szennyvizek összetételével, ill. szennyezettségével kapcsolatban irányértékek rögzíthetők. hangsúlyozva, hogy a gyakorlatban a feldolgozott nyersanyagoktól és a 26

27 gyártástechnológiáktól függően nagymértékű ingadozások lehetnek, amelyekről a hazai és a külföldi publikációk bőséges tájékoztatást adnak. A nagyságrendi értékeket tekintve azonban jó közelítéssel a következő adatok vehetők alapul. A konzervgyárakból elfolyó szennyvizek szennyezettsége nyersárura vonatkoztatva: KOI kg (átlag 18 kg/t; szerves anyag kg/t (átlag 14 kg/t). Termékekre bontva: - paradicsom-feldolgozásnál: KOI 0,5... 1,5 kg/t, a szervesanyag-tartalom pedig 1,5...2,0 kg/t; - a zöldborsó-feldolgozásnál: KOI kg/t; a szerves anyag kg/t; - zöldbab-feldolgozásnál: KOI 2-3 kg/t, a szerves anyag 5-15 kg/t. A technológiai folyamatokban keletkező szennyvizek a következő főbb csoportokba sorolhatók: - a nyersanyag mosása, valamint hidraulikus szállítása során keletkezett szennyezett vizek; - az előkészítő műveletek során keletkezett szennyvizek; - a feldolgozás fő műveletei során keletkező szennyvizek, amelyek egyben a szervesanyag-tartalom szempontjából a legnagyobb mértékben szennyezett vizek; - az öblítő, mosó és takarítóvizek Amint az előzőekben bemutatott táblázatokból is látható, a konzervipar szennyvizei esetében is fennáll a térben és időben erőteljesen változó jelleg. A minőségi változásoknak több oka van: a már említett szempontokon kívül jelentős a technológiák hagyományos, ill. korszerű jellege; az adott üzem vízgazdálkodásának megoldásai stb. A konzervipari szennyvizekben lévő lebegőanyag tartalmat illetően az ásványianyag-tartalom, továbbá a rost és héjtartalom a jellemző. A technológia további szakaszaiban inkább az oldott és a kolloidális szennyeződések jelennek meg. Egészében véve jellemző szerves szennyezőanyag komponensek a fehérjék, a szénhidrátok és a zsírok; következésképpen a szennyvizek meglehetősen rothadóképesek, és egyben jelentős oxigénigényt határoznak meg. Az alkalmazott technológiákból következően a konzervipari szennyvizeknél mint ahogyan arra az előzőekben már utaltunk számos esetben jelentős hőszennyezéssel is kell számolni. 27

28 E körülmény a befogadó, ill. a tisztítórendszerek hőterhelése szempontjából figyelemre méltó. Tekintsük a továbbiakban a szennyvíztisztítás gyakorlati megoldásait. Mindenekelőtt megállapítható: az ipán szennyvíztisztítás fő lépcsői a mechanikai, a kémiai - (fizikai-kémiai) és a biológiai eljárások a konzervipari szennyvizek kezelése és tisztítása során is alkalmazhatók. Mindenekelőtt a stabilizációs tavak használatát helyezik előtérbe, többlépcsős változatban (ezen belül első lépcsőként a levegőztetett tavak alkalmazását). E megoldást mindenképpen indokolhatja a működés időszakos, szezonális jellege. Második változatként a nemzetközi tapasztalatokat figyelembe véve a csepegtetőtestes technológiát ajánlják, éspedig elsősorban műanyagtöltetű megoldással. Utóbbinak számos előnye van: a nagy fajlagos felület; a nagyobb terhelhetőség; könnyű szerkezeti kialakítás; és nem utolsósorban a könnyebb kezelhetőség. Harmadik változatként a konzervipari szennyvizek teljes biológiai tisztítása jöhet szoba, különböző kombinált, összetett megoldásokkal. Végül a többlépcsős eleveniszapos szennyvíztisztítás alkalmazható; főként abban az esetben, ha állandó üzemet lehet biztosítani. (Ismeretes ugyanis, hogy az eleveniszapos rendszerek bedolgozásához sokkal hosszabb időre van szükség, mint pl. a műanyagtöltetű csepegtetőtestek esetében.) Végül amennyiben élővízi befogadóval kell számolni, úgy meglehetősen összetett tisztítási technológia szükséges: a mechanikai lépcsőn túlmenően rendszerint kétfokozatú biológiai tisztítás ad elfogadható megoldást. Utóbbi rendszer kialakítható a csepegtetőtestes és az eleveniszapos technológiák célszerű kombinációival. A 8. ábra a konzervipari szennyvizek kezelésének és tisztításának főbb változatai (SZENES-OLÁH, 1991). 28

29 8. ábra. Konzervipari szennyvizek kezelésének és tisztításának főbb változatai Forrás: Szenes-Oláh (1991) 568p Szélmotoros szennyvíz-levegőztető. Sikerült már kifejleszteni szennyvíztavakon alkalmazható oxigénbevitelre képes szélmotorokat. A szennyvíztárolót földmedencékben alakították ki. A medencékben a szennyvíz tisztítása biológiai lebontás útján megy végbe. A szélmotor a tóban cölöpökön helyezkedik el, mint ahogy azt a 9. ábra is mutatja. 29

30 A vízszintes tengelyű lapátkerék szöghajtóművön keresztül függőleges tengelyű levegőztető kereket hajt. A lapátkerék 1,8-2,0 m/s szélsebességnél indul, és a védelmi mechanizmus 10 m/s szélsebességnél lép működésbe. A lapátkerék maximális fordulatszáma 133/min. A levegőztető kerék legnagyobb átmérője 1,2 m. a vízszint időnkénti ingadozása miatt lehetőség van a kerék 150 mm-es irányú állítására.(internet H) 9. ábra. A szélmotoros szennyvíz levegőztető felépítése Forrás: internet h 30

31 FELHASZNÁLT IRODALOM BARÓTFI I. (1993): Energia Felhasználói kézikönyv. Széchenyi Nyomda Kft, Győr. p KACZ K. NEMÉNYI M. (1998): Megújuló energiaforrások. Mezőgazdasági Szaktudás Kiadó, Budapest. p LÁSZLÓ E. RÉCZEY I. (2000): Megújuló nyersanyagok nem élelmiszer-ipari felhasználása. NF-2000 Információszolgáltató Rendszer. p SIKOLYA L. (2010): Energia Audit Jelentés Nyíregyháza SINÓROS-SZABÓ B. (2004): Technológia és Fejlesztés I. Nyíregyházi Főiskola Gazdasági és Társadalomtudományi Kar, Nyíregyháza. p SZENES E-NÉ, - OLÁH M. (1991): Budapest. p Konzervipari kézikönyv. Integra-Projekt Kft, 31

32 INTERNETES FORRÁSOK internet a internet b internet c ftp://ftp.energia.bme.hu/pub/energ/energiagazdalkodas.pdf internet d napelemes rendszer felépítése, működési elve internet e internet f internet g internet h internet i internet j internet k internet l internet m internet n internet o Windenergy.html