Ami nem fogy el, kimeríthetetlen, újratermelődik

Átírás

1 MEGÚJULÓ ENERGIÁK Dr. Fülöp László főiskolai tanár PTE-Pollack Pollack Mihály Műszaki Kar Mi a megújuló energia? Ami nem fogy el, kimeríthetetlen, újratermelődik A felhasználás üteme kisebb, mint az előállításé Külső forrás: Nap Természeti erőforrások, időjárási jelenségek pl. szél, vízienergia (többnyire itt is a Nap a forrás) Hulladék

2 Mi a megújuló energia? Ha a hasznosítás során nem csökken a forrás, a későbbiekben kb ugyanolyan módon termelhető tő belőle energia, mert a természeti folyamatok során folyamatosan rendelkezésre áll, vagy újratermelődik. (pl: napenergia, szélenergia, biomassza (növényi és állati eredetű szerves anyagok), geotermikus energia, vízenergia) A megújuló energiák formái Napenergia, hidrogéntechnológia Biomassza (szilárd, folyékony, gáznemű) Hulladék Geotermikus (bizonyos feltételekkel!) (termálvíz, forró kőzet technológia) Vízienergia (mechanikai) (magastárolós elektromos energia tárolás) Szél Környezeti hőenergia: levegő, talaj, vizek Hasznosításuk: hőszivattyú A megújuló energia is okozhat környezeti terhelést!

3 Mi az első lépés? Energia-hatékonyság hatékonyság, jó hatásfok! A lehető legkisebb fajlagos energia-fogyasztás Pl. fűtött légtérfogatra, termelési egységre vetített energia-fogyasztás alapterületre vetített világítási energia-fogyasztás gy... Napenergia hasznosítás Közvetlen hőhasznosítás Aktív (napkollektorok): elsősorban melegvízellátás, fókuszáló rendszerek Passzív (építészeti eszközök) üvegházhatás, fűtés Mezőgazdasági zd hasznosítás sítás (üvegházak, szárítók) Fotovillamos: napelemek

4 Napkollektor hőhordozó közeg Napkollektor: folyadék hordozóközeg: vízmelegítés levegő hordozóközeg: fűtés, szellőző levegő előmelegítése Napsütéses órák száma

5 Napenergia területi eloszlása (OMH) Napenergia területi eloszlása Napenergia területi eloszlása Bella Sz., Major Gy., Nagy Z

6 Napkollektor Napkollektor hatásfok diagram

7 Úszómedence fűtés: üvegezés nélküli műanyag vagy gumiabszorber Használati melegvízkészítés éves energiamérlege

8 Fűtés napkollektorral? Naperőmű

9 Napfűtéses terményszárítók különböző kollektorokkal Baloldalt középen: meleglevegős, kőzúzalékos hőtárolóval ellátott kollektor Fölötte: 30 m hosszú kettős csőkollektor külső cső: átlátszó fólia, belső cső: fekete fólia Legfelső ő szárító: áító hólyagkollektor A különálló, jobboldali nagyobb szárítóhoz kettős meleglevegős lapkollektor csatlakozik. Passzív szolár: építészeti eszközök, energiatudatos építészet Kompakt formálás Tájolás Helyiségek védőzónás elrendezése Üvegezési arányok Speciális eszközök

10 A nappálya A sugárzási energiahozam legnagyobb a sugárzásra merőleges felületen l A nappálya függ a földrajzi helytől A nappálya és a sugárzási energia Budapesten

11 Benapozási és árnyékolási elemzések Télen: benapozás kívánatos. Kedvező tájolási irányok: D, DK, DNY Nyáron: benapozás nem kívánatos. Kedvező tájolási irányok: É, D, DK, DNY Kedvezőtlen: NY, K Kedvezőtlen (I.), és egyre kedvezőbb település terv Nincs déli homlokzat Kis déli homlokzat, délelőtt beárnyékolt Délelőtti vagy délutáni benapozás Mint III., de jobb szélvédettség Jobb felület/térfogat arány Nagy déli homlokzat

12 Üvegezett tömegfal Az üvegezés átengedi a napsugárzást A napsugárzás felmelegít a falat A fal hővesztesége kezdetben csökken, majd fűti a helyiséget A fal a légrést is melegíti A hővédő-árnyékolót éjszakára leengedve csökken a fal hővesztesége Az árnyékolót nyáron leengedve megakadályozzuk a túlfűtést Trombe-fal Télen a légrésben felmelegedett levegőt bevezetjük az épületbe, éjszakára bezárjuk a nyílásokat és leengedjük az árnyékolót Nyáron nappalra leengedjük az árnyékolót, éjszakára felhúzzuk és a falat a szabadba kihűtjük

13 Tömegfal és Trombe-fal példák Transzparens hőszigetelés A napsugárzást átengedi A napsugárzást átengedi, A falat hővesztesége csökken, majd fűti a helyiséget Hőszigetelő képességének köszönhetően a begyűjtött hőt megőrzi Nyáron árnyékolni kell

14 Transzparens hőszigetelés példák Nyáron az árnyékoló látszik Transzparens vakolat A transzparens vakolat a téli alacsony napállás sugárzását beengedi, nyáron a magas napállásnál visszaveri

15 Példa transzparens vakolatra A transzparens vakolat transzparens hőszigeteléssel jól alkalmazható régi épületeken Olcsóbb, de alacsonyabb hatásfokú is, mint a szakipari változat Az épülethez kapcsolt üvegház, télikert Télen, borult időben is csökkenti a hőveszteséget Napos időben fűti az épületet Nyárra árnyékolni kell, esetleg (részben) eltávolítani

16 Kapcsolt üvegházak, télikertek A télikert növényzettel is árnyékolható Üvegezése lehet egyrétegű, vagy hőszigetelt Az épülethez sokféleképpen csatlakozhat Kapcsolódjon minél több helyiséghez Ha az épület többszintes, csatlakozzon a felső szinthez is A meleg levegőt fújjuk be a fűtött terekbe Diagonális elrendezésű télikert: Bucsa, (Hortobágy) Építész: Dr. Kuba Gellért

17 É Bucsa Földszint alaprajz Bucsa Télikert Meleg levegő bevezető rácsok a felső háromszögekben

18 Fő jellemzők: Pécsi napház Két szintes teljesen üvegezett déli homlokzat. Félig kiugró télikert. (5m széles, belül két szint magas Termoszifon Trombe-fal a télikert mindkét oldalán, 3-3 m széles, 6 m magas. Meleg levegő ő bevezetés a felső ő szinten Lekerekített sarkok a hőhidak csökkentésére Automatizált függöny téli/nyári üzem Központi, kavics töltetű hőtároló, ventilátorral Szellőző levegő bevezetés földbe fektetett légcsatornán keresztül Építész: Szász János, Szolár: Fülöp László Pécsi napház

19 Pécsi napház Pécsi napház

20 Pécsi napház A termoszifon Trombe-fal téli nappali működése Pécsi napház A termoszifon Trombe-fal nyári nappali működése NEHÉZ ZÖLDTETŐ KÉSLELTETÉS: TÖBB, MINT 1 NAP

21 Pécsi napház A naptér és a belső hőtároló téli nappali kapcsolata Nyári nappali átszellőztetés Pécsi napház

22 Pécsi napház télikert belülről A pécsi napház Észak-Nyugatról

23 Beüvegezett loggiák, mint télikertek régi belvárosban Több eszközt alkalmazó épületek

24 Ördögszikla-ház, Budapest. Építész: Koppányi Imre. Ördögszikla ház Felső szint alaprajz

25 Ördögszikla-ház, metszet A napelem

26 Kisteljesítményű napelemes lámpák, rádiók... Napelemmel táplált kis hálózat

27 3 kw-os 220V-os rendszer kw mini erőmű

28 Alkalmazások: A hálózattól távol levő berendezések, útjelzők, segélykérő ő telefonok... Kemping felszerelések Vízi járművek Hálózatra táplálás... Gazdaságosság A jelenlegi hazai villamos energia árat és az átlagos hálózatkiépítési költséget figyelembe véve a napelemes berendezései olcsóbban termelik a villamos energiát, ha az igényelt éves villamos energia igény és a villamos hálózat messzebb van mint 50 kwh 60 m 100 kwh 110 m 200 kwh 210 m 500 kwh 520 m 1000 kwh 1 km 5000 kwh 5 km

29 SZÉLENERGIA A szélsebesség a talajtól távolodva növekszik, de ennek mértékét erősen befolyásolja a környezet. Magyarországon a szélenergia nem mindenütt elegendő. Helyi vizsgálat szükséges. Átlagos szélsebesség 75 m magasságban (OMSZ)

30 Telepített szélenergia kapacitás Magyarországon Fő részeik: állvány SZÉLKEREKEK generátor (kivéve ha közvetlenül a mechanikai munkát hasznosítjuk) sebességváltó rendszer vezérlőegység esetleg fék

31 A szélkerekek fő típusai Vízszintes tengelyű ű szélkerék: iránybaállító mechanizmus szükséges Függőleges tengelyűnél nem szükséges Soklapátos vagy kevéslapátos

32 Előnyök: SZÉLKEREKEK Előnyök - hátrányok A terület t más célra is hasznosítható Önellátó rendszerekben jól kiegészítheti a napenergia hasznosító berendezéseket Hátrányok: Ár -megtérülés Zajhatás Tájképrontó (?) Madárpusztító hatás

33 HIDROGÉN TECHNOLÓGIA A víz bontása hidrogénre és oxigénre Pl.napelemekkel, szélgenerátorral A hidrogén cseppfolyósítása, tárolása, szállítása A hidrogén elégetése rögzített berendezésekben Vagy inkább gépjárművek hajtása: üzemanyagcella A megújuló forrás sztohasztikussága kevesebb problémát jelent, mint a hálózatra táplálás esetében VIZIENERGIA Folyók helyzeti energiája Folyók helyzeti energiája Helyi adottságoktól és méretektől függően lehet kis, de nagy környezeti hatású Általában kis méretű, nagy magasságkülönbségű kedvező Á pál őmű Ár-apály erőmű Hullámzás energiája

34 Vizierőművek Magyarországon Erőmű Teljesítmény (MWe) Folyó Hernádviz 4,4 Hernád Kisköre 28 Tisza Tiszalök 11,4 Tisza Leállított építés! (Duna) M.o. nem akarja! (Dráva)

35

36 GEOTERMIKUS ENERGIA Hévizek Talajhő (hőszivattyú)

37 Spas and fountains Hungary 1. Karsztosodott mezozóos képződmények 2. Nem karsztos mezozoikum (Penninikum, homokkövek, márgák és vulkanitok) 3. Karsztosodott ópeleozóos képződmények (Bük, Polgárdi, Szendrői-hg.) 4. Nem karsztos paleozóos és prekambriumi képződmények a: felszíni b: fedett előfordulások 5. Termálkarsztvizes hévízkút vagy kútcsoport 6. Alaphegységi geotermikus energiahasznosítási projekt 7. Nagyobb termális karsztforrás 8. Koncentrált hideg-karsztvíz-kitermelés

38 Országos jelentőségű Regionális Helyi Távfűtési rendszerek: Szentes, Hódmezővásárhely, Szeged Felsőpannon vízbázisú termálfürdők Magyarországon 1-2. Országos gyógyfürdő (elsődlegesen felsőpannon-, illetve termálkarsztos vízbázissal) 3. Körzeti gyógyfürdő 4. Helyi gyógyfürdő és egyéb termálfürdők 5. A felsőpannon összletből feltárható hévíz maximális kifolyóvízhőmérséklete ( o C) 6. A pliocén-felsőpannon rétegek elterjedési határa Idősebb képződmények felszíni kibúvásai: 7. Neogén vulkanitok 8. Mezozóos képződmények 9. Paleozóos képződmények 10. Granitoidok Országos jelentőségű Regionális Helyi Távfűtési rendszerek: Szentes, Hódmezővásárhely, Szeged

39 A hévizek vertikális felhasználása Hűtés = hőenergia kivétel (szükség szerint) pl. fűtés Egészségügyi felhasználás Alacsony hőmérsékletű, hőcserélős hőkivétel (pl. hidegvíz előmelegítés, fóliasátrak, istállók fűtése stb.) Hőszivattyús hőkivétel GEOTERMIKUS ENERGIA

40 Termálkutak Magyarországon (2002) Hőm. ( o C) Kutak sz. (db) % Hasznosítás (Kutak száma) (Működő kutak száma: 850)... F Iv M Ip L T V Z P M 30-39, , , , , , , , ,79,9 70 5, ,9 50 3, ,9 48 3, > , Össz.: Kihaszn. % ,4 1,5 6,5 1 14,1 7,9 12 F-Fürdő Iv-Ivóvíz M-Mezőgazd. Ip-Ipari L-Lakossági T-Többcélú V-Visszasajtolás Z-Lezárva P-Próbafúrás M-Megszűntetve Talajvíz hőhasznosítása hőszivattyúval

41 Talajba fektetett csővezeték HULLADÉK HASZNOSÍTÁS Szelektív hulladékgyűjtés Felhasználható anyagok újrahasznosítása Hulladéktüzelés Depóniagáz fejlesztés

42 Szemétégetőmű Helyszín Dorog (Komárom-Esztergom Megye) Biomassza Szilárd: fa, (termesztett, hulladék) mezőgazdasági hulladék, energiaültetvények: élelmiszer-termesztésre nem alkalmas területek Folyékony: biodízel, bio-alkohol Gáznemű: szerves szemétből (depóniagáz) szennyvízből (hajthat h gázmotort, tisztítás után csatlakozhat a földgáz hálózathoz)

43 ENERGIANYERÉS BIOMASSZÁBÓL A biomassza növényi és állati szervezetek által termelt szerves anyag újratermelődő formája. Szilárd, folyékony, gáznemű közvetlen elégetéssel hőenergia termelés levegő jelenlétében erjesztve motorhajtásra alkalmas alkoholok (bioetanol, biometanol) előállítása levegő kizárásával erjesztve hő- és áram termelésére lehetőséget nyújtó biogáz gyártása További hasznosítási módok: pirolízis, gázosítás, szerves vegyületek előállítása FATÜZELÉS A fatüzelés CO 2 kibocsátás szempontjából semleges Energiaerdő Fahulladék Fahasáb faapríték, pellet, biobrikett, tüzelés

44 Faapríték tüzelés Fahasáb tüzelésű kazán

45 Pellet tüzelés

46 Szalmabála tüzelő berendezés BIODÍZEL Előállításához elvben bármely növényi olaj (napraforgó, repce, szója stb.) alkalmas Dízelmotorok működtetésére csak tisztított, gyantamentes állapotban lehet használni Fehérjedús extrahálási maradék is keletkezik Kipufogógáz összetétele kedvezőbb, mint a dízelolajemisszióé Biológiailag g lebontható, tehát fáradtolaj-problémát nem okoz, ezért még a vízvédelmi területeken is alkalmazható

47 BIOALKOHOL Fő nyersanyagforrásai Európában a cukorrépa, a búza és a kukorica A bioetanol előállítása többlépcsős folyamat, erősen energiaigényes A bioetanol motorhajtásra benzinhez keverve 20%-ig alkalmazható; az optimális arány 85:15 CO- és SO 2 -emissziójuk kisebb Az alacsonyabb üzemi hőmérséklet miatt az alkoholos motorok élettartama hosszabb

48 BIOGÁZ Stall = istálló Rührwerk = keverőberendezés Gärgrube = erjesztőtartály Gasspeicher = gáztároló Vergorene Gülle = kierjedt hígtrágya

49

50