Kertészeti termesztés korszerűsítése magyar hőszivattyúval

Átírás

1 Magyar Hidrológiai TársasT rsaság (Centenáriumi Éve) XXXIV.. Országos VándorgyV ndorgyűlés Debrecen, július j 6 8. Debreceni Egyetem, Informatikai Kar 4028 Debrecen, Kassai út t szekció: HIDROGEOLÓGIA GIA ÉS S MÉRNM RNÖKGEOLÓGIA GIA IDŐSZER SZERŰ FELADATAI július j 7. (csütört rtök) 8:00 13:00 Szekció elnök: Dr. Lénárt L LászlL szló Komlós s Ferenc (9:00 9:20): 9:20): Kertészeti termesztés korszerűsítése magyar hőszivattyúval komlosf@pr.hu 1

2 Mottó Széles egyetértés van abban, hogy rengeteg energiát pazarolunk el, de képtelenek vagyunk pazarló szokásainkkal felhagyni. [1] Teller Ede ( ) [1] Hargittai Balázs Hargittai István: A marslakók bölcsessége (174. oldal). Akadémiai Kiadó,

3 Bevezetés (1/2) Ismeretes, hogy Magyarország a szellemi tőkéje mellett két jelentős természeti erőforrással, termőfölddel és termálvízzel rendelkezik. A visszasajtolási követelmény megszüntetésével mind több hazai kertészet igyekszik versenyképességét termálvízfűtéssel javítani, a növényházakból elfolyó termálvizek hasznosításával azonban többnyire nem foglalkoznak. 3

4 Bevezetés (2/2) Energiahatékonys konysági és s költsk ltségmegtakarítási célból l tehát t előny nyös s a 30 C-nál melegebb elfolyó termálvizet feladatra optimalizált, lt, új fejlesztésű (a fűtési f előremen remenő vízhőmérséklet max.. 82 C) hőszivattyh szivattyúkkal hasznosítani. A hőszivattyh szivattyúk k hazai alkalmazása örvendetes, hiszen Magyarország g energiafügg ggőségét és karbonlábnyom bnyomát egyszerre csökkenti. Előad adásom a kertgazdaság g szempontjából fontos, időszer szerű témára koncentrál. 4

5 Növényház A hőszivattyh szivattyú kertészeti alkalmazása olyan növényhn nyházakban, nevezetesen fóliasf liasátrakban és s főleg f üvegházakban indokolt, amelyekben a teljes naptári évben termelnek zöldsz ldséget, dísznövényt nyt vagy gombát, vagyis ahol előírt technológiai igény a fűtés f és s a hűtés. h A hőszivattyh szivattyúval val ellátott növényhn nyházi termesztés s az agráriumban riumban megvalósul suló közfoglalkoztatási programhoz is illeszthető.. Ezt a munkát t az ország g minden szánt ntóterületén lehet végezni. v Nem kell hozzá pince, geotermikusan kedvező adottságú terület, tovább bbá könnyen elvégezhet gezhető betanított tott munkát t igényel egész évben. Az üvegházi dísznd sznövények nyek a legdrágább mezőgazdas gazdasági gi áruk közzé tartoznak, és s igénylik a kondicionált környezetet. k 5

6 Talajvíz hőforrású ún. két kutas hőszivattyús rendszer növényházfűtésre (elvi vázlat) (1/2) 6

7 Talajvíz hőforrású ún. két kutas hőszivattyús rendszer üvegházfűtésre (2/2) Az ajánlat forrása: Geowatt Kft. Műszaki adatok 1,2 hektár r ( m 2 ) alapterület letű üvegházról l készk szült ajánlat főbb adatai. A 830 kw-os hőleadó rendszer várhatv rható átlagos fűtési f tényezője [kwh/kwh kwh] értéke: 4,0 ( (SCOP = 4,0). Költség g adatok A komplett hőszivattyh szivattyús s rendszer bekerülési költsk ltsége (nettó): 97,7 millió Ft. Földgázkazán n fogyasztásához viszonyított üzemeltetési költségmegtakarítás évenként nt (nettó): 25,4 millió Ft. Megtérülés 3,85 év v (5 db Vaporline GWS 205-H H típusjelzt pusjelzésű magyar 7 hőszivattyúval). val).

8 Termálvízfűtés (1/2) (Magyarország területének kb. 40%-án tárható fel termálvíz) 2013-ban Szentesen egy 1450 m mély m kút k t létesl tesült, amelyből 500 liter/min tömegt megáramú,, 65 C-os hőmérsékletű termálvizet termelt egy vállalkozv llalkozó.. Ezzel a vízmennyisv zmennyiséggel ún. elsődleges hőhasznosítássalssal 4 db 1600 m 2 -es fóliasf liasátrat fűtenek, f majd a 40 C-ra lehűlt lt termálv lvíz z egy hűtőtóba h ömlik. Hőcserélő elvi vázlata, v főbb f adatok 8

9 Termálvízfűtés (2/2) Előbbiekb bbiekből l számolva: a fóliasf liasátorok (6400 m 2 alapterület) let) fűtésére 871 kw fűtési f teljesítm tmény adódik dik elsődleges hőhasznosítás esetében. A termálk lkút t beruházási költsk ltsége (nettó) ) 130 millió Ft, ebből l az engedélyez lyezési eljárás s költsk ltsége 5,0 millió Ft, az évi karbantartási költség g a beruházási költsk ltség g 3%-a a az élettartamra vetítve, tve, vízkészlet járulj rulékot és s bányajb nyajáradékot évente kell fizetni, és hőszennyezésisi bírság g is várhatv rható. Ezek alapján n az évi üzemköltség: évi karbantartási költsk ltség g 3,9 millió Ft vízkészlet járulj rulék k (33,75 Ft/m3) 1,215 millió Ft becsült bányajb nyajáradék k 0,8 millió Ft engedélyez lyezési költsk ltség g (10 évre vetítve) tve) 0,5 millió Ft évenkénti nti hőszennyezésisi bírság g 0,3 millió Ft Évi üzemköltség összesen: 6,715 millió Ft 9

10 Elfolyó termálv lvíz z hasznosítás (1/4) Környezetvédelmi szempontból, termálkincs lkincsünk nk védelmv delméből l is célszerű lenne, ha a termálv lvízzel fűtött f tt növényhn nyházaknál l az elsődlegesen alkalmazott elfolyó C-os termálv lvízből hőszivattyúkkal további hőelvonh elvonás s törtt rténne. Amennyiben a fenti tömegt megáramú (8,33 kg/s) elfolyó termálvizet az energiahatékonys konyság g szem előtt tartásával 12 C-ra lehűten tenénk, nk, akkor ebből l még m g 975 kw fűtési f teljesítm tmény kinyerhető lenne! Tehát összesen (975 kw kw) = 1746 kw, és s ez azt jelenti, hogy csupán n elsődleges termálv lvíz hőhasznosításkorskor a rendelkezésre álló hőenergiának nak csak a 50%-át t használtuk fel, a másik felét, kihasználás s nélkn lkül l a hűtőtóba h engedjük! 10

11 Elfolyó termálv lvíz z hasznosítás (2/4) Tekintettel a hulladékh khő és s a felszín n alatti víz vz (a termálv lvíz hőmérséklete max.. 50 C) hasznosítására alkalmas, új fejlesztésű Vaporline GW300-H H típusjelzt pusjelzésű,, R134a munkaközeg zegű hőszivattyúkra az elérhet rhető max.. fűtési f előremen remenő hőmérséklet 80 C C is lehet. Jelen példp ldában a 40 C-os elfolyó termálvizet 18 C-ra hűtsük k le és s a méretezm retezési fűtési f hőlépcső 60/55 C C legyen. A maximum 855 kw-os fűtési f teljesítm tményét t 4 db primer oldalon (elpárologtat rologtató oldalon) sorba kötött k tt fenti típusjelzt pusjelzésű hőszivattyúkkal biztosítjuk. tjuk. 11

12 Elfolyó termálv lvíz z hasznosítás (3/4) A fóliasf liasátor meleg vizes fűtőberendezf berendezését t a külsk lső hőmérséklet függvényében C C között k szabályozva a várhatv rható átlagos fűtési tényezt nyező, SCOP [kwh/kwh kwh] értéke: 5,8. Jelen példp ldában évi kwh fűtési f energiát t viszünk be a fóliasátorba, amelynek évi villamosenergia-bevitele kwh. Ez az áram árától l függf ggően 5,5 7,0 millió Ft évi üzemeltetési költsk ltséget jelent. Ezt a költsk ltséget összehasonlítva az előbbiekben bemutatott termál l rendszerrel (6,715 millió Ft) megállap llapítható,, hogy üzemköltségben nincs előnye a termál l rendszernek! Kiemelendő, hogy széls lsőséges időjárási viszonyok esetében az alkalmazott hőszivattyús s rendszer rendkívül l rugalmas, mert a előremen remenő fűtővíz z hőmérsh rséklete 80 C-ig is növelhetn velhető! 12

13 Komló Komlós Ferenc: KERTÉSZETI TERMESZTÉS KORSZERŰSÍTÉSE MAGYAR HŐSZIVATTYÚVAL Elfolyó termálvíz hasznosítás (4/4) Forrás: Kertészet és szőlészet, 65. évfolyam, május oldal. A bemutatott termálvízre telepített hőszivattyús hőközpont teljes beruházási költsége az elektromos szereléssel együtt (nettó) 80 millió Ft. Ezt összevetve a termálkút beruházási költségével (130 millió Ft 80 millió Ft) tehát 50 millió Ft lehet a beruházási költség megtakarítása! 13

14 A feladatra optimalizált lt hőszivattyh szivattyú alkalmazási tartománya Forrás: Geowatt Kft. Egy példa p az optimalizált lt hőszivattyh szivattyú hőcserélőinek hőlépcsőire: elgőzölögtet gtető primer oldalának hőlépcsője (Föld oldali adatok): 27/24 C; kondenzátor szekunder oldalának hőlépcsője (fűtés s oldali adatok): 80/75 C. 14

15 Fóliasátor hőtermelőinek kapcsolási si rajza Forrás: Geowatt Kft. 15

16 Termálvizek közvetlen hőszivattyús hasznosítása (1/2) Amennyiben egy adott növényhn nyházas kertészeti területen csak C C hőmérsh rsékletű termálv lvíz áll rendelkezésre, akkor általában nem az elfolyó termálv lvíz z hasznosítása sa a cél, c hanem a rendelkezésre álló termálv lvízzel hőszivattyh szivattyúk k segíts tségével növényházfűtés. Gyakorlatban a rendszer kialakításában, az üzemköltségek alakulásában és s az energiahatékonys konyságban az előzőekben ekben bemutatókhoz képest k semmi eltérés s nincs. Ebben az esetben az üzemköltség g megtakarítást a földgázkazános rendszerhez viszonyítva célszerc lszerű számítani (folytatás s a következk vetkező oldalon): 16

17 Termálvizek közvetlen hőszivattyús hasznosítása (2/2) az évi földgf ldgázfogyasztás s (a hőszivattyh szivattyús s rendszert alapul véve: ve: kwh és s a kazán n hatásfoka η = 80%; a földgf ldgáz fűtőérték: 9,44 kw/nm 3 ): Nm 3, az évi várhatv rható üzemköltség g (134 Ft/Nm 3 ): Ft, az energiakölts ltség-megtakarítás s ebben az esetben: eft és s eft között van az áram árától l függf ggően. Jelezzem, hogy egy jól j l szabályozhat lyozható pelletkazán üzemköltségben a földgf ldgázkazánhoz hasonló költséget igényel. A többi t fűtési f megoldás s (szenes és s fahasábos kazánok) rosszul szabályozhat lyozhatóak, ak, nem megbízhat zható fűtési megoldások és üzemköltségben mindegyik drágább a fentiekben bemutatott hőszivattyús s rendszerhez képest. k 17

18 Összefoglalás (1/3) A hőszivattyh szivattyúk k lokális lis energiát t hasznosítanak, fűtéskor f és s használati meleg víz v z előáll llításnál l kiváltj ltják k a földgf ldgázt, és s hűtéskor h geotermikus hőszivattyh szivattyú alkalmazásakor jelentősen csökkentik az áramfogyasztást. st. A földhő és s a hévíz h z egyik legnagyobb előnye, hogy évszaktól és s napszaktól l is független, f így állandó energiaforrásk sként használhat lható. Amennyiben a kitűnő hazai készk szülékek beépítését szorgalmazzuk, azzal a magyarországi gi hőszivattyh szivattyúipar ipar fejlődését t is támogatjuk. t 18

19 Összefoglalás (2/3) Energiahatékonys konysági és s költsk ltségmegtakarítási célbc lból célszerű a 30 C C feletti elfolyó termálvizet speciális hőszivattyúkkal hasznosítani, ezek beépítése sokkalta kedvezőbb megvilágításba helyezi a villamos hőszivattyúk k alkalmazhatóságát! t! Napjainkban már m r cél c l lehet a magyar hőszivattyh szivattyúk beépítése, amely kiváló műszaki paraméterrel rendelkezik, és álladó fejlesztése se biztosítja tja piaci versenyképess pességét! 19

20 Összefoglalás (3/3) Nemzetközileg zileg versenyképes, hazai, tudásalap salapú fejlesztéseken seken alapuló innováci ciós s szakértelem, célirányos erősítés és s hasznosítás s lehet azokon a területeken, amelyeken a szakmai hagyományok, és s a vidékfejleszt kfejlesztési si igény találkozik lkozik (lásd a kertészet korszerűsítésének aktuális pályp lyázatait). Ráadásul jól j l illeszthető az energiastratégi giába, hiszen a hőszivattyúk k hajtásához hoz szüks kséges villamos áram nemcsak az olcsó paksi árammal, hanem megújul juló energiával is kiválthat ltható. 20

21 Köszönetnyilvánítás A szerző ezúton megkösz szöni Fodor Zoltán fejlesztőmérn rnök k (Geowatt Kft.) úrnak a jelen előad adáshoz és s a beküld ldőtt dolgozathoz nyújtott értékes segíts tséget. 21

22 Irodalom Komlós s Ferenc: Kertészeti termesztés korszerűsítése magyar hőszivattyúval Magyar Hidrológiai TársasT rsaság XXXlV.. Országos VándorgyV ndorgyűlés, 6 old. dolgozat. Komlós s Ferenc: A nemzeti hőszivattyh szivattyúipar ipar megteremtése a jövőj egyik lehetősége Polgári Szemle, 11. évf., 2015/1-3. szám, oldal. Online kiadás: /?view=v_ =v_article&id=684 A fenti tanulmányb nyból l rövidr vidítve két k t rész: r Elektrotechnika, 108. évf. 2015/3. szám, oldal; Elektrotechnika, 108. évf. 2015/4. szám, oldal. Fenti tanulmány ny rövidr vidítve, egy-egy szakcikkben: Magyar Épületgépészet, LXIV. évf. 2015/4. szám, oldal; Mérnök Újság, XXII. évf. 6. szám, június, j oldal; (Teremtsük meg a hőszivattyh szivattyúipart!) ipart!) Energiagazdálkod lkodás, 56. évf szám, oldal. Zöld Ipari Magazin (ZIP Magazin), V. évfolyam 10. szám, december, oldal (A hazai hőszivattyh szivattyúipar ipar a jövőj egyik lehetősége). Köszönöm m megtisztelő figyelm figyelmüket. 22