Szerkesztette: BIHARI PÉTER

Átírás

1 ERŐMŰVEK Szerkesztette: BIHARI PÉTER BUDAPEST, 2000

2 ERŐMŰVEK Írta: Balogh Antal, okleveles gépészmérnök, Bihari Péter, okleveles gépészmérnök, Lektorálta: Dr. Gács Iván, okleveles gépészmérnök, a műszaki tudomány kandidátusa, Szerkesztette: Bihari Péter Bihari Péter, Balogh Antal ii

3 KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS A könyv szerzői ehelyütt fejezik ki köszönetüket Gács Ivánnak a könyv írása közben és a lektorálás során tett értékes javaslataiért és tanácsaiért. A Szerkesztő köszönet mond Szivek Ferencnek és Pintér Lászlónak, akik az ábrák készítésében működtek közre, valamint Kurucz Balázsnak, aki a kézirat szövegének ellenőrzésében segített. iii

4 iv

5 ELŐSZÓ Az erőművek (mely alatt e tankönyvben alapvetően a hő- és atomerőműveket értjük) szintetizáló szaktárgy. Felhasználja az energetikai, a hőtani és az áramlástani alapismereteket, valamint az energiaátalakítással foglalkozó szaktárgyak keretében tanultakat, s ezeket az erőművek szakterület keretébe helyezi. A tankönyv hat fejezetre oszlik. Az első fejezet az erőművi villamosenergiafejlesztés és a villamosenergia-szállítás és elosztás alapvető fogalmaival ismerteti meg az olvasót. A 2. fejezet az erőművi energiaátalakítás gazdasági vonatkozásaival és a gazdaságilag optimális terhelésvitellel foglakozik. A 3. fejezet, mely e tankönyv gerincét alkotja, a gőzkörfolyamatú erőművek lényegi kérdéseit tárgyalja. A 4. és 5. fejezet a gáz és gáz/gőz munkaközegű erőművek sajátosságait mutatja be. Az utolsó fejezet azon új technológiákkal (megújuló energiák hasznosítása, tüzelőanyagcellák alkalmazása stb.) foglalkozik, melyek jelentősége az elkövetkező évtizedekben várhatóan növekedni fog. A tankönyv szemléletmódjában a LÉVAI ANDRÁS nevével fémjelzett erőműves iskola hagyományaira és tárgyalásmódjára épít. Az erőművi energiaátalakítást alapvetően berendezésközpontúan vizsgálja. Ugyanakkor a szükséges mélységben és módon felhasználja a BÜKI GERGELY által jegyzett hőmérséklet/entrópia szemléletmód egyes módszereit. v

6 vi

7 Fontosabb jelölések Az itt nem közölt jelölések értelmezését első előfordulási helyükön adjuk meg. Jel Megnevezés Mértékegység A felület, keresztmetszet m 2 a teljesítőképességre vonatkoztatott fajlagos Ft/kW beruházási költség Á éves árbevétel Ft/a B beruházási költség Ft B0 diszkontált beruházási költség Ft C évi költség Ft/a Ca az évi költség állandó része Ft/a Cv, Cü az évi költség változó része Ft/a cp izobár fajhő J/(kg K) E villamos energia J H entalpia J Hü tüzelőanyag fűtőérték J/kg H! entalpiaáram W h fajlagos entalpia J/kg k energia egységköltség Ft/kWh hőátviteli tényező W/(m 2 K) ka az energia egységköltség állandó része Ft/kWh kv, kü az energia egységköltség változó része Ft/kWh m tömeg kg m! tömegáram kg/s P (villamos) teljesítmény W p nyomás bar kamatláb 1 (%/a) pü tüzelőanyag ár Ft/kg; Ft/m 3 pq tüzelőanyag hőár Ft/J Q hő J Q! hőteljesítmény, hőáram W q fajlagos hőfogyasztás 1 (kj/kwh) A táblázat folytatódik. vii

8 A táblázat folytatása. Jel Megnevezés Mértékegység r párolgáshő J/kg tartaléktényező 1 S entrópia J/K S! entrópiaáram W/K s fajlagos entrópia J/(kg K) t hőmérséklet C időpont s T abszolút termodinamikai hőmérséklet K T termodinamikai átlaghőmérséklet K V térfogat m 3 V! térfogatáram m 3 /s v fajtérfogat m 3 /kg W munka J w sebesség m/s x gőz fajlagos gőztartalma 1 (%) y gőz fajlagos nedvességtartalma 1 (%) α annuitás 1/a αl leírási hányad 1/a αtmk karbantartási tényező 1/a δ az optimális hatásfoktól való eltérés 1 rontótényezője ε önfogyasztási hányad 1 (%) η hatásfok 1 (%) ρ sűrűség kg/m 3 τ időtartam s Φ felületi hőcserélő kihasználási tényezője 1 viii

9 Egyéb jelölések és indexek Az itt nem szereplő jelöléseket első előfordulási helyükön magyarázzuk. Jel Értelmezés Jel Értelmezés GE gőzerőmű k kondenzációs GM gázmotor ell ellennyomású GT gázturbina irr irrevezibilis GK gőzkazán m mennyiségi GF gőzfejlesztő 0 ideális, elméleti G/G gáz/gőz erőmű be belépő H hőközlés ki kilépő T gőzturbina min minimális K kompresszor max maximális kondenzációs F hőkiadás, fűtés opt optimális E villamos energia cs csúcs- KE kondenzációs erőmű ü tüzelőanyag, üzemanyag * valós folyamat Δ növekmény- ix

10 x

11 Rajzi jelek Vezetékek Jel Megnevezés Szín Megjegyzés gőz tápvíz, kondenzátum, fűtési forró/melegvíz, hűtővíz iszap, lúg frissgőz (vörös) főtápvíz (kék) nyersvíz, lágyított víz, pótvíz (ibolya) levegő, nem éghető gáz füstgáz gáznemű tüzelőanyag olaj szén vezérlés (mellék) csapadékvíz (cián) fűtési forróvíz/melegvíz (világoszöld) hűtővíz (sötétzöld) Berendezések Hőforrások Jel Megnevezés Jel Megnevezés gőzkazán általában nyomottvizes atomreaktor gőzkazán túlhevítővel atomerőművi gőzfejlesztő gőzkazán túlhevítővel és újrahevítővel gázturbina égőkamra gőzkazán túlhevítővel, széntüzeléssel, levegő- és tápvízelőmelegítő résszel (kombinált rajzjel) póttüzelés kombinált ciklusú blokknál xi

12 Berendezések Turbinák, kompresszorok és szivattyúk Jel Megnevezés Jel Megnevezés gőzturbina általában gázturbina gőzturbina szabályozott megcsapolással gázkompresszor gőzturbina szabályozatlan megcsapolással gőzkompresszor folyadékszivattyú ventilátor Berendezések Szerelvények Jel Megnevezés Jel Megnevezés szelep visszacsapószelep (az áramlás a fehér mező felől a fekete felé irányul) tolózár csap szabályozó impulzus, növekvő értékre működik szabályozó impulzus, csökkenő értékre működik nyomáscsökkentő szelep (a háromszög csúcsa a kisebb nyomás felé mutat) csapadékvíz elvezető automata vegyi vízlágyító vízbefecskendezéses gőzhőmérséklet szabályozó gőzsugár-légszivattyú mennyiségmérő regisztrálással nyomásmérő hőmérő xii

13 Berendezések Hőcserélők Jel Megnevezés Jel Megnevezés általános célú folyadékfolyadék hőcserélő keverő előmelegítő gőzfűtésű felületi tápvízelőmelegítő felületi gőzkondenzátor kondenzálódó gőzzel fűtött gőztúlhevítő keverő kondenzátor gőzhűtő gáztalanítós táptartály felületi kondenzációs tápvízelőmelegítő főáramkörű gőzhűtővel és csapadék utóhűtővel felületi kondenzációs tápvízelőmelegítő mellákáramkörű gőzhűtővel és csapadék utóhűtővel (RICARD-kapcsolás) gőzfűtésű levegő előmelegítő xiii

14 xiv

15 TARTALOMJEGYZÉK 1. A VILLAMOSENERGIA-FEJLESZTÉS ALAPFOGALMAI Bevezetés A villamosenergia-rendszer (VER) A VER általános ismertetése A magyar villamosenergia-rendszer Az erőműrendszer szervezeti felépítése A villamosenergia-fejlesztés primer energiahordozó felhasználása A jelenlegi erőműpark Szállítás és elosztás Teherelosztás, koordináció Villamosenergia-igények A teljesítőképesség mérleg Előtervezési teljesítőképesség mérleg A tényleges teljesítménymérleg A kényszerű kiesések vizsgálata Tartalékok Tartalékok a szigetüzemű erőművekben Tartalékok az erőműrendszerben A VILLAMOSENERGIA-FEJLESZTÉS GAZDASÁGI ÉRTÉKELÉSE Alapfogalmak A pénz időértéke, kamat Az erőművek költségei Az erőmű életciklusa Általános költségmodell Beruházási költség A működési időtartam alatt felmerülő évi költségek A villamos energia egységköltsége Az erőművek árbevétele, nyeresége Költség- és árbevétel függvények Egységköltség az erőműrendszer tagjainál Beruházási döntések Mennyiségi értékelés statikus gazdaságossági számítások A megtérülési idő (payback period) A megtérülési ráta Mennyiségi értékelés dinamikus gazdaságossági számítások A megtérülési ráta (rate of return) A megtérülési idő Nettó jelenérték (net present value, NPV) A belső megtérülési ráta (internal rate of return, IRR) Pótlólagos beruházások és az egységköltség Optimális kiépítés pont A villamosenergia-rendszer gazdaságos üzemvitele...56 xv

16 Erőművi jelleggörbék Gazdaságos terheléselosztás A megszakításos üzemvitel gazdaságossága Rendszerszintű optimálás A tüzelőanyag elosztás optimálása Gazdaságos terheléselosztás nagyszámú blokk között A villamosenergia-rendszer bővítésének tervezése Az állami irányítás és az európai normák hatása a villamosenergia-iparra Törvényi keretek, hatóságok befolyása A Villamos Energia Törvény Árképzési módszerek A villamos energia árának hatósági szabályozása Az új kihívás: az Európai Unió (EU) irányelvei GŐZ MUNKAKÖZEGŰ ERŐMŰVEK Reverzibilis gőzkörfolyamatok A Rankine Clausius-körfolyamat A telített gőzös körfolyamat Körfolyamat elemzés és veszteségfeltárás Termodinamikai szemléletmód Az energiaátalakítás veszteségei Mennyiségi veszteségek Minőségi veszteségek Összetett veszteségek Hatásfoknövelő módszerek Valóságos körfolyamatok Az alapok feltárása Hatásfokok, relatív jellemzők Az erőmű strukturális felépítése Technológiai modell Erőművi hőkapcsolások A Láng-BBC 215 MW-os kondenzációs blokk A VVER-440 atomerőművi blokk Korszerű kondenzációs blokk Hőforrások Tüzelőanyag ellátás Szénellátás Fűtőolajellátás Gázellátás Kazánok és segédberendezéseik Alapfogalmak, energetikai jellemzők Kazánszerkezetek Segédberendezések Atomerőművek, atomreaktorok Nukleáris üzemanyag ciklus Atomerőművek típusai Üzembiztonság A gőzfejlesztés lehetőségei xvi

17 3.6. A gőzturbina és segédrendszerei Alapfogalmak A turbinafokozat jellemzői A turbinafokozat veszteségei és hatásfoka Többfokozatú turbinák Kondenzációs és hűtési rendszerek. Vízellátás A kondenzációs berendezés Keverő kondenzátorok Felületi kondenzátorok A felületi kondenzátoron belüli termikus folyamatok A felületi kondenzátorok kihasználási tényezője A felületi kondenzátorok szerkezete és üzeme Gáztalanítás a felületi kondenzátorban Felületi kondenzátorok tisztítása Kondenzátorok vízszintszabályozása A kondenzátor segédberendezései Az atomerőművi kondenzátorok üzemeltetési sajátosságai Az erőmű vízellátása A hőkörfolyamat vízvesztesége A hűtőkörfolyamat vízveszteségei Hasznos párolgás Természetes párolgás Lebocsátás Elszivárgási veszteség A salak és pernyeeltávolítás vízigénye Egyéb vízfogyasztások A vízveszteségek összegeződése A vízigények kielégítése Források Kutak Felszíni vízfolyások Hűtési rendszerek Frissvízhűtés Közvetlen léghűtés Hűtőtavas hűtés A hűtőtavak létesítési és üzemeltetési kérdései Nedves hűtőtornyos hűtés A nedves hűtőtornyok szerkezeti kialakítása Nedves hűtőtornyok műszaki-gazdaságossági mutatói A nedves hűtőtornyok hőtechnikai méretezése A nedves hűtőtornyok üzemeltetési kérdései Közvetett léghűtés. A Heller-Forgó-féle száraz hűtőtorony Száraz/nedves kombinált (hibrid) hűtőtornyos rendszerek A hűtőrendszerek egyéb elemei Tápvízelőmelegítő rendszer Termikus gáztalanítás és vegyi vízkezelés Gáztalanítás xvii

18 A gáztartalom és a korrózió kapcsolata A gázok bejutásának lehetőségei A gáztalanítás célja és elvi lehetőségei A termikus gáztalanítás elméleti alapjai Gáztalanító szerkezetek A gáztalanítás nyomásának megválasztása Állandó és változó nyomású gáztalanítás Gáztalanítás a VVER-440-es blokk szekunderkörében Korrózió és vegyi vízkezelés Kőképződés és gőzelsózódás Vízoldali korrózió A tápvíz vegyi előkészítése Ioncserélők Különleges vízkezelési eljárások Szivattyúk A gőzkörfolyamat főparamétereinek megválasztása Újrahevítés Indítás, leállítás és terhelésváltoztatás GÁZ MUNKAKÖZEGŰ ERŐMŰVEK Alcím GÁZ/GŐZ MUNKAKÖZEGŰ ERŐMŰVEK Alcím ÚJ TECHNOLÓGIÁK, MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK Új technológiák Megújuló energiaforrások hasznosítása Naperőművek Szélenergia hasznosítás Vízerőművek A geotermális energia hasznosítása FELHASZNÁLT FORRÁSOK, AJÁNLOTT SZAKIRODALOM xviii

19 1. fejezet A VILLAMOSENERGIA-FEJLESZTÉS ALAPFOGALMAI 1. A VILLAMOSENERGIA-FEJLESZTÉS ALAPFOGALMAI ÍRTA RTA: BIHARI PÉTER

20

21 1.1. Bevezetés Az erőművek rendeltetése, hogy a természetben előforduló energiahordozókat jobban hasznosítható, nemesített energiahordozókká alakítsák át a mindenkori fogyasztói igényeknek megfelelően. Ilyen nemesített energiafajták: a hő, a mechanikai energia és az abból nyert villamos energia. Az erőművekben előállított nemesített energiahordozók között kiemelt szerepet tölt be a villamos energia, melynek felhasználását jó tulajdonságai és határtalan lehetőségei biztosítják. A villamos energia az egyetlen, általánosan felhasználható energiafajta, mely a fogyasztók szinte minden igényét világítás, fűtés, hűtés, mozgatás, közlekedés stb. képes kielégíteni a megfelelő átalakító berendezés közbeiktatásával. További előnye, hogy felhasználása jól szabályozható és egyszerűen szállítható. Hátránya a többi energiafajtához képest a viszonylag nagy előállítási költség, az előállításával járó környezetszennyezés, valamint az a tulajdonsága, hogy közvetlenül nem vagy csak rendkívül korlátozott mértékben tárolható. Előnyös tulajdonságai okán mára a villamos energia elsőrendű energiafajtává vált, olyannyira, hogy életünk már elképzelhetetlen nélküle. Mindezek szükségessé teszik, hogy megfelelő ismeretekkel rendelkezzünk a villamosenergia-fejlesztéssel kapcsolatos műszaki, gazdasági és környezetvédelmi feladatokról A villamosenergia-rendszer (VER) A villamosítás kezdeti korszakában az 1800-as és 1900-as évek fordulóján az energiaszolgáltatást még semmilyen tervszerűség nem jellemezte. Ebben az időszakban a fejlődést két irány jellemezte: az egyik, az ún. horizontális fejlődés, mely egyre nagyobb területek (egyre több fogyasztó) rendszerbe kapcsolását jelentette; a másik irányvonal a vertikális bővülés, mely a már villamosított körzetekben az ellátás kimélyítésében jelentkezett. Ez részben több fogyasztó bekapcsolását, részben pedig a fogyasztói igények kibővülését jelentette. Magyarország a villamosításban a kezdeti időszakban élenjáró szerepet töltött be, hiszen az európai szárazföld első villamosműve 1882-ben, Temesvárott kezdte meg működését. A rendszer fejlődését az 1920-as évekig a bányaerőművek és a kis vízerőművek megjelenése (Ikervár, Gelbárt, Felsődobsza) jelentette. Az ben életbe a villamos energia fejlesztéséről és szolgáltatásáról szóló törvény, mely új távlatokat nyitott az egységes villamosenergia-rendszer kialakulása felé. A második világháborút követően megkezdődhetett az országos szintű egységes villamosenergia-rendszer kialakítása, mely igen sok új, szénbázisú erőmű (mátrai, ajkai és inotai) építését jelentette az es években. Az es években léptek be a rendszerbe a szénhidrogén tüzelésű erőművek (dunamenti és tiszai), majd az 1980-as években a paksi atomerőmű blokkjai. Ezután közel másfél évtizedes szünet következett az erőműépítésben, melyet az 1990-es évek végén és a 2000-es évek elején ismét fellendülő erőműépítés tört meg. E korszak domináns erőművei az alapüzemre tervezett kombinált (gáz/gőz) ciklusú hőszolgáltató erőművek. A jövőt illetően megoszlanak a vélemények. Egyes kutatók a megújuló energiák mind szélesebb körű hasznosításában látják a fejlődés útját, teljes egészében lemondva az atomenergiáról és jelentősen korlátozva a hagyományos tüzelőanyagok szerepét. Mások szerint az emberiség 3

22 A VILLAMOSENERGIA-RENDSZER (VER) nem mondhat le az atomenergiáról és a fosszilis energiahordozók esetében is található olyan megoldás a hasznosításukra, mely a környezetre nézve a lehető legkisebb terhelést jelenti. Valószínűleg mindkét tábor érvelésében vannak részigazságok, ugyanakkor jó döntést csak akkor lehet hozni, ha a döntéshozók kellően tájékozottak a lehetséges alternatívák jellemzőiről és következményeiről A VER ÁLTALÁNOS ISMERTETÉSE A fogyasztók villamosenergia-igényét az egyes erőművek nem elszigetelten, hanem egységes villamos hálózatra kapcsoltan látják el. A villamosenergiarendszer további részrendszerekre oszlik (1 1. ábra), ezek a rendszer energiafejlesztő elemeit, azaz az erőműveket tartalmazó erőművi alrendszer, az alap- és főelosztó hálózatot magában foglaló szállítási alrendszer (ezen alrendszer feladata a nemzetközi villamosenergia kereskedelem is), az elosztási alrendszer, azaz a közép- és kisfeszültségű fogyasztói elosztóhálózat, valamint a fogyasztói alrendszer, azaz a fogyasztóknál található villamos berendezések összessége. ERŐMŰVI ALRENDSZER export/import SZÁLLÍTÁSI ALRENDSZER ELOSZTÁSI ALRENDSZER FOGYASZTÓI ALRENDSZER 1 1. ábra. A VER alrendszerei Az együttműködő országos erőműrendszer létrehozását a villamosenergiaellátás biztonsága és gazdaságossága indokolta. Az együttműködésben rejlő előnyök kiszélesítése érdekében, valamint a villamosenergia-export vagy import lehetővé tétele szükségessé tette az országos villamosenergia-rendszerek összekapcsolását. Az évig hazánk tagja volt a KGST VERE (villamosenergia-rendszerek egyesülése) rendszernek. Ennek megszűnte után Lengyelország, Csehország, Szlovákia, Magyarország és Németország keleti területe (volt NDK) nemzeti villamosenergia-rendszerei a CENTREL nevű rendszerben egyesültek. A rendszer központja a Prágában található CDO (Central Dispatching Organisation). Nyugat-Ukrajna, Románia és Bulgária szintén egy rendszerben maradt. Az európai országok nemzeti villamosenergia-rendszerei szintén részei egy egységes nemzetközi hálózatnak, az UCPTE 1 -nek (Union pour la coordination de júliusától UCTE 4

23 A VILLAMOSENERGIA-RENDSZER (VER) la production et du transport de l'electricite). Magyarország villamosenergiarendszere (MVER) 1996 óta az UCPTE rendszerrel párhuzamosan jár. A következőkben bemutatjuk azon egységeket, melyekből a villamosenergiarendszerek felépülnek. Ezek az egységeket többféle szempont alapján csoportosíthatjuk. Az első szempont a rendszerben ellátott feladat. E feladatok a következők lehetnek: energiafejlesztés, elosztás-szállítás, végső felhasználás. A következő pontban ezen szempontok alapján tovább vizsgáljuk a rendszer egyes elemeit. Energiafejlesztő egységek A rendszer energiafejlesztő elemei az erőművek. Az erőműveket az alábbi szempontok alapján csoportosíthatjuk: cél alapján: közcélú vagy ipari (nem közcélú); kooperáció alapján: kooperációba bevont vagy kooperációba nem bevont; kihasználás alapján: alap-, menetrendtartó- vagy csúcserőmű; felhasznált tüzelőanyag fajta alapján: szén, szénhidrogén vagy nukleáris, valamint a megújuló energiaforrásokat (napenergia, szélenergia, geotermikus energia, vízenergia stb.) hasznosító erőművek; kapcsolás alapján (a hagyományos hő- és atomerőművek): kondenzációs erőmű (KE), fűtőerőmű (FE) vagy fűtőmű (FM). A továbbiakban részletesen vizsgáljuk az egyes szempontok alapján történő besorolásokat, de ez előtt néhány alapvető, a továbbiakban gyakran használt fogalmat kell definiálnunk. Ezek a következők: Közcélú és nem közcélú erőművek Az adott erőművet közcélúnak tekintjük, ha feladata az adott ország, vagy egy régió ipari és kommunális fogyasztóinak ellátása. Az MVM Rt. erőművei közcélú erőművek. Az erőművet iparinak (saját célúnak) tekintjük, ha feladata elsődlegesen egy ipari üzem energiaigényeinek kielégítése. Az ipari erőműveket bevonhatják a közcélú villamosenergia-ellátásba (kooperáció). Kooperáló és nem kooperáló erőművek Az erőművet kooperálónak nevezzük ha része az országos (regionális) villamosenergia-rendszernek (villamosenergia-rendszerek egyesülésének), és ezen hálózaton együttműködik a többi erőművel. A kooperáló erőművek rendszerszintű irányítását, teherelosztását a közcélú erőműveket irányító diszpécserközpont végzi. Az erőművet nem kooperálónak nevezzük, ha nem része villamosenergiarendszernek, feladata kizárólag egy adott ipari üzem energiaigényeinek kiszolgálása. Ilyenek például a nagyobb élelmiszeripari (cukorgyár), vegyipari, kohászati üzemeket ellátó kisebb erőművek. Ezek célja általában hőkiadás valamilyen formában e mellett fejlesztenek villamos energiát is. Alap-, menetrendtartó- és csúcserőművek Az erőművet alaperőműnek nevezzük, ha csúcskihasználási időtartama (definícióját lásd az 1.3. alfejezetben) igen magas (évi 5500 óra felett), közel 5

24 A VILLAMOSENERGIA-RENDSZER (VER) állandó teljesítményen üzemel. Az alaperőművek általában a korszerű, jó hatásfokkal és olcsó tüzelőanyaggal üzemelő, rendszerint új erőművek. (Magyarországon: Paksi Atomerőmű). A menetrendtartó erőművek követik a villamosenergia-igények változásait. Viszonylag rugalmasan és tág határok között képesek terhelésüket változtatni. Menetrendtartásra építhetünk új erőművet is, de rendszerint a régebbi alaperőművek válnak fokozatosan menetrendtartóvá. (Mátrai, Tiszai, Dunamenti erőművek.) A csúcserőművek csak a villamos csúcsfogyasztás időszakában üzemelnek. Csúcskihasználási óraszámuk h/a alatt van. Erre a célra olcsó (alacsony beruházási költségű) erőműveket indokolt létesíteni, melyeknél drága tüzelőanyag és alacsony hatásfok is megengedhető A MAGYAR VILLAMOSENERGIA-RENDSZER Az erőműrendszer szervezeti felépítése A villamosenergia-fejlesztés feladatát hazánkban döntően a villamosenergiarendszer közcélú erőművei látják el. Az erőművek részben nagyobb városok, valamint ipari központok közelében találhatók, melyek nagy része az es években épült. Az 1 1. ábrán a különböző erőmű részvénytársaságok, valamint az erőművek elhelyezkedése látható. Több esetben az erőmű-bánya integráció keretén belül az erőművekhez csatolták a körzetben található energetikai célú szenet termelő bányákat is (pl. Pécsi Erőmű Rt., Vértesi Erőmű Rt.). A fent említett erőművek részben nagyobb városok, valamint ipari központok közelében találhatók, melyek nagy része ugyancsak az es években épült. Bakonyi Erőmű Rt. Ajka Vértesi Erőmű Rt. Bánhida Oroszlány Inota Tbánya Paksi Atom- erőmű Rt. Pécsi Erőmű Rt. Dorog Mátrai Erőmű Rt. Budapesti Erőmű Rt. PowerGen Rt. Dunamenti Erőmű Rt. EMA Power Hernádvíz Kft. Borsod Tiszalök Tisza I. II. Tiszai Erőmű Rt. Kisköre Tiszavíz Vízerőmű Kft. szén szénhidrogén atom víz 1 1. ábra. A magyar villamosenergia-rendszer jelentősebb erőművei és erőműtársaságai (1998) 6

25 A VILLAMOSENERGIA-RENDSZER (VER) A villamosenergia-fejlesztés primer energiahordozó felhasználása A villamosenergia-fejlesztés több fajta tüzelőanyag-bázison történik, így nagy szerepe van a szénnek, a kőolajszármazékoknak, valamint a Paksi Atomerőmű üzembe helyezése óta az atomenergiának. Az egységes villamosenergia-rendszer kialakulása óta azonban a primer-energiahordozó felhasználás összetétele folyamatos átalakulásban van. Az 1950-es években szinte a teljes villamosenergia-fejlesztés szénbázison történt. ezekben az években épült a Mátrai erőmű, az Inotai erőmű és a Borsodi Hőerőmű. A szénerőművek építése egészen az 1960-as évekig folytatódott, így épült a Pécsi Hőerőmű is. A szinte csak szénen alapuló villamosenergia-fejlesztés azzal magyarázható, hogy az akkori igények kielégítésére megfelelő mennyiségű szén bányászatára volt lehetőség. Változást az 1960-as évek közepe hozott, amikor üzembe helyezték az első hazai olajtüzelésű erőművet, a Dunamenti Erőművet Százhalombattán. Azonban ekkor is még tovább folyt a szenes erőművek bővítése. Az 1970-es években a villamosenergia-rendszer fejlesztésében továbbra is két forrás volt a meghatározó, a szén (lignit) és az olaj. Ekkor több nagy erőművi blokkot helyeztek üzembe a Dunamenti Erőműben a Tiszai Erőműben és a Mátrai Erőműben. A dinamikusan növekedő igények kielégítésére már elkezdődött a Paksi Atomerőmű építése is, melynek első blokkját 1982-ben kapcsolták párhuzamosan a hálózattal. A négy blokkot tartalmazó erőmű 1987 óta teljes kapacitással üzemel a villamos energia rendszerben. Az 1980-as években a földgáz háttérbe szorította az olajszármazékokat, mely folyamat jelenleg is tart. Az MVM Rt. primer energiahordozó felhasználását az 1 1. ábra mutatja. PJ/év Szén Olaj Földgáz Nukleáris ábra. A villamosenergia-fejlesztés primer energiahordozó felhasználása A jelenlegi erőműpark A jelenlegi erőműpark néhány nagyobb és több kisebb erőműből áll. A primer energiahordozó felhasználás alapján három nagy csoportot lehet megkülönböztetni, a szén- ill. olaj- vagy földgáztüzelésű erőműveket, valamint az 7

26 A VILLAMOSENERGIA-RENDSZER (VER) atomerőművet. A közcélú erőművek főbb műszaki adatait az 1 1. táblázat tartalmazza. A szénerőművek a rendszer legrégebben épült berendezései. Ez maga után vonja azt, hogy ezen erőművek az es évek technikai színvonalnak felelnek meg, így a körfolyamat kezdőjellemzői a jelenlegi értékekhez viszonyítva alacsonyak, ennélfogva nem érhető a mai kor műszaki színvonalának megfelelő hatásfok. További probléma ezen erőművek esetén, hogy nincsenek felszerelve, a porleválasztón kívül, semmilyen légköri szennyezőanyag kibocsátást csökkentő berendezésekkel, így magas a kén-dioxid és kén-trioxid, valamint a nitrogén-oxid kibocsátás. A magas kén-dioxid kibocsátáshoz hozzájárul a tüzelőanyag magas kéntartalma. Ezen erőművek a Bakonyi Erőmű Rt.-hez, a Vértesi Erőmű Rt.-hez, a Pécsi Erőmű Rt.-hez és a Mátrai Erőmű Rt.-hez tartozó erőművek valamint a Tiszai Erőmű Rt. több blokkja (Tisza I., Tiszapalkonya). Az olaj- és földgáztüzelésű erőmű a Dunamenti Erőmű Rt., a Budapesti Erőmű Rt. erőművei és a Tiszai Erőmű néhány blokkja (Tisza II.). A Dunamenti Erőmű Rt. blokkjainak nagy része már újabb konstrukció, azonban már ezek a műszaki konstrukciók is elavultak, hatásfokuk jobb, mint a szenes erőműveké, de itt is jelentős probléma a környezetszennyezés. Szintén problémát jelent olajszármazékok eltüzelése esetén a magas kén-dioxid, kén-trioxid, és nitrogénoxid valamint nehézfém kibocsátás. Földgáztüzelés estén csak a nitrogén-oxid kibocsátás okoz gondot. Ugyanez mondható el a Tiszai Erőmű Rt. olaj ill. gáztüzelésű blokkjairól. A Budapesti Erőmű Rt. erőművei szintén régi konstrukciók, kedvezőtlen energetikai jellemzőkkel rendelkezők. Változást hozott és jelenleg is hoz, hogy a Dunamenti erőműben már üzemel, valamint építés alatt van egy modern jó hatásfokú és környezetkímélő gázturbinás kombinált ciklusú erőművi blokk (G1 ill. G2 blokk). Ugyan így a Budapesti Erőműhöz tartozó Kelenföldi Erőműben is felépült egy hasonló, gázturbinás kombinált ciklusú hőszolgáltató fűtőerőmű. A harmadik fő csoportba tartozik a Paksi Atomerőmű. Ezen erőmű esetén elmondható, hogy alacsony a hatásfok, azonban ez a mai modern nyomottvizes atomerőművek esetén sem sokkal magasabb. A legalacsonyabb üzemeltetési költség miatt ez az erőmű viszi a villamosenergia-fejlesztés alapját. Környezetvédelmi szempontok alapján sem mondható rossznak az erőmű, azonban meg kell oldani a kiégett fűtőelemek, valamint a kis és közepes aktivitású hulladékok tárolását. Jelenleg erre a célra a kiégett kazetták átmenti tárolója (KKÁT) szolgál. Összefoglalva elmondható, hogy a magyar erőműparkhoz tartozó erőművek nagy része rossz hatásfokú (gazdaságtalan), rosszul szabályozható, környezetszennyező. Több erőműből történik hőszolgáltatás is a lakosság, illetve ipari fogyasztók felé. Erre az üzletágra is igaz, hogy gazdaságtalan (ez a magas hőárakban jelenik meg) és környezetszennyező. 8

27 A VILLAMOSENERGIA-RENDSZER (VER) 1 1. táblázat. Magyarország jelenlegi közcélú erőművei (1996) Kapacitás Energiaszolgáltatás Hatásfok Tüzelőanyag Erőmű BT Vill. energia Hő Fajta MW GWh TJ % Dunamenti ,3 OG Paks ,5 N Tisza ,4 OG Mátra ,6 L Pécs ,4 HC Palkonya ,8 BC Oroszlány ,2 BC Borsod ,3 BC Inota GT 170 0,2 0 17,3 O Ajka ,9 BC Bánhida ,2 BC Inota ,8 BC Kelenföld ,0 OG Vízerőmű(8 db) V Tatabánya ,2 BC Kelenföld GT 32 0,05 0 7,5 O Kispest ,8 OG Kőbánya ,7 OG Dorog ,4 BC Újpest ,8 OG Angyalföld ,7 OG Nyíregyháza ,2 OG Sopron ,2 O Győr ,0 O Komló ,4 O Salgótarján ,1 O Szeged ,5 G Székesfehérvár ,6 O Debrecen OG Révész utca G Békéscsaba G Kecskemét G Lőrinci O Összesen ,5 Rövidítések: OG: olaj- és gáztüzelés, O: olajtüzelés, N: nukleáris, L: lignit, BC: barnaszén, HC: feketeszén, V: víz, G: földgáz Szállítás és elosztás A villamos energia elosztása és szállítása különböző feszültségszinteken megy végbe, ennek függvényében beszélhetünk: alap-, főelosztó (szabadvezetékes és kábeles), középfeszültségű és kisfeszültségű hálózatról (1 1. ábra). A következőkben sorra vesszük ezen hálózattípusok néhány jellemző tulajdonságát. Alaphálózat Alaphálózatnak tekintjük mindazon hálózatokat, illetve a hálózatok azon vezetékszakaszait, melyek a villamos energia rendszerben elsőrendűen: az alaperőműveknek az országon belüli vagy nemzetközi kooperációjára szolgálnak; 9