Energetikus Megújuló energiaforrás energetikus

Átírás

1 É /1/4 A 10/2007 (II. 27.) SzMM rendelettel módosított 1/2006 (II. 17.) OM rendelet Országos Képzési Jegyzékről és az Országos Képzési Jegyzékbe történő felvétel és törlés eljárási rendjéről alapján. Szakképesítés, szakképesítés-elágazás, rész-szakképesítés, szakképesítés-ráépülés azonosító száma és megnevezése, valamint a kapcsolódó szakképesítés megnevezése: Megújuló energiaforrás energetikus Energetikus

2 1. feladat Összesen: 20 pont Hazánkban a geotermikus potenciál jelentősebb, mint a Föld számos területén. Miért van ez? Említsen más országokat/területeket, melyek gazdagok geotermiáliában! É /1/4 Milyen közeg hordozza ezt a hőenergiát? A geotermikus energia a Föld szilárd kérgét alkotó kőzetek belső hője, melynek forrása a magma felől folyamatosan működő hőáramlás. A Föld területén megkülönböztetünk aktív, illetve passzív geotermális övezeteket. Az aktív területeken jelenleg is élő vulkáni és tektonikai tevékenység folyik (Új-Zéland, Kalifornia, Kamcsatka, Hawaii-szigetek, stb.). Magyarország, mint a Kárpát-medence központi része, a passzív geotermális övezeteken belül kiemelten jó termál adottságú terület. A kedvező geotermális adottságok egyik oka nálunk az, hogy a Kárpát-medence alatt a földkéreg mindössze km vastag, vagyis mintegy 20 kmrel vékonyabb a világ más területeihez képest. Ez itt a földkéreg jelentős mértékű átfűtöttségét okozza, aminek jellemzésére álljon itt néhány adat: Az európai kontinens területén a kőzettömeg átfűtöttségét jellemző ún. mélységi hőáram átlagosan 62 mw/m 2, míg Magyarországon a mért hőáramértékek átlaga ennél jóval nagyobb, -?90,4 mw/m 2. Az a távolság, melyen belül lefelé haladva a hőmérséklet-emelkedés 1 C, világátlagban 33 m, míg a Kárpát-medencében csak m. A termálenergiát a kőzetváz és a benne lévő rétegvizek hordozzák. Ez utóbbival kapcsolatos a másik, kedvező geotermális adottságunk, mely szerint a Kárpát-medencét nagy vastagságban (5-10 km) kitöltő üledékes kőzetekben igen jelentős mennyiségű rétegvíz készletek találhatók. A termálenergia hordozójaként Magyarországon kizárólagosan a mélységi rétegvizeket hasznosítják, melyek hőmérsékletük szerint elkülönített részét a termálvizek jelentik. Termálvíznek Magyarországon a 30 C-nál nagyobb felszíni hőmérsékletű rétegvizeket nevezzük. 2. feladat Összesen: 30 pont Ismertesse, milyen típusú folyékony biomasszákat ismer! Ismertesse ezek lehetséges forrásait, felhasználási területeiket, előállítási módjaikat! A folyékony biomassza A biomassza folyékony üzemanyaggá való alakítására ma már nagyon sok megoldás létezik. Előnye, hogy nagyobb energiasűrűségű energiahordozóhoz jutunk, amelynek nagy szerepe van a közlekedésben, a szállításban, illetve a mezőgazdasági és erdészeti gépek esetében. A hajtó-, illetve üzemanyagként felhasznált folyékony biomassza sok esetben a benzinhez vagy a gázolajhoz közeli energiasűrűségű és tulajdonságú. Ez lehetőséget nyújt a helyettesítésre, ami óriási lehetőség a gépjárművek biztonságos, környezetbarát, független energiaellátására. Lényegében a folyékony biomassza-üzemanyagok két fő fajtája a különböző alkoholok, illetve a zsírok és olajok. - Növényi olajok A megújuló energiaforrásokkal foglalkozó szakmai fórumokon és kormányzati szinten is sokat emlegetett téma a hajtóanyag készítése biomasszából. Magyarországon nagy volumenben a repce, a napraforgó és a szója használható olajtermelésre. A napraforgóból leginkább étkezési céllal termelnek olajat. A repcével mint energiahordozóval azonban Nyugat-Európában is sokat foglalkoznak. A repceolaj motorhajtóanyagként való hasznosítására két alapvetően különböző technológia létezik. Az egyik az olaj észterezése, amellyel ugyan mérgező, de a hagyományos dízelüzemű motorokban átalakítások nélkül alkalmazható üzemanyaghoz jutunk. A másik esetben a motor kisebb átalakításával a repceolaj közvetlenül a préselés után használható. A fő különbség az, hogy míg az első É 2/5

3 esetben az üzemanyaggyártás központosított rendszerű (így kiszolgáltatottabb helyzetbe kerülnek a felhasználók), addig a második esetben nincs szükség észterezésre. A második, kívánatosabb esetben egy olyan környezetbarát üzemanyaghoz jutunk, ami bárki É /1/4 által előállítható. A motor kisebb átalakítása után az erőgépekbe és közlekedési eszközökbe otthon préselt repceolajat vagy akár dízel üzemanyagot is lehetne tankolni. Ezt ugyanakkor csak az üzemanyagokat terhelő adónemek befizetésével tehető meg. Magyarországon 1991-ben 65 ezer hektáron vetettek repcét, 1999-ben viszont - igaz, nem folyamatos növekedési ütemben - már ezer hektáron folyt a repcetermelés. Statisztikai adatok alapján a repcetermés jelenleg hektáronként 1,5-2,2 tonna. A repceolaj ára a gázolajénáll literenként olcsóbb lenne, még a szállítás, a préselés, a tárolás és a kamat költségeit is figyelembe véve. Az érvényben lévő adótörvények miatt azonban a végleges ár meghaladta a gázolaj árát. Ha azonban figyelembe vesszük a gázolaj árának rohamos ütemű emelkedését, és azt, hogy valószínűleg a gázolajjal azonos adózási feltételek lesznek majd érvényben a bioüzemanyagok esetében is, akkor - egyéb előnyein kívül is - versenyképes helyettesítő üzemanyagot kapunk. Európai uniós csatlakozásunk után már az ugaroltatási díjat is figyelembe véve mindenképp érdemes lesz áttérni repceolaj üzemre. A MOL hamarosan beindítja a biodízel forgalmazását is, ami gázolaj és feldolgozott növényi olaj keverékét jelenti. Ezt az EU szigorodó előírásai is megkövetelik. - Alkoholok Alkoholokat leginkább kukoricából, cukornádból, cukorrépából és burgonyából állítanak elő energetikai céllal, de nagyon sok más alapanyag is eredményesen használható. Brazíliában kiterjedt hálózat működik etanol cukornádból való előállítására és üzemanyagként való felhasználására. Észak-Amerikában a kukorica és az egyéb gabonafélék jelennek meg alapanyagként. Hazánkban a kukorica, a burgonya, a cukorrépa, a búza egyaránt alkalmas alapanyag. A bioetanol gyártása már megindult, megjelenik a magyar autóforgalomban is. 3. feladat Összesen: 20 pont A szélerőművek, különösen az EU-ban, de Magyarországon is rohamosan terjednek napjainkban. Milyen szélenergia-hasznosítási lehetőségeket ismer, és milyen európai vállalásoknak kell megfelelnie hazánknak? A szélenergia felhasználását két nagy csoportra oszthatjuk. Az elsőbe tartoznak azok a gépek, amelyek a szél energiáját mechanikusan hasznosítják. Ilyen berendezések a lassú járású szélmotorok, a vízszintes tengelyre szerelt néhány négyzetméter területű turbinával. Teljesítményük általában 5 kw alatti. A szélmotorok nagyon alkalmasak vízkiemelésre, öntözésre, egyéb mezőgazdasági feladatok ellátására. A másik nagy csoport a villamos energiát előállító szélgenerátorok. Fejlődésük a 70-es évek olajválságai után lendült fel. Dániában igen jelentős fejlesztési programok eredményeként kifejlesztették azt a háromlapátos aszinkron generátoros alapberendezést, amely alapvetően meghatározza a szélenergia mai hasznosítását. Néhány száz watt teljesítménytől a több megawattos teljesítményig készítenek ilyen gépeket. A szárazföldi alkalmazások közül a legnépszerűbb méret ma már az 1-3 MW teljesítményű turbina. Jelenleg a világszerte működő szélturbinák összkapacitása több százezer MW-ra tehető, amelynek jelentős része Dániában, Németországban, Kaliforniában üzemel, de Ausztria, Anglia, Hollandia, India és Japán egyaránt folyamatosan bővíti a már ma is számottevő turbinakapacitást. Ma egy jellemző szélturbina 1,65 MW teljesítményű. Tengelymagassága 60 méter, a turbina átmérője 63 méter. A szélenergia hasznosítása ma Magyarországon méltatlanul szerény méretű. Igaz, hogy hazánk szélenergia potenciálja jóval kisebb, mint a tengerparti országoké, de a jelenleginél É 3/5

4 jóval nagyobb méretekben lenne hasznosítható. Magyarország átlagos szélsebessége 3 m/s körüli, azonban ez nem jelenti azt, hogy egyes tájegységeken ne lennének ennél sokkal kedvezőbb adottságok. Északnyugat-Magyarországon, a Duna mentén több ponton is, É /1/4 továbbá az Alföldön vannak olyan területek, ahol az éves átlagos szélsebesség meghaladja a 6 m/s-ot. Ebben a tartományban már a nagyméretű, villamos energiát termelő berendezések is gazdaságosan működnek. Több 100 MW nagyméretű szélturbina felállítását tervezték már az országban. Ha az így termelt villamos energia az országos hálózatba kerül a helyi áramszolgáltatóval kötött szerződés alapján, az energia kötelező átvételi ára Ft/kWh. Azokon a területeken, amelyek a villamosenergia-hálózattól messzebb vannak, és kiemelkedő tereppont közelében helyezkednek el, valószínűleg alkalmazhatók lennének a kisebb méretű áramtermelő turbinák. Az adottságok pontos megállapítására lehetőséget ad a már mért adatok felhasználása (közeli repülőtér, meteorológiai állomások adatai). Ezeket azonban át kell számítani a kívánt magasságra, ugyanis minél magasabbra emelkedünk, annál egyenletesebb és nagyobb a szél. Vannak statisztikai számításon alapuló módszerek, amelyek jól közelítik a valós széladatokat. Ha nincs lehetőség ilyen adatok beszerzésére, akkor hosszabb időn át mérni kell a szélsebességet. Erre alkalmas helyek lehetnek a víztornyok, rádióátjátszók, magasabb kémények, ha azonban nincs lehetőség ilyen tereptárgy felhasználására, akkor egy megfelelő árboc felállításával is megvalósítható a mérés. A méréseket hosszabb ideig, lehetőség szerint legalább egy éven át kell végezni ahhoz, hogy eldönthető legyen a tervezett szélturbina gazdaságossága. 4. feladat Összesen: 30 pont Ön figyelemmel kíséri és alkalmazza a környezetvédelmi előírásokat, így jól tudja, hogy a hulladéklerakók fontos energiaforrások lehetnek, hiszen megfelelő eljárásokkal a keletkező depóniagáz kinyerhető, energetikailag hasznosítható. Ismertesse a depóniagáz hasznosításának jellemzőit! Térjen ki a műszaki és gazdasági jellemzőire és szabályozási környezetére is! A depóniagáz hasznosítása már meglévő lerakóhelyeken és az újonnan épülő telepeken történhet. A művelés tekintetében ezáltal különböző műszaki megoldások és ennek megfelelően különböző depóniagáz-mennyiségek jelentkeznek. Érthető módon a korábbi művelésű laza hulladéktömegek kevésbé teszik lehetővé a gazdaságos depóniagáz-kinyerést és -hasznosítást. A korábbi művelési szempontok alapján megkezdett hulladéklerakó fejlesztések még az úgynevezett alagcsöves gyűjtővezetékes és a gerincvezetékekkel összekötött kútfejes rendszert is alkalmazzák, amelyek a mai elvekhez viszonyítva korszerűtlennek tűnnek. Elsősorban a keletkező gáz mennyisége és hasznosíthatósága szempontjából kedvezőtlenebbek, mint a napjainkban tervezett és kivitelezett korszerű lerakott telepek. Jól jellemezhető számként lehet megemlíteni a fajlagos hozamokat. Az alagcsövezett horizontális kinyeréssel kihozható depóniagáz-hozam 4-7 m 3 /tonna/év értéket ad, míg a korszerű lerakók esetében 8-12 m 3 /tonna/év is elérhető. Az optimális magasságban művelhető hulladéktelepek általában mezőnként építhetők meg, ez biztosítja a depóniagáz-felhasználás szempontjából is a tervezhető kinyerést, illetve hasznosítást. A művelés során egy mező által biztosított depóniagáz mennyisége az első években csak mintegy 50%-a az úgynevezett névleges hozamnak, melyet általában 9 év után egy kimerülési szakasz követ. Adott hulladék-lerakóhelyek több mező névleges hozamára méretezhetőek, melyet megfelelő ellenőrzéssel állandó depóniagáz-keletkezésre lehet tervezni. A hasznosítást szolgáló berendezések kapacitása így a telephelyekre jellemző, előzőekben meghatározott elvek szerint számított értékre határozhatók meg. É 4/5

5 A meglévő, hasznosítani kívánt lerakóhelyek esetében azonban minden előzetes számítás csak elvi értéket adhat, célszerű a hasznosítást megelőzően a szükséges próbaszívásokat és méréseket elvégezni a gáz mennyiségére és összetételre vonatkozó értékek meghatározása É /1/4 érdekében. A depóniagáz hasznosítását meghatározza az egyes lerakóhelyek tulajdonviszonya is. Magyarországon jellemzően önkormányzati tulajdonban lévő hulladéklerakó-helyek vannak, különösen azon telepek esetében, ahol a megépítésre állami környezetvédelmi támogatás került felhasználásra. A tervezett hasznosítások esetében éppen az előzőek miatt a tulajdonviszonyok számbavétele is szükséges a műszaki megoldásokon túl a gazdaságosság meghatározásánál. Különösen előtérbe kerül a keletkező gáz elszámolási árának meghatározásánál, hogy az energiahordozóként nyert depóniagázt a felhasználó részére milyen értékben biztosítják. A depóniagáz elszámolásánál a fűtőérték energiatartalma alapján történő árképzésre van lehetőség. Az így kalkulált árak esetében a Ft/GJ fajlagos érték a mértékadó. Az elszámolás a földgáz árbázisa alapján történik. A földgáz átlagos fűtőértéke 34 MJ/ m 3, a depóniagázé megfelelő körülmények között a fele, kb. 16 MJ/ m 3. A depóniagáz ára a földgázbázison meghatározott energiatartalom alapján korrigált ár %-a szokott lenni, a kedvezőbb vagy egyenértékű gazdaságossági feltételek megteremtésének érdekében A hasznosítást meghatározza, hogy mely nagyságrendű hulladéklerakó-helyek esetében lehet gazdaságos a gáz kinyerésére szükséges rendszerek kiépítése. Optimális felhasználásra alkalmas gázmennyiség csak egy bizonyos nagyságrend felett keletkezik. A hasznosítást meghatározó fő szempontként jelentkezik az a körülmény is, hogy a lerakóhelyek általában településektől távol létesültek. A depóniagáz hasznosítása alapvetően két energetikai felhasználást tesz lehetővé. A depóniagáz elégetésével megfelelő kazánokban eltüzelve hőenergia nyerhető ki. A felhasználásnál korlátozó lehet a viszonylag alacsony fűtőérték, így a szokásos tüzelőberendezéseket alkalmassá kell tenni depóniagáz felhasználására. A hő elvezetésére vagy gáz formában történő elvezetésre távvezetékeket kell építeni. A depóniagáz hasznosításának egyik új formája a kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés. Ez esetben a hő termelésén túl villamos energia is nyerhető az arra alkalmas berendezések segítségével. Ha a kötelező áramátvétel alá esik, akkor ez megalapozza a beruházás gazdaságosságát. A depóniagázok kapcsolt energiatermelés hasznosítására megfelelő berendezés a gázmotoros energiatermelő egység. A gázmotorban jól eltüzelhető a viszonylagosan alacsony fűtőértékkel rendelkező depóniagáz. A hasznosítás a károsanyag kibocsátások tekintetében is kedvező, nagyon jól kézben tartható, így az előírásokban megengedett szennyező anyag kerülhet csak a környezetbe. Pontozás a helyes válasz mértékének megfelelően. A megoldókulcstól eltérő helyes megoldásokat is el kell fogadni! Összesen: 100 pont 100% = 100 pont EBBEN A VIZSGARÉSZBEN A VIZSGAFELADAT ARÁNYA 35%. É 5/5