A városi távfűtés korszerűsítése kapcsolt energiatermeléssel

Átírás

1 A vársi távfűtés krszerűsítése kapcslt energiatereléssel Dr. Kntra Jenő egyetei dcens PhD. Budapesti Műszaki és Gazdaságtudányi Egyete Épletenergetikai és Épletgépészeti anszék Budapest Abstract Distant heating systes are nt cpetitive any re in ecnic ters and have bece als physically veraged. heir further peratin can be ecnical thrugh setting up suppleentary heat and electricity generatin units and cnsuing just there the electricity generated; heat prductin f a gas engine can be utilized in a distant heating syste even in suer. Heat generatin extended by a heat pup beces ecnical if the heat pup is driven by a gas tr blck instead f electricity fr the supply netwrk. A távfűtési rendszerek gazdaságilag versenyképtelenekké váltak és sk helyen fizikailag is elavult állaptúak. vábbi űködésk úgy lesz gazdaságs, hgy kapcslt - és villasára-terelő egységet létesítenek, és a egterelt árat a várs helyben felhasználja, a gáztr terelése a távfűtő hálózatban nyárn is elhelyezhető. A szivattyúval bővített terelés akkr gazdaságs, ha a szivattyút ne hálózati villas áraal hajtják eg, hane gáztrs blkk űködteti. A több évtizeddel ezelőtt létesített távellátó rendszerek versenyképessége az egyedi és közpnti fűtési, gázkazáns rendszerekhez képest fkzatsan rltt necsak Magyarrszágn, de a környező, vlt szcialista rszágkban is. A távfűtés versenyképességét hátránysan beflyáslják a következők: a lakók száára nagy költséget jelent, a szlgáltatás inősége ne tökéletes, a jgi szabályzásk hiánysak, a fgyasztói fggetlenség ne érvényeslhet. Legfőbb prbléa Magyarrszágn a ás fűtési rendszerekhez képest drága távellátás, ahl nyárn is jelen van az alapdíj fizetés. A távellátásnak előnyei is vannak: agasfkú szakai hzzáértés a távszlgáltatónál, a kapcslt - és villasenergia-terelés lehetősége, alternatív tzelőanyagk, egújuló energiák felhasználásának elvi lehetősége, környezetvédelileg tökéletes tzelés lehetősége. A távellátás versenyképessége jelentősen javítható, ha inden ebben érdekelt fél egteszi a aga lépését, aelyek az állaigazgatás és a helyi önkrányzatk terletén a következők: a kapcslt energiaterelés bátrítása a kis erőűvek esetében a terelt villas ára átvételi árának kedvező értéken tartásával, a földgáz- és lajár szerkezetének átalakítása, a teleplési önkrányzatk táv tágató szeléletének javítása, az önkrányzati tulajdnú épletek távellátásának elősegítése, a lakssági távköltségek érséklése. Ma Magyarrszágn a táv versenyképességének fkzására a legjbb egldás a kapcslt - és villasára-terelés, főleg gáztrk alkalazásával. A jelenlegi villas energia átvételi feltételek ellett a gáztrs blkkk telepítése gazdaságs vállalkzás, aelynek legfőbb közgazdasági utatója az, hgy egtérléssel bíró beruházás. Egy kazáns rendszer telepítésénél egtérlésről ne beszélhetnk, de a gáztrs blkk általában öt éven bell a kedvező, és ösztönző villas energia átvételi árak iatt egtérlést utat. Ez a fűtés költségeit jelentősen csökkenteni tudja, ezáltal csökkenhet annak fgyasztói ára is. Műszaki Szele 8 7

2 Az Európai Unióhz hasnlóan a kapcsltan terelt villasenergia hatósági árn való kötelező átvételi intézénye a jövőben várhatóan fennarad. A kapcslt energiaterelést egfelelően jó hatásfka iatt és a környezetvédeli előnyei iatt is, valaint a prier energiahrdzó egtakarítása iatt a Nezetközi Energia Ügynökség (UOECD IEA) állásfglalása tágatja. Ezek szerint definíciószerűen kapcslt energiaterelés az, aikr - és villas energiát állít elő egy egység. A tzelőanyagból haszns t és E villasenergiát állítanak elő csekély veszteséggel. Ha az egységben terelt egy részét ne hasznsítják, azaz vészhűtőn át bcsátják a szabadba, az ezzel a vel előállíttt villas energiát ne lehet kapcslt villas energiának tekinteni. Érthetően ilyen helyzetben ne kap dtációt a villasenergia átvétele. Az éves átlags hatásfk: évi ΣnettE + Σ = Az éves hatásfk összesen 85-87% körl alakul. A nettó E az önfgyasztással csökkentett villasenergia terelés értéke. Az éves hatásfk 75 % felett azt jelenti, hgy a kapcslt - és villas energia terelés prier energiahrdzót takarít eg a legjbb és erőűvi villasenergia-tereléssel összevetve. A legfntsabb szepnt az egység inősítésénél az, hgy a terelt t nyári idényben is hasznsítani kell. Fnts jellező a δ = visznyszá, a terelt villas- és energia aránya. Ez krábban >E adttságú vlt, de a E krszerű gáztrknál a ár elérik a = E visznyt. A kgenerációs egységek létesítésének fő lehetősége, hgy a vezetékes földgáz a távellátással rendelkező telepléseken rendelkezésre áll, hiszen a távellátásnak is földgáz a prier energiahrdzója. A gáztrs egység, aely párhuzasan terel villas energiát és energiát, az alábbi energetikai jelleggörbe szerint űködik: q σ +,5 Új fejlesztésű gáztr ( σ = ) 0, σ σ q vill. ábra Gáztr jelleggörbék Az energetikai hatéknyságra a fajlags tzelőanyag-felhasználás alakulása a jellező. A terelés fajlags tzelőanyag-felhasználása: q = E q vill + δ = δq will ahl a ennyiségi hatásfk: = + E 8 Műszaki Szele 8

3 = a terelt energia, E = a terelt villas energia = a felhasznált tzelőanyag energiája A gáztrs blkk energiaérlege: = q + E q will ahl q = a terelés fajlags tzelő felhasználása, q vill = a villasenergia-terelés fajlags tzelő felhasználása Hőszivattyúk űködtetése gáztrral A szivattyú isert űködési elve leginkább a Carnt körflyaathz (. ábra) hasnlítható, vagyis az - izentrópikus kpresszióból a -3 izbár kndenzációból, a 3-4 expanzióból, és a 4- izterikus előgőzölgésből tevődik össze. knd 3 expanzió 4 kndenzáció izentrpikus kpresszió elpárlgtatás knd ε = = knd - knd s A valódi hűtőkörflyaatt a 3. ábra utatja.. ábra Carnt-körflyaat lg p p c 3 t c p 4 t + h 3. ábra Gyakrlati hűtőkörflyaat (szivattyú) lg p-h diagraja Száunkra itt a lényeges a fűtési célú felhasználás, vagyis a kndenzátr teljesítény: ( h h ) = K = 3 + Az ún. jósági fk: ε = Műszaki Szele 8 9

4 ahl K = a kndenzátr teljesítény = a hűtőközeg töegáraa = az elpárlgtatón kaptt teljesítény = a kpresszr trteljesíténye. Azkban az rszágkban, ahl a villas árat főleg erőűvekben terelik ( = 36 38% hatásfkkal), és földgázt tzelnek el az erőűvekben, nezetgazdasági szepntból ne gazdaságs a szivattyú ε = 3-4 jósági fkával átalakítani a villas ára felhasználásával a környezeti t agasabb szintű energiává. Célszerű ez esetben saját, gáztrs kapcslt - és villasára-terelést flytatni, aikr a gáztr tengelyteljesítényével eghajttt generátr dtáltan átvett árat ad a hálózatra. A gáztrs fűtőegység ennyiségi hatásfka 80-85%, villas terelésének hatásfka 36-40%. Így a gáztrs blkk kapcslt összhatásfka igen kedvezően alakul. Az így egterelt ára gazdaságs, ezzel eghajtva a szivatytyú kpresszrát (vagy egyenesen a gáztr tengelyéről), indenképpen gazdaságssá válik a terelés. A szivattyú kndenzátr érséklete C körl alakul axiálisan, aivel növelt felletű radiátrs fűtést és padlófűtést tudunk űködtetni. Ha ennél nagybb fkszinten szkséges a, akkr a gáztrról levehető 90/70 C-s, illetve a kipufgó gáz lehűtésével kapható 00 C feletti érséklettartány is rendelkezésre áll, így akár nagybb légtechnikai berendezések kalrifereit is elláthatjuk energiával. A szivattyú fajlags villasenergia-felhasználása: y = = ε ahl = villas trteljesítény = fűtési teljesítény A gáztrs szivattyú elvi séáját utatja a következő ábra KONDENZÁOR Fűt. (Hőhasznsítás) FŰÉS Ü GM HŐSZIVAYÚ GÁZMOOR HŰÉS ELPÁROLOGAÓ Hűt. 4. ábra Gáztrral hajttt szivattyú vázlata A gáztrs szivattyú energiaflya ábrája egutatja, ilyen csekély veszteséggel zeel a rendszer, és ilyen arányú a környezeti (pl. talaj) hasznsítás. Gyakrlati tapasztalatk a gáztrs blkk zeeltetésével ávfűtési rendszereknél a gáztrs blkk teljesítényét sha ne a villas energiaigények, hane indig a fűtési rendszerben nyárn felhasználható határzza eg. Ezzel a éretezési alaptétellel a trk nyári karbantartási napkat kivéve egész évben zeelhetnek. A teljes éves zeelés adja a rendszer gazdaságsságát, ert az átvett villas áraból szárazó jövedele akkr a legnagybb, ha a tr flyaatsan űködik. A hazai rendelet jelenleg havi 75%-s energetikai hatásfkt ír elő. 0 Műszaki Szele 8

5 A gáztrs erőtelepek zeszerű űködésében indig előfrdulnak rövid trleállásk. Ilyenek pl. a távrendszerben fellépő hidraulikai prbléák, a villas hálózati zavark, kisebb tralkatrész eghibásdásk. A trkarbantartás igen fnts tevékenység, és a egfelelő, előírt karbantartási unkák elvégzése ellett is előfrdulhat gyertyahiba, vagy egyéb alkatrészhiba. A fstgáz cserélők tisztítását peridikusan el kell végezni, ert ez a leállás összehanglható a gáztr időszerű karbantartásával. A tr karbantartási költségei átlagsan,80-,00 Ft/kh érték körl alakulnak jelenleg, a egterelt villas energiára vetítve. A terelt energia legnagybb hányadát a fstgáz cserélő adja (kb. 60 %), íg az lajhűtő 0 % körli, a turbólevegő és a hűtővíz 5-5%-t ad át hasznsításra. A távfűtési rendszerek krszerűsítése jelenleg gáztrs erőűvek létesítésével jól bevált, és a kgeneráció energetikai haszna egyúttal a laksság részére is gazdasági hasznnal jár, tehát a vársk távdíját ilyen ódn lehet érsékelni akkr, aikr a földgáz alapenergiahrdzó költségei flyaatsan növekednek. Ugyanez a flyaat és gazdasági haszn utatkzik eg a kórházak, ipari zeek esetében is, ahl az ptiális éretű gáztrk űködnek. GÁZMOOR MISKOLCI KÓRHÁZ 003. Villas teljesítény 0,59 M Hőteljesítény 0,7 M Gázfelhasználás MJ Hőterelés MJ Hasznsíttt energia MJ Hőenergia 4 79 Mh Villas energia Mh Hatásfk = 88,9 % Villas- és energia aránya σ = 0,699 Mh/Mh Villasenergia-előállítás 9,70 Ft/kh Fenntartási költség,83 Ft/kh Villasenergia-vásárlás 4,0 Ft/kh Átvételi ár 7,50 Ft/kh Élettarta h/a zelőanyag Környezeti k x Hőszivattyú k ε x gáztr Gáztr ( + ) gáztr szivattyú gáztr (haszns ) ( - ) veszteség 5. ábra Gáztrral hajttt szivattyú energiaflya ábrája Irdal, hivatkzásk [] Bki Gergely: Erőűvek, Műegyetei Kiadó, Budapest, 004. [] Kntra Jenő: Hévízhasznsítás. Egyetei jegyzet, Műegyetei Kiadó, Budapest, 004. [3] Böszörényi László: Egy speciális szivattyú legkisebb költség elve szerinti tervezésének szepntjai., Klíaváltzás-Energiatudatsság-Energiahatéknyság Knferencia, Győr, 003. (CIB-Meeting) Műszaki Szele 8