Megújuló energiaforrások. MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK ÉS ALKALMAZÁSUK A FÜRDİKBEN Az alternatív energia-hasznosítás lehetıségei

Átírás

1 MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK ÉS ALKALMAZÁSUK A FÜRDİKBEN Az alternatív energia-hasznosítás lehetıségei Megújuló energiaforrások Manapság a fosszilis energiaforrások árának folyamatos, évente akár többszöri emelkedése, az importgáz ellátásának akadozása, az egyre hangsúlyosabb környezetvédelmi kötelezettségek egyre inkább felhívják a figyelmet a megújuló energiaforrások hasznosításának jelentıségére, és az e téren adottságaink ellenére fennálló hiányosságaink minél elıbbi pótlására. Megújuló energiaforrás alatt értünk minden olyan energiaforrást, amely természeti folyamatok során folyamatosan rendelkezésre áll, vagy újratermelıdik (nap-, szél-, víz-, bio- és geotermikus energia). Következı összeállításunkban az egyes alternatív energiaforrások jellemzıirıl, kihasználásuk technológiai hátterérıl, és fürdıkben történı hasznosításuk lehetıségeirıl olvasható bıvebb információ: 1. Geotermikus energia 2. Napenergia 3. Szélenergia 4. Bioenergia 5. Vízenergia 1 Geotermikus energia A geotermikus energia a Föld belsejében keletkezı, a földi hıáramban meghatározott szintig feljutó, és ott a kızetekben, illetve a pórusvízben tárolódó termikus energiamennyiség. A geotermikus energia kinyerése és hasznosítása elsısorban helyileg gazdaságos. Magyarország területének 80 %-án különösen kedvezıek a földtani adottságok, viszonylag kis mélységben magas hımérséklet és jó vízadó képzıdmények találhatók. Felszínre hozatala történhet közvetett úton, hı formájában, vagy termálvíz közvetítésével. A geotermikus energia korlátlan és folytonos energianyereséget jelent. Fontos kiemelni, hogy termálvíz formájában ez csak akkor kiapadhatatlan forrás, ha a kitermelt termálvizet visszajuttatjuk a mélységi rétegekbe. Éppen ezért a geotermikus energia hasznosítása során elınyben kell részesíteni a hıkitermelést, de ennek határt szab a hıáram. A geotermikus energia számos területen kerül alkalmazásra: ingatlanok főtésére, melegvízszolgáltatásra, termálfürdıkben, ipari célokra, a mezıgazdaságban (pl. üvegházak főtésére, haltenyésztés, stb.), esetleg villamosenergia-termelésre. 1.1 A termálvíz energiájának hasznosítása A termálkútból feltörı vizet gáztalanítják, ülepítik, és sótartalmát részben eltávolítják, majd a felhasználás helyére szivattyúzzák. A lehőlt vizet pedig valamilyen vízáramba, vízgyőjtıbe vezetik, illetve visszasajtolják. Amennyiben a termálkút ún. nyugalmi vízszintje negatív, vízkitermelés történhet kompresszorral, vagy búvárszivattyúval. A kompresszoros kitermelés azonban rossz hatásfokú, nem gazdaságos. A búvárszivattyús kitermelés elınye a jobb hatásfokon felül, hogy megfelelı nyomásszinten (általában a kút felsı m-es szintjén, buborékpont alatt) elhelyezve a gáztalanító berendezésig a vízkıkiválást is megakadályozzák. 1

2 A 100 C feletti hımérséklető hévíz alkalmas lehet elektromosenergia-termelésre is. A 100 C alatti hımérséklető hévizek hıcserélın keresztül történı közvetlen hıhasznosítása a leggyakoribb (pl. épület, növényház főtése), majd a C-ra lehőlt vizet balneológiai célokra használják fel. Ugyan a hévíztermelésre alkalmas kút létesítése költséges, a geotermikus energia általában gazdaságos és környezetkímélı energiaforrás. A geotermikus energia hasznosítása többlépcsıs megoldással a leggazdaságosabb: pl C-os víz a radiátoros központi főtéssel ellátott lakások, a C-ra lehőlt víz a padló-, falmennyezetfőtéssel ellátott lakások, növényházak, mezıgazdasági épületek hıellátására közvetett úton, vagy összetételtıl függıen esetleg közvetlenül hasznosítható, majd gyógyvízként használható fel. A termálvizek további elınye, az egyéb hulladékhı hasznosítással szemben, hogy ipari vagy más humán tevékenységbıl származó szennyezéseket nem tartalmaznak. A termálvizek hátránya a magas oldott sótartalom, illetve a lehőlt kezeletlen víz, amelynek elfolyatása károsíthatja a környezetet, ronthatja a talaj- és a befogadó vizek minıségét. Környezetvédelmi és hosszú távú energiahasznosítási szempontból a legelınyösebb megoldást a termálvíz visszajuttatása jelentheti a kitermelés helyére, így létrehozva egy természetes körforgást és megelızve e rendkívül értékes energiaforrás kiapadását. Hazánk legnagyobb területén azonban jelentıs gondot jelent a kızetadottságokból adódóan a visszasajtolás lehetıségének korlátozottsága. E kockázati tényezı kiküszöbölésére, illetve csökkentésére jelenleg folynak a technológiai újításokra vonatkozó kísérletek és azok tesztjei. A rendszer elınye, hogy egyszerő, mőködése megbízható és olcsón üzemeltethetı, hátránya a termálvízkutak viszonylag magas beruházási költsége. 1.2 Hıszivattyú A hıszivattyú olyan környezetbarát technikai megoldás, amely a fosszilis forrásoknál olcsóbban termeli a hıenergiát és megtérülési ideje sem túl hosszú. Alkalmas a főtéshez és vízmelegítéshez használt fosszilis energiahordozók kiváltására. A hıszivattyú olyan nagyteljesítményő klímagép (folyadékhőtı), amelyet elsısorban főtési energia elıállítására használnak. Egyes változatuk megfordítható üzemmódban is tud mőködni, és egy átkapcsolással hőtött vizet tud elıállítani. A hőtési rendszerben tehát pótolja a folyadékhőtıt. Amennyiben a hıszivattyút főtésre és hőtésre egyaránt hasznosítják, a beruházási költség közel azonos, vagy akár alacsonyabb is lehet a hagyományos eljárásokéhoz képest (kompakt folyadékhőtı), míg az üzemeltetési költségek lényegesen alacsonyabbak. A hıszivattyú elınye, hogy kicsi a helyigénye, nagy teljesítményekre is alkalmas és önállóan képes nagyobb igények teljes ellátására. A kompresszor meghajtásához szükséges vásárolt energia többszörösét tudja a környezetbıl elvont hıvel leadni. Ez az esetek túlnyomó részében elektromos energia. A hıszivattyú kompresszorával egybeépített villamosmotor, energiája is hasznosul a hıszivattyús folyamatban. A hıszivattyúk hátránya pl. a napkollektorokkal és napelemekkel szemben, hogy elektromos energiát igényelnek. 2

3 Hazánkban a geotermikus energia felhasználása a fürdılétesítmények esetében napjainkban csak kevés helyen megoldott. Sajnálatos módon még a es Széchenyi tervbıl finanszírozott fejlesztések idején sem fektettek hangsúlyt a termálenergia korszerő, többlépcsıs kihasználására, olyannyira, hogy a legtöbb fürdı esetében az akkoriban újonnan beépített energetikai rendszerek nem, vagy nem tökéletesen kompatibilisek a jelenleg beüzemelhetı megújuló energiaforrásokat hasznosító technológiákkal. Ennek felülvizsgálatára és a költségcsökkentı alternatívák feltárására egy, az adott fürdıre szabott energia-audit és intézkedési terv kidolgozása szükséges, mely konkrét javaslatokat tartalmaz az energetikai rendszer átformálására vonatkozóan. 2 Napenergia A Nap sugárzásából nyerhetı energiát több ezer éve ismeri az emberiség. A Nap sugárzó teljesítményének a Földet érı része körülbelül 173x10 12 kw, amely többezer-szerese az emberiség jelenlegi energiaigényének. Évente olyan mennyiségő energia érkezik a Napból a Földre, amennyit 60 milliárd tonna kıolaj elégetésével nyernénk. Ha ennek csak egy százalékát hasznosítanánk, csupán 5 százalékos hatékonysággal, akkor a világon minden ember annyi energiát fogyaszthatna, mint ma egy amerikai állampolgár. A napenergia felhasználásának legelterjedtebb területeit két fı csoportba sorolhatjuk, ezek a passzív- és az aktív napenergia-hasznosítás. 2.1 Passzív napenergia-hasznosítás A passzív hasznosítással, például megfelelı tájolással, az épület tetıszerkezetének esetenkénti egyedi tervezésével, alkalmas üvegezéssel, hatékony szigeteléssel, külön kiegészítı eszközök igénybevétele nélkül lehetséges a napenergiát épületek főtésére használni. A passzív szoláris építészet a napenergia-felhasználás legeredményesebb és legkevesebb beruházást igénylı területe, azonban több tényezıt szükséges figyelembe venni az épület tervezésénél, építésénél, mint például: Megfelelı hıszigetelés; Megfelelı tájolás pl. déli tájolású nagy ablakokat kell beépíteni, a kisebb hıigényő helyiségeket (pl. elıszoba, WC, kamra) a ház északi részében kell kialakítani; A tetıszerkezet nap járása szerinti kialakítása (télen besüt a nap, nyáron nem) A megfelelı tetıszerkezet alkalmazása (nyári kiszellıztetés, téli lezárás, stb.) Minél nagyobb hıtároló kapacitás az épületek szerkezeténél. 2.2 Aktív napenergia-hasznosítás napelem illetve napkollektor Napelem A napelemek olyan napfénygyőjtı eszközök, amelyek a fénysugárzás energiáját képesek közvetlenül villamos energiává, azaz elektromos árammá alakítani. Alapanyag szerint többféle napelemet különböztetünk meg: léteznek szilícium, valamint különbözı félvezetı és szerves anyagokból készült berendezések. A napelemek egy speciális fajtája a fotovoltaikus elem, mely nem csupán napsütésben, hanem árnyékban is képes áramot termelni. A napelemekbıl kinyerhetı teljesítmény függ a fény beesési szögétıl, a megvilágítás intenzitásától, és a napelemre csatolt terheléstıl. Speciális megoldásokkal a hatásfok akár 66%-ra is növelhetı (a legkorszerőbb gáztüzeléső erımővek hatásfoka maximum 55-60%-os). Alapanyaguktól és technológiájuktól függıen különbözı hatásfokkal képesek villamos energiát termelni. (Pl. egy 2,6 m 2 felülető cella teljesítménye maximum 900W, kapacitása 520 Ah, éves teljesítménye ~260 kwh/év). Mivel a napelem nem tud folyamatosan energiát biztosítani, ezért valamilyen energiatároló puffer (átmeneti energiatároló) alkalmazása 3

4 szükséges, amelynek használatával áthidalhatók az alacsonyabb napfény-intenzitású idıszakok. A napelem elınye, hogy felépítése után gyakorlatilag költségmentesen állít elı energiát, élettartama relatív hosszú (minimum 25 év). A napelem hátránya, hogy borús idıben csökken a teljesítménye, éjszaka nem termel áramot. Felépítése helyigényes és költséges. A várható technológiai fejlesztések révén egyre kisebb beruházással egyre több energia nyerhetı Napkollektor A napkollektor olyan szerkezet, amely képes a Nap energiáját hıenergiává alakítani (pl. vízmelegítésre, főtésre). A kollektor felveszi a Nap hıenergiáját, és a benne keringı hıcserélı folyadék segítségével, közvetett úton, hıcserélın keresztül juttatja el a főtési rendszerbe. Ennek a speciális folyadéknak a hımérsékletváltozását figyeli a rendszer automata ellenırzı szerkezete, és csak a megfelelıen magas hımérséklet elérésekor indítja el a folyadék keringetését a rendszerben. A rendszert nyomásszabályozó védi. A napkollektornak több típusa is ismert, pl. a levegıs, a vákuumcsöves, vagy a síkkollektor. A napkollektorok elınye, hogy magas hıfokú vizet képesek szolgáltatni, amely ipari, illetve magáncélú felhasználásra egyaránt alkalmas lehet. Vagyis az energiaátalakítást magas hatásfokkal képesek véghezvinni. A napkollektorok hátránya a jelentıs kezdeti pénzbefektetés, a hosszú megtérülési idı. Napkollektor vagy napelem? A napkollektor gazdaságosan hasznosítható medencék főtésére és melegvíz szolgáltatásra, a napelemet általában elektromos áram termelésére használják. A napkollektor nagyobb területet képes gazdaságosabban lefedni, megtérülési ideje kedvezıbb, így jobban kifizetıdı. A napenergia közvetlen hasznosítása a fürdık esetében minden esetben fokozott körültekintést igényel, ugyanis az esetek többségében ez csak mérsékelt felhasználási területeken lehetséges. Mindig egyedi mérlegelés és optimumszámítás szükséges. Gazdaságos lehet strandmedencék főtésének és a használati melegvíz-ellátás biztosítására. Ezen túl figyelembe véve a mai fürdıépítészeti megoldásokat a legtöbb fürdı esetében a napelemek és napkollektorok megtérülı számban történı felszerelése problémás lehet, ezért a beszerzésük elıtt energia-audit és részletes megtérülési számítások elvégzése célszerő. 3 Szélenergia A gazdasági megfontolások azt mutatják, hogy a szél energiáját elsısorban azokon a vidékeken érdemes kiaknázni, ahol a szélsebesség évi átlaga meghaladja a 4-5 m/s értéket. Ez többnyire csak tengerparti területeken adott, a szárazföld belseje felé haladva csökkent a szél sebessége. Így Magyarország viszonylag szélcsendes zugnak számít, még ha ezt egy-egy tomboló helyi vihar cáfolja is. Ráadásul a szél energiasőrősége aránylag kicsi, W/m 2. A szélenergia kitermelésének modern formája a szélturbina, amely lapátjainak forgási energiáját alakítja át elektromos árammá. Szélturbina segítségével ipari létesítmények, családi házak, valamint elszigetelt területek, illetve úszó jármővek áramszükséglete is kielégíthetı. A szélenergia használatával vízellátási problémák is megoldhatók (pl. vízhiányos területek vízpótlása, öntözés vagy állatok itatása, belvízvédelmi problémák, szennyvízelvezetés). 4

5 A szélturbinák elınye, hogy folyamatosan használhatóak, élettartamuk hosszú, karbantartási igényük minimális. Hátrányuk a viszonylag hosszú megtérülési idı, valamint az, hogy az így elıállított energia jelenleg nem olcsóbb, mint a más módokon elıállított elektromos áram. A szélenergia hasznosítása a fürdıkben a jelenlegi technológiákkal nem tekinthetı optimális, gazdaságos megoldásnak, legfeljebb erısen addicionális alternatív energiaforrásként értékelhetjük. Természetesen mint minden eddigi esetben az adottságok és lehetıségek, valamint azok pontos megtérülési mutatói az adott fürdıre szabott energetikai elemzésbıl tárhatók fel. 4 Bioenergia A bioenergia az élı szervezetekben, és elhalásuk után a belılük származó szerves anyagokban lévı kémiai energia, amely a zöld növények által, a fotoszintézis útján megkötött napenergiából származik. A bioenergia a Föld legfontosabb megújuló energiaforrása. Fontos eszköze az üvegházhatás csökkentésének, mert CO 2 semleges. Biomassza energiaforrásnak a mezıgazdasági termények melléktermékei, hulladékai; az energetikai célra termesztett növények (repce, cukorrépa, különbözı fafajok); az állati eredető biomassza (trágya, stb.); valamint az erdıgazdasági és fafeldolgozási melléktermék, illetve hulladék tekinthetık. A biomassza, mint energiahordozó jellemzıi: Megújulása a fotoszintézisnek köszönhetı, A fotoszintézis során a növényekben létrejövı szerves anyagokban kémiai energia formájában raktározódik el a napfény energiája, Az energetikai hasznosítás a légköri szén-dioxid mennyiségét nem növeli, jelentısen kisebb a káros anyag emisszió (CO 2, CO, SO 2, stb.) a fosszilis energiahordozókhoz képest, Nagyban elısegíti az ásványkincsek megırzését, Kedvezı hatással van a vidékfejlesztésre, a munkahelyteremtésre. Biomassza felhasználási lehetıségei: Közvetlenül: tüzeléssel, elıkészítés nélkül, vagy elıkészítés után Közvetve: Kémiai átalakítás után (cseppfolyósítás, elgázosítás), folyékony üzemanyagként vagy éghetı gázként, Alkohollá erjesztés után üzemanyagként, Növényi olajok észterezésével biodízelként, Anaerob fermentálás után biogázként. A biomassza energetikai célú hasznosítására Magyarországon elsısorban a hagyományos agrártermelési ágazatokban keletkezı mezı- és erdıgazdasági melléktermékek és hulladékok felhasználásával, az energetikai erdıgazdaság és az energetikai célú növénytermesztés keretén belül van lehetıség. Fürdık közelében történı elhelyezéskor körültekintıen kell eljárni az égéstermékek, az esetleges kellemetlen szagok miatt, különleges figyelmet kell szentelni az épületek tájolásának, az uralkodó széljárásnak és erısségnek, valamint a település lakóövezetének elhelyezkedésének, ill. újabb beépíthetı területek kijelölésének. Ugyanakkor létezik már nemzetközi példa a biomassza generátor alkalmazására fürdık főtésében, amellyel jelentıs energiaköltséget takarítanak meg. 5

6 5 Vízenergia Megújuló energiaforrások Magyarország mőszakilag hasznosítható vízerı-potenciálja kb MW, amely természetesen jóval több a valóban villamosenergia-termelésre hasznosított vagy hasznosítható vízerı-potenciálnál. A teljes hasznosítás esetén kinyerhetı energia PJ, azaz millió kwh évente. Ezzel szemben jelenleg: A Dunán nincs villamosenergia termelésre szolgáló létesítmény, A Tiszán a - hazai viszonyok között nagynak számító - Tiszalöki Vízerımő és a Kiskörei Vízerımő mőködik 11,5 MW és 28 MW beépített teljesítménnyel, A Dráván jelenleg nincs erımő, A Rábán és a Hernádon, illetve mellékfolyóikon üzemel a hazai kis- és törpe vízerımővek döntı többsége, Egyéb vizeinken mőködı energiatermelı berendezés nincs üzemben. A Duna, a Tisza és a Dráva vízerı-potenciáljának hasznosítása pillanatnyilag nem aktuális feladat. Érdemes viszont áttekinteni a kisvízerı-hasznosítás lehetıségeit, hiszen a privatizáció, az önkormányzatok önálló gazdálkodása és nem utolsósorban az energiaárak rendezése ezt a kérdést elıbb-utóbb napirendre tőzi. A hazai lehetıségek - az esésmagasságokat figyelembe véve - mind kisesésőek, hiszen a létrehozható szintkülönbségek a métert sehol sem haladják meg. Elsısorban a jelenlegi duzzasztómőveknél, ipari vizek visszavezetésénél, tározóknál érdemes az energiatermelés lehetıségét is megvizsgálni, hiszen ilyen helyeken többnyire adott az infrastrukturális háttér, azaz minimális költséggel és építészeti munkával lehet eredményt elérni. Ezzel esetleg a közelben fekvı fürdık energiaigényének egy része is kielégíthetı lehet. 6