Bevezetés. Az 1. táblázat összefoglalóan mutatja a kapcsolt termelés főbb adatainak változását között.

Átírás

1 A nagy hatásfokú, hasznos hőigényen alapuló kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés alkalmazására rendelkezésre álló lehetőségekről Magyarországon (beleértve a nagy hatásfokú kapcsolt energiatermelő mikroegységeket is) (az Európai Parlament és a Tanács 24/8/EK irányelv 6. cikk (1) bekezdésében említett elemeket tartalmazó, a 1. cikk (1) bekezdés szerinti jelentés) 29. október 1

2 Bevezetés Kapcsolt hő- és villamosenergia-termelést (a továbbiakban: KHVT) azokon a helyeken célszerű létesíteni, ahol már meglévő, vagy ténylegesen felmerülő hőigényt tudunk a kapcsolt termeléssel kielégíteni. A kapcsolt termelés alkalmazásának további lehetőségeinél a hőigények felméréséből célszerű kiindulni, majd. meg kell vizsgálni, hogy mely igényeket lehetne kielégíteni a már meglévő kapcsolt kapacitások segítségével, és mely esetekben szükséges új berendezéseket telepíteni. Bizonyos esetekben a korábbi berendezések cseréjére is szükség lehet. Tehát a kapcsolt energiatermelés bővülése legalább három módon lehetséges: a már meglévő rendszerek ki nem használt kapacitásának jobb kihasználása, pl. új hőfogyasztók belépésével; a meglévő berendezések bővítésével, korszerűsítésével; új berendezések telepítésével, esetleg új helyszínek belépésével. A rendelkezésre álló adatok alapján a hőigények és a kapcsolt energiatermelés alakulását két nagy területen vizsgáltuk. Az egyik terület a termelő szektor (ipari termelők), a másik a közcélú szolgáltatások területe. Az 1. táblázat összefoglalóan mutatja a kapcsolt termelés főbb adatainak változását között. 2

3 1. táblázat Üzemelő egységek száma: érték % érték % érték % érték % Közcélú szolgáltatások db , , , ,57 Ipari termelők db 84 3, , , ,43 Összesen: Beépített KHVT villamos kapacitás: Közcélú szolgáltatások MW , , , ,35 Ipari termelők MW 19 1, , , ,65 Összesen: Beépített KHVT hőkapacitás: Közcélú szolgáltatások MW , , , ,74 Ipari termelők MW 92 19, , , ,26 Összesen: Hőfelhasználás Közcélú szolgáltatások TJ , Ipari termelők TJ , Összesen: , , ,57 38, , , Az 1. táblázatból látható, hogy a vizsgált időszakban a működő KHVT berendezések száma, beépített villamos- és hőkapacitása alapján a kapcsolt energiatermelés a közcélú szolgáltatások irányába tolódott el. A hőfelhasználás terén a közcélú szolgáltatás súlya jelentős, részaránya meghaladja a 6%-ot. 1. Hőigények ágazatok szerinti változása Magyarországon között Az ipari ágazatok két csoportba sorolhatók. Az egyikbe azok tartoznak, ahol a vizsgált időszakban alkalmaztak KHVT berendezéseket is, a másodikba pedig azok, amelyekben nem Vásárolt hőigények vizsgálata azon ágazatokban, amelyekben alkalmaztak KHVT berendezéseket között 3

4 Az 2. táblázat az egyes ágazatok által felhasznált vásárolt hő mennyiségének időbeli alakulását mutatja a közötti időszakban. A 3-9. táblázatok pedig az egyes ágazatokban a KHVT terén lejátszódó folyamatokat részletezik. 2. táblázat Vásárolt hőenergia felhasználása a közötti időszakban TJ TJ TJ TJ 27/24 Vegyipar ,27 Nemfémes ásványi termékek gyártása ,95 Élelmiszer, ital, dohány gyártása ,85 Papírgyártás, kiadói, nyomdai tevék ,62 Fémtermékek, gépek, felszerelések ,98 Máshová nem sorolt feldolgozóipar ,56 Szállítás, posta, távközlés n.a. 1,37* Összesen ,2 * Megjegyzés: 26/24 Vegyipar A 3. táblázat a vegyiparban a KHVT terén lejátszódó folyamatot mutatja be. 3. táblázat Vegyipar / 24 Üzemelő egységek száma db ,25 Beépített KHVT villamos kapacitás MW ,261 Termelt villamos-energia GWh ,52 Termelt villamos-energia TJ ,52 Beépített KHVT hőkapacitás MW ,96 Termelt hőenergia TJ ,614 Vásárolt hőenergia TJ ,274 Termelt és vásárolt hőenergia együtt TJ ,66 Bár a beépített KHVT berendezések száma kismértékben nőtt az iparágban, ugyanakkor a berendezésekben beépített villamos- és hőteljesítmény jelentősen csökkent. A termelt villamos- és hőenergia mennyisége közel a felére csökkent, ugyanakkor a termelt és vásárolt hőenergia összege alig változott. A saját termelés csökkenését vásárlásból pótolták. 4

5 Nemfémes ásványi termékek gyártása A 4. táblázat az ebben az ágazatban a KHVT terén lejátszódó folyamatot mutatja be. 4. táblázat Nemfémes ásványi termékek gyártása / 24 Üzemelő egységek száma db 4, Beépített KHVT villamos kapacitás MW 1, Termelt villamos-energia GWh 1, Termelt villamos-energia TJ 36, Beépített KHVT hőkapacitás MW 51, Termelt hőenergia TJ 15, Vásárolt hőenergia TJ ,947 Termelt és vásárolt hőenergia együtt TJ ,98 A kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés megszűnt az iparágban az időszak végére. A hőtermelés megszűnését ellensúlyozza a hő vásárlása. Bár a termelt és vásárolt hőenergia mennyiségének összege az időszak végén kisebb, mint az időszak elején, az utolsó években mégis a hőigény növekedése figyelhető meg. Élelmiszer-, ital- és dohányipar A 5. táblázat az ebben az ágazatban a KHVT terén lejátszódó folyamatot mutatja be. 5. táblázat Élelmiszer-, ital- és dohányipar / 24 Üzemelő egységek száma db ,5 Beépített KHVT villamos kapacitás MW ,291 Termelt villamos-energia GWh ,846 Termelt villamos-energia TJ ,846 Beépített KHVT hőkapacitás MW ,895 Termelt hőenergia TJ ,892 Vásárolt hőenergia TJ ,847 Termelt és vásárolt hőenergia együtt TJ ,881 5

6 Bár a működő kogenerációs berendezések száma, valamint azok beépített villamos teljesítménye nőtt, ugyanakkor a beépített hőteljesítmény csökkent. Valószínűnek látszik, hogy a KHVT berendezések számának növekedése a berendezések egy részének - pl. ellennyomású gőzturbina gázmotorra történt - cseréjével valósult meg. Papír- és nyomdaipar A 6. táblázat a papír- és nyomdaipari ágazatban történt változásokat részletezi. 6. táblázat Papír és nyomdaipar / 24 Üzemelő egységek száma db ,5 Beépített KHVT villamos kapacitás MW ,19 Termelt villamos-energia GWh ,824 Termelt villamos-energia TJ ,824 Beépített KHVT hőkapacitás MW ,277 Termelt hőenergia TJ ,828 Vásárolt hőenergia TJ ,621 Termelt és vásárolt hőenergia együtt TJ ,722 A vizsgált időszakban a működő KHVT berendezések száma, valamint a beépített villamos- és hőkapacitás nagysága kismértékben nőtt. Az összes hőigény csökkent, ezen belül a vásárolt hő menynyisége jelentősen. Fémtermékek, gépek, berendezések gyártása A 7. táblázat az ebben az ágazatban a KHVT terén lejátszódó folyamatot mutatja be. 7. táblázat Fémtermékek, gépek, berendezések / 24 Üzemelő egységek száma db , Beépített KHVT villamos kapacitás MW,4, 8,1 12,5 31,629 Termelt villamos-energia GWh ,584 Termelt villamos-energia TJ ,584 Beépített KHVT hőkapacitás MW,5, 7,8 14,9 27,594 Termelt hőenergia TJ ,959 Vásárolt hőenergia TJ ,982 Termelt és vásárolt hőenergia együtt TJ ,74 6

7 Ebben az iparágban látványosan nőtt a működő KHVT berendezések száma, valamint az ezekben beépített villamos- és hőteljesítmény. Ennek köszönhetően jelentősen nőtt a saját termelésű hő menynyisége, amely ennek ellenére is csak kis részét elégíti ki a teljes hőigénynek. Máshová nem sorolt iparágak A 8. táblázat a máshova nem sorolt iparágakban a KHVT terén lejátszódó folyamatot mutatja be. 8. táblázat Máshová nem sorolt iparágak / 24 Üzemelő egységek száma db ,333 Beépített KHVT villamos kapacitás MW 3,2 2,2 11,9 2,4 6,393 Termelt villamos-energia GWh ,617 Termelt villamos-energia TJ ,617 Beépített KHVT hőkapacitás MW 3,4 7, 14,5 29,2 8,473 Termelt hőenergia TJ ,331 Vásárolt hőenergia TJ ,56 Termelt és vásárolt hőenergia együtt TJ ,472 Ez a kategória több különböző iparágat foglal magában. Az adatokból látható, hogy látványosan nőtt a működő KHVT berendezések száma, valamint a beépített villamos- és hőteljesítmény. A termelt hő mennyisége jelentősen növekedett, miközben a vásárolt hőenergia mennyisége közel a felére esett vissza. Szállítás, posta, távközlés A 9. táblázat az ebben az iparágban a KHVT terén lejátszódó folyamatot mutatja be. 9. táblázat Szállítás, posta, távközlés / 24 Üzemelő egységek száma db ,129 Beépített KHVT villamos kapacitás MW 49,1 112,1 5,2 2,3,47 Termelt villamos-energia GWh ,34 Termelt villamos-energia TJ ,34 Beépített KHVT hőkapacitás MW 6,7 136,1 7,2 3,7,61 Termelt hőenergia TJ ,41 7

8 Vásárolt hőenergia TJ n.a., Termelt és vásárolt hőenergia együtt TJ ,28 Az ebbe a gyűjtő kategóriába tartozó tevékenységek esetén mind a működő KHVT berendezések száma, mind a beépített villamos- és hő-kapacitások drasztikusan csökkentek. A kapacitások lecsökkenése a termelt hő- és villamos-energia mennyiségében is megmutatkozik Vásárolt hőigények vizsgálata azon ágazatokban, amelyekben nem alkalmaztak KHVT berendezéseket között Azon ágazatok vásárolt hő felhasználását, amelyekben nem használnak KHVT berendezéseket, a 1. táblázat szemlélteti. 1. táblázat Vásárolt hőenergia felhasználása a /24 27 közötti időszakban [TJ] Textília, textiláru gyártása ,24 Bőr, bőrtermék, lábbeli gyártása ,88 Fafeldolgozás , Kokszgyártás, kőolaj-feldolgozás ,82 Járműgyártás ,5 Vízgazdálkodás ,87 Építőipar ,95 Mezőgazdaság n.a. A 1. táblázatból látható, hogy azokban az ágazatokban, ahol nem használnak KHVT berendezéseket, mindenhol lecsökkent a vásárolt hő mennyisége a vizsgált időszakban. A csökkenés mértéke alapján három kategóriába lehet sorolni az egyes ágazatokat: a. Nagymértékű (1% 75%) a csökkenés a fafeldolgozás és a textiláru gyártása terén. b. Közepes mértékű (75% - 25%) a csökkenés a járműgyártásban és a mezőgazdaságban. c. Kismértékű (25% - %) a csökkenés bőráruk gyártása, a kőolaj feldolgozása, a vízgazdálkodás és az építőipar terén. 8

9 A kőolaj-feldolgozás területét leszámítva a vásárolt hőre az igény vagy olyan kicsi, vagy olyan mértékben csökkent, hogy nem tűnik indokoltnak KHVT berendezések üzembe helyezése. A kőolaj-feldolgozás egyrészt nagy hőmennyiséget igényel, ez az igény csak kis mértékben csökkent az időszakban, ráadásul koncentráltan jelentkezik. Ugyanakkor a kőolaj-feldolgozás ágazatban felhasznált hő kapcsoltan termelt erőműből származik. 2. Közcélú szolgáltatások hőigényének vizsgálata között A közcélú szolgáltatások legnagyobb - vásárolt hő iránti igénnyel rendelkező - területe a távhőszolgáltatás. A 11. táblázat mutatja be a közcélú szolgáltatások terén a beépített kapacitások változását között 11. táblázat Közcélú szolgáltatások /24 Üzemelő egységek száma [db] ,76 Beépített KHVT villamos kapacitás [MW] ,32 Beépített KHVT hőkapacitás [MW] ,5 A 11. táblázatból látszik, hogy a beépített villamos kapacitások nagyságának növekedése jelentősen meghaladta a beépített hőkapacitások nagyságának növekedését. Az elmúlt években több száz MW villamos teljesítményű gázmotoros erőmű lépett üzembe Kapcsolt energiatermelés a távhőszolgáltatásban A kapcsolt energiatermelés létének alapja, feltétele a megfelelő hőigény, ezért hazai viszonylatban a kapcsolt energiatermelés legnagyobb és tartósan fennmaradó területe a közcélú hőszolgáltatás. A hőszolgáltatási szektorban értékesített hő mennyiségének változása a vizsgált időszakban kiolvasható a 12. táblázatból. 9

10 12. táblázat A hőszolgáltatási szektorban a rendszerszintű értékesített hő Év /24 Értékesített összes hő TJ ,86 Lakossági hőigény TJ ,92 Gázmotorban termelt hő TJ ,84 Átlaghőmérséklettől való eltérés a fűtési idényben C +,5 -,49 +,51 +1,84 A hő iránti igény csökkenése egyrészt az ipari hőigény visszaesésének, illetve megszűnésének, másrészt a lakossági hőigény csökkenésének a következménye. A lakossági hőigény csökkenése az alábbi tényezőkre vezethetők vissza: az energiaárak növekedésével a lakosság egyre takarékosabb módon használja fel a hőt; a lakások hőveszteségének csökkentése érdekében sok épületnél megtörtént a nyílászárók cseréje, a külső hőszigetelés felrakása, valamint a fűtési rendszer korszerűsítése, a fűtés szabályozhatóvá tétele; az éves átlaghőmérséklet növekedésével csökkent a fűtési célú hőigény; néhány kisebb távhőszolgáltató rendszer megszűnt, ezeknél a lakásokat gázfűtésre állították át. A távhőszolgáltatói szektoron belül a kapcsolt energiatermelő berendezések beépített kapacitásának további bővülését három tényező befolyásolja: a 12. táblázat bemutatta, hogy a hőigények a távhőszolgáltatók hőpiacán csökkenő tendenciát mutatnak mind az ipari, mind a lakossági hőigények terén; a hőtermelést döntő mértékben már most is KHVT berendezésekben végzik és azon hőigények nagy részének kielégítése, amelyeket jelenleg még nem kapcsolt termelésből biztosítanak, részben megoldható a jelenlegi berendezések kihasználtságának fokozásával; 1

11 a KHVT berendezések, azon belül is a gázmotorok beépített kapacitása jelentősen felfutott az utóbbi években. Az említett tényezők miatt úgy látjuk, hogy a beépített KHVT kapacitások növekedése le fog lassulni. A távhőszolgáltatás keretében értékesített összes hő TJ volt 23-ban, amelynek 67%-át villamosenergia-termeléssel kapcsoltan állították elő. Ez az érték 2-ben még csak mintegy 57%-ot tett ki. A növekmény részben annak a következménye, hogy a korábbi kisebb egységek helyére beépített kombinált ciklusú blokkok megnövelték a nagy erőművekben a kapcsoltan kiadott hő arányát, másrészt számos, a korábban kapcsolt energiatermelés nélküli fűtőművekbe gázmotorokat telepítettek. Az 1. ábra közötti időszakban mutatja be a gázmotoros erőművek éves beépített kapacitását és az összesített kapacitást is. Amint az ábrán látható, az évi villamos energia törvény hatályba lépését követően indult el a fejlődés, majd a 21. évi villamos energia törvény alkalmazását követően igen dinamikus, mintegy 9 MW/év ütemű növekedés valósult meg a gázmotoros villamos kapacitások területén. 1. számú ábra A gázmotoros kapcsolt villamos kapacitások fejlődése között Beépített teljesítmény [MW] Első Villamosenergia Törvény (1994) Beépített teljesítmény Összteljesítmény Második Villamosenergia Törvény (21) Összteljesítmény [MW] Év A gázmotorok villamos kapacitásának felhasználási célonkénti megoszlását a 2. ábra szemlélteti. 11

12 2. számú ábra A gázmotorok villamos kapacitásának felhasználási célonkénti megoszlása A felhasználási célokat elemezve megállapítható, hogy a beépített teljesítmény 76%-a, azaz több mint 31 MW villamos kapacitás a távhőellátó rendszerekbe épült be. Ez annak köszönhető, hogy a távhőellátás igen elterjedt Magyarországon.. A kisteljesítményű gázturbinás kapcsolt kapacitások területén is felmutatható fejlődés, de ennek mind nagysága, mind pedig dinamikája messze elmarad a gázmotorokkal szemben. Az elmúlt 15 évben gázturbinás kisteljesítményű erőművi egységek kisebb mértékű elterjedésének az oka az volt, hogy a kisteljesítményű egységek esetén a legnagyobb alkalmazási terület a távhőellátás, ezen belül is a kisés közepes méretű távhőrendszerek, ahol maximum néhány 1 MW villamos teljesítmény tartományban a gázmotorok egyértelmű gazdasági előnyt biztosítottak az adott teljesítményhez tartozó magasabb villamos hatásfok miatt. 12

13 2.2. Kapcsolt energiatermelés az egyéb közcélú szolgáltatásokban A 13. táblázat adatai alapján a kommunális szektorban egyértelműen nőtt az értékesített hő mennyisége a közötti időszakban. 13. táblázat Vásárolt hő mennyisége [TJ] /24 Kommunális és egyéb fogyasztók ,14 A kommunális és egyéb fogyasztók hőigényének jelentős részét már kapcsolt termelésből elégítik ki, illetve kapcsoltan termelt erőművektől vásárolják. Az épületenergetika területén található még számos olyan meglévő hőigény, amelyet hagyományos módon elégítenek ki. 3. KHVT berendezések beépített kapacitásinak, hő- és villamosenergia-termelésének, valamint kihasználási óraszámának alakulása közötti időszakban A Magyarországon működő KHVT berendezések beépített teljesítményeinek, termelt villamos- és hőenergiáinak, valamint a fajlagos kapcsolt villamosenergia-termelési mutató (σ) alakulását a vizsgált időszakban a 14. táblázat mutatja be. 14. táblázat KHVT berendezések összesített adatai Összevont adatok /24 Összes beépített villamos kapacitás [MW] ,26 Összes beépített hőkapacitás [MW] ,95 Összes villamosenergia-termelés [GWh] ,42 Összes villamosenergia-termelés [TJ] ,42 Összes hőenergia termelés [TJ] ,4 σ,46,53,62,63 1,36 13

14 A 14. táblázatban felfigyelhetünk arra az érdekességre, hogy miközben a beépített kapcsolt villamos kapacitás 26%-kal, a villamosenergia-termelés pedig 42%-kal nőtt a vizsgált időszakban, addig a beépített kapcsolt hőkapacitás 5%-kal csökkent, a kapcsoltan termelt hő mennyisége pedig 4%-kal nőtt, azaz stagnált. A fajlagos villamosenergiatermelési mutató (szigma) értéke 36%-kal nőtt. Megállapítható, hogy az újonnan üzembe helyezett KHVT egységeken belül egyre nagyobb arányt képvisel a villamosenergia-termelés, miközben a hőtermelés stagnál. A fajlagos villamosenergiatermelési mutató az elmúlt években történő javulása a kapcsoltan termelő erőműpark technológiai fejlődésével, átalakulásával függ össze. A távfűtés kezdetén Budapesten az ellennyomású gőzturbinák esetén,2 volt majd a gőzturbinák kezdő paramétereinek emelését követően,45-re növekedett. A kombinált ciklusú gáz- és gőzturbina esetében a szigma értéke,95, a belső égésű motor (gázmotor) esetében pedig,75. Jelenleg több magas szigma értékkel termelő - olyan kombinált ciklusú (gáz- és gőzturbina) erőmű működik ( Kispesti Erőmű, Újpesti Erőmű, Kelenföldi Erőmű, Csepeli Áramtermelő Erőmű, Nyíregyházi Kombinált Ciklusú Erőmű, Debreceni Kombinált Ciklusú Erőmű, Miskolci Kombinált Ciklusú Erőmű, MVM Észak-Buda Kombinált Ciklusú Erőmű), amelyek egy része a nevezett időszak alatt lépett üzembe. Az elmúlt években üzembe lépett több száz MW teljesítményű gázmotor is javította a szigma értékét. A szigma javulása a korszerűbb technológiából adódik, a hasznos hőigény arányát ez nem csökkenti. A 15. és a 16. táblázatok mutatják be a KHVT berendezések hőtermelési üzemi működési óraszámait a vizsgált időszakban. 15. táblázat 75%-nál jobb hatásfokú KHVT berendezések üzemi működési óraszáma [h] Típus szerint Kombinált ciklusú erőmű (hatásfok>=8%) Gázturbina hőcserélővel Belsőégésű motor Gőz: ellennyomásos turbina Gőz: megcsapolásos/elvételes kondenzációs turbina (hatásfok>=8%) n.a

15 16. táblázat 75%-nál rosszabb hatásfokú KHVT berendezések üzemi működési óraszáma [h] Típus szerint Kombinált ciklusú erőmű (hatásfok < 8%) Gázturbina hőcserélővel n.a Belsőégésű motor Gőz: ellennyomásos turbina Gőz: megcsapolásos/elvételes kondenzációs turbina (hatásfok < 8%) A beépített kapacitások, a termelt hőenergia mennyiségek, valamint az éves üzemi működési óraszámok idősorának vizsgálata alapján megállapítható, hogy a jelenleg működő kapcsolt berendezések üzemi működési óraszáma a hatásfok <75% esetében alacsony, a hatásfok >= 75% estében jóval magasabb, amely a primer tüzelőanyag-felhasználás szempontjából kedvező. A mikroegységek (5 kva-nál kisebb kapcsolt berendezések) esetében a szabályozás minden területen lehetőséget biztosít a bevezetésére, nem engedélyköteles a létesítése és az üzemeltetése. A mikroegység által termelt villamos energia kötelező átvételéről jogszabály gondoskodik. Jelenleg néhány tíz üzemel. Az ipar még nem készült fel a mikroegységek gyártására és forgalmazására, ezért sem a lakosság, sem a kis és középvállalkozások körében nem terjedt még el, 3-5 éven belül várható jelentősebb felfutásuk. 15

16 4.Összefoglalás Magyarországon a hőfelhasználás az elmúlt években kismértékben csökkent. Az ipari ágazatok hőfelhasználása - amely részaránya közel 4% az összes hőfelhasználásból - az ipari termelés alakulásával szinkronban csökkent, jelentős változás a közeli években nem várható. A közcélú szolgáltatás és elsősorban a távhőszolgáltatás hőigényének súlya jelentős, részaránya az összes hőfelhasználáson belül meghaladja a 6%-ot. A távhőszolgáltatás hőigénye stagnált, illetve kismértékben csökkent, ez elsősorban a jobb hőfelhasználással (lakások hőszigetelése, mérés és szabályozás elterjedése stb.) függ össze. A hőigények alakulásán belül a távhőszolgáltatásban a hőigény 65-7%-át villamos energiával kapcsoltan állítják elő egyre jobb hatásfokú és korszerűbb berendezésekben. Mindebből következik, hogy a kapcsolt termelés növekedési üteme a jövőben csökken. A következő területeken várható a KHVT berendezések számának és beépített kapacitásának növekedése: új építésű lakóparkok; bevásárlóközpontok; új építésű irodaházak; raktárak, logisztikai központok; egyetemek, főiskolák, kórházak. Jelenleg, és a közeljövőben döntő mértékben a kapcsolt termelés földgáz energiahordozó alapú, de már számottevő a megújuló energiahordozók aránya is, amelynek fokozatos növekedése várható. (A statisztikai adatokat az Energia Központ Nonprofit Kft. szolgáltatta.) 16