FENNTARTHATÓ ENERGIAGAZDÁLKODÁS ÉS MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK ALKALMAZÁSA VIDÉKEN

Átírás

1 FENNTARTHATÓ ENERGIAGAZDÁLKODÁS ÉS MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK ALKALMAZÁSA VIDÉKEN ENEREA Észak-Alföldi Regionális Energia Ügynökség Nonprofit Kft.

2 A projekt a Magyar Nemzeti Vidéki Hálózat Elnökségének értékelése és javaslata alapján, az Európai Mezőgazdasági Vidékfejlesztési Alap társfinanszírozásában megvalósuló intézkedések Irányító Hatóságának jóváhagyásával készült. Szerződésszám: 1981/2013/NAKVI Azonosítószám: 384 Európai Mezőgazdasági Vidékfejlesztési Alap: a vidéki területekbe beruházó Európa Szerzők: Dr. Egri Imre Jónás Imre Matusz Ildikó Vámosi Gábor Szerkesztette: Matusz Ildikó Lektorálta: prof. Dr. Göőz Lajos Lengyel Barnabás Mihály ISBN Kiadja: ENEREA Észak-Alföldi Regionális Energia Ügynökség Nonprofit Kft Nyíregyháza, Sóstói út 31/B., A épület, III/345. Felelős kiadó: Vámosi Gábor ügyvezető igazgató Előkészítés, nyomda: Sprint Nyomdaipari Kft., Miskolc Minden jog fenntartva ENEREA «

3 Tartalom 1. Előszó Az Észak-Alföldi régió energetikai adottságai Az Észak-Alföldi régióban működő nonprofit energetikai szervezetek Megújuló energiaforrások és technológiai alkalmazásuk ismertetése Napenergia és alkalmazása Szélenergia és alkalmazása Geotermikus energia és alkalmazása Biomassza és alkalmazása Vízenergia és alkalmazása Energiatakarékossági tanácsok Fűtés és szellőztetés Hideg és meleg víz Mosás-szárítás Konyha Elektromos berendezések Világítás Légkondicionálás Rezsicsökkentő beruházások Épületek hőszigetelése Árnyékolástechnika, energiagyűjtő falak, terek Fűtési rendszerek Épületek energetikai tanúsítása Megvalósult jó gyakorlatok Energetikai alapfogalmak...47 Felhasznált irodalom...50 «tartalom 3

4 «1. Előszó 1. Előszó Napjainkban igen fontos szerepet kap a megújuló energiák hasznosítása, az energiahatékonyság növelése, az energiaracionalizálás és ezzel együtt a helyi erőforrások fenntartható, környezetbarát hasznosítása. Minden gazdasági-társadalmi szereplőnek egyre kevesebb forrásból kell gazdálkodását megvalósítania. Az energiagazdálkodás racionalizálása, az energiahatékonysági beruházások megvalósítása, illetve a megújuló energiaforrások minél szélesebb körben való alkalmazása kiváló eszköz lehet mind önkormányzati, vállalkozási vagy háztartási szinten az energiaköltségek csökkentéséhez, azaz a rezsikiadások optimális szintre való redukálásához. A fejlődéssel együtt jár az energiafelhasználás növekedése. A társadalom az energiaigényének kielégítésére mindig megtalálta a megoldást. Azonban az energetika új megoldásainak térhódítása a kezdetekben akadályokba ütközhet. Adódhat ez abból, hogy aggodalmak fogalmazódnak meg, illetve információhiány van az új műszaki megoldásokkal kapcsolatban. A kiadvány célja, hogy a regionális szereplőket olyan információkhoz juttassa, amely segíti a településeket, vállalkozásokat és a lakosságot egyaránt a megújuló energiaforrások felhasználása és az energiahatékonyság jegyében a természeti adottságok optimális, gazdaságos és környezetbarát kihasználásában, ezzel hosszú távon hozzájárulva az országos, regionális és nemzetközi energetikai célok eléréséhez, rövid távon pedig a települések és a vidék fenntartható fejlődéséhez. Továbbá az információ átadáson keresztül közvetve kívánunk hozzájárulni az Észak-Alföldi régió megújuló energia potenciáljának jobb kihasználásához, valamint az alternatív energiaforrások részarányának növeléséhez a hazai energiafelhasználáson belül. kívánja, szerepet vállalva a helyi erőforrások fenntartható hasznosítása és a környezetvédelem területén. A helyben történő energiatermelés és -felhasználás, illetve az intézmények hatékony energiagazdálkodása kiemelt mértékben járul hozzá ahhoz, hogy a szervezetek gazdálkodása kiegyensúlyozott és tervezhető legyen. A kiadvány megjelentetésével is az a célunk, hogy az ENEREA minél szélesebb körben nyújtsunk tájékoztatást a megújuló energiaforrások szerepéről, jelentőségéről, hasznosságáról, lehetőségeiről, mely jelenleg még nem kapott kellő mértékű figyelmet, elsősorban a vidéki országrészekben. Az energiatudatos fejlődéshez aktív szerepvállalásra van szükség, az ENEREA Észak-Alföldi Regionális Energia Ügynökség felvállalta ezt a feladatot és lehetőségeihez mérten, kezdeményezéseivel, programjaival igyekszik az energiatakarékos szemléletmódot terjeszteni, felhívni a figyelmet az energiaracionalizálásra, megismertetni a megújuló energiaforrásokban rejlő lehetőségeket. Az energetikával, energiatudatossággal kapcsolatos döntéseket meg kell hozni háztartási-lakossági, vállalkozási, intézményi, sőt politikai szinten is. Az energiatudatosságra történő nevelésnek része kell lennie az oktatási-képzésiköznevelési programnak is! Ez azonban nagyfokú hozzáértést, szakmai gondosságot, felelősséget és megfelelő (hazai és külföldi) tájékozottságot követel. Ez a kiadvány ehhez kíván megbízható segítséget nyújtani Önnek, Önöknek! Olvassa érdeklődéssel kiadványunkat, hiszen tudja - A megújuló energiaforrás a jövő energiája a jelenkor számára! Az ENEREA Észak-Alföldi Regionális Energia Ügynökség elkötelezett az energiahatékonyság és a megújuló energiaforrások hasznosítása-alkalmazása iránt és ezt kommunikálni is Vámosi Gábor igazgató ENEREA Észak-Alföldi Regionális Energia Ügynökség 4 «

5 2. Az Észak-Alföldi régió energetikai adottságai Az Észak-Alföldi régió elhelyezkedése (Forrás: Az Észak Alföldi régióban a hazai fosszilis erőművek teljesítményének 2%-a, míg a megújuló energiaforrásokat alkalmazó erőművek közül 5% található. Ez részben a természetföldrajzi viszonyokra vezethető vissza. A megújuló energiaforrások felhasználása tekintetében még nagy lehetőségek rejlenek a régiónkban. Az Észak Alföldi régió fosszilis erőműveinek teljesítménye majdnem négyszerese a megújuló erőművek teljesítményének. Egy 95 MW teljesítményű szénhidrogén erőmű és több kisebb megújulós erőmű termel villamos energiát, melyek teljesítménye összesen 25 MW. Az erőművek többsége biogázra települt, két szélerőmű, egy biomassza alapú erőmű és majdnem a felét a 25 MW-nak a Tiszalöki Vízerőmű adja. Adatok az Észak-Alföldi régióról: Terület: km 2 Népesség: ezer fő Megyéi: Szabolcs-Szatmár-Bereg, Hajdú-Bihar, Jász-Nagykun- Szolnok Települések száma: 389 Városok száma: 64 Kistérségek száma: 28 Napenergia A térségben közel 100 éve van direkt-sugárzás mérés, míg globál sugárzás 2 helyen 1955-től. A napos órák száma megközelítőleg 2000 óra/év (50 évi átlagérték). A globális sugárzás évi összege: MJ/m 2. A területen kiépített napkollektorok, valamint fotovillamos, PV rendszerek száma elenyésző. Napelemes rendszer Hazánkban a déli országrészek a legnaposabbak. Fontos azonban leszögezni, hogy a napsütés szempontjából Magyarország legkedvezőbb és legkedvezőtlenebb helye között a különbség mindössze kb. 8%. Ez tehát azt jelenti, hogy hazánk területén belül a napsütés szempontjából nincsenek lényeges, a napenergia-hasznosító rendszerek működését döntően befolyásoló különbségek. «2. Az Észak-alföldi régió energetikai adottságai 5

6 «2. Az Észak-alföldi régió energetikai adottságai Szélenergia A hazai szélenergia-hasznosítás évről-évre növekszik. Fontos megjegyezni, hogy a hazai telepítésű szélerőművek nagyobb teljesítményű éppen ezért drágább rendszerek. Kis kapacitású, csak a helyi kisgazdaságok energiaellátását biztosító rendszerek száma elenyésző. Szélerőgép (Forrás: A térségben számos helyen volt szélsebesség mérés (Záhony, Napkor, Kisvárda, Nyíregyháza). A későbbi országos mérésekből is megállapítható, hogy a térségben, 5,5-6 m/ sec értékekkel lehet számolni. Lehetőség nyílik több helyen is szélfarmok telepítésére, figyelembe véve a környezetvédelmi előírásokat és a hálózati betáplálás lehetőségét. Geotermikus energia Magyarországot geotermikus energia szempontjából nagyhatalomnak tekintik. A geotermikus gradiens 5-7 C/km, a hőfoklépcső rendkívül kedvező. Területünkön lefelé haladva általában 13 méterenként nő a hőmérséklet 1 C-kal. Ugyanakkor, ha átlépünk a Kárpátokon, akkor már számos helyen 52 métert kell lefelé haladni ahhoz, hogy 1 C-kal magasabb kőzethőmérsékleteket mérhessünk. A geofizikai mérések igazolják ezt a rendkívül magas hőáramot, aminek a sűrűsége világ átlagban 50 kw/km 2, míg nálunk ez az érték majdnem duplája. Hazánkban 1300 hőforrás ismert, ebből ma már több ezer lakást látnak el távfűtési rendszerekben meleg vízzel és fűtéssel. A geotermikus energia hasznosítását illetően a legnagyobb hányadot a balneológia és a mezőgazdasági hasznosítás képezi. A talaj közeli szélviszonyokat alacsony indítási sebességű szélerőgépek és kisebb szélgenerátorok már hatékonyan tudják hasznosítani, azonban az ipari méretű, villamosenergia-hálózatra termelő szélerőművek gazdaságos üzemeléséhez m magasságban fújó szelek biztosítanak elegendő energiát, szélerőgépekhez viszont m a legmegfelelőbb magasság. Hőszivattyú és egyéb megújuló energiaforrások alkalmazása 6 «

7 Az Észak-alföldi régió területén a Dél-alföldihez hasonló, nagyon magas hőértékű vizeket most még kevésbé tudunk feltárni. Azonban a kutatások reménybeliek. Az Alföldön a legjelentősebb felfedezés a Pávai Vajna Ferenchez köthető hajdúszoboszlói hévíztároló volt ben 1080 méter mélységből tárták fel a 78 C-os hévizet. Számos minősített gyógyvízzel is rendelkezünk: Hajdúszoboszló, Kisvárda, Nyíregyháza, Nagykálló, Hajdúhadház, Balmazújváros, Debrecen, Hajdúszovát, Beregfürdő, Püspökladány, Túrkeve, Cserkeszőlő (85 C), Szolnok, stb. A régió területén több mint 200 termál kút hasznosítására volna lehetőség. Sajnos a kutak többségét nem hasznosítjuk gazdaságosan. Olyan kút is van, hogy ¾ millió liter, 73 Cos víz folyik el a Tiszába több, mint 20 éve, kihasználatlanul. Ezeknek a vizeknek a minősége gyógyászatra is alkalmas. A kutak hasznosítása jelentős energia megtakarítást jelentene a kommunális hasznosításban (fűtés, melegvíz-ellátás). De sajnos ezt a beruházási tőke hiánya gátolja. A termálvizeket is kitűnően lehetne felhasználni a mezőgazdaságban üvegházak, melegházak, talaj fűtésére, aszalásra, termények szárítására, gombatermelésre. Igen gazdaságos világszerte az intenzív hal- és ráktenyésztés termálvízzel (0,6 ha-ról évi 120 t halat is lehet tenyészteni). De ugyanakkor lehet hűtőházak üzemelésére is hasznosítani ezt a hőt, erre száz éves kidolgozott technológiák állnak rendelkezésre. Jelenleg mezőgazdasági alkalmazásban 193 kút vesz részt. Országosan a legtöbb kutat gyógyászati célra alkalmazzuk. A gyógyfürdői felhasználásban 289 kút szerepel. Ez a leggazdaságosabb területe a hévíz-hasznosításnak. Összefoglalva: igen kedvezőek a geotermális viszonyok (12-13 m/ C a geotermikus gradiens), de sajnos a kutak kihasználási foka mégis csak 5% körüli. Biomassza Több ezer hektár parlagterület található a régióban, amely alkalmas biomassza termelésre. Az erdőgazdasági, faipari hulladék felhasználása is csak részben van megoldva. A gabonaféléknél a fő- és melléktermékek aránya 50-50%, míg az erdőgazdaságban a kitermelt faanyag kb. 22%-a melléktermék. Az országban az évi bálázott szalma mennyiség évente 4,5-7,5 millió tonna, ennek ellenére még egyetlen szalmaerőmű sem működik az országban. Három jelentősebb biomasszát felhasználó üzem van a régióban: a nyírbátori vegyes üzemű m 3 /nap biogázt termel, a villamos áram kapacitása 2600 kw; A szakolyi üzem 19,8 MW villamos teljesítményű, a működtetése nem tisztázott, továbbá Mátészalkán is működik egy biodízel üzem. Fiatal energiafűz ültetvény (Forrás: A bio alkohol és biodízel előállításának jó lehetőségei vannak a térségben. A svéd tapasztalatokat felhasználva fűzféléket (salix) lehetne termelni a hasznosítatlan és folyami árterületeken. Ezt motorhajtóanyag: etanol előállítására lehet hasznosítani, de a lignocellulóz alapú termelés jövője a legígéretesebb. «2. Az Észak-alföldi régió energetikai adottságai 7

8 «2. Az Észak-alföldi régió energetikai adottságai Vízenergia Magyarország műszakilag hasznosítható vízerő potenciálja kb MW, amely természetesen jóval több a valóban villamosenergia-termelésre hasznosított potenciálnál. A %-os megoszlás az alábbiak szerint alakul: a teljes hasznosítás esetén kinyerhető energia PJ, azaz millió kwh évente. Ezzel szemben a valóság az, hogy a Duna, a Tisza és a Dráva vízerő-potenciáljának hasznosítása pillanatnyilag nem élvez prioritást. A Tiszalöki Vízerőmű (Forrás: A hazai vízenergia lehetőségek mind kisesésűek, mivel a létrehozható szintkülönbségek a métert nem haladják meg. A hazai kis- és törpe- vízerőműveink nagy része a kedvező hidrológiai és topográfiai adottságokkal rendelkező vidékeken üzemel. 3. Az Észak-Alföldi régióban működő nonprofit energetikai szervezetek ENEREA Észak-Alföldi Regionális Energia Ügynökség Nonprofit Kft. Az Észak-Alföldi Regionális Energia Ügynökség 2009 márciusában alakult az Intelligens Energia Európa Program támogatásával, mely hazánkban az első, és eddigi egyetlen energia ügynökség. Az Ügynökség működésének célja alapvetően az új és megújuló energiaforrások felhasználásának növelése, az energiahatékonyság elősegítése, az energiaforrások racionális felhasználásának támogatása, valamint az energiadiverzifikáció megvalósítása az Észak-alföldi régióban, ezzel elősegítve a hazai energiapolitika célkitűzéseinek megvalósulását. Bizonyított tény, hogy azok a területek/régiók, ahol olyan szervezetek (pl. energia ügynökségek, innovációs ügynökségek) működnek, melyek felkarolják a megújuló energia és az energiahatékonyság témakörét, ott az országos átlagnál nagyobb mértékűek a megújuló energetikai beruházások, mint ahogy ez az Észak-alföldi régióban is megmutatkozik. Ennek egyik oka, hogy programjaink és tevékenységünk által jelentősen nő az energiatudatosság a lakosság körében, a vállalkozásoknál és az önkormányzatoknál egyaránt, így tisztában vannak ennek jelentőségével és fontosságával is. A gazdasági- társadalmi szereplők nem csupán a környezeti előnyöket látják, hanem a megtakarítások lehetőségét is, ezért hajlandóak beruházni, mely sokak számára a fennmaradást segítheti elő. Működési területünk elsősorban az Észak-alföldi régióra terjed ki. Azonban, mint az ország egyetlen regionális energia 8 «

9 ügynöksége, egyéb térségekből is érkeznek hozzánk megkeresések, úgymint az Észak-magyarországi, a Dél-dunántúli, illetve a Dél-alföldi régiókból. Tevékenységünk során partnerséget építettünk ki az Északalföldi régió önkormányzataival, vállalatokkal, szakmai szervezetekkel, egyesületekkel, iskolákkal és az energiahatékonyságra nyitott lakossággal. Az ENEREA tevékenységei, programjai Regionális energia stratégia ben az Ügynökség elkészítette az Észak-alföldi régió energia stratégiáját, melyben feltárta a régió helyzetét és a legnagyobb potenciált magában rejtő energetikai lehetőségeket. Fenntartható Energetikai Akciótervek (SEAP) - Az Ügynökség az országban egyedülálló módon 14 település energetikai akciótervét készítette el, többek között Martfű, Eger, Sárospatak, Tokaj és Tiszaújváros városok számára. Energetikai képzések - Az Ügynökség által megvalósított, megújuló energiákra és energiahatékonyságra alapozott továbbképzések alapvető fontosságúak a tájékoztatás, az öko-szemléletformálás, valamint a régió munkanélküliségi problémáinak megoldásában. Energia Kávéház - Egyik legnépszerűbb rendezvénysorozatunk, melynek keretében a szakma iránt érdeklődők egy kávé mellett, adott energetikai témában folytathatnak kötetlen szakmai beszélgetést. Pályázati tanácsadás - Mindennapi munkánk során szakmai tájékoztatást nyújtunk vállalkozók, önkormányzatok, magánszemélyek részére pályázati forrásokról, illetve segítséget nyújtunk pályázatok elkészítésében. Többek között KEOP, ZBR és fűtéskorszerűsítési pályázatban működtünk közre sikeresen tanácsadóként, melynek eredményeként számos megújuló energetikai beruházás valósult meg a régióban. «3. energetikai szervezetek Energetikai kiállításon való részvétel Kistérségi és települési energia stratégiák - A kistérségi és települési szintű tervezésnél a helyi, speciális adottságok figyelembe vétele lehetővé teszi, hogy 100 %-osan a helyi igényeket kielégítő fejlesztések valósuljanak meg. Az ENE- REA több kistérségi és települési energia stratégia kidolgozását végezte el sikeresen. Hírlevél - Az ENEREA alapítása óta havi rendszerességgel megjelenő Energia Hírlevél elektronikus formában jelenik meg és eljuttatjuk több, mint 1000 partnerszervezetnek. A hírlevélben beszámolunk többek között az Energia Ügynökség programjairól, aktuális eseményekről, pályázati lehetőségekről, energetikai újdonságokról és érdekességekről, megvalósult beruházásokról, jó gyakorlatokról. Célunk, hogy tájékoztassuk a nagyközönséget és hiteles információkkal elősegítsük a megújuló energiaforrások alkalmazásának elterjedését tavaszától jelentetjük meg az Energlobe News nemzetközi hírlevelet, melyben európai energia ügynökségekkel együttműködve európai szintű híreket, jó gyakorlatok megvalósulását, egy-egy energia ügynökség munkáját, beruházásokat mutatunk be. Iratkozzon fel hírleveleinkre! 9

10 «3. energetikai szervezetek Szakmai konferenciák, rendezvények - A tájékoztatás és szemléletformálás jegyében rendszeresen szervezünk energetikával, megújuló energia felhasználással kapcsolatos konferenciákat, workshopokat. Az egyik legnépszerűbb rendezvényünk az évente megrendezésre kerülő Észak- Alföldi Önkormányzati Energia Nap, ahol tájékoztatjuk a régió önkormányzatainak vezetőit az aktuális energetikai pályázatokról, fejlesztési lehetőségekről, amelyekkel az önkormányzatok rezsicsökkentést valósíthatnak meg, továbbá információt szerezhetnek, hogy hogyan tegyék településüket zöldebbé, élhetővé. Nemzetközi pályázatok - Az Ügynökség egyre több nemzetközi pályázatban vesz részt partnerként, (INTER- REG IVC Program, South-East Europe Programme), emellett folyamatosan nyújtunk be pályázatokat az Intelligens Energia Európa Program pályázataira is. Célunk, hogy a nemzetközi good practice -t megismerjük és hazai környezetbe átültessük. Webrezsi - Egy internet alapú nyilvántartó rendszer. A program segítségével az önkormányzatok rögzíthetik épületeik éves fogyasztási adatait. A program számos funkciójának köszönhetően a költségek alakulása egyszerűen követhető, emellett az adatok szükségesek az energetikai pályázatokhoz, a számítások elvégzéséhez. Bízunk benne, hogy felkeltettük érdeklődését az energiaracionalizálás területén, illetve Ön és intézménye is szerepet vállal a jövőben a környezeti fenntarthatóság érdekében a megújuló energiaforrások alkalmazásával! Forduljon hozzánk bizalommal! ENEREA Észak Alföldi Regionális Energia Ügynökség Nonprofit Kft. Székhely: 4400 Nyíregyháza, Sóstói út 31/B., A épület, III./344., 349. Telefon: +36 (42) , mellék: 2816 Fax: +36 (42) Debreceni iroda: 4024 Debrecen, Szent Anna u. 34. Képviselő: Vámosi Gábor, ügyvezető igazgató Honlap: info@enerea.eu 10 «

11 Szervezet neve BIO-SZIL Természetvédelmi és Környezetgazdálkodási Nonprofit Kft. Ecocaritas Egyesület Energia és Környezet Alapítvány Energy 2 Power Határon Átnyúló Energetikai Klaszter E-misszió Egyesület Észak-Alföldi Termál Klaszter Egyesület Kelet-Magyarországi Regionális Biomassza Közhasznú Egyesület LENERG Létesítményenergetikai Klaszter Zöld Kör Környezeti Tanácsadó Iroda Országos szinten működő energetikai szervezetek Szervezet neve ArchEnerg Nemzetközi Megújuló Energetikai és Építőipari Innovációs Klaszter Biomassza Termékpálya Szövetség Első Magyar Árnyékolástechnikai Szövetség ÉMI Építésügyi Minőségellenőrző Innovációs Nonprofit Kft. Energia Klub Szakpolitikai Intézet és Módszertani Központ ETE Energiagazdálkodási Tudományos Egyesület Független Ökológiai Központ Alapítvány Magyar Biogáz Egyesület Magyar Biomassza Társaság Magyar Energetikai Társaság Magyar Épületgépészek Szövetsége Magyar Geotermális Egyesület Magyar Hőszivattyú Szövetség Magyar Kapcsolt Energia Társaság Magyar Megújuló Energia Szövetség Magyar Napenergia Társaság Magyar Szélenergia Ipari Társaság (MSZIT) Magyar Szélenergia Társaság (MSZET) Magyar Szolár Szövetség Magyar Termálenergia Társaság Műszaki és Természettudományi Egyesületek Szövetsége (MTESZ) Országos Biomassza Klaszter Ökológiai Intézet a Fenntartható Fejlődésért Alapítvány Zöld Jövő Környezetvédelmi Egyesület Elérhetősége Elérhetősége fft.szie.hu/mnt/ magyar-szélenergia-társaság «3. energetikai szervezetek 11

12 «4. megújuló energiaforrások 4. Megújuló energiaforrások és technológiai alkalmazásuk ismertetése A fosszilis energiahordozók környezetszennyező használata helyett egyre inkább az alternatív energiaforrások kerülnek előtérbe. A megújuló energiaforrások használata nem fogja minden környezetszennyezési problémánkat megoldani, de nagyban segít egy környezetbarát, és fenntartható energiagazdaság megteremtésében. De mit takar vajon a megújuló energiaforrások fogalma? nyerhető ki. A definícióban felsoroltakon kívül a hidrogén, a geotermikus energia, a tengerek ár-apály, hullám- és hőenergiája is ide sorolhatóak. A megújuló energiaforrások jelentősége, hogy használatuk összhangban van a fenntartható fejlődés alapelveivel, tehát alkalmazásuk nem rombolja a környezetet. A szél- és napenergia-technológiák alkalmazása lehetőséget ad arra is, hogy az ember saját maga állítsa elő az otthonában használt villamos energiájának, üzemanyagának és meleg vizének egy részét, vagy akár az egészét. A fosszilis tüzelőanyagoktól való elhatárolódás különösen fontos, egyrészt a globális felmelegedés megállítása végett, másrészt a fosszilis energiahordozók készleteinek végessége miatt. Noha az emberiség által használt energia a kezdetektől fogva többnyire megújuló forrásokon alapult, mint a tűzifa, faszén, vagy a szél- és vízimalmok, a megújuló energiák használata az ipari forradalmat követően jelentősen visszaszorult, ám a modern technikai megoldásoknak és a globális energiaválságnak köszönhetően a megújuló energiaforrások használata reneszánszát éli. Megújuló energiaforrások közös jellemzői, hogy hasznosításuk során nem csökken a forrásuk, készlete (geotermiák kivételével), későbbiekben ugyanolyan módon termelhető belőlük energia. A megújuló energiák közös forrása a Nap, melynek energiája gyakorlatilag kifogyhatatlan. A számítások szerint a Nap tömege 10 milliárd év alatt 1 ezrelékkel csökken a kisugárzás következtében. A következőkben bemutatásra kerülnek az egyes megújuló energiaforrások és technológiai hátterük. Megújuló energiaforrás: olyan energiaforrás, közeg, természeti jelenség, amely természeti folyamatok során folyamatosan rendelkezésre áll, vagy jelentősebb emberi beavatkozás nélkül legfeljebb néhány éven belül újratermelődik (nap-, szél-, vízenergia, biomassza stb.) és belőle energia 12 «

13 4.1. Napenergia és alkalmazása Napenergia fogalma A napenergia a Napban lejátszódó magfúziós folyamatok során keletkező energia. A Nap egy gáznemű sugárzó gömb. Körülötte kering a Föld, valamint a Naprendszerhez tartozó bolygók, kisbolygók, üstökösök. A Nap energiát az ultraibolya, az infravörös és a látható tartományban sugároz. A Földünkön fellelhető energia túlnyomó részének forrása, közvetett módon napenergia a forrása a szélenergiának, a biomasszának és a vízenergiának is, de a Földet közvetlen sugárzás formájában érő napenergia önmagában is nagyon sok energiát hordoz. A nap energiájának hasznosítása A megújuló energiaforrások közül a napenergia tekinthető a legstabilabb és ingyenes energiaforrásunknak, mivel a földi élet létezéséig garantáltan rendelkezésünkre áll. A sugárzás egy része közvetlen módon jut el a Föld felszínére, másik része a légkör hatása miatt megtörik, visszaverődik és így végül kialakul a szórt sugárzási komponens. Az energetikai hasznosítás szempontjából a két komponens összegével, azaz a teljes sugárzással számolunk. A napenergiával, mint elsődleges fényforrás hasznosításával hőt, vagy villamos energiát termelhetünk. A napenergia hasznosítása lehetőséget biztosít arra is, hogy a napenergia felhasználói önmaguk számára termeljék meg energiaszükségletük jelentős hányadát. A napenergia hasznosítás nagymértékben függ a napsütéses órák számától, amelyet földrajzi és éghajlati adottságok jelentősen befolyásolnak. Magyarországon a sokéves statisztikák alapján W/ m 2 -es napenergia mennyiséggel lehet számolni, ami bizonyos részben elegendő (40-70%-ban)a fűtés és a használati melegvíz-igény energiaszükségletének a fedezésére. A Napból érkező energia hasznosításának két alapvető módja létezik: a passzív és az aktív energiatermelés. Passzív hasznosításkor az épület tájolása és a felhasznált építőanyagok a meghatározóak. Ilyenkor az üvegházhatást használjuk ki hőtermelésre. Alapjában véve passzív napenergia-hasznosító minden olyan épület, amely környezeti adottságai, építészeti kialakítása következtében képes használni a Nap sugárzását, mint energiaforrást. A passzív napenergia-hasznosítás főként az átmeneti időszakokban működik, vagyis akkor, mikor a külső hőmérséklet miatt az épületen már/még hőveszteség keletkezik, de a napsugárzás még/már jelentős. A jellegzetes napenergia hasznosító épületeken nagy üvegfelületek néznek déli irányba, melyeket estére hőszigetelő táblákkal fednek. Az üvegezésen keresztül a fény vastag, nagy hőtároló képességű padlóra és falakra esik, melyek külső felületei szintén hőszigeteltek, így hosszú időn át képesek tárolni az elnyelt hőt. Az aktív energiatermelésnek két módja van. A hőenergia gyűjtése és tárolása főképp napkollektorokkal történik. Ez az a berendezés, ami elnyeli a napsugárzás energiáját, átalakítja hőenergiává, majd ezt átadja valamilyen hőhordozó közegnek. A másik «4. megújuló energiaforrások 13

14 «4. megújuló energiaforrások módszerrel az ún. fotovoltaikus eszköz (PV), vagyis napelem segítségével a napsugárzás energiáját elektromos energiává alakítjuk. Tehát a napkollektort a használati melegvíz előállításában és a fűtés rásegítésében tudjuk alkalmazni, míg a napelemmel elektromos áramot tudunk előállítani. Napkollektorok A napkollektor fekete színű, néhány esetben tükrökkel megvilágított kollektor, mely elnyeli a napsugár hőjét és továbbítja a kollektorban keringő folyadéknak, ami fagyálló és természetesen jó hőközvetítő. Automatika figyeli a felmelegedést és a rendszer, ha magasabb hőmérsékletet észlel, akkor elindítja a szivattyút. Ez a folyadék egy zárt hőcserélő tartályban átadja a többlet hőt a bojlerban levő víznek. A rendszerben van egy nyomásszabályozó, valamint a hőcserélőből is lehet közvetlenül melegvizet nyerni fűtési célra. A napkollektorok között is megtalálhatóak különböző teljesítményűek, olcsóbbak, drágábbak. Az ár itt is egyenesen arányos a teljesítménnyel. Napkollektorok típusai: tartálykollektor, műanyag abszorber, síkkollektor, vákumcsöves kollektor, koncentráló kollektor, levegős kollektor. Napelemek Napkollektor családi házon (Forrás: A napkollektor egy olyan berendezés, amely hőenergiát állít elő a napenergia felhasználásával, mely fűtésre és vízmelegítésre használható. Az épület megfelelő szigetelése mellett tavasszal és ősszel, valamint télen, kiegészítő, kisegítő fűtésként használható. Hőcserélő közege jellemzően folyadék, de levegőt használó fajtája is van, ezt nevezik légkollektornak. A napkollektort gyakran összetévesztik a hétköznapokban a napelemekkel, amelyek a napsugárzást elektromos energiává alakítja. A napkollektor hatékonysága függ annak helyzetétől, a felület dőlésszögétől és annak tájolásától. A napkollektorokat optimálisan dél felé kell tájolni. Napelem park (Forrás: A napelemek olyan szilárdtest eszközök, melyek képesek a fénysugárzás energiáját átalakítani villamos energiává. Mozgásképes töltött részecskéket generál a fény elnyelődésekor, melyeket az elektrokémiai potenciálok és az elektron kilépési 14 «

15 munkák különbözőségéből adódó beépített elektromos tér kényszerít rendezett mozgásra. A fotovoltatikus elemek (azaz a napelemek) árnyékban is képesek áramot termelni. A napsugárzás koncentrálásával (többfotonos technológia; vagyis apró lencsék alkalmazása) a hatásfok 66%-ra növelhető. Egy napelemes rendszer tartalmazza a szolár cellákat, az elektromos csatlakozásokat, illesztési eszközöket, teljesítmény szabályozókat és az akkumulátorokat. Négy dolog határozza meg cellák teljesítményét: a szolár cellának a mérete és típusa, a fény intenzitása és hullámhossza. Napelemek típusai: monokristályos napelemek, polikristályos napelemek, amorf napelemek. Napenergia alkalmazása Magyarországon Magyarország területén a napfénytartam éves összege átlagosan óra között alakul, ami nagy részben elegendő a fűtés és a használati melegvíz-igény energiaszükségletének a fedezésére. Ez a napfénytartam érték magasabb, mint például az Ausztriában mért érték, ahol pedig a működő napkollektorok száma nagyságrendekkel több hazánkénál. Napelemes közvilágítás A Nap sugárzásából maximum 1000 W/m 2 jut a Föld felszínére. A napsugárzás intenzitása még változó időjárás esetén is jelentős mértékű. A napenergia hasznosítás nagymértékben függ a napsütéses órák számától, amelyet földrajzi és éghajlati adottságok jelentősen befolyásolnak. Magyarországon a sokéves statisztikák alapján W/m 2 -es napenergia mennyiséggel lehet számolni. Pl. Budapest déli részén W/m 2 az évi napenergia mennyiség. A napenergia felhasználásának lehetőségei: világítás, hűtés, fűtés, szárítás, villamosenergia- termelés, használati melegvíz-előállítás, medencefűtés. «4. megújuló energiaforrások A napsütéses órák átlagos évi összegei Magyarországon A napenergia alkalmazásának legfontosabb előnyei A napenergia hasznosítással ingyen állítható elő a szükséges energia egy része; A napenergia hasznosítása környezetbarát; Élettartamuk év; A napenergia használata energiaár független; Egyszeri beruházás után minimális működtetési költségek; Megoldható a villamoshálózattól távol eső területek energiaellátása gazdaságos módon (pl.: nyaraló, tanya, erdei iskola, kemping, villanypásztor, szivattyúk, stb.). 15

16 «4. megújuló energiaforrások 4.2. Szélenergia és alkalmazása Szélenergia fogalma Szélerőmű szélerőmű kifejezést használják, melyek hálózatra csatlakozva működnek. A széllel közvetlenül kapcsolatban álló szerkezetet malmoknál szélkeréknek, vitorlának hívjuk, míg szélerőműnél lapátokból álló rotorról beszélünk. A haladó szél energiáját általában vízszintes vagy függőleges tengelyű kerekekre szerelt, a kerék síkjával szöget bezáró lapátokkal alakítják forgássá. Régebben tapasztalatok alapján készítették a szélkerekeket, vitorlákat, ma ezek aerodinamikai kialakítása és gépészeti konstrukciója számítógépes rendszerekkel folyik. A turbinákkal a szélből kinyerhető energia a szélsebesség harmadik hatványával arányos. Ez egyúttal azt is jelenti, hogy igen kis szélsebesség változás is igen nagy teljesítmény-változást okoz. Háztartási méretekben a szélerőgépek a legelterjedtebbek. Ezek többsége 4-5 m/s-os szélsebességgel indul, névleges teljesítményüket 10,5-12,5 m/s-os szélsebességnél adják le. Hazánkra leginkább a 2-6 m/s-os szélsebesség a jellemző, amely elegendő lehet a modern kis teljesítményű szélgépeknél, melyek már 1,5 m/sec-nál indulnak. A szélenergia a levegő földfelszínhez viszonyított mozgása (légáramlás) által létrejövő energia, amely megfelelő feltételek esetén energiatermelésre is hasznosítható. Közvetve a szélenergia is a Napból származó energia hatására jön létre: a napsugarak különböző mértékben melegítik fel a légkört, így nyomáskülönbség jön létre, a levegő mozgásba jön, így keletkezik a szél. A szél iránya és sebessége 1000 m felett viszonylag állandó, a földfelszín közelében azonban erősen változó. A szél energiájának hasznosítása A szélenergia földhöz rögzített eszközökkel való felhasználására számos megoldás létezik, ezek terminológiája nem kiforrott, az elnevezések között sok az átfedés. Hazánkban a mechanikus energia átalakítókra általában a szélmotor, szélerőgép kifejezést használják, melyek úgynevezett szigetüzemben működnek. A kis villamosenergia-termelőkre a szélturbina, szélgenerátor, míg a nagyobb egységekre a Nehéz feladat egy szélerőgép vagy szélerőmű helyének és típusának kiválasztása, mert a meteorológiai állomások átlagadatai alkalmasak ugyan az általános tendenciák meghatározására, de nem célszerű ez alapján az adott berendezést megtervezni. Mivel a szél időben változó energiaforrás, ezért nagy jelentősége van a helyszínen végzett szélméréseknek és az így kapott eredmények megfelelő kiértékelésének. Szélgépet csak olyan helyen érdemes telepíteni, melynek környezeti viszonyai és domborzati fekvése megfelelő szélenergia kinyerésére, hiszen a domborzat és a különböző tereptárgyak nagymértékben befolyásolják a szél áramlási képét. Továbbá fel kell mérni a valós fogyasztási igényeket a legmegfelelőbb rendszer kialakításához. A szélenergia felhasználásának lehetőségei Villamos energia előállítása: A szélgépes áramfejlesztők elsősorban ott terjedtek el, ahol az elektromos 16 «

17 vezetékrendszer nincs kiépítve, vagy kiépítése nem gazdaságos. A jelenleg használatos benzinmotoros áramfejlesztők helyettesítése a gazdaságosabban üzemeltethető szélgenerátorokkal elősegítheti távoli tanyák, telepek villamos energiával való ellátását. Víz kiemelése: Ahol állandó szélmozgás van és nincs hálózati villamos energia, szélerőgéppel hajtott szivattyúk alkalmazása a leggazdaságosabb. A jelenleg használatos típusok közvetlen meghajtásúak, a szélkerék áttétel nélkül hajtja meg a szivattyút, amely lehet dugattyús és membrános. Szennyvíz-levegőztetés: Kifejlesztettek szennyvíztavakon alkalmazható, oxigénbevitelre képes szélmotorokat. A szélmotor a tóban cölöpökön helyezkedik el. A vízszintes tengelyű lapátkerék szöghajtóművön keresztül függőleges tengelyű levegőztető kereket hajt. A lapátkerék 1,8-2,0 m/a szélsebességnél indul be. Szélenergiát hasznosító berendezések A szélenergia tárolása A folyamatos energiabiztosítás érdekében a szélgép napelemekkel is felszerelhető. Használatban vannak ún. hibrid rendszerek, amikor a napelem és a szélerőgép együttesen kerül alkalmazásra. A két megújuló energiát hasznosító áramellátó eszköz együttes alkalmazása kiegyenlítettebb áramellátást biztosíthat. Az akkumu- Ún. hibrid rendszer látorokban tárolt energia V-os egyenáramú hálózatot táplálhat, vagy váltakozó árammá alakítható, így valamennyi háztartási eszköz működtethető ezáltal. Ha több az áram, mint amire szükség van, akkor a felesleges mennyiséget a kereskedelmi hálózatra lehet táplálni és értékesíteni. «4. megújuló energiaforrások Energiaátalakítás szempontjából az alábbi berendezéseket különböztetjük meg: - villamos energiát termelő, hálózatra csatlakozó szélerőművek o engedélyköteles: >0,5 MW névleges kapacitástól, o nem engedélyköteles: 50 Kva-0,5 MW kapacitás között. - villamos energiát termelő háztartási méretű kiserőművek (<50 kva) szigetüzemű rendszer: azaz a termelt villamos energiát saját célra hasznosítják, a közcélú hálózattól függetlenül, önállóan. hibrid rendszer: nap- és szélenergia együttes alkalmazása villamos energiatermelésre, kisfeszültségű hálózatra csatlakozó szélgenerátorok. - mechanikus úton vizet szivattyúzó szélerőgépek membrános, vagy dugattyús szivattyúval. Szélenergia alkalmazása Magyarországon Magyarország medence-fekvése, a Kárpátok és az Alpok szélárnyékoló, áramlásmódosító hatása miatt a mérsékelten szeles területek közé tartozik. A 10 méteren mért átlagos szélsebesség 2,5-4,5 m/s között változik. A szeles órák száma hazánkban átlagosan óra. A legszelesebb az ország északnyugati térsége, ahol 75 méteren jellemzően 5 m/s feletti, míg a legkevésbé szeles az Északi-középhegységben, ahol helyenként 3 m/s alatti az éves Villamos energia-termelő szélgenerátor átlagos szélsebesség. Az általános vélekedéssel ellentétben, hazánkban is van hasznosítható szélenergia kincs. A szél 17

18 «4. megújuló energiaforrások energiatartalma a szélsebesség köbével arányos, ugyanakkor a magassággal a szél sebessége logaritmikusan növekszik. Alapvetően a hasznosítás célja határozza meg, hogy milyen típusú és milyen magasan elhelyezett szélenergiahasznosító berendezés lesz a legmegfelelőbb igényeink kielégítéséhez. A talaj közeli szélviszonyokat alacsony indítási sebességű szélerőgépek és kisebb szélgenerátorok már hatékonyan tudják hasznosítani, azonban az ipari méretű, villamosenergia-hálózatra termelő szélerőművek gazdaságos üzemeléséhez m magasságban fújó szelek biztosítanak elegendő energiát, szélerőgépekhez viszont m a legmegfelelőbb magasság. A Magyar Szélenergia Társaság nyilvántartása szerint augusztus végén hazánkban 34 helyszínen összesen 149 db szélerőmű működött, amelynek összteljesítménye 276,325 MW. A kis teljesítményű szélgépekkel történő szélenergia hasznosítás során általában mechanikai energiát nyernek, amit vízszivattyúzásra és levegőztető berendezések működtetésére használnak. Az utóbbi években egyre nagyobb igény van a kis teljesítményű gépekkel történő villamos energia előállításra is, ami hibridüzemű berendezések fejlesztéséhez vezetett. Bármi legyen is a felhasználás módja, a kis teljesítményű gépek alkalmazásának a mezőgazdaságban és az elektromos ellátó rendszerektől elszigetelt vidéki gazdaságokban van jelentősége. A kis teljesítményű szélgépek általában 6-30 m közötti magasságban dolgoznak. A legtöbb jelenleg üzemelő gép építési magassága nem haladja meg a 20 métert, mert ezeknél nem szükséges hatósági engedély az építéshez. A kis teljesítményű gépekkel termelt energia önköltsége viszonylag magas, de a telepítés egyéb szempontjai ezt kompenzálják. A nagy teljesítményű gépek építési magassága általában méter között van, mivel a 10 méteren mért szélsebesség ezeken a magasságokon 2-3 szorosára növekedhet. Az ideális szélviszonyú területekre sok gépből álló szélparkokat, szélfarmokat telepítenek, így a teljesítmények összeadódnak. A szélenergia alkalmazásának legfontosabb előnyei: telepítésük egyszerű és gyors, a technológia önálló, vagyis különféle szerkezeti modulokból gyorsan összeszerelhető; az energiaforrás, vagyis a szél kimeríthetetlen, korlátlan mennyiségben áll rendelkezésünkre; a napjainkban egyre nagyobb mértékben emelkedő üzemanyagok árának változásai nincsenek rá hatással; teljes mértékben környezetbarát energia előállítási forma; karbantartásra nincs, vagy csak igen kis mértékben van szükség; fosszilis tüzelőanyag felhasználás nincs; ha szélcsend van, akkor is energiához juthatunk az akkumulátorokban tárolt energia segítségével; napelemekkel kiegészítve egy teljesen hibrid rendszerhez juthatunk, melyek kiválóan kiegészítik egymást; mivel helyben termelhető energiáról van szó, így ezt helyben fel is tudjuk használni; élettartamuk körülbelül 20 év; működésük felügyeletet nem igényel; a berendezések megbízhatók, egyszerűen kezelhetők. 18 «

19 4.3. Geotermikus energia és alkalmazása Geotermikus energia fogalma A geotermikus energia a Föld szilárd kérgét alkotó kőzetek belső hője, melynek forrása a magma. A hő nagyrészt a földkéregben koncentrálódó, hosszú felezési idejű radioaktív elemek bomlásából származik, de fontos a kőzetlemezek súrlódásából származó hő is. A geotermikus energia vulkáni tevékenységek területein üledékes eredetű, vagy víztároló porózus kőzetekből álló rezervoár medencékben halmozódik fel. A Föld középpontja felé haladva, 1 km-ként átlagosan 30 C-kal emelkedik a hőmérséklet. Horizontális talajhő szonda «4. megújuló energiaforrások A geotermikus energia hasznosításához mai tudásunk szerint hőhordozó közeg szükséges, amelynek segítségével az a felszínre hozható. Ez az esetek legnagyobb részében a természetes eredetű termálvizekkel történik. A Föld belső szerkezete A geotermikus energia hasznosítása A geotermikus energiát általában fűtési célokra hasznosítják, de felhasználása széleskörű: egyszerű fűtés mellett távfűtés, technológiai hasznosítás, üvegház üzemeltetés, termál- és gyógyfürdő hasznosítás. A geotermikus energiát, a hőenergia egyik helyről a másikra történő mozgatását biztosító hőszivattyúval lehet legjobban kinyerni, nem ipari mérték esetében. A földbe vertikálisan vagy horizontálisan elhelyezett földszondák egy állandó hőfokot tudnak a felszínre hozni, melyből a hőszivattyú melegvizet készít. Fűtés esetében a hőnyerő közeg lehet levegő, víz vagy talaj, míg a hőátadás oldal a fűtendő tér. Hűtés esetében a hőenergia az ellenkező irányba áramlik, a hőt elvonjuk a térből és a levegőbe, vízbe vagy a talajba juttatjuk. Fűtésre általában a 100 C alatti hőmérsékletű geotermikus folyadékot használnak. A másik fő hasznosítási területe a geotermikus energiának a balneológia, vagyis gyógyforrások, gyógyvizek gyógyfürdői alkalmazása, melynek nagy hagyományai vannak 19

20 «4. megújuló energiaforrások hazánkban. Magyarországon a geotermikus energiára alapozott villamosenergia-termelés egyelőre kezdeti stádiumban van. Azt, hogy a termálvíz energetikailag miként hasznosítható, alapvetően befolyásolja az entalpiája. Hőmérsékletszintek szerinti csoportosítás: - alacsony entalpiájú, - közepes entalpiájú, - magas entalpiájú termálvizek. A talaj fagyhatára a legnagyobb téli hidegben sem húzódik 1m-nél mélyebbre. A talajban tárolt hő tehát már kis mélység esetén is megfelelő technológiával hasznosítható. A geotermális energiának az egyik kinyerésének módja a vízszintesen elhelyezett talajkollektoros rendszer, melyhez hőszivattyú szükséges, hogy kinyerjük az energiát. A hőszivattyús rendszerek lényege, hogy télen a talajból nyert alacsony hőmérsékletű hőt hőszivattyú segítségével magasabb hőfokszintre emeljük, ami így már felhasználható fűtési célokra. A hőszivattyú működtetésére felhasznált villamos energia helyenként csupán töredéke a talajból kinyert hőnek. Nyáron viszont az épület hűtésekor elvont hőt könnyebb a hőszivattyúval az alacsony hőmérsékletű talajba juttatni, mint a környezet meleg levegőjébe. A nagy beruházási költség miatt javítja a hőszivattyú gazdaságosságát, ha ugyanazzal a berendezéssel fűtést, használati melegvizet és hűtési célokat is kielégítünk. A geotermikus rendszerek két fő részből tevődnek össze: - Felszíni gépészeti berendezések, - Talajszint alatti és mélyszinti berendezések. A geotermikus energia felhasználásának lehetőségei Épületfűtés, kommunális fűtés, távfűtés, Használati melegvíz-készítés, - szolgáltatás, Üvegházak, fóliasátrak fűtése (légtér-, talaj-, vegetációs fűtés), Uszodák fűtése, Állattartó telepeken épületfűtés: konvekciós, légtérfűtés és kishőmérsékletű sugárzó fűtés, illetve szellőztetés, Temperált vizű haltenyésztés, Balneológia, gyógyászat, gyógyfürdők vízellátása, Ivóvízellátás, Termény-, takarmány-és gyümölcsszárítás, Gombatermesztés, Villamosenergia-termelés, Öntözővíz előmelegítés, Ipari-technológiai vízigények kielégítése. Paradicsomgyár termálvíz hasznosítással Geotermikus energia alkalmazása Magyarországon A Kárpát-medence, de különösen Magyarország területe alatt a földkéreg az átlagosnál vékonyabb, ezért hazánk geotermikus adottságai nagyon kedvezőek. Magyarország termálvizekben igen gazdag ország. A geotermikus gradiens hazánkban mintegy másfél-kétszerese a világátlagnak: a Föld belsejéből kifelé irányuló hőáram átlagosan mw/m 2, míg az európai kontinens területén átlagosan csak 60 mw/m 2. Ennek megfelelően 1 km mélységben 60 C, 2 km mélységben már 110 C a kőzetek és az azokban elhelyezkedő víz hőmérséklete. A geotermikus gradiens hazánkban a Dél-Dunántúlon és az Alföldön a legnagyobb. A geotermikus energia az ország területének mintegy a felén gazdaságosan kitermelhető. Jelenleg a geotermikus energiafogyasztás a teljes energiafogyasztás 0,28 %-át teszi ki hazánkban, azaz a lehetőségek nagyrészt még kiaknázatlanok. 20 «