Összefoglalás 362 ELEKTROTECHNIKA

Átírás

1 Összefoglalás Vladimír Sokolovsky, Vidor Meerovich, Semperger Sándor, Vajda István: Magashőmérsékletű szupravezetés zárlati áramkorlátozók A szupravezetés eszközök ipari alkalmazási lehetőségeiről szóló sorozatunk harmadik részében a magashőmérsékletű szupravezetés zárlati áramkorlátozókat (MHS ZÁK) mutatjuk be. Erről a témáról, elsősorban a hazai kutatás-fejlesztés akkori eredményeiről, korábban ugyancsak az Elektrotechnika hasábjain számoltunk be. [1] Nemcsak a mi megítélésünk, hanem a témában világszerte elismert kutató, fejlesztő és ma már egyre több ipari szakember véleménye szerint is a magashőmé rsékletű szupravezetők egyik legperspektivikusabb alkalmazása az MHS ZÁK, melynek ipari bevezetését a közeljövőre valószínűsíthetjük. Bárki Kálmán: Vita az atomerőművekről 600 professzor memorandumot intézett a német kormányhoz, amelyben felsorakoztatták az atomerőművek üzemeltetése mellett az érveiket. Dr. Jermendy László: A koronasugárzás megfigyelésének ú] eszköze A nagyfeszültségű technika alapvető jelenségének a koronasugárzásnak a megfigyelése, az általa okozott számtalan hatásnak a nyomon követése különféle okok miatt igen lényeges. E jelenségek megfigyeléséhez speciális mérőeszközök, illetve mérési módszerek fejlődtek ki. Gyakran szabványosított eljárások kívánják meg a keletkező káros jellemzők számszerűsítését. Krómer István D. Se: A villamos energetika szerepe a globális fejlődés fenntarthatóságában Miközben a villamosenergia-ipar eddigi történelme legnagyobb átalakulását éli át a piacosításban élenjáró országokban, a második évezred küszöbén a világ fejlődése szempontjából nagy jelentőségű kihívással kell szembenéznie. A világ továbbnövekvő energiaigényéi oly módon kell kielégítenie, hogy a környezet terhelésének további növekedése esetére feltételezett környezeti katasztrófa elkerülhető legyen. Valaska László: ESCO típusú energiafelhasználás hatékonyság javító tevékenység (EHJT), annak előnyei, valamint hátrányai A cikk az ESCO illetve a harmadik feles finanszírozás előnyeit - hátrányait ismerteti. Hajdú György: A hőszivattyú- a jövő energiaforrása a nap és föld hőjéből A hőszivattyú felhasználásáról ad a cikk tájékoztatást. Gyurkó István: Hazai és nemzetközi tapasztalatok a kompozit szigetelők alkalmazásáról Hazai 120 kv-os hálózatokon a kompozit szigetelök egyre nagyobb fokú alkalmazását látjuk indokoltnak, hiszen nyilvánvalóvá vált, hogy mára igen magas színvonalat értek el mind tervezésükben mind a felhasznált anyagok viselkedésében, áruk alacsonyabb, s ezzel egyértelmű előnyöket mutatnak a hagyományos kerámia alapú társaikkal szemben. Dr. Fazekas András István: Áramtőzsdék a villamosenergia-piacon Jelen Összefoglaló a szervezett villamos energia versenypiac létrehozásával és működésével kapcsolatos eddigi külföldi tapasztalatokat szándékozik összegezni, bemutatva az egyes kérdések hátterében levő problémákat, összefüggéseket. A külföldi gyakorlat megismerése azért bír kiemelt jelentőséggel, mert most folyik a hazai villamosenergia-szektor működési modelljének az előkészítése. Bárki Kálmán: Tüzelöanyagcellák gázturbinával A tüzelőanyagcellás erőművek nagy jövő előtt állnak, ugyanis közvetlenül állítják elő a villamos energiát és nem károsítják a környezetet. A cikk röviden ismerteti az erőmű elvi felépítését. (Szemle) Reichardt Sándor A gibárti vízierömü története A közel 100 éve villamos-energiát termelő, eredeti állapotában ma ts megtekinthető vízerőmű fontos része nemzeti örökségünknek. Szakmai múltunk olyan hirdetője, melynek hosszú-távú fennmaradása és utódaink számára való megőrzése sürgető feladat. A szerző azt reméli, hogy a gibárti vízerőmű történetének hiteles leírásával és közreadásával hozzájárulhat annak mielőbbi műemlékké nyilvánításához a Magyar Elektrotechnikai Egyesület centenáriumi éve A villamosítás évszázada - a Magyar Elektrotechnikai Egyesület évszázada 362 ELEKTROTECHNIKA

2 Villamos gépek és készülékek Magashőmérsékletű szupravezetős zárlati áramkorlátozók Vladimír Sokolovsky, Víctor Meerovich, Semperger Sándor, Vajda István Előszó A szupravezetős eszközök ipari alkalmazási lehetőségeiről szóló sorozatunk harmadik részében a magashőmérsékletű szupravezetős zárlati áramkorlátozókat (MHS ZÁK) mutatjuk be. Erről a témáról, elsősorban a hazai kutatás-fej lesztés akkori eredményeiről, korábban, ugyancsak az Elektrotechnika hasábjain számoltunk be. [1] Nemcsak a mí megítélésünk, hanem a témában világszerte elismert kutató, fejlesztő és ma már egyre több ipari szakember véleménye szerint is a magashőmérsékletű szupravezetők egyik legperspektivikusabb alkalmazása az MHS ZÁK, melynek ipari bevezetését a közeljövőre valószínűsíthetjük. Jelen cikkünkben felidézzük és összefoglaljuk az MHS ZÁK működésének alapjait, főbb konstrukciós változatait, technikai és gazdasági előnyeit. Bemutatjuk a korábbi cikkünk megjelenése óta elért legújabb eredményeket mind külföldi, mind pedig hazai vonatkozásban. Alkalmazási példaként bemutatjuk az MHS ZAK egy lehetséges és előnyös telepítését a magyar energiarendszerben. Bevezetés A villamos energiarendszerek fejlődése a zárlati teljesítmények folyamatos növekedésével jár együtt. A zárlati áramok növekedése az alábbi káros hatásokat eredményezi: 1.Növekednek a készülékek és berendezések dinamikus igénybevételei; 2.Növekednekakészülékekés berendezések termikus igénybevételei; 3. A nagyobb zárlati áram meghaladhatja a megszakítók névleges teljesítményét. További káros effektus, hogy a nagy zárlati áramok károsan befolyásolják a generátorok és más villamos forgógépek párhuzamos üzemét, hálózati stabilitási problémákat okoznak. A zárlati áramok növekedésével szükségessé válik olyan új transzformátorok, generátorok, sínek, megszakítók telepítése, amelyek már figyelembe veszik a fenti káros hatásokat is. Mindezek következtében jelentős mértékben nő a készülékek és berendezések mérete, súlya és ára egyaránt. így például a zárlati áramok megkétszereződése a transzformátorok árának 50%-os, a megszakítók árának több mint 100%-os növekedésével jár együtt. Mindezek alapján érthető, hogy a zárlati áramok korlátozása a villamos energiarendszerek egyik lényeges problémája. A zárlatkorlátozás hagyományos megoldásainak és módszereinek alkalmazása növeli a költségeket, csökkenti az energiaellátás megbízhatóságát, csökkenti a rendszer dinamikus stabilitását, stb. tíj és vonzó korlátozási módszer a nagysebességű, nemlineáris karakterisztikájú korlátozók alkalmazása. Az áramkorlátozó követelményei A zárlati áramok korlátozására alkalmas készülék alábbi alapvető követelményeknek kell megfeleljen: Korlátozza az első zárlati áramcsúcsot; Korlátozza az állandósult zárlati áramot; Korlátozza a zárlati áramok által okozott termikus igénybevételeket, A zárlat megszűnte után gyorsan térjen vissza az alapállapotba; Ne okozzon veszélyes túlfeszültségeket; Vladimír Sokolovsky fizikus Viktor Meerovich fizikus Semperger Sándor okl. villamosmérnök Dr. Vajda Isrván okl. villamosmérnök, BMGE Villamosgépek és H...k Tanszék, MEE lagja Ne befolyásolja a hálózat normális üzemét, az üzemi veszteség és az üzemi feszüitségesés minimális legyen; Ne zavarja a villamos gépek stabil párhuzamos üzemét. A korlátozó a védendő hálózattal sorba van kapcsolva, és a kialakuló zárlati áramot a kívánt szintre korlátozza. Az ideális korlátozó normális üzemviszonyok között zérus impedanciával rendelkezik, amely impedancia gyorsan (ugrásszerűen) nő meg a kívánt értékre az első zárlati áramcsűcs kialakulása előtt. A zárlati áram megszűnte (megszakítása) után a korlátozó rövid idő alatt képes visszatérni alapállapotába. A fenti követelmények teljesítésére alkalmas ígéretes alternatíva a szupravezetős zárlati áramkorlátozó (MHS ZÁK). A világon számos kutatóintézet, legújabban egyre több ipari cég fejleszt magashőmérsékletű szupravezetős (MHS) zárlati áramkorlátozókat. Ez a figyelemre méltó és jelentős érdeklődés egyfelől annak meggyőző fejlődésnek köszönhető, amely az MHS anyagok előállítási és gyártási technológiájában vég bement,, másfelől pedig azoknak a gazdasági előnyöknek, amelyek az MHS ZÁK alkalmazásával elérhetők. így például a Southern California Edison becslése szerint az MHS ZÁK alkalmazásával csupán a saját helyi hálózatán elérhető éves megtakarítás 7,5 millió dollárra becsülhető. Az Egyesült Államok teljes éves megtakarítása elérheti a 100 millió dollárt. Az említett cég előzetes számításai szerint húsz év távlatában az MHS ZÁK részesedése az USA piacán elérheti az 5 milliárd dollárt, világpiaci részesedése pedig a 20 milliárd dollárt. A Bob Lawrence & Associates, Inc. számításai szerint az MHS ZÁK a közeli jövőben megjelenik a piacon, és részesedése az erősáramú szupravezetős eszközök piacán 201 l-re eléri az 50%-ot. [2] Az MHS ZÁK típusai A szupravezető áramkorlátozókat sok éve vizsgálják és fejlesztik. Az első szupravezetős áramkorlátozó terve 1937-bŐl származik. Az MHS ZÁK legjelentősebb és legjellemzőbb előnyei: Elhanyagolható hatás a hálózat normális üzeme alatt; Gyakorlatilag pillanatszerű korlátozó hatás; Érzékelő és beavatkozó szervek nélküli automatikus működés; Az MHS ZÁK alkalmazásával járó jelentős technikai és gazdasági előnyök miatt a világ számos erősáramú cége, valamint nagyszámú kutatóintézet foglalkozik különböző elveken alapuló MHS ZAK fejlesztésével. Kísérleti jelleggel és tesztelési céllal több MHS ZÁK üzemel a világon ipari körülmények között, általában alállomásokon telepítve. Kiemelkedő megvalósítás az ABB Corporate Research 1,2 MVA teljesítményű zárlati áramkorlátozója. [3] Az MHS ZÁKokat alapvetően két nagy csoportra vagy típusra oszthatjuk, úm. it/iszt ív és induktív. Az áramkorlátozás a szupravezetőben lejátszódó szupravezető-normálvezető átmeneten alapszik, amit a kritikus érték fölé növekvő áram idéz elő. Maga a szupravezető eiem mind a rezisztív, mind pedig az induktív típusban hasonlóan viselkedik: a kritikusnál nagyobb értékre növekvő áram a szupravezető elemet a zérus ellenállású szupravezető állapotból véges ellenállású normálvezető állapotba billenti. A rezisztív MHS ZÁK nem más, mint a védendő hálózatba sorosan beiktatott szupravezető elem. Normál üzemviszonyok között a szupravezető elem szupravezető állapotban van, tehát ellenállása zérus. Az elem úgy van méretezve, hogy kritikus árama kisebb legyen, mint a zárlatok során kialakuló áramok adott küszöbértéke. Ennek következtében minden zárlat esetén a korlátozó elem szupravezető állapotból normál vezető állapotba megy át, ellenállása lényegében pillanatszerfíen véges értékre növekszik. E gyors és nagymértékű ellenállásváltozás következtében képes áramkorlátozó hatást kifejteni. 364 ELEKTROTECHNIKA

3 Villamos gépek és készülékek Az transzformátor típusú induktív MHS ZAK normál (réz) vezetőből készített primer tekercselése a védendő hálózattal sorba van kapcsolva. A szekunder "tekercs" általában egy vagy több MHS gyűrű vagy üreges henger. A jó csatolás érdekében a primer tekercset és a szekunder MHS gyűrű(ke)t közös vasmagon helyezik el. A vasmag lehet nyitott vagy zárt. A méretezés alapja ebben az esetben is az, hogy a szekundermhs gyűrfí kritikus árama legyen kisebb, mint zárlatok során kialakuló áramok adott küszöbértékéhez tartozó szekunder áram. Normál üzemi állapotban a szupravezető gyűrű szupravezető állapotban van, aminek következtében a korlátozó úgy viselkedik, mint egy, a szekunder oldalán rövidrezárt transzformátor. A primer tekercs gerjesztését gyakorlatilag teljesen kiegyenlíti az MHS gyfírű(k) által létesített ellengerjesztés. AZÁK a hálózat felé a kis értékű, gyakorlatilag elhanyagolható szórási reaktanciáját mutatja. Zárlat során a szekunder MHS gyűrű - a rezisztív típusnál mondottakhoz hasonlóan - szupravezető állapotból normálvezető állapotba megy át, ellenállása véges értékre nő. Méretezéssel beállítható, hogy a véges ellenállás olyan nagy legyen, hogy a szekunder gyűrűben folyó áram^gyakorlatilag elhanyagolható legyen, így ebben az üzemállapotban a ZAK jó közelítéssel úgy viselkedik, mint egy üresen járó transzformátor, mely a hálózat felé jó közelítéssel a nagy értékű főmező reaktanciát mutatja, ezáltal a kialakuló zárlati áramot gyorsan és az előírt mértékben korlátozza. Hosszabb időn keresztül a kutatás elsősorban az induktív (transzformátoros) ZÁKra irányult. Fentebb már említettük, hogy a szekunder "tekercs" kialakítható úgy is, hogy több MHS gyűrűből illetve üreges hengerből álljon. A rezisztív típussal összehasonlítva az induktív ZÁK előnye, hogy nem igényel hosszú szupravezető huzalt, továbbá áramhozzávezetést a hideg zónába, és nincs szükség kontaktusok létrehozására a szupravezető kerámia és a normál vezető huzal között. NjitotiMijHupn ttenlt»( Zírt WRiagot (beiíiits Lábra Induktív típusú MHS ZÁK sematikus rajza Ma már nagyon sokféle alternatíva létezik az induktív típus megoldásaira. A különbségek a primer és a szekunder tekercsek elrendezésében, valamint a mágneses kör kialakításában találhatók. A mágneses kör lehet nyitott vagy zárt. (1. ábra). 3.ábra Szupravezetős huzal és a huzal keresztmetszeti képe Új lehetőséget kínál a nagyellenállású fémköpenybe ágyazott MHS huzalok (valójában: szalagok) megjelenése, Id. 3. ábra. Ezekkel a speciális huzalokkal elérhető, hogy amennyiben a megadott áram küszöbérték hatására a szupravezető erek normálvezető állapotba mennek át, aminek következtében az áram vezetését a söntként működő fémköpeny veszi át, a nagyellenállású fémköpeny a kialakuló zárlati áramot képes megfelelő mértékben korlátozni. E tulajdonság felhasználásával olyan szupravezetős transzformátorok és fojtok tervezhetők, amelyek tekercsvesztesége normál üzemi körülmények között gyakorlatilag elhanyagolható, zárlati körülmények között pedig automatikusan - érzékelő és beavatkozó szervek alkalmazása nélkül - és hatékonyan képesek a kialakuló zárlati áramokat korlátozni. Uj fejlesztési eredmények külföldön Az eddig elkészített legnagyobb MHS ZÁK a már említett háromfázisú, induktív típusú, Bi-2212 szupravezető gyűrűkből felépített 1,2 MVA névleges teljesítményű, 10,5 kv névleges feszültségű készülék, amelyet az ABB Corporate Research készített és tesztelt egy erőművi alállomáson Svájcban. A ZÁK a kialakuló 60 ka-es zárlati áramot 700 A-re korlátozza az első félperióduson belül és az állandósult zárlati áram pedig 250 A. A ZÁK normál működési állapotba való visszatérési ideje néhány másodpercet vesz igénybe. [3] Vékonyfilmekből készített (250 nm vastagságú) ybco (YBCO) alapú 20'20 cm 2 méretű resisztív áramkorlátozót a Siemens Co 0,77 kv feszültségszintre. Tervezik egy 1 MVA-os és egy 30 MVA névleges teljesítményű háromfázisú ZÁK megvalósítását. A ZÁK fényképe a 4. ábrán látható. [4] Lábra MHS vastagréteg film (külső átmérő=133mm, hosszúság=125mm) Az MHS anyagok előállítási technológiájában az utóbbi években tapasztalt meggyőző fejlődés következtében lehetővé vált rezisztív típusú áramkorlátozók megvalósítása vékony- és vastagréteg technológiával (Id. 2. ábra), valamit tömbi szupravezető alkatrészek segítségével is. -í.íífcrameander típusú rezisztív MHS ZÁK fényképe működés közben {folyékony nitrogénben) a., Normál működés, a szupravezetőben folyó áram a kritikus érték alatt van. b Zárlat közben a szupravezető átbillen normál állapotba, jól láthatók a forrás közben keletkező buborékok, c, Zárlat elmúltával a készülék visszatér eredeti állapotába évfolyam 10. szám 365

4 Villamos gépek és készülékek Az amerikai Lockheed Martin cég egy különleges ZÁK-ot fejlesztett ki 3 ka-es zárlati áramra 2,4 kv feszültségszinten. A készülék Bi-2223 alapú, ezüstköpenybe ágyazott tekercsből áll. [5] A General Atomics 12,5 kv-os 1200 A-es névleges értékű szupravezetős zárlati áramkorlátozót helyezett üzembe vizsgálat céljából a norwalki Southem Califomia Edison cég alállomásában. A zárlatot egy MHS kontroller érzékeli, amely az áramot az MHS tekercsre kapcsolja át. A tekercs a zárlati áramot induktív terhelésként mindaddig magár veszi, míg a védelmi készülékeket a teljesítmény elektronika be nem kapcsolja. [6] A következő táblázat (1. táblázat) jelentős MHS ZÁK programok Összefoglalását tartalmazza. [7, 8] Új fejlesztési eredmények Magyarországon A témába vágó legutóbbi közleményünk óta elért eredményeink közül kiemeljük a 12 kva teljesítményű, 0,4 kv feszültségű, háromfázisú szinkron gépcsoport védelmére kifejlesztett MHS ZAK kísérleti modellt. A modell rajza és fényképe az 6. ábrán, a gépcsoport fényképe a 7. ábrán látható. A modell egyfázisú, a háromfázisú szupravezetős készülék kivitelezése folyamatban van. A ZAK alkalmas a gépcsoport túl áram védelmére, valamint hirtelen rövidzárlatok elleni védelmére, egyelőre egy fázisban. A kisméretű modelleken, valamint a prototípusokon végzett mérések azt igazolták, hogy az MHS ZÁK minden típusa megfelel a bevezetőben összefoglalt követelményeknek. A 8. ábrán példaképpen bemutatjuk a Ben Gurion Egyetemen tervezett és tesztelt I kv/25 A MHS ZÁK tipikus mérési eredményeit. Zárlat során a ZÁK impedanciája az első áramcsúcs kialakulása előtt megnövekszik, ezáltal képes a 620 A független zárlati áramértéket 260 A értékre korlátozni. Az állandósult korlátozott zárlati áram csúcsértéke 200 A. S.ábra A General Atomics MHS áramkorlátozó tekercsének fényképe Egy példát említünk az alacsonyhömérsékletű szupravezetős alkalmazás megvalósítására. Japánban a Toshiba és a TEPCO cég készít rezisztív ZÁK-ot. Ez a készülék alacsony váltakozóáramú veszteségű, alacsonyhőmérsékletű szupravezető NbTi és nagy ellenállású normál fém-köpenyes huzalból készült az 500 kv-os hálózatok számára. Ez a készülék 6,6 kv/2 ka-es rendszerben működött, zárt hűtőrendszerrel. Hasonló készüléket mutatott be a GEC Alsthom cég 36 kv/210 A-es névleges értékű kivitelben. 7.ábra SuperTech MHS ZÁK és a védett gépcsoport fényképe OtB*, Sajt H. V-... )" "- M.;:I>B«HMw ' íi!iv] 0J1 IW U4.Í/I1U. IM MVA 0.1 I«J Ha Megvalósítási példa magyar hálózaton ta* UM UJA UK M i M CA Hj-STKJuthíc TÖCO CSC InüU. IIHMEI.' kuju wrakw fanu Hal.....,,.-,! n. j; i j DM lijuíaj «««YKO VBCO AJBIMI IBI 1.1 U IU II on U M w K IJOJ 00 l» no lr» KttKUtWIJU 2CQ0KOW40QO ' -jxmín IJ 14!J u ÍJ 01 IJ itm l»t itn.m lt» l«t IW) UH UH I k MM-" Kta Eta TlMiiU U H Uu Paraméierek Névleces fcsiiillscp. kv Névleges áram, A Impedancia normál üzemviszonyok ÍOY&.I.D Akiiválási áram, ka Impedancia 7ÍT]2\ alatl, ÍJ i'romcr leketes mcnclsíánia Vasmag átmérője, mm MayaísáE. mm Tömej[, kr I^prés, mm Nyitott vasmaj? Zárt vasmac I.IMiUHWtfevii(lH>lmi*«Ltwi MtiaUkjcUcmiAi 2. táblázat: Az MHS ZAK paraméterei ó.dbra a) A SuperTech MHS ZÁK sematikus rajza b) A SuperTech MHS ZÁK fényképe Az alábbi megvalósítási példa az MHS ZÁK lehetséges és előnyös telepítését illusztrálja a magyar energiarendszer egyik hálózatrészében. Az MHS ZÁK által kínált lényeges előnyök: a súly, a méret és a költségmegtakarítás, kisebb zárlati teljesítményű megszakítók alkalmazhatósága nagyobb zárlati teljesítményre, valamint a hálózat hatékonyabb topológiája. Az MHS ZÁK alkalmazásának legnagyobb előnye az utóbbi. Példa kedvééit tekintsük a 9. ábrán látható, a valóságban létező elosztó hálózatot, a feltüntetett topológiával és paraméterekkel. A két alállomás külön-külön lát el egy-egy kommunális és ipari hálózatot. A fogyasztói igények növekedése mind a kommunális, mind pedig az ipari hálózat bővítését tenné szükségessé. Alternatív megoldás a két hálózat összekapcsolása. A megoldás gondolatát az adja, hogy a fogyasztási csú- 366 ELEKTROTECHNIKA

5 Villamos gépek és készülékek U [V]. I [A] Idö.s S.ábra A korlátozott áram (folyamatos vonal) és a primer (ekercsen eső feszültség (szaggatott vonal) görbéi zárlat alatt. A mérési a Ben Gurion Egyetem (Izrael) I kv névleges feszültségű MHS ZÁKján végeztük. A pontozott vonal a független, korlátozó nélkül kialakuló zárlati áram görbéjének felel meg. csök nem esnek egybe az időben: a kommunális hálózaton a csúcsok reggel és este jelentkeznek, míg az ipari hálózaton napközben. Ugyanakkor azonban a két hálózatrész összekapcsolásával a zárlati áramok 35,5 ka értékre nőnének, amely érték meghaladja a telepített megszakítók zárlatkorlátozó képességét, tehát az alállomások összekapcsolása maga után vonná a megszakítók és más készülékek cseréjének szükségességét. A probléma hatékonyan oldható meg MHS ZÁK alkalmazásával az ábrán látható módon: az MHS ZÁK a két alállomás gyűjtősínje közé van kapcsolva. A rendszer gyenge láncszeme a kommunális hálózat megszakítói, ezért a zárlati áramokat az összekötő ágban 5,5 ka értékre kell korlátozni. A vázolt probléma megoldására alkalmas két eltérő MHS ZAKot 120 kv-os alaphálózat Természetesen a ZÁKok költségei is igen fontosak, hiszen egy megvalósítási döntésnél mérlegelni kell a telepítési költségeket, az üzemi veszteségeket, az üzemi energiaköltségeket (hűtés) és a karbantartási szükségletet, költségeket és a biztonságot. Ezeket a szempontokat egybevetve megállapítható, hogy az MHS ZÁKok versenyképesek és a magashőmérsékletű szupravezetők a közeljövő első ipari célú alkalmazásai lehetnek. Irodalom [1] [S. Semperger, I. Városi, I. Vajda, "Szupravezetös zárlati áramkorlátozók", Elektrotechnika, pp , [2] [L.R. Lawrence, Jr., C. Cox, D. Broman, "High temperature superconductivity: the products and their bencfits", Oak Ridge National Laboratory, Sub/ , [3] [W. Paul, M. Lakner, et al., 'Test of 1.2 MVA high-t c superconducting fault current limiter", Supercon. Sci. Technoi, vol. 10, pp , [4] [B. Gromoll, G. Ries, et al., "Resistive fault currenl limiters with YBCO films: 100 kva functional model", IEEE Trans. Appt. Supercond., vol. 9, no. 2, pp , June [5 ][H. Boenig, D. Paice, "Fault current limiter using a superconducting coil", IEEE Trans. Magnetics, vol. 19, no. 3, pp. 1051,1983. [6] [E.M. Leung, H. Boenig, B. Burley, et al., "Design and development of a 15 kv, 20 ka HTS fault current limiter", IEEE Trans. Appl. Supercond., vol. 10, no. 1, pp. 985, March [7] [E.M. Leung, "Superconducting Fault current limiters", IEEE Power Engineering Review, pp , August [8] [E.M. Leung "Surge protection for power grids", IEEE Speclrum, pp , July [9] [V. Meerovich, V. Sokolovsky, S. Goren et al., "Application of inductive HTSC current limiters in distribution networks", Inst. Phzs. Conf. Ser. No. 158, vol. 2, pp , [10] [V. Sokolovsky, V. Meerovich, I. Vajda, et al., "Operation of an HTS fault current limiter in an asymetric three phase system", Inst. Phys. Conf. Ser. No. 167, pp , t -12t)0 A 11 kv-os tob zat l n -4\5U0 A A zárlati áram 21 ka I n -3x400 A Azárhtíáiam 14,í ka ^ VUICRT IPARI és HÁZTARTÁSI kategóriájú Raychem önszabályozó fűtőkábelek EGY SZÁLLÍTÓTÓL! Ipari hálózat Kommunális hálózat Fagyvédelemre, höntartásra, temperálásra: Í^A- ZÁK -Q0~ Tranrcformátor Megszakító Melegvízhez Ereszcsalo mákhoz tevezetőcsövekhez C'övezí'iékeUu-: 9.ábra A vizsgált hálózatrész kapcsolása terveztünk, az 3. ábrán látható variánsoknak megfelelően. Az MHS ZÁKok paramétereit a 2. táblázatban foglaltuk össze. Az adatokból megállapítható, hogy a ZÁK megépíthető 700 mm átmérőjű MHS gyűrűkből, amelyek súlya többszörösen kisebb, mint a transzformátor súlya. [9] A fenti vizsgálat egy átfogó megvalósítási tanulmány részét képezi, melyben gazdaságossági elemzési is végeztünk, erről a közeljövőben megjelenő dolgozatban kívánunk beszámolni. így például egy választott zárlatkorlátozó fojtó és egy tervezett MHS ZÁK összehasonlítása alapján 30 éves időtartamra kiszámított költségek alapján elérhető megtakarítás mintegy 40%. Következtetés Az MHS ZÁK prototípusainak vizsgálatai 10 kv hálózatokon eredményesen zárultak és bebizonyították, hogy megfelelnek a technikai követelményeknek. A gyors működés következtében hatékonyan képesek korlátozni az első zárlati áramcsúcsot és elegendően gyorsan képesek az alapállapotba visszatérni. [10] Tárolótartályhoz FiítöalaJ-vezetékhez Lépcsőkhöz, járdákhoz lejárókhoz, iehajiókhoz Forgalmazás és információ: VILLERT Rt. Szerelési anyag és Kisfeszültségű készülék Üzletág és Szakholt 1072 Budapest. Király u. 57. Td./F.ix (6 vonal] évfolyam 10. szám 367

6 Szemle Viták az atomerőművek megszüntetéséről Az atomenergiát a Föld lakossága sajnos a Japánra ledobott két atombomba, majd a hidegháború felszíni és földalatti atomrobbantások hírein keresztül ismerte meg. Mindezek a közvéleményben félelmet és negatív megítélést váltottak ki. Az atomenergia békés felhasználásáról több nemzetközi konferencián tárgyaltak. Ezeken egyértelműen megerősítették, hogy az atomenergia békés felhasználásának van jövője. Előfeltétel azonban az atomerőművek biztonságos, balesetmentes működtetése, a radioaktív hulladékok védelme és biztonságos tárolók kialakítása. Az atomenergia békés célú felhasználásához szorosan kapcsolódó problémák megoldásában kiemelt szerepe van a nemzetközi együttműködésnek. Az atomenergia jövőjét meghatározó kérdések nemzetközi megvitatására őszén az Amerikai Energiaügyi Minisztérium Denverben nemzetközi konferenciát szervezett. Ezen a konferencián elhangzott, hogy az atomenergia jövőjét meghatározó problémák megoldásával lehet a Föld lakóinak életét biztonságosabbá és elfogadhatóbbá tenni. Megfogalmazódott továbbá az a követelmény is, hogy az atomenergiára vonatkozó döntések meghozatalában a szakemberek és a tudósok szava legyen a döntő, ne pedig a politikusoké. Ez utóbbi fényében érdemes figyelemmel kísérni a Németországban zajló vitákat. A német kormány az atomenergiából való kiszállást törvényileg szándékozik szabályozni, bár ezidcig az érdekelt erőművekkel és áramszolgáltatókkal nem sikerült megegyezésre jutnia. Nyilvánvalóan a kormányzat nehezen talál jogilag is biztos utat a kártalanítás nélküli kérdésekre, az üzemeltetők akarata ellenére. A zöld koalíciós partner 25 évben korlátozná az atomerőművek működési idejét, továbbá egyes atomerőművek üzemeltetéséhez hozzájárulna, ha időközben néhány erőművet leállítanának. Az EnBW, RWE, VEBA és VIAG vezetői ezt a javaslatot elutasítják, ragaszkodnak a 35 éves kifutási időhöz szeptember 29-én 600 professzor követelte a kormányzathoz eljuttatott memorandumban az atomenergia nagyon komoly újraértékelését, a hetvenes és nyolcvanas évekből származó párthatározatoknak a mai jogosultság felülvizsgálata nélküli végrehajtása helyett. A memorandum tíz pontban sorakoztatja fel érveit az atomenergia megszüntetése ellen. Első sorban említi a biztonságtechnika fejlődése mellett a környezeti problémákat és a német ipar technológiai előnyének, exportképességének megtartását. A hetvenes és nyolcvanas években az atomenergia elfogadásának válsága a politika területére is átcsapott. A tudomány és az ipar az elutasítás ellenére hatalmas erőfeszítéseket tett a nukleáris biztonságtechnikajavítása érdekében. Az utóbbi tíz évben milliárdos beruházásokkal a német atomerőművek a világ élvonalába tartoznak. A klíma problémák sem hanyagolhatok el. Németország vállalta, hogy 2010-re a környezetet károsító gázok kibocsátását 21%-kaf mérsékli. Az atomenergiáról való lemondás jelentősen kiélezi a gázkibocsátás csökkentés követelményeit. Ameddig az atomerőművek alternatívája csak a gáz vagy szenes erőművekként áll rendelkezésre, az atomenergiából való kilépés megoldhatatlan problémák elé állítja Németországot. A világban azonban továbbra is létesítenek atomerőműveket. A kilépés a német vállalatok export esélyeit is veszélyezteti. A német technológia, különösképpen a biztonságtechnika elveszti nemcsak a piacot, hanem a befolyását is a további fejlesztések területén. Az atomenergia Németországban, mindenek előtt az ipar számára fontos támpont. A nemet villamos energia kapacitás egy harmadának kiesését takarékossággal kompenzálni lehetetlen, ezért csak két alternatíva lehetséges: újabb hagyományos erőművek létesítése, amely nagyobb környezeti megterheléssel vagy magasabb energia költséggel párosul, továbbá az energia import. Mindkét esetben Németország ipari bázisa meggyengül és iparágak külföldi további kitelepülése is várható. Időközben az EU piac a Kelet-Európai bővítéssel még növekedni fog, a kieső atomenergiát belföldön áram-importtal fedezni nem lehet. A különböző energia-rendszerek környezeti hatásának vizsgálata egyértelműen kimutatta, hogy az atomenergia kisebb terhelést jelent a környezetben mint bármilyen más szokásos energia-termelési folyamat. Az atomenergia kiváltására számbavehető megújuló energiaforrások területén jelentős, hosszú távú kutatások szükségesek, mert jelenleg a berendezések még nem piacérettek. Az atomenergia kiiktatására akkor érdemes intézkedést hozni, ha a megújuló energiaforrások felhasználásának esélyei megnövekednek. A memorandum szerint a koalíciós szerződésben lefektetett szándék, hogy az atomenergia felhasználás megszüntetését visszafordíthatatlanná teszik, a legnagyobb mértékben nem demokratikus, ráadásul logikátlan. Egy ilyen évtizedekre elhúzódó fejlesztés esetén a jövő generációnak a saját döntési lehetőséget tudatosan nyitva kell hagyni, mindenek előtt a technikai tudomány fenntartása és továbbfejlesztése által. A jelenleg működő atomerőművek évtizedes továbbüzemel tetése, a leállás vezénylése, a keletkező radioaktív hulladék kezelése felelősséggel csak jól képzett szakszemélyzettel végezhető el. Ezek képzése a nukleáris tudományra és kutatásra hárul, a felkészítés fenntartható minőségű oktatását Németországban biztosítani kell. A tudósok kijelentik, hogy az energiapolitika egyszerűsítése egy technológiából való "kilépés"-re, szegénységi bizonyítvány. A technológiai váltás akkor teljesen normális, ha egy jobb alternatíva áll rendelkezésre. Aki az atomenergiából "ki akar lépni", egy megvalósítható, jobb energiapolitikát kell javasolnia és ehhez a demokráciában szükséges támogatást is meg kell szereznie. Előbb az újról és körülményeiről való döntés vezet a meglévők pótlásához. A professzorok memorandumával összecseng a VDI állásfoglalása is. Az szeptember 28-i VDI állásfoglalás kinyilvánítja, hogy "a német klíma- és környezetvédelmi célok az atomenergia megszüntetésével összefüggésben nem elérhetők". A VDI emellett rámutat arra, hogy az energia rendelkezésre állás minden formája ár és egyéb problémákkal bír: "A fosszilis tüzelőanyagoknál az emisszió, a tartalékok kimerülése és közben a maradandó beavatkozás a természetbe, az atomenergiánál a sugárzásveszély és a megújuló energiáknál a berendezés létesítésekor a nagy tőke és anyagráfordítás jelentkezik." A memorandumot aláíró tudósok dialógust ajánlanak a kormányzatnak. Tudásukkal hozzá akarnak járulni a jövőképes energiapolitika kifejlesztéséhez, amely a gazdasági, környezetvédelmi és szociális célokat egyforma mértékben fogja számításba venni és az országot előbbre vinni, továbbá mint a tudományban és a technikában vezető ország erőit értelmesen használja fel. (Stromthemen November 99. Nr65 száma alapján Memorandum gegen Austieg) Bárki Kálmán 368 ELEKTROTECHNIKA

7 Hírek A koronasugárzás megfigyelésének űj eszköze Dr. Jermendy László A nagyfeszültségű technika alapvető jelenségének a koronasugárzásnak a megfigyelése, az általa okozott számtalan hatásnak a nyomon követése különféle okok miatt igen lényeges. A nagyfeszültségű laboratóriumi méréseknél szinte elkerülhetetlen, hogy a szigetelők, berendezések, vezetéksodronyok környezetében kialakuló elektromágneses erőtér számított, vagy gyakorlati tapasztalatokon alapuló elrendezéseinél a ténylegesen fellépő kritikus helyeket meghatározzák, ahol a sugárzási gócok megjelennek. A legismertebb kedvezőtlen hatások a szigetelőket roncsoló részívek, a korona nagyfrekvenciás zavarai, a fellépő veszteségek, a hallható zajok, a keletkező bomlástermékek. Emellett a koronasugárzás megjelenéséhez és kialvásához tartozó feszültségértékek segítséget nyújtanak a diagnosztizáláshoz is. E jelenségek megfigyeléséhez speciális mérőeszközök, illetve mérési módszerek fejlődtek ki. Gyakran szabványosított eljárások kívánják meg a keletkező káros jellemzők számszerűsítését. Ily módon a sugárzott zavarok esetében rádiózavar feszültség meghatározása, magasabb frekvenciáknál a televízió sávjába cső hasonló paraméterek meghatározása, a kritikus pontokon fellépő korona vagy kapacitív kisülés jellemzői szolgálnak tájékoztatásul. Amennyiben a fellépő hallható zajok is kellemetlenséget jelenthetnek akusztikai mérések egészítik ki a kepet. A távvezetéki sodronyok kialakítását, a kötegvezetők elrendezését, felületi minőségük mértékét jellemzi a fentieken túl a koronaveszteség értéke. A szerel vény fejlesztések kritikus pontja, hogy a névleges feszültség felett is bizonyos tartományban még ne lépjen fel korona. Aküszöb-kial vasi jellemzők adják meg azt a biztonságot, amin belül még nem kell számítani a korona megjelenésére. A fent említett paraméterek általánosságban jellemzik nagyfeszültségű szempontból az egyes távvezetéki részegységeket, vagy berendezéseket. A fejlesztés elengedhetetlen része, hogy a sugárzás keletkezésének helyét és intenzitását be lehessen határolni. Erre a célra, gyakorlatilag csak laboratóriumi felhasználásra korábban kifejlesztettek egy fénysokszorozőt, amit teljes sötétség esetén lehet használni. Ez a maradék fenyerősítő lehetővé teszi, hogy normál fényképészeti úton rögzíteni lehessen egészen kis sugárzásokat is. Hátránya a vizsgáló berendezésnek, hogy a sugárzási hely meghatározása, és fényképen rögzítése további eljárásokat igényel, illetve a berendezés infravörös érzékenysége sok elővigyázatosságot kíván használat közben. Elvileg üzemkozbeni használati céllal indult egy Lascr-Doppler vibrometer fejlesztésére japán próbálkozás, ami visszacsatolás révén a mozgó távvezetéki szigetelőre irányított sugarat rögzíti a megfigyelési ponton és az információt hordozó visszavert sugár demodulálásával a sugárzás miatt keletkező vibrációt hivatott rögzíteni. A berendezés bonyolultsága és a kiértékelés bizonytalansága miatt nem terjedt cl ez a módszer. A másik lehetőség korona hőhatását kihasználó thermovíziós megfigyelés nagy távolságból szintén értékelhetetlen képet ad. Az utóbbi időben hírek érkeztek arról, hogy több fejlesztési fázis után olyan koronasugárzás detektáló készüléket fejlesztettek ki, ami a koronajclenség nappali fényben való megfigyelését is lehetővé teszi. A berendezés működési elve szerint a koronának a látható fény frekvenciatartományába eső spektruma jellemző az ionizált gázra. Levegőben, ami lényegében nitrogén gáz, a látható spektrum gya- korlatilag az ultraibolya tartományba, azaz nm közé esik. Azonban az energia kisebbik hányada a 280 mm alá jut. Ez a hullámhosszúság már a napfény láthatatlan része. Ezt a tartományt használja a berendezés a korona detektálására. J.fotó: A korona detektálása nappali fényben. A berendezés egy bonyolult lencse és szűrőrendszeren át vetíti az ultraibolya fényt két optoelektromos, egy fekete-fehér és egy színes kamerára. A fekete-fehér kamerát használják a korona detektálására a látható fény tartományán kívüli spektrumában, a jel erősítése a detektorra érkezés előtt történik. A keletkező kétdimenziós képet ezután rávetítik a másik úton érkező színes képre és az összemásolt két kép adja a kamera kimenő képét. Ezt a képet a keresőben azonos idejűleg lehet látni. Aképct videorekorder, vagy komputer rögzítheti a későbbi kiértékelés céljából. A nagyfeszültségű berendezések korona szempontjából való megfigyelését ez a berendezés lényegesen megkönnyíti. Segítséget nyújt Dr. habit Jermendy László okl. villamosmérnök, VEIKI-VNI, Kft., MEE tagja 2.foió: Sugárzó helyek rögzítése a 4(X) kv-os kompo/it szigetelőlánc alján nappali megvilágítás mclictt évfolyam 10. szám 369

8 Hírek a szigetelési problémák azonosításában, villamosán nagy igénybevételű helyek meghatározásában, rádiózavarási problémák feltérképezésében, laza szerelvények kimutatásában, törött sodrony elemi szálak, hibás ívvédő szerelvények kritikus helyének rögzítésében, a szigetelőkön átívelési helyek, szennyezési problémák és egyéb koronajelenségek behatárolásában. Mivel a berendezés mozgóképet ad a korona fluktuálásának mértéke is követhető. 5 pc nagyságú kisülés már láthatóvá válik a keresőben. A nappali fény melletti alkalmazás kifejezetten megkönnyíti vagy talán jobban mondva egyszerűen lehetővé teszi az üzemközbeni alállomási vagy vezetékmenti alkalmazást. Egyéb berendezéseknél megkönnyíti a képalkotást. HOFEKA Elektromos Ipari és Kereskedelmi Kft. 3. fotó: Korona a szerelvények széleinél alállomáson rögzítve. Mindezek az előnyök jelentették azt a többletet, ami miatt a közelmúltban az OM Kutatás- Fejlesztési Helyettes Államtitkárság támogatásával létrejött a Villamos Nagylaboratóriumok Kft. és a Dél-Afrikai Eskom áramszolgáltató között egy államközi szerződésen alapuló tudományos és technológiai (TcT) együttműködés a nagyfeszültségű távvezetéki szigetelők diagnosztizálási módszerei további lehetséges eljárásainak kidolgozására. A távvezetéki szigetelő diagnosztika hazai lehetőségei mellett elérhető legfrissebb eredményekről a Jermendy, L., Fogarasi, L: Detection of Insulator Ageing, IEEE Budapest PowerTech, Budapest, Aug 29-Sept p 1-6. közlemény számolt be. Ismerteti az üveg és porcelánszigetelőknél alkalmazható diagnosztikai módszerek lényegileg laboratóriumi eredményekre alapozott, az öregedés szempontjából jellemző paramétereit. Továbblépés igénye két irányban fogalmazódott meg. Egyrészt a kompozit szigetelők elhasználódásának műszeres kimutatása, másreszt a veszélyessé váló szigetelők hálózaton való előzetes szelektálásának szükségessége merült fel. Az első irány megvalósításához az Eskom hálózatához való hozzáférés igen fontos, hiszen ott a kv-os feszültség szintén a közel km hosszú hálózaton nagyrészt kompozit és ebből adódóan régóta, különféle évjáratú és eltérő technológiával készült szigetelőt alkalmaznak. Az üzemközbeni hibafcltárás, a legjellemzőbbnek ítélhető koronasugárzást okozó helyek nappali behatárolását, a további vizsgálatot igénylő szigetelők kiszűrését teszi lehetővé. Ezen kétoldalú együttműködés első fázisa azzal kecsegtet, hogy lényeges előrelépés történhet a helyszíni távvezetéki diagnosztika területén. A viszonylag drága készüléktől minden bizonnyal minőségi ugrás várható a koronasugárzás detektálása területén. A mellékelt képek jelzik, hogy az egyszerű alkalmazású koronavizsgáló készülék (l.fotó) a nappali fényben is jól detektálja a 400 kv-os szigetelőlánc alján a kompozit szigetelőn kialakuló sugárzó helyeket (2,fotó), illetve a szerelvények éles széleinél fellépő koronát a távvezetékoszlopon a viszonylag nagy távolság ellenére Ís.(3.fotó) Statikus és dinamikus rendszerek 1 Gazdaságos APOSTAR AR: kva ^ Igényes APOSTAR AS: kva 1 Professzionális UNIBLOCK: kva Képviselet: ******* Kft Budapest, Juhász u Tel./Fax: ELEKTROTECHNIKA

9 Villamos energia A villamos energetika szerepe a globális fejlődés fenntarthatóságában Krómer István D. Se. Miközben a villamosenergia-ipar eddigi történelme legnagyobb átalakulását éli át a piacosításában élenjáró országokban, a második évezred küszöbén a világ fejlődése szempontjából nagyjelentőségű kihívással kell szembenéznie. A világ továbbnövekvő energiaigényét oly módon kell kielégítenie, hogy a környezet terhelésének további növekedése esetére feltételezett környezeti katasztrófa elkerülhető legyen. A fejlődés alakulását az energetika piacosítása alapvetően befolyásolni fogja, mivel a környezetet kevésbé terhelő technológiák bevezetése csak megfelelő versenyképesség esetén lesz lehetséges. A technológiai fejlesztéseknek azonban nemcsak a költségek csökkentését kell biztosítani, de hozzá kell járulniuk a lakosság helyes energiatudatának kialakulásához is. 2. A környezetterhelés növekedésének megállítása Szakértői vélemények szerint az üvegházhatású gázok közül a legkomolyabb hatást (az összes hatás mintegy 2/3-át) a széndioxid koncentráció növekedése jelenti, amely a jövő században elérheti az iparosítás előtti szint kétszeresét is, ami a jelenlegi szintnél 50%-kal lesz magasabb. Ha a CO2 kibocsátást befolyásoló tényezőket - a Kaya azonosság segítségével - megjelenítjük, akkor érdekes betekintést kapunk az energetika széndioxid kibocsátásának lehetséges fejlődési tendenciáiba. N GDP Ö 1. Energiaigények növekedése A jövőbeli energiafogyasztásra vonatkozó prognózisok az alapfeltételezésekben mutatkozó különbségek miatt nagyon eltérő következtetésekre jutnak. Különbségek vannak a gazdasági növekedés, a technológiai fejlődés, a gáz és kőolaj rendelkezésre állása és nem utolsó sorban a nemzetközi együttműködés lehetőségei tekintetében különösen a környezetvédelem területén. A világ energiafogyasztásának növekedése 1985 és 1998 között évente átlagban csak 1,5% volt, köszönhetően a korábbi keleti blokk országaiban tapasztalt nagymértékű visszaesésnek. Enélkül közel 2,5% lett volna az éves növekedés üteme. Míg a világ népességének 24%-át kitevő fejlett ipari országok a kelet-európai és a volt szovjet államokkal együtt a teljes fogyasztás 70%-át jelentették, addig a világ népességének 76%-ára csak az energiafogyasztás 30%-a jutott. Előrejelzések szerint 2020-ig az évi növekedés átlaga 2,1% körül várható. A fejlődő országokban nagyobb (3,6%), a fejlett országokban pedig kisebb (1,1%) lesz a növekedés ben a teljes primer energia felhasználás 37%-át fordították villamosenergia-termelésre. Ez 17,5%-ban nukleáris, 18,5%-ban víz- és 64%-ban hőerőművi termelést jelentett. A teljes szén fogyasztás 60%-át használták fel villamosenergia-termelésre. Ez a mennyiség abszolút és relatív értékben egyaránt egyenlőre évről-évre nő ig a villamosenergia-fogyasztás várhatóan csaknem megkétszereződik évi átlagosan 2,5%-os növekedéssel. Ezt követően az évi növekedési ütem valószínűleg 2% alá csökken. így is 2050-ben a világ villamosenergia-fogyasztása a jelenlegi 3-4-szerese lesz. A számokból következik, hogy a villamosság részaránya a 21. században tovább nő. A növekedés a leggyorsabb a fejlődő országokban (4,4%), a leglassabb pedig várhatóan a volt szovjet államokban és Kelet-Európában lesz (1%). A növekedés egyik legsúlyosabb problémája az, hogy milyen módszerekkel lehet a vele együttjáró környezetterhelés növekedésének mértékét korlátozni. D. Se Krómer István okl. villamosmérnök, a műszaki tudomány doktora, MEE elnöke Az Induslria 2000 alkalmából rendezett MEE napon elhangzott előadás szerkesztett változata. C N GDP Q pr a kibocsátás tömege, gc a népesség száma, fő bruttó hazai termék, USD primer energia felhasználás, MJ Az összefüggés jobboldalának harmadik tagja a gazdaság energiaintenzitásának, negyedik tagja pedig az energetika szénintenzitásának felel meg. Ha a Kaya azonosság egyes komponenseinek hosszú távú változását vizsgáljuk, megállapítható, hogy a világ népessége az elmúlt 50 évben megkétszereződött és ugyanez várható a következő öt évtizedben is, ami körülbelül 10 milliárdos lakosságot fog eredményezni a Földön. Ez évi átlagos növekedési ütemben 1,3%-ot jelent. Közben a gazdaság energiaintenzitása, illetve az energetika szénintenzitása pedig évi 1,3, illetve 0,5 százalékkal csökken átlagban. Ezzel a globális széndioxid kibocsátás korábbi évi átlagos 1,7%-os növekedési üteme 0,8%-ra, mintegy a felére csökken. Hosszabb távon az energetika szén intenzitása csökkenésének évi mértékét azonban 1 %-ra kell növelni. Ez természetesen csak a villamosítás részarányának további növelésével biztosítható. A dekarbonizáció végleges célja egy villamos energia - hidrogén alapú energia szerkezet kialakítása (1. ábra). Mivel a fejlett országok erőfeszítései önmagukban nem túl sok eredményt hoznának, nemzetközi erőfeszítések kibontakozása van folyamatban. A szénintenzitás jóval a világ átlag (0,7 tc/toe) felett van Kínában, Indiában és az USA-ban (0,9*1,1 tc/toe), Franciaországban pedig jóval alatta (0,35 tc/toe). A valóság egyelőre azt mutatja, hogy a CO2 kibocsátás gyakorlatilag mindenütt folyamatosan növekszik. De reménykeltő prognózisok is napvilágra kerültek már, amelyek a jövő század első felében nemcsak a növekedés lelassulását várják, de a csökkenés kezdetét is, és mindez nem terhelné nagyobb mértékben a gazdaságot, mint a világ GDP-jének 0,5 százaléka. Nem elhanyagolható, hogy a fejlődő országokban a háztartási és ipari energiafelhasználás területén jócskán nagyobb lehetőségek vannak a CO2 kibocsátás csökkentésére, mint a villamosenergia-termelésben évfolyam 10. szám 371

10 Villamos energia felfutást, de különböző teljesítménynövelő megoldásokkal a meglévő berendezések esetében is versenyképes. /. ábra: A primer energiafogyasztás hirdrogén/szén aránya. 3. A dereguláció hatása a villamos energetikai technológiákra A 80-as évek második felében kibontakozó technológiai fejlődés különösen a gázturbinák területén és a földgáz árának csökkenése megalapozta a piaci verseny bevezetésének lehetőségét, de igényét is egyben a villamos energetikában, ahol a hagyományos reguláció előnyei már kimerülőben voltak, és nem ösztönöztek továbbfejlődésre. Nem szabad elfelejteni, hogy a megbízható és teljes körű villamosenergia-ellátás kialakulásában nagyon lényeges szerepet játszott a reguláció, amelynek fő funkciói, mint a befektetések kockázatmentessége, a villamosenergia-rendszerek tervszerű kiépítése, vagy teljes területi kiterjedésének biztosítása mára elvesztették jelentőségüket. A továbbiakban a piacon elérhető ár fogja alapvetően meghatározni a szereplők magatartását. Szemben a jól tervezhető vertikálisan integrált villamosenergia-rendszerekkel, a dereguláció eredményeként a korábbi rendszer részekre tagozódik és az új egységeknek önálló érdekeik vannak és ezek a továbbfejlődés során egyértelmű kifejezést nyernek. Annak érdekében, hogy a piaci motiváció ne vezessen megengedhetetlen torzulásokhoz, állami intézkedésekkel szükséges továbbra is megfelelő piackonform részszabályozásokat létrehozni (pl. nukleáris biztonság, grid code). A piaci körülmények között az atomerőművek is kényszerülnek alacsony költséggel üzemelni, ugyanakkor a biztonság nem csökkenhet. A rendszer biztonságos működéséhez megfelelő tartalékképzés, szabályzási teljesítmény, meddőszolgáltatás, újraindítás rendelkezésre állása szükséges. A befektetőket úgy kell motiválni, hogy részt vegyenek ezekben a rendszerszintű szolgáltatásoknak a biztosításában is. A piaci verseny megnyitása változásokat indukál az erőművi technológiák területén is. A korábban alapterhelésre tervezett blokkokat az üzleti célok elérése érdekében célszerű lehet gyorsan le és felterhelhetővé átalakítani. Természetesen ez negatív következményként a berendezések gyorsabb elhasználódását is jelenteni fogja és növeli a karbantartási költségeket. A beavatkozás két szintet érinthet. Egyrészt meg kell valósítani a szükséges informatikai fejlesztéseket az erőművek üzleti/kereskedelmi működésének biztosításához. Másrészt pedig a technológiai folyamatok automatizálását tovább kell fejleszteni, csökkentve a kezelői beavatkozások szükségességét. A magasabb szintű automatizálás a berendezések gyorsabb elhasználódását is mérsékelni tudja, ami az üzleti esélyeket is javítja és jelentősen hozzájárulhat a környezetvédelmi követelmények kielégítéséhez. Acsúcsigények azonnali (spot) piaci magas árfekvése következtében az erőművek csúcsteljesítményének növelése alapvető üzleti érdekké vált. Ez nemcsak a csúcs gázturbinák piacán jelent jelentős 4. A villamos energetika fejlődési irányai A környezeti problémák megoldására éppen maga a villamos energetika a legalkalmasabb, mivel viszonylag rugalmasan biztosítja egy általánosan használható energiahordozó és a természetben található különböző primer energiaforrások felhasználása között a megfelelő arányok kialakítását. Az elkövetkezendő évtizedekben a megépítendő erőművek technológiájának biztosítani kell az átmenetet egy széntől kisebb mértékben függő energia háztartásba. Rövid távon a CO2 kibocsátás csökkentése érdekében a hangsúly a földgáz használatának előretörésére tevődik át, ez azonban hátráltathatja más alacsony vagy nulla széntartalmú technológiák fejlődését ig közel 1000 GW új erőművi teljesítmény üzembe helyezésére lehet számítani, amelynek 1/3-a gáztüzelésű, mintegy negyede széntüzelésű hőerőmű, egy ötöde vízerőmű, közel 10%-a atomerőmű és 5%-a olajtüzelésű erőmű lesz, a fennmaradó részt egyre nagyobb mértékben megújuló energiaforrásokból kell fedezni. Nagyobb előrehaladás várható a szél, a biomassza és a geotermikus energia hasznosítása területén. Az új létesítmények földrajzi eloszlása érdekes képet fog mutatni. Ázsiában több mint fele épül az új erőműveknek, míg Észak-Amerikában és egész Európában együttesen alig az egy negyede, Latin-Amerikában és a Karibi térségben mintegy 10%-a, a Közd-Keleten ennél alig valamivel kevesebb, míg Oroszországban és a többi szovjet utódállamban összesen csak 3%-a. U-JmiüirdlM ábra: Prognózis a világ primer energiafogyasztásának összetételire (WEC/IIASA közepes növekedési szeenárió). mttíikttt Mivel a közeljövőben nem számíthatunk a megújuló energiaforrások és az atomenergia térhódításának rohamos növekedésére (2. ábra), így a szén intenzitás csökkenésében a fosszilis tüzelőanyagok jobb hatásfokú felhasználásának is lényeges szerep jut. A fejlődés hajtóerőit és az általuk meghatározott fejlesztési igényeket és feladatokat a 3. ábrán foglaltuk össze. A fejlődés hajtóerői napjainkban elsősorban a költségek csökkentését és a piaci alkalmazkodó képesség növelését állítják előtérbe. Ezért nagy jelentősége van a hatásfok és a teljesítmény növelésnek, az élettartam meghosszabbításnak és nem utolsósorban az üzemeltetési és karbantartási költségek radikális csökkentésének. A globális környezeti problémák helyes megítélése érdekében tovább kell folytatni a környezeti bizonytalanságok tisztázására irányuló kutatásokat és a lakosság számára olyan képet kell ki- 372 ELEKTROTECHNIKA

11 Villamos energia senyelőny megtartása érdekében nagy fejlesztési erőfeszítések történnek a hatásfok javítása érdekében elsősorban a kombinált ciklus alkalmazásával. A továbbfejlesztési lehetőségeket a 4. ábrán mutatjuk be. Ezektől azt várják, hogy néhány éven belül a 60%-os hatásfok is meghaladható lesz. A terjedő decentralizált, helyi energiatermelés kedvezőtlen környezeti hatását a jelenlegi technológiák továbbfejlesztésével kell megelőzni. Az erőművi technológiák fejlesztése mellett a meglévő hálózatok jobb kihasználása, a szállítási problémák megoldási lehetőségeinek bővítése érdekében a flexibilis váltakozó áramú rendszerek (FACTS) fejlesztése továbbra is kiemelt feladat és újból előtérbe került az elosztott energiatermeléssel kapcsolatban a nagyfeszültségű egyenáramú átvitel kiterjedtebb alkalmazása. A legfontosabb erőművi technológiák műszaki és gazdasági fejlődési tendenciáit az I. táblázatban foglaltuk össze. Itlltmrf* OSIOOO-V OS2000-E OS200I-V OSJ001-H OS 2001 S OS 2P0I-E OS1001-R Síi.t JCÍ Ruaitua 1. tkkvaeu f ánm4yúj(daín L Hlfuix* JO Hl 200 A 250 V- e IMA +00/230 V- JOHl MM A ÍMI6J0A V- 50 Hl «0A 400/250 V- 10 Hz IMA 3J0V- JOOA nuuoa 2)0 V- 0 OA uaniital htftttnm U Eanulius iddtwtfe 1 10 M li 30 ta loka ll ISIM )i HM lika ll MtA loba ll 20 KA IDU ll 6kA ll VtócVOtffrjkoaí Ér iniavc4cimi ouuly wiwmmkirn L IP«le(le!jet>blPS1 1. Vwu&oiA tutivhiyak MSZEN6O4»-]:1MJ MSZ IEC J2«ITOO wvlmii bmplitu mrtfi. Muirtutk kíteolekck icrmtuitóvinyii Vilim vizigálm* aelín MSZ IS13-I ]9«l -IM(IWI) /. tói/áiű/.-villamosenergia-lcrmelö berendezések fejlődési trendje*. 3. ábra: A fejlődés hajlőerői, fejlesztési igények és feladatok. alakítani, amely lehetővé teszi a rendelkezésre álló erőforrások teljes körű hasznosítását. Az az egyszerűsítő feltételezés, hogy az energiatakarékosság és a megújuló energiaforrások fokozottabb hasznosítása biztosítani tudja a fejlődés fenntarthatóságát és a környezeti problémák megoldását az elkövetkezendő néhány évtizedben, nem reális. Valamennyi primer energiaforrás felhasználására szükség lesz. Itt jegyzendő meg, hogy az elmúlt negyedszázadban az atomerőművek 2 milliárd tonna CO2 kibocsátástól kímélték meg a Földet. A kockázatok csökkentése és az erőforrások legjobb felhasználása érdekében az energia-gazdaság-környezet trilemma megoldásához a megoldások portfoliója szükséges. Ezért a fejlesztési feladatok is rendkívül széleskörűek és nagyon sok szénbázisú technológiát is magukba foglalnak. Kiemelt célkitűzés, hogy a szénbázisú technológiák a tüzelőanyag hasznosítás és a költségek tekintetében versenyképesek legyenek. A környezetvédelmi követelményeket kielégítő szénbázisú erőműveknek a szabályzó erőművek között várhatóan továbbra is jelentős szerepük lesz. A földgázbázisű erőművek területén mutatkozó óriási konjunkturális lehetőségek kihasználása és a ver- 4. ábra: CCGT hatásfok növelés. A táblázatban átlagos nagyságú berendezésekről adunk tájékoztatást, ami természetesen azt jelenti, hogy ezeknél nagyobb, hatékonyabb, a fejlesztés csúcsait jellemző megoldások is lesznek. Látható, hogy a széntüzelésű és a gázturbinás erőműveknél a hatásfok növelését a beruházási költségek emelkedésével lehet csak biztosítani. Ugyanakkor valamennyi fosszilis tüzelőanyag bázisú erőmű esetében csökkenni fognak az üzemeltetési és karbantartási költségek. A versenyképes alaperőművi ár az új évezred első évtizede végére 2 dollár cent/kwh körül várható. Az atomerőművek fejlesztése egyebek között az egyszerűsített passzív biztonságú rendszerek, kisebb egység teljesítmények és a moduláris hélium hűtésű reaktor irányában, egyrészt azt szolgálja, hogy az atomenergetika visszanyerje a közvélemény bizalmát, másrészt, hogy az eddigieknél szélesebb körű alkalmazást nyerhessen például helyi kapcsolt energiatermelést végző erőművekben is. A fejlesztés eredményeként lényegesen csökkenteni lehet majd a beruházási költségeket és az üzemeltetési és karbantartási költségek területén is várható megtakarítás. Ajövő hidrogénbázisú energetikájára történő átmenetben nagy reményeket fűznek a tüzelőanyag cellák alkalmazásának. Gázturbinával kombinálva a tüzelőanyag cellákat 70%-nál nagyobb erőművi hatásfokot is elérhetőnek tartanak. A tüzelőanyag cellák alkalmazásával kapcsolatosan jelenleg fennálló problémák: nagy gyártási költség és rövid üzemidő a jelenleg folyó K+F erőfeszítések fényében valószínűleg már a közeljövőben enyhülni fognak. A fajlagos költségek a jelenlegiek nagyjából felére: 400^00 $/kw-ra csökkenthetőnek, az élettartam pedig erőművi berendezések esetén órára növelhetőnek látszik. Nem kisebbek a fejlesztési feladatok a költségek és a hatékonysági jellemzők szempontjából a megújuló energiaforrások esetében sem. Mai ismereteink szerint a széndioxid emisszió növekedésének megállítása és a csökkenés kezdete csak a nukleáris és a megújuló energiaforrások egyenként legalább 15-20%-os részaránya esetén biztosítható. Mint azt a fenti áttekintés is tükrözi, a villamos energetika alapvető technológiáiban radikális változások viszonylag hosszú idő alatt alakulhatnak ki, hiszen számolni kell azzal, hogy a már üzemelő létesítmények élettartama hosszú és a műszaki fejlesztés újabb eredményeinek alkalmazása felújításuk során megteremtheti a versenyképes továbbüzemeltctés feltételeit évfolyam 10. szám 373

12 Villamos energia ESCO típusú energiafelhasználás hatékonyság javító tevékenység (EHJT), annak előnyei, valamint hátrányai Valaska László a.) Magyarországon évben Ecocenter International nemzetközi cég jött létre, az energiafelhasználás hatékonyság javításának céljából. A cég Miskolcon az ÉMÁSZ kezdeményezésére alakult. Tagjai: - USA Balacinwyd - ÉMÁSZ Vállalat - VEIKI Kutató Intézet - GTCKFT. b.) 1998-ban az Ontario Hidro Rt. valamint a magyar Villamos Művek között megállapodás született, a Magyarországnak készítendő DSM program és betanításának céljából. Feladatok voltak; - a DSM program kidolgozása, Magyarországra; - az energiahatékonyság- javító tevékenység eredményeinek publikálása; - számítástechnikai rendszerek kidolgozása a magyarországi áramszolgáltató vállalatok számára. c.) HESCO San Francisco-i cég munkálatokat kezdett Magyarországon az energiahatékonysági potenciál felmérésével kapcsolatosan. A cég mögött 4 bank és 6 technológiai cég, valamint 4 nemzetközi biztosító társaság állt, akik előtt, mintegy 2600 projektet valósítottak meg Észak-Amerikában, az Egyesült Allamokban, Kanadában, valamint az Egyesült Királyságban. A vizsgálatok alapvető csoportjai: - hány % összenergia takarítható meg különféle energia-felhasználói szektorban; - a befektetés megtérülés ideje hány évre tehető; - az energiahatékonyság javító tevékenység piaca hány évre szólhat Magyarországon; - az állam és intézményeinek magatartása e területen; - magyarországi oktatási intézmények programjának kibővítése, új tanszékek létrehozása (EHJT). A magyar állam szerepe kell, hogy növekedjen e területen, hiszen a jelenleginél Ft-ban mérve 1 nagyságrenddel nagyobb beruházás az, amely a hatékony energiafelhasználásnál már nemzetgazdasági szinten észrevehető. 25 évvel ezelőtt az USA-ban kidolgozták a harmadik feles finanszírozást, vagy ESCO néven ismert programot, annak alapelveit, és számítástechnikai szoftver- hardver rendszerét, a tőkének e területen történő működtetési lehetőségeit és a különféle biztonságos befektetés alapelveit. Akkoriban több nagy amerikai cég 2-3 ezer projekt megvalósításáról (1992) tanúskodhatott. A közköltségen fenntartott intézményrendszer az egész világon relatíve alulfinanszírozott. Az Valaska László Qk\. villamosmérnök, az ÉMÁSZ nyugalmazott vezérigazgatója, a MEE tagja Szakmai lektor: Halász Ferenc okl. villamos mérnök, a Magyar Energia Hivatal az ETE és MEE tagja USA-ban az ottani körülményekhez képest, nálunk pedig a nemzetgazdaság teherviselő képessége alacsony volta miatt. Ezért oly gyorsan nyert teret a nyugati világban az ESCO típusú harmadik feles (TPF) finanszírozás. A fent nevezett intézmények általában nem hitelképesek, és az energiafelhasználás-javító tevékenységhez szükséges beruházási összeg töredék részével rendelkeznek. A rendszer lényege, hogy az energiafelhasználó és az energiaszolgáltató közé beépül egy harmadik cég, az ESCO, aki a következőket vállalja: 1.) Modern tudományos műszaki ismereteket közvetít; 2.) Az energiahatékonyság-javító tevékenységben gyakorlata van, ezt átadja; 3.) Szakértő gárdája részt vesz az energiafelhasználó átvilágításában és az energiafelhasználás hatékonyságának növelése tervezésében; 4.) A hitelt az ESCO veszi fel, finanszírozza, vállalja a rizikót; 5.) Kiváló szervizt biztosít, és a megállapodásnak megfelelően segíti az energiafelhasználót és közvetíti az időközben felmerült műszaki-technikai eredmények további bevezetésének lehetőségét. 6.) Ha szükséges az üzemeltetésben is partner. A beruházás ellentételezése az ESCO részére az energiafelhasználónál megtakarított energia költsége, amely sok esetben egyéb (pl. munkabér, lekötött teljesítmény) többlet megtakarítással jár, s mely lehet több, kevesebb vagy ugyanannyi a szerződés lejártáig, mint a megtakarításból adódó költség, természetesen az előzetesen megkötött szerződésnek megfelelően. Ezeket jogilag rögzíteni kell, de nagyon fontos, hogy az energiafelhasználónak nem kell hitelt felvennie. Az ESCO rendszerű beruházásoknál meg kell teremteni az előnyök és hátrányok egyensúlyát, hiszen az energiafelhasználónak az volna előnyös, ha saját pénzével, tőkéjével tudna finanszírozni. Nem venne fel banki hitelt, vagy nem venne részt különféle állami támogatású programokban. Az alábbiakban néhány gondolatban bemutatjuk, hogy az ESCO, illetve harmadik feles finanszírozás kinek mit hoz, mivel kecsegteti és mivel szomorítja el. A Az energiafelhasználó cégeknél: 1.) Előnyök: - Viszonylag könnyű eszközökkel az ESCO-n keresztül jelentős tőkéhez jut, az energiafelhasználónak rizikója nincs, a legmodernebb technológiát fogja megkapni az ESCO-tól; - Az ESCO-val kötött megállapodás értelmében, hosszútávon az energiafelhasználás javulásával szembesülhet és erre garancia az ESCO-nak nagyon pontos, alapos számítási technológiája, az előkészítés során; - Egy épületfelügyeleti rendszeren keresztül a nap minden percében láthatja saját energiafelhasználását, a különféle lehető- 374 ELEKTROTECHNIKA

13 Villamos energia ségeket és a további intézkedések szükségességét. Mivel a fent nevezett intézmények általában nem szakmai cégek, ezért ha szükséges, és ha megállapodnak, akkor az ESCO szakszerű üzemeltetést, vagy szolgáltatás bármilyen területen biztosít; - Ha különleges igények merülnek fel ezen hosszú távú szerződés keretében, akkor az ESCO ebben nagyon könnyen partner tud lenni, segítségére van a cégnek; - A közköltségen fenntartott intézmények nehéz helyzetben vannak és lesznek, gazdálkodásuk rendkívül szoros. A modernizáció további lehetőséget biztosít saját feladataik elvégzéséhez, a költségek csökkentéséhez, és a gazálkodás modernizálásához; - A felszabadított energiakapacitások értékesítése további bevételekhez juttathatja az energiafelhasználót. Kedvező szerződés-módosításokat eszközölhet. 2.) Hátrányok: Általában már az első tárgyalásnál felmerülnek a következő gondolatok: - Drágának tekinthető az ESCO féle beruházás, mert nyilvánvaló, hogy ez esetben a harmadik félnek összes költségeit és bizonyos hasznát meg kell fizetni, a kamatok kamatjával; - Úgy érzi az energiafelhasználó, hogy különféle területeken kényszerpályán van, nem tud mindig saját maga beavatkozni, no de hát nem is kell, hiszen az egész energiafelhasználás rendszerét egy műszaki és számítástechnikai elven felépített koncepció alapján üzemeltetik. Félnek a hosszú távú megállapodástól, és az időközben bekövetkezhető állami intézkedésektől; - Az energiafelhasználó úgy érzi, hogy az ESCO cég belelát kártyáiba, olyan információ kerül ki a cégtől, amelyek nem kívánatosak. Természetesen ez szabályozható, ugyanakkor olyan új információkat is kaphat az ESCO-tól, amelyet saját maga, saját szakember-gárdájával megszerezni képtelen; - Úgy érzi, hogy ez egy lízinghez hasonló konstrukció és az első tárgyalásokon felmerül a szerződés lefutása után való, az energiahatékonyság-javító tevékenység által létrehozott új eszközök tulajdonlási joga. Ez nem gond, mert a projekt szerződésben mindig meg kell állapodni, hogy ez hogyan következik be, és általában ezen vagyontárgyakat 100 Ft-os eszmei értéken szokták átadni. B Az ESCO a harmadik feles finanszírozást lebonyolító cég esete 1.) Előnyök: - Az ESCO beépítheti a beruházás megvalósítása során saját vagy partnerágai termékeit, az energiahatékonyság területén szükséges ismereteit pénzzé teszi, a kapcsolódó nem profiljához tartozó tevékenységet alvállalkozónak kiadhatja, mely után további eredményt számolhat el és egy különösen érdekes pénzügyileg fontos új energia ellátási szférát alakíthat ki magának, mely Magyarországon legalább évre biztosít részére piacot, munkát; - A finanszírozás területén az ESCO megalakításánál már gondoltak arra, hogy a részvénytársaság tulajdonosai között, egy-vagy két bank, szerepeljen. így az ESCO mely jelentős háttértőkével rendelkezik, hitelképes részvényesei segítségével, hitelt felvéve bonyolíthatja le a beruházásait. Általában a nagy ESCO-k 1-2 nagy bankkal szerződnek; - Hosszú távra biztosítja különféle szerződések segítségével létét, és az energiafelhasználóknál lévő bentléte újabb fontos információt ad a várható tevékenységre és az együttműködésre. A konstrukció hasonló a lízingeléshez, ezért egy idő után a javaktól megszabadul, ennek összes konzekvenciáit az energiafelhasználó veszi át, és ha a megállapodásban kikötik, akkor további vizsgálatok elvégzésére, javaslattételre és új megállapodásra is lehetőség van. - Az ESCO több biztosító társaságnál (hazai és külföldi) szerződést köthet, mely az ESCO rendszerű finanszírozás stabilitását növelheti, esetleges kockázatait csökkentheti. - Az ESCO óriási előnyben van a saját termékeivel azon technológiai beszállító cégekkel szemben, akik csupán eladni óhajtanak, de finanszírozni nem. 2.) Hátrányok: - A rizikót kizárólagosan az ESCO vállalja - Az energiafelhasználó cég gazdálkodásának alakulása esetenként gondot okozhat, ezért ezen témákat csokorba kötve, szerződésben kell rögzíteni. Gondolok itt vis maior, az adók nem fizetése, a támogatások elmaradása, természeti csapások, stb; - Mivel az ESCO a bankszférával csak szoros együttműködésben tud tevékenykedni, tevékenységét banki kontroll nélkül aligha tudja megtenni. A banki részvényes és rendszeresen megvizsgálja tőkéjének sorsát, a visszatérülést és még sok minden mást; - Az ESCO hátránya lehet még, de előnye is, hogy egy különleges szektort vizsgál, finanszíroz, ami saját maga, egy több lábon állást is jelent. Ettől nem kell félni, mert 30 évre jó piaca van, ha korrekt szerződéseket kötnek, és az elszámolás mindkét fél számára a megállapodásnak megfelelő, pontos, precíz. C A banki szféra szintén előnyökkel és hátrányokkal tudja lebonyolítani a fenti akciókkal. 1. Előnyök: - Abanknak hosszú távon óriás piacbővülést jelenthet, az eddig fel nem tárt, a bankok részére a piac potenciálisan mintegy 2400 milliárd Ft; - Az ESCO cég, melynek jelentős háttér tőkéje van, a szerződésnek megfelelően a törlesztést rendezi, függetlenül az energiafelhasználótól, amelynek esetenként gondjai lehetnek; - A banki kockázat lényegesen kisebb más tőkekihelyezésnél. Az ESCO rendszerű finanszírozásnál közép- és hosszú távú tőkekihelyezésről beszélünk, és a tőkekihelyezés alkalmával a bank megtalálhatja gyakorlatilag azon berendezéseket, azon eszközöket, melyek alkalom adtán fedezetet, biztosítékot jelenthet. - A bank számára nyilvánvaló, hogy az energiamegtakarításból származó ellentételezés kiszámításánál, a növekvő energiaárak további lehetőséget biztosítanak; 2. Hátrányok: - A bankok számára nagy valószínűségben minden nagyobb beruházásnál, ahazai tőkén kívül a külföldi tőkének abevonása, illetve annak szükségessége is felmerül; évfolyam 10. szám 375

14 Villamos energia - A hazai piacon ezen jelentősebb beruházáshoz szükséges tőke nem mindig, és nem minden banknál áll rendelkezésre. A nyugat európai ESCO-k 3-4 banki háttérrel rendelkeznek; - Természetesen az előnyök mellett jelentős kockázata is lehet a banki szférának, mely összetevődik a pénzpiaci kockázatból, de más előre nem látható gondok és problémák okozta jelenségekből. Ha bank és az ESCO hosszú távon jól együttműködik akkor, a hátrányok redukálhatok. - A bank igényelheti, hogy az ESCO cég mely hazai és külföldi biztosító cégnél kössön megfelelő biztosítást a egyes projektekre. A fentiekből látható, hogy a harmadik feles finanszírozás az energiahatékonysági projektek finanszírozásának egyfajta kényszer megoldása, melyet még kiválóan működő óriás cégek is alkalmaznak, saját energiahatékonysági problémájuk javításánál, és a felhalmozott tőkét pedig új piacok nyitására fektetik be. Várható eredmények egy hosszú távú energiahatékonyságjavító program realizálása után: - Csökkenti a szociális feszültségeket, redukálja a drága importot; - Javítja a piacgazdaság működését és munkahelyeket teremt, a munkaerő igényes tevékenység támogatásával; - Növeli a hazai munkaerő versenyképességét, és észrevehetően növeli a foglalkoztatottságot, vállalkozásösztönző; - Csökkenti az ország importfüggőségét, energiaimportját, ezáltal javítja a külkereskedelmi mérleget; - Hozzájárul a gazdaság korszerűsítéséhez és kikényszeríti a műszaki fejlesztést; - Az által, hogy az energiatakarékossági beruházások 25%-os ÁFA-ja egy-egy projekt elején azonnal jelentkezik, míg az energiamegtakarítás 12%-os ÁFA-jának elmaradása időben később lép fel, a két hatás jelen értéke egyértelműen pozitív, a központi költségvetés számára; - Javítja a vállalkozások helyzetét. Az állam szükséges és lehetséges szerepe az energiafelhasználás hatékonyságát javító tevékenység (EHJT) területén. Az Európai Uniós tagországok mind az energiatakarékosság, mind az energiahatékonyság területén, a megújuló energiák hasznosítása szférájában jelentős elhatározásokat, lépéseket, tettek és eredményeket értek el az elmúlt évtizedben. A széndioxid kibocsátás redukálása fontos célok közé tartozik. A régi kis erőművek felújítása, a szél- a napenergia hasznosítása terjed, melyet kormányszinten támogatnak. Kiemelkedő tevékenységet folytatott e területen Ausztria, ezen belül is Felső-Ausztria, ahol az Energiatakarékossági Szövetség létrehozása, az Energiatakarékossági Világkongresszus megszervezése, az Energiatakarékossági Vásárok rendezése egyedül álló. Ezen túl Hollandia, Németország, Norvégia, Finnország, Dánia tevékenysége példamutatónak mondható. Magyarország jelentős lemaradást mutathat fel, hiszen a fajlagos energiafelhasználás az Európai Uniós országokhoz képest kétszer, háromszor, de vannak területek ahol a nyolcszor magasabb értéket üti meg. E területen jelentős feladata van a politikai, állami vezetésnek, szakmai társadalomnak és minden magyar állampolgárnak. Az állam szerepvállalása szükséges, elengedhetetlen, hiszen a folyamatok befolyásolása leginkább ez irányból hatékony és hasznos. Az állam szerepének különféle területei. a.) Az állam közvetett befolyásolása az energiahatékonyságra: - A törvényalkotás területe Már többször előkerült, de reméljük meg fog valósulni a kormány energiapolitikai elképzelései között egy átfogó szabályozás, illetve a szabályozást meghatározó törvény, amely keretében lehetőség volna az energiatakarékosság törvényszintű, jogi szabályozásának megalkotására, kialakítására; - Az energiahatékonysági politikai dokumentum kiadása rendívül fontos. Meg lehet tekinteni a nyugati országok ilyen irányú tevékenységét. Az ausztriai wels-i vásáron megtalálhatók, az ún. különféle fehér könyvek, vagy a bécsi UTEC ABSORGE, melyek mind Ausztriára, mind a Szövetség tartományaira külön-külön rögzítik az energiahatékonysággal kapcsolatos elvárásokat, terveket és eszközrendszert. Az EU csatlakozás érdekében szükséges volna mielőbb megalkotni, kiadni, publikálni a Magyar Fehérkönyvet. - A gazdaságpolitika: Az energiahatékonyságjavítása fontos eszköze a gazdasági növekedés folyamatos biztosításának, az ehhez kapcsolódó versenyképes gazdasági struktúrának. Az államnak különféle közvetett gazdasági szabályzók alkalmazásával, olyan közgazdasági szférát célszerű teremteni, amelyben a kevésbé energia és anyagigényes ágazatok kapnak elsőbbséget, és ezzel a nagy energia igényességű és környezetszennyező alapanyaggyártó ágazatok fejlődése redukálódik. A kormánynak fontos szerepe van a piac megteremtésében, a piacbővülés foglalkoztatást biztosít és oly piacok létrehozása fontos, jelentős, ahol az energia igényesség alacsony, ez sokoldalúan elősegíti a nemzetgazdaság fejlődését; - Az állam jelenlegi energetikai hivatali szervezetének további fejlesztése, bővítése, hatáskörökkel való ellátása. Tudni való: 10 évvel ezelőtt az ország energetikai szakgárdája leépítésre került. Ez meg is látszik a közköltségen fenntartott intézmények energiafelhasználásának hatékonyságán, és az üzemeknél is. Csodálkozni kell, hogy 10 év után e területre kellő hangsúlyt az állam nem helyezett. Az energetikával foglalkozók száma alacsony, apparátusának szervezettsége pedig fejletlennek mondható, ugyanakkor megállapítható az is, hogy az energiahatékonysággal foglalkozó állami apparátus a feladatok töredék részét végezheti el, természetesen nem a saját hibájából. Azl992-ben létrehozott EU Energiai Központ tevékenysége nem sugárzódott ki az egész országra, nem lehetett látni, mint szomszédos országainknál, jelentős befolyást gyakorolt volna az energiahatékonyság növelésére, illetve a lakosság informálására; - Az energiahatékonyság, az energiatakarékosság kívánalmainak érvényesítése a különféle közbeszerzésnél. Műszaki szabványok és szabályzatok kiadásával annak segítségével és a betartása megkövetelésével az állam pozitív irányba terelhetné mind az építkezés, mind a közlekedés energiatakarékossági ökológiai problémáit. A 2399/1995 (XII.12.), valamint az 1107/1999. (X. 8.) kormányhatározat cselekvési 376 ELEKTROTECHNIKA

15 Villamos energia programot fogalmazott meg, mely cselekvési program a különféle szabványokat, illetve azoknak felülvizsgálatát valamint konkrét programokat kívánt elindítani. A nemzetközi együttműködés jobb lehetőségeinek kihasználása nagyon fontos, hiszen a külföldről érkező pénzügyi lehetőségek fogadása, hatékony felhasználása, a különféle szervezeti háttér biztosítása elengedhetetlen. Nem lehet megengedni, hogy a külföldről megajánlott támogatást adminisztrációs okokból kifolyólag más szomszédos ország kapja meg helyettünk. Fontos és előkelő helyen szerepel a nyugati világban a fogyasztói oldalnak a befolyásolása, az un. DSM rendszer. A DSM valamikori bevezetését a politika támogatta, kötelezővé tették az áramszolgáltatóknak az ezzel való foglalkozást, és a költségeikbe beépíthették az így keletkező többlet kiadást. Ezen a téren is előbbre kell lépni. Az energetikai és ökológiai tudat fejlesztése, hiszen a kettő nem választható el egymástól. A magyar energiafogyasztók magatartása azért olyan amilyen mert alul, vagy egyáltalán nincsenek informálva. Nincs arra lehetőség, hogy megismerjék azon eljárásokat, lehetőségeket, folyamatokat, mely helyes alkalmazásával jelentős költségeket tudna megtakarítani. A MTESZ Borsod Megyei Szervezete az decemberi kormányprogram megalkotása után elsőnek kezdeményezte, hogy a MTESZ Szövetségi Tanácsa építse be programjába a lakosság energiatakarékossági tanácsadás rendszerét. Gyakorlatilag a szükséges eszközök biztosítása nem történt meg, azonban több állami pályázat elnyerésére sor került. Ennek a hálózatnak az erősítése elengedhetetlen, ezt mutatják a nyugati példák. b.) Az állam elengedhetetlen szerepe a támogatások eszközeinek létrehozása területén, hiszen a következők mind állami kompetenciát bizonyítanak. - Energiatakarékossági Alap létrehozása, (nem kell messze menni, Ausztriában nagyon jól működik). - Különféle adótámogatások, ÁFA visszaigénylés, és egyebek - Ajeíenlegi, meglévő alapoknál az energiahatékonysági támogatás, további fejlesztése vagy vámkedvezmények energiatakarékos termékekre, és szigorítások más egyebekre. Dr. Benkó Imre a műszaki tudomány kandidátusa, c. egyetemi tanár ( ) A hazai villamosenergia-ipar egyik legkiválóbb, közmegbecsülésnek örvendő személyisége, Dr. Benkó Imre 74 éves korában elhunyt. AMEE Évi jubileumi vándorgyűlésén, nagy figyelemmel kísért felszólalása közben vesztette el eszméletét és sajnos többet nem tért magához. Rosszulléte a nemzetközi kitekintésű, a hazai energetika iránt mélyen elkötelezett, független és bölcs szakértőnek a magyar villamosenergia-rendszer piacosítását illető mondanivalóját szakította félbe. Dr. Benkó Imre 1949-ben szerzett villamos tagozatú gépészmérnöki oklevelet a Budapesti Műszaki Egyetemen ben lett a műszaki tudományok kandidátusa, 1962-ben műszaki doktor, majd a későbbiekben c. Egyetemi tanárrá nevezték ki. Pályáját a Nehézipari Központban kezdte ben az ERŐTERV-be került, ahol kezdetben tervezőmérnökként, 1959-től a II. Erőmű Tervezési Főosztály Villamos Osztályának vezetőjeként dolgozott, 1965-ben pedig kinevezték a Villamos Műszaki Főosztály vezetőjévé. Ezt a munkakört töltötte be egészen 1990-ig, nyugállományba vonulásáig től független műszaki tanácsadóként tevékenykedett. Ebben az időszakban elsősorban a hazai alap- és főelosztó hálózat tervezésében, valamint a villamos hálózat üzemirányítási rendszerének korszerűsítésében vett részt. Megalapozója volt a hazai szekunder tartalék kapacitás megvalósítás koncepciójának, valamint a villamosenergia piac liberalizációjával kapcsolatban jelentős nemzetközi elemző' tevékenységet végzett. Az ERŐTERV-ben végzett munkája mellett dolgozott a VILLENKÍ-ben és a Budapesti Műszaki Egyetem Villamosművek Tanszékén. Tagja volt az MTA Elektrotechnikai Bizottságának, részt vett a TMB Energetikai Szakbizottságának munkájában, a Magyar Elektrotechnikai Egyesület főtitkárhelyettese, majd az Etikai Bizottság elnöke, 1991-től IEEE tag volt. Állami díjjal, Zielinski Szilárd díjjal és számos szakmai és egyesületi kitüntetéssel ismerték el eredményeit ben Elektrotechnika, 1988-ban Bláthy, ben Verebély díjat kapott. Jelentős szerepe volt a villamos alaphálózat számítógépes tervezési módszere kifejlesztésében, a400kv-os feszültségszinthazai bevezetésében és alkalmazásában, valamint a 750 kv-os átvitel hazai szakaszának megvalósításához szükséges fejlesztésekben. Külön ki kell emelni a hazai villamosenergia-rendszer korszerű, számítógépes üzemirányításának kialakításában és megvalósításában elért rendkívül jelentős eredményeit. Elévülhetetlen érdemeket szerzett a hazai villamosmérnök képzés területén a villamosenergia-rendszerek tervezése egyetemi oktatásának bevezetésével. Tudományos munkája eredményeként mintegy 70 magyar és angol nyelvű publikációja jelent meg. Azon kevesek közé tartozott, akik magas szintű elméleti tudásukat a gyakorlatban ténylegesen felmerülő problémák megoldására használhatták, jelentősen elősegítve ezzel a hazai villamosenergia-ipar sikeres fejlődését. Kitűnő munkatárs, vezető', ember és szakember volt, sokat tanultunk tőle. Fiatal mérnökök sorát bátorította és támogatta szakmai egyéniségük kibontakozásában. Jó volt vele együtt dolgozni, nagyra becsültük értékes emberi tulajdonságait és magas szaktudását. Hirtelen távozása nagy fájdalmat okozott. Emlékét megőrizzük. Zarándy Pál évfolyam 10. szám 377

16 Villamos energia A hőszivattyú - a jövő energiaforrása a nap és föld hőjéből Hajdú György A Föld élővilágát egy rendkívüli hőegyensúly hozta létre, mely a Nap sugárzásából, valamint a Föld belső hőjéből és a Világűr dermesztőhidegének kölcsönhatásából alakult ki. Az ehhez tartozó globális energiaszintet helyileg befolyásolja a Föld forgás-tengelye, az Óceánok meleget tároló és a sarkok, gleccserek hideget tároló hatása. A viszonylag állandó éghajlat tette lehetővé a magasabb rendű" élet kialakulását. A földi energia mai szintje évmilliárdok alatt alakult ki. Óriási anyag és energiaforgalom mellett került dinamikusan kiegyensúlyozott állapotba. Azonban ez az egyensúly igen kényes. A geológia és a biológia tanúsítja, hogy egy-egy helyi katasztrófa, vulkán kitörés vagy meteor becsapódás hosszú időre felborította ezt az egyensúlyt, fajok, kultúrák pusztultak el és évezredek kellettek hozzá, hogy az egyensúly újra helyreálljon. A földi hőforgalom egyik fontos eleme a széndioxid. Ez szükséges a növényvilág felépítéséhez, a légkörben jelenlévő része pedig vékony takaróként segít tartalékolni a földre jutó napenergiát, az éjszakai kisugárzás visszatartásával. Évezredekig az emberiség hőigényét a fa és más növényi anyagok eltüzelésével elégítette ki. Az ezek elégésénél felszabaduló széndioxid a fejlődő növényzetbe beépült, így az egyensúlyban nem történt változás. Az ipari forradalommal az emberi társadalom arra a veszélyes útra lépett, mely a Föld dinamikus energia egyensúlyának megsérüléséhez vezet. A veszélyt a fosszilis energiahordozók, a szén, az olaj, a földgáz egyre növekvő elégetése okozza. Ezek elégetésénél a hő keletkezése során káros anyagok kerülnek a légkörbe. AFöld hőegyensúlyára ezek közül a széndioxid az egyik legveszélyesebb. A megsokszorozódott széndioxid kibocsátás miatt a "hővédő takaró" megvastagszik és a szükségesnél jobban visszatartja a Nap hőjét, hasonlóan az üvegházakhoz. Sok mérési adat bizonyítja, hogy a légkör és ennek folytán az óceánok felmelegedése megindult. A felmelegedés folytán növekszik a légkör és a tengerek mozgási energiája. Bizonyítják ezt az egyre gyakoribbá és erősebbé, pusztítóbbá váló orkánok, zivatarok, árvizek óta mérik az Alpok gleccsereinek visszahúzódását, fogyását, melyet szintén a légkör felmelegedése okoz. Az ipari forradalom kezdetétől rohamosan növekvő szénfogyasztás olyan tömegű CO 2 -t bocsát ki, melyet az egyre fogyatkozó növényzet már nem tud feldolgozni és növeli az üvegházhatást óta a légkör CO 2 tartalma ppm-röl ppm-re növekedett. Azóta a Föld légkörének hőmérséklete 0,9 C-vel emelkedett. A riasztó, hogy ebből 0,7 C az utolsó 30 évben állt elő és a változást leíró grafikon exponenciális emelkedést mutat. A szkeptikusok szerint csupán egy periodikus felmelegedésnek vagyunk résztvevői, amilyenek kb évenként követik a lehűléseket. Ennek ellentmond, hogy a geológiai vizsgálatok tanúsága sze- Hajdú György okl. gépészmérnök, ügyvezető igazgató, Hexaplan Kft. rint a felmelegedés, ül. lehűlés üteme kb évenként volt 1 C, tízszer lassúbb, mint a most mért. A legutóbbi hidegcsúcs éve volt és kb 8000 évig tartott, míg a földi középhőmérséklet 50C-t emelkedve bekövetkezett a meleg időszak. Ekkor az óceánok szintje m-rel volt magasabb a jelenleginél. Az ismétlődő periódusok üteme szerint jelenleg egy lassú lehűlésnek kellene kezdődnie. Ezzel szemben az emberi beavatkozás miatt módosult a globális ütem. Fennáll a veszélye a tengeráramlatok irányváltoztatásának. A Golf áramlat ad lehetőséget Skandináviának, a Brit szigeteknek a mérsékelt égövi civilizációra, szemben a velük egy szélességi fokon fekvő Alaszkával, Észak-Kanadával. Tudósok szerint reális a veszélye a Golf és más áramlatok útvonala módosulásának. A változásnak vannak már igen durva jelei. A Déli Sarkról olyan jégtömegek váltak le, amelyek miatt a hajózási térképeket módosítani kell. Műholdak figyelik a az egyre magasabbra sodródó, több tízezer négyzetkilométeres jéghegyek útját, hogy ne veszélyeztessék a hajózási útvonalakat. Ha a tovább növekvő energia éhséget, növekvő fűtési és hűtési igényeket, a szaporodó gépkocsikat a jövőben is a mai ütemű fosszilis energia felhasználással elégítjük ki, akkor történelmileg rövid időszak alatt, (valószínűleg még ebben az évszázadban) katasztrófa elé kell néznünk. Al Gore, az USA alelnöke (és lehet, hogy még ebben az évben elnöke) a következőket írta a fosszilis anyagok növekvő felhasználásáról: "Ma már tudjuk, hogy halmozódó globális környezeti hatásuk halálos veszélyt jelent minden nemzet biztonságára, halálosabbat, mint amilyet bármilyen hadászati ellenfél jelenthet, amellyel valaha is találkoztunk. " Mit ért ezalatt? Az emberiség szegényebb fele a tengerpartok 50 km-es körzetében él. Gondoljunk Nyugat- és Kelet Indiára, a Kínai Alföldre, a Közel- -Keletre, a Missisipi, az Amazonas, a Rio de la Plata, a Nílus, az Eufrates, a Rajna és sok más folyó torkolatvidékére. A tengerek szintjének néhány méteres emelkedése többszáz-milliós tömegeket mozgatna meg, olyan népvándorlást, az ezzel járó nemzetiségi, vallási konfliktusokat, háborúkat gerjesztve, amilyenekhez képest a népvándorlás, vagy a XX. század világháborúi gyermekjátékok voltak. Ez a veszély sajnos egyre reálisabb lesz. A fosszilis energiahordozók felhasználásának egyik határa a kimeri thetőségük, amire sokszor gondoltunk, a másik a légkör CO 2 terhelhetősége, amit eddig nem igen vettünk figyelembe. Korábban azt hitték, hogy az előbbi rejti a nagyobb veszélyt. De mindig fedeznek fel új olaj- és gázlelőhelyeket, a szénkincs pedig kifogyhatatlannak tűnik. Be kell látnunk, hogy a másik a veszélyesebb, a közelebbi. Kétségtelen, hogy az emberi civilizációt pusztulással fenyegető felmelegedés megindult, üteme gyorsul. Az emberiség néhány százalékát kitevő gazdag társadalmak vezetői elszánták magukat a fosszilis energia felhasználás csökkentésére. De a nagy többséget kitevő fejlődő és fejletlen népeket nem lehet - és 378 ELEKTROTECHNIKA

17 Villamos energia nem is szabad - visszatartani attól, hogy kövessék a kulturális és civilizációs fejlődés útját, az azzal járó növekvő energiafelhasználást. Milyen kiutat kell találni? Van-e egyáltalán kiút? Hiszen ép az energiatermelő és szolgáltató multinacionális trösztök, gáz-és olajtermelő országok érdeke a fosszilis tüzelőanyagok minél nagyobb forgalma és az ebből fakadó profit. Biztos, hogy ez a megoldás még több akadállyal fog találkozni, mint az ózonréteget veszélyeztető freonok használatának korlátozása, ami a nemzetközi szerződések ellenérc sok tekintetben még ma is írott malaszt maradt. De erre az Cítra rá kell térnünk, még hozzá minél előbb, mielőtt a változások öngerjesztővé, vissza nem fordíthatókká válnak. A megoldás kétségtelenül a CO2 kibocsátás csökkentése. Ennek egyik módja a legnagyobb kibocsátók, az erőművek, a háztartások, a közlekedés, az ipar energiafogyasztásának csökkentése anélkül, hogy le kellene mondani az eddig megszokott kényelemről és biztosítani lehessen a fejlődő népek növekvő energiaigényét. Vegyük sorba. Az erőműveket eddig lakott területektől távolra építették, hogy az égéstermékek ne veszélyeztessék a lakott környezetet. Elégették úgy a fosszilis energiahordozót a villamos áram termeléséhez, hogy maximum 40% hasznosult, a többi a légkörbe vagy közeli folyóba került. A környezetvédelmi intézkedések újabban kötelezik az erőműveket, különösen újak építésénél, hogy a füstgázból mossák ki a pernyét, kormot, savakat, mentesítve ettől a környezetet. De a hőveszteség és vele a nagymennyiségű CO2 továbbra is terheli a légkort, növeli az üvegház hatást. A távfűtés térhódításával azok az erőművek, melyek fogyasztók közelében épültek, legalább a fűtési időszakban hasznosítani tudták a hőt és csökkent a veszteségük. Egyre több erőművet építenek eleve ilyen kettőscélú hasznosításra és ezzel jelentősen csökkentik a fosszilis energia felhasználását és a környezet hőterhelését, mivel az általuk ellátott fogyasztók már nem használnak a fűtésre és vízmelegítésre más energiát. Sok hagyományos erőmű azonban nincs fogyasztói környezetben és ezek még évtizedekig fogják hulladék hőjükkel terhelni a környezetet. Hacsak nem találnak valami olyan megoldást, hogy ezt a hőt nagy távolságra is érdemes legyen szállítani. A vízierőművek tisztán, káros hatások nélkül termelnek elektromos energiát, de csak ott, ahol építésük, üzemük nem károsítja más formában a környezetet. Vízierőművekre vannak nagyon jó és nagyon rossz példák. Tervezésük mindenképen nagy figyelmet és szélesebb környezeti vizsgálatot igényel. Hála a nagy távolságra kis veszteséggel szállítható elektromos energiának, lakott vidékektől távol még sok lehetőség van új, hatalmas vízierőművek kiépítésére. Hasonló a helyzet az atomerőművekkel. Emisszió kibocsátásuk nincs, nem növelik az üvegház hatást. Az üzemükhöz szükséges hasadóanyag szinte végtelen mennyiségben rendelkezésre áll. Néhány súlyos baleset megriasztotta a közvéleményt, az utolsó évtizedben ennek következtében megtorpant elterjedésük. Rövid ideje ismét megindult több kontinensen atomerőművek építése. Ennél az energiaforrásnál fokozottan áll, hogy lakott terület közelében nem fognak a közeli évtizedekben ilyet építeni, viszont a villamos energia tőlük is szállítható. Vannak nagy reményekkel kecsegtető új megoldások, mint a szélerőművek, a napsugárzás közvetlen átalakítása elektromos energiává, a tengerek ár-apály energiájának kihasználása, a termikus nukleáris energia, melynél nem kell katasztrófával számolni. Ezek azonban annyira a kutatás állapotában vannak, olyan költségesek, oly hosszú a beruházás megtérülési ideje, hogy csak gazdag államok jelentékeny állami támogatásával lehet létesítésüket elősegíteni. Két olyan környezetbarát technikai megoldás van jelenleg, melyek a fosszilis forrásoknál olcsóbban termelnek hőt és megtérülési idejük sem túl hosszú. Ezek a napelemek és a hőszivattyúk. Elektromos energiát nem lehet velük termelni, de a fűtéshez és vízmelegítéshez használt fosszilis energiahordozók kiváltására alkalmasak. Amint az alanti ábrán látható, a háztartások és ugyanígy a közületek energia fogyasztásának nagyobb részét fűtésre és vízmelegítésre használják, tehát nagy a jelentősége a ma ehhez használt fosszilis energiahordozók kiváltásának. /. ábra A napelem nagy előnye, hogy felépítése után gyakorlatilag költségmentesen állít elő hőt. Hátránya, hogy borús időben csökken a teljesítménye, éjszaka nem termel hőt. Fűtésre csak második energiaforrásként használható. Felépítése helyigényes, költséges, emiatt csak kisebb teljesítményre - háztartási méretekben - alkalmazhatók. 1 m 2 napelem teljesítménye max W, borús időben ennek töredéke. Egy 12 lakásos társasház fűtési és vízmelegítési hőigénye kw, ehhez a tetőzet déli és keleti oldalát kell lefedni napelemekkel. Ez kb. a felső határa éghajlatunk alatt a napelemek hasznosíthatóságának. A rohamosan növekvő városok egyre magasabb lakóházai számára ez nem megoldás. De terjed a családi házaknál és különösen a melegebb éghajlat alatt, ahol a hosszabb napos idő és a kisebb fűtési igény növeli a használhatóságát. Legelőnyösebb ott, pl. a Balaton vagy a Velencei tó mellett, ahol csak nyáron szükséges a melegvíz előállítása. Külső levegő vagyvfz Krfdguít íevegő vagy vír 2. ábra évfolyam 10. szám 379

18 Villamos energia 200 m 2 -es családiház fűtési költsége és kútvizes hőszivattyús fűtéssel 10 évi megtakarítás Fűtőanyag Egység Egységnyi Tüzelési Eves költség tüzelőolaj liter Ft 152,00 kwó 9,22 hatásfok 0,70 Ft/kWó 23,55 Ft fűtőolaj extrakönnyű kg 97,50 11,00 0,70 12, földgáz PB gáz tartályos PB gáz palackos magyar szén importszén villamos fűtés m3 kg kg kg kg kwó 33,00 125,44 160,00 20,00 30,00 20,00 9, ,80 5,58 fi.'jsi 1,00 0,70 0,80 0,80 0,60 0, ,22 12,25 15,63 5,97 6,61 20, éjszakai áram távfűtés (gázzal) hőszivattyú kútvízből kwó Ft/m3/év kwó 10, ,00 20,00 1,00 9,03 1,00 0,96 0,74 4,00 10,50 9,60 5, , hőszivattyú levegőből kwó 20,00 1,00 3,00 6, sz. táblázat A hőszivattyúk hátránya a napelemekkel szemben, hogy meghajtó energiát igényelnek. Ez az esetek túlnyomó részében elektromos energia, a hőszivattyú kompresszorával egybeépített villamos motor, melynek energiája is hővé átalakulva hasznosul a hőszivattyús folyamatban. Korábban gyakori volt a gáz- vagy dízelmotorral meghajtott hőszivattyú, de az olaj és gáz drágulása, a robbanó motor magasabb előállítási költsége és az egyszerűbb üzemű villanymotorral szembeni hátrányai miatt az érdeklődés iránta csökkent és egyre kevesebb gyár állítja elő. A hőszivattyú olyan nagyteljesítményű klímígép, melyet elsősorban fűtésre használnak, de egy átkapcsolással hűtött vizet vagy levegőt tud keringetni a fűtési rendszerben. (2. ábra) Felépítése egyszerű. Két hőcserélőt egy körvezeték köt össze. Egy kompresszor a csővezetékben olyan munkaközeget keringet, melynek igen alacsony a forráspontja, csak nagy nyomás alatt cseppfolyósodik. A hideg oldali hőcserélő előtt a folyékony halmazállapotban lévő munkaközeg nyomását egy nyomáscsökkentő szelep leejti kb. 5 bar-ra. Ekkor a munkaközeg hevesen lepárolog, kb. 0 C-ra lehűl és a párolgáshoz szükséges hőt a hőcserélő másik oldalán ázfolyó környezeti közegből (vízből, levegőből, termálvíz hulladékból, szennyvízből, stb.) vonj a el, annak lehűtésével. A kb. 5 C-re felmelegedett munkaközeget a kompresszor elszívja, besűríti bar nyomásra, melytől a lecsapódó munkaközeg felmelegszik C-ra. A lecsapódásnál felszabadul az a hő, melyet a környezetből elvont, megnövelve a kompresszorba betáplált és hővé átalakult energiával. Mindezt az energiát a másik hőcserélőn áthaladva átadja a fűtési redszerben keringő fűtőközegnek. A hőszivattyú előnye, hogy kicsi a helyigénye, nagy teljesítményekre is alkalmas és önállóan képes nagyobb igények teljes ellátására, hidegebb vidéken is. Beruházási költsége nem magas, a világpiaci energiaárakkal szemben csupán 2-5 év a megtérülési ideje. Elterjedése az olajár-robbanások után rohamossá vált, majd ennek elmúltával lelassult, az utolsó 6 éve az olaj és gáz árának emelkedése miatt ismét felgyorsulóban van. A 3. ábra mutatja Svájcban és Németországban az évenkénti új beépítések darabszámát májusában Berlinben tartották a Nemzetközi Energia Ügynökség szervezésében a VI. Hőszivattyús Világkonferenciát. 9 millió hőszivattyú üzemel a Föld országaiban. Üzemük már 6%-kal csökkenti a CO2 kibocsátást. Élenjár az USA és Japán, ahol évente 1-1 millió hőszivattyút gyártanak. De Európában is mindinkább teret nyer, különösen azokban az államokban, melyek importálni kénytelenek a fosszilis energiahordozókat és államilag preferálják a környezetbarát hőtermelést. A hőszivattyú nem különbözik lényegesen a klímagéptől vagy hűtőgéptől Akkor nevezzük hőszivattyúnak, ha elsősorban fűtésre használják és csak másodsorban hűtésre. Sokan vitatják, hogy besorolható-e a megújuló energiaforrások közé. Ez a nézet uralkodik kormányzati hivatalainkban is. Fűtési hősavattyúk telepítése ábra L& Siájc Német O Az l.sz táblázat mutatja 100 kw hőtartalmű fosszilis energiával előállítható villamos, Hl. hőenergia mennyiségét, a veszteséget és a környezet hőtartalmából hasznosított részt, kwó-ban. Az utolsó oszlopon látható, hogy a fosszilis energiahordozó elégetéséből hány % energiát nyerhetünk. A hőszivattyú hatékonysága, - még ha figyelembe vesszük a meghajtó elektromos energia előállításánál keletkező veszteséget is - magasan felülmúlja még a korszerű kombinált ciklusú villamos erőműét vagy kondenzációs gázkazánét is. Az észszerű megoldás a jövőre nézve kínálkozik. A fosszilis energiahordozókkal üzemeltessünk kombinált ciklusú erőműveket fo- 380 ELEKTROTECHNIKA

19 Villamos energia gyasztó helyek közelében. Hazánkban már több ilyen üzemel, legutóbb a Csepeli Erőmű rekonstrukciója történt ily módon. A termelt hővel elláthatók nagyfogyasztók, távfűtött lakótelepek. A villamos energiával pedig a kombinál t-távfütéssel gazdaságosan el nem látható fogyasztók egyedi és telepi, lakótelepi hőszivattyús fűtése oldható meg. A nálunk fejlettebb országokban erre sok példa adódik. Stockholmban egy 260 MW teljesítményű hőszivattyús távfűtő telep a tenger vízéből nyeri a hőt. Egy 150 MW teljesítményű pedig a városi szennyvíztisztító elfolyó vízének lehűtésével dolgozik. Ha nem is ekkora mértékben, de nálunk is vannak eredményes telepítések. AHarkányi Gyógyfürdő elfolyó vízéből nyeri energiájának 5/6-od részét két 1100 kw-os hőszivattyú, mely a fürdő közelében lévő nagyfogyasztók fűtését végzi. Eredetileg 4 egységet terveztek, erre elegendő az elfolyó víz hőtartalma, de lobby érdekek a befejezést egyelőre meghiúsították. A Szekszárdi Húskombinátban egy 500 kw höteljesítményű hőszivattyú a 22 C-os üzemi szennyvízből nyeri az energiát és a 14 C hőfokú ivóvizet 45 C-ra előmelegíti a kazántápvíz készítéséhez. A Fővárosi Vízművek Halásztelki kúttelepén 1984 óta egy 450 m 2 -es épületet fűtenek az ivóvízből nyert energiával. A lehűtött ivóvíz visszakerül a hálózatba, ahol útja során a földhő visszamelegíti. Hazánk területén rengeteg hévíz-kút felhasználás után C-kal elfolyó vízéből 5-6-os hatékonysággal lehet fűtésre felhasználható hőt termelni. De a Kárpát-medence alján fekvő országunkban talajvíz szinte mindenütt található Ebből 4-es hatékonysággal üzemeltethető a hőszivattyú. A magyar műszaki élet egyik nagy tudósa, Dr Heller László professzor - aki 1948-ban doktori disszertációját a hőszivattyúról készítette - már az ötvenes években javasolta a Parlament fűtését és hűtését hőszivattyú segítségével a Duna vizéből. ADuna és más folyóink vízének hőtartalma a hazai igényekhez képest végtelen. A legkisebb Duna-vízhozamból 2 C kinyerésével MW hőenergia nyerhető. Az Északpesti Szennyvíztisztító elfolyó vízéből kb. 100 MW hő lenne hőszivattyúval kinyerhető a környéken lévő fogyasztók számára. A fosszilis energia több mint felét ma olyan igényre fordítják, amely napenergiával, bioenergiával, hőszivattyúval kiváltható. Az osztrák kormány a fosszilis energia import csökkentés érdekében támogatja a megújuló energiaforrásokat. 10 évvel ezelőtt kormányprogramba iktatták ezek preferálását. A támogatás több oldalú. Alacsony kamatú, hosszú lejáratú hitelek, adóalap csökkentés, kedvezményes áramtarifa. Ennek eredménye, hogy ma már 1000 MW hőszivattyú és 300 MW napenergia kapacitás működik Ausztriában jelentősen csökkent az olajimport és a kibocsátott emisszió. Az EU országaiban kormányrendelet írja elő az áramszolgáltatóknak a kedvezményes tarifa nyújtását hőszivattyús fogyasztók számára. Nálunk az energiaárak jelentősen eltérnek tényleges értéküktől. A földgázé 25-30%-a, a tüzelőolajé kétszerese a valóságosnak.. A földgáz esetében ez pazarló használathoz vezet, dezorientálja a fogyasztókat. Igen hasonló a helyzet, mint volt az ivóvíznél. A korábbi kormányok "szociális" indokból mesterségesen alacsony szinten tartották az ivóvíz árát. A tényleges előállítási költségnek kb. 20%-át fizették a fogyasztók, a többit az állam a termelőknek dotálta. Ennek eredménye a mértéktelen ivóvíz pazarlás volt. Az ipari és kertészeti üzemek leállították saját kútjaikat és ráálltak a városi ivóvízre. Ez lakósági vízhiány formájában jelentkezett. Óriási költségű beruházásokkal kellett a fogyasztás növekedésével versenyt futni. Pl. Budapest napi ivóvízfogyasztása a 80-as évekre elérte az m 3 -t. Ez több, mint kétszerese volt a hasonló lakósszámú és iparú Bécsnek, Milánónak vagy Nyugat-Berlinnek. Miután megszűnt az ivóvíz dotálása és a fogyasztói áraknak kellett a termelés költségeit fedezni, a budapesti ivóvízfogyasztás visszaesett kevesebb, mint felére, napi m 3 -re. Ez a folyamat az egész országban hasonló volt. Ez fog a gáznál is történni. Előbb-utóbb kénytelenek leszünk a földgáznak az értékarányos árát bevezetni. Azonnal meg fog szűnni az igény az újabb gáz vezeték-fektetésre, több marad a szennyvíz hálózat lemaradásának behozására.. Ki fog alakulni lassan az egy vezetékes energiarendszer. A fogyasztó minden igényét az elektromos energia segítségével fogják kielégíteni. Természetesen ez gondot jelentene a gázszolgáltatóknak, mert mint ahogy a vízműveknél történt, kihasználatlanná válna a kapacitásuk, csökkenne a nyereségük, növekedne a nem fizetők száma. De a magasabb ár, szervezési intézkedésekkel kiegészítve, kárpótolná őket. Az alacsony jövedelmű fogyasztók számára súlyos problémát jelentene a földgáz árának világpiaci szintre emelése, de abból a kb. 100 milliárd egy részéből, amit a MOL évente ráfizet a ma már a fogyasztás 80%-át kitevő import-gázra, lehetne a rászorulókat támogatni. Az ország háztartásainak harmada még nincs vezetékes gázzal ellátva. Elektromos ellátás azonban mindenütt van. Ezeken a területeken és az új építkezőknek kellene az EU-hoz hasonlóan olyan kedvezményeket, hiteleket adni, hogy érdemes legyen hőszivattyúval ENERGIA HASZNOSÍTÁS kwó Bevitt energia energia veszteség Környezeti energia Hasznos energia Villamos erőmű olajjal Villamos erőmű gázzal Vili. erőmű gázzal, kombi ciklus Olajkazán Gázkazán régi Gázkazán új Gázkazán kondenzációs Hőszivattyú levegő,talajhö Hőszivattyú talajvízből Hőszivattyú termál csurgalékból /. sz- táblázat évfolyam 10. szám 381

20 Villamos energia felváltani a drága PB gázt és olajat, a sok kézimunkával és szennyel járó, már nem is olyan olcsó szénfűtést. A 2, sz. táblázat mutatja a különböző energiahordozókkal fűtött 200 m 2 -es családi ház átlagos fűtési költségét Ez az áramszolgáltatók számára a piac növekedését hozza, nagyobb kapacitás kihasználást és nyereséget. De nékik kell elsősorban, - mint nyugati partnereik is teszik - a hőszivattyús üzemet kölcsönökkel, vásárlási támogatással és tarifakedvezménnyel elősegíteni. És nem utolsósorban, a széles közönség előtt ma még alig ismert hőszivattyús rendszerről a közönséget tájékoztatni. Ennek kezdeti lépései az ELMÜ, a DÉMÁSZ és DÉDÁSZ egyes kiadványaival megtörténtek. Szükség lenne a különböző érdeklődési körök számára szerkesztett tájékoztató anyagokra. Pl. a gimnáziumok fizika óráján vídeo-filmen mutatni be a hőszivattyú Fizikai törvényeit. Szakmai kiadványok az építészek, az épület gépészek, az önkormányzati hivatalok műszaki dolgozói, a hűtőgép szerelők, stb számára. Ekkor remélhető, hogy a most felnövő nemzedék már oly természetesnek fogja venni a hőszivattyú üzemét, mint egy svájci vagy kanadai szakember, akinek akkor kell magyarázkodnia, ha az új lakóházba nem hőszivattyús fűtést tervez. Sajnos hazánkban a kormányzati szervek sem ismerték fel még a hőszivattyú jelentőségét. Néhány évvel ezelőtt az EU-hoz csatlakozni szándékozó országok számára lehetőség volt a hőszivattyú széleskörű ismertetése számára jelentős támogatást kapni. Az Energia Központ feladata volt ennek a megszerzése. Az erre kiirt pályázatot az EGI dolgozata nyerte el, mely azt bizonygatta, hogy hazánkban csak igen speciális esetekben gazdaságos a hőszivattyú, általában nem érdemes foglalkozni vele. Ez a vélemény az uralkodó ma is a hivatalos körökben. Az Energia Központ számos füzetben tájékoztatta a közönséget az energia-megtakarítás különböző lehetőségeiről. A megújuló energia forrásokat népszerűsítő füzetben hőszivattyúról a három mondatos tájékoztatás után következő értékelést adja: "Mivel általában villamos energia kell működtetéséhez, a hazai áramtarifa mellett nem nagyon gazdaságos - hacsak nem villamos fűtés helyett alkalmazzák. " így Magyarország nem is igényelte a széleskörű ismertetéshez kapható E.U. támogatást melyben a szomszédaink részesültek. Ennek eredménye képen szomszédaink alaposan megelőztek bennünket a hőszivattyús fűtés elterjesztése terén. A mérnöktársadalom, az áramszolgáltatók, az illetékes hatósági szervek összefogásával kimozdíthatjuk hazánkat a jelen elmaradt helyzetéből.. Ez csökkentené energia költségeinket javítaná városaink levegőjét, kevesebb gázt, olajat kellene importálnunk, egy lépéssel közelebb kerülnénk az Európai Unió elvárásaihoz. Hírek A bénák ismét fognak járni, és a vakok látni Atudósok mindig megkísérelték az ember és gép kapcsolatának megteremtését. Az eredményhez vezető utat azonban a modern elektronika és számítógép-technika nyitotta meg. A bioelektronika hosszú ideig majdnem kizárólag arra fordított figyelmet, hogy a sérült embereken segítsen. Ma már az orvostudomány abban a helyzetben van, hogy számos testrészbe és szervezetbe, melyekben a funkció végzésében zavar keletkezett, implantációval korrigálja, pl. a szívbillentyűtől kezdve a mesterséges csípő és térdmozgatáson keresztül a beépített elektronikus fülig. A szívritmusszabályozó, (pacemaker) vezérli a gyenge szívműködést, a vizeletstimulátor a sérültnek lehetővé teszi a hólyag ürítését gombnyomásra, továbbá a kalciumfoszfátból előállított mesterséges csont behelyezését a megrongálódott csontvázba. Mikroelektronika és az idegek Különösen komplikált mesterséges rendszer beépítése az emberi testbe, ha ezt az idegrendszerrel kell összekötni, hogy a funkcióit teljesíteni tudja. A legnagyobb előrehaladást e téren a Cohlea-implantáció" alkalmazása mutatja, amellyel már száz süketnek legalább hallásjavulást ajándékoztak. Néhányan az elektronikus rendszer beépítése után, amely a hallóideggel állt összeköttetésben, a szükséges tanulási fázis után ismét képesek voltak telefonálni. A megbénultak mozgását megvalósítani egy másfajta nagy bioelektronikai kihívás, amelyről már említésre méltó eredményekről jelentek meg tájékoztatások. Hasonlóan, mint Volta békájánál az idegeket a lábakban lehet elektromosan stimulálni, és így önkéntelen mozgásokat előidézni. A pulzusokat többnyire külső elektródák állítják elő, mivel a közvetlen összeköttetés az idegszövetek és a mikroelektronika között még mindig egy további megoldatlan probléma. A biológiai rendszer felismeri az anyag idegenszerűségét és többnyire kivetési reakcióval reagál. Ez lehet immunreakció, de véralvadás kiváltója is. További rizikó a lehetséges fertőzésveszély. Laboratóriumi kísérletek Laboratóriumban azonban a biológiai szövetek és az elektronika szimbiózisa jól funkcionál. Már a kilencvenes évek elején Péter Fromherz professzornak, a Max-Píanck kutatójának sikerült az idegsejteket tranzisztorral a mikrocsipre kötni, és elektromos jeleket cserélni. A Tokiói Egyetemen a kutatóknak sikerült szöcskék mozgási idegeit mikrocsippel összekötni, amelyeket a kicsiny állatok hátukon viseltek. Ennek a csípnek segítségével lehet a rovarokat egyidejűleg vezérelni: a helyes impulzussal tudták a szöcskéket például balra, vagy jobbra irányítani ben John Chapin aschool of Medicine in Philadelphia vezetője beszámolt patkányagyba ültetett elektródáról. Ez stimulálta a kísérleti állat érzőközpontját, ha egy meghatározott gombot előzőleg megnyomott. A patkányok ezen a módon valóban megjegyezték, hogy a gombot ismételten mindig meg kell nyomniuk. Érzékelő mikrocsip az agyban Gyakorlatilag kísérletképpen máris fognak az agyba mikrocsipet implantálni, hogy bizonyos betegségeknél segítséget adjanak. így a Parkinson kórban szenvedők agyába juttatott megfelelő jelek segítségével a reszketést el lehet nyomni. Viszont az epilepsziásokat az agyba épített érzékelő időben figyelmezteti a fenyegető rohamra, vagy megfelelő elektromos impulzusok ezt meg is szüntetik. Németországban is implantáltak már ilyen epilepszia elleni mikrocsipeket. Látványosan is folynak kísérletek, amelynél a teljesen bénáknak a megértés ismételt lehetőségét kell visszajelezniük. Az Emory University-n Atlantában ilyen kísérletek folynak. Ott tudósok egy mikrocsipet összekapcsoltak a mozgató idegekkel. A mikrocsip betűkkel vezérli a számítógép monitor kurzorát. A páciens már nagyon rövid idő után abba a helyzetbe kerül, hogy ezt a kurzort egyedül saját gondolataival vezérelje és így kommunikáljon. Mesterséges retina A kutatók a bonni és tüblingeni egyetemen már a mesterséges retina fejlesztésén dolgoznak, amely a vakoknak a szeme világát visszaadja, feltételezve, hogy a látóideg érintetlen. Az USA-ban az elmúlt években a szembe implantált mikrocsip segítségével egy vaknak legalább egy óra hosszáig durva látáslehetőséget tudnak ajándékozni. Németországban jelenleg az első állatkísérletek folynak mesterséges szemmel. A szakértők arra a következtetésre jutottak, hogy előbb vagy utóbb az emberi test mindegyik része kipótolható technikai eszközökkel, kivéve az agyat. Ennek a rendkívül komplex szervezetnek a kiépítése, amely nekünk a gondolkodást, érzést és a tudást lehetővé teszi a legnagyobb víziónak inkább látszik, mint csaknem lehetetlennek. (VDE Dialóg Nr.3. Mai/Juni Lahme weden wieder gehen und Blinde wieder sehen cikk alapján) Bárki Kálmán 382 ELEKTROTECHNIKA