Termelés Szállítás Elosztás Felhasználás. Villamos Energia

Átírás

1 Termelés Szállítás Elosztás Felhasználás Villamos Energia

2 Primer energiaforrás típusok a) Kimerülő Szerves, fosszilis Nukleáris Hasadó (Fúziós) b) Megújuló Napenergia Közvetlen sugárzás fotoszintézis Közvetett szél felszíni folyamatok Égitestek mozgása Árapály Izomerő Primer hajtóeszközök fajlagos súlyának alakulása

3 részarány a végső energiafelhasználásban, % 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% iparban háztartásban szolgáltatásban összesen 48% 32% 25% 27% 20% 2002-ben múlt 38% 57% 2030-ban jövő 22% primerenergia-részarány, % 50% 40% 30% 20% 10% 0% szén olaj gáz atom víz megújulók 38% 33% 29% 23% 18% 13% 15% 11% 10% 6% 3% 2% 2002-ben múlt 2030-ban jövő

4 100 % A VILLAMOS ENERGIA ÚTJA A TERMELŐTŐL A FOGYASZTÓIG K 5 % T G TR AL. FŐ. KÖZ. KF. KO 55 % H 10 % 1 % 1 % 1 % 1,5 % 1,000 0,95 0,4275 0,3848 0,3809 0,3771 0,3733 0,3677 0,3456 0, % 2 % A VIZSGÁLT RENDSZER 5,5 % a.) 0,320 0,05 0,5225 0, ,0038 0,0038 0,0038 0,0056 0,0221 0,0069 0,0186 b.) K: kazán, T: turbina, KO: kondenzátor, TR: blokktranszformátor, H: háziüzemi transzformátor, AL.: alaphálózat (400-, 220 kv), FŐ.: fő elosztó hálózat (120 kv), KÖZ.: középfeszültségű hálózat (35-, kv), KF. kisfeszültségű hálózat (0,4 kv). A 100 % nagyságú bevezetett energiának végül kb. 32 %-a jut el a fogyasztókhoz ben ~ 35%. Növekedés oka: gázmotorok részaránya nő. HAGYOMÁNYOS ENERGIA-RENDSZER STRUKTÚRA ALAPERŐMŰVEK ENERGIAÁTVITELI HÁLÓZAT ELOSZTÓ HÁLÓZAT

5 Paksi Atomerőmű gépterme 660MW-os turbógenerátor állórész

6 200MW-os generátor forgórész 500 MW-os hidrogenerátor állórész szerelés közben

7 középtávú termelési költség, USD/MWh beruházásból üzemeltetés és karbantartás tüzelőanyag szórás szórás szórás gáz (CCGT) szén atom szél villamosenergia-termelés, TWh/év szén olaj gáz atom víz megújuló

8 5 000 erő- és fűtőmű ipar közlekedés egyéb szektor veszteségek nem energetikai széndioxid-emisszió, M t/év

9

10

11 Elosztott energiatermelés és integrált villamosenergia rendszer management Photovoltaics power plant Storage Storage Flow Control Local CHP plant Storage Power quality device Storage Power quality device House with domestic CHP Wind power plant

12 A decentralizált termelés 400 kv MW G G G központi termelés 110 kv MW G 20 kv G nagyfogyasztók 1-50 MW G G G G saját 0,4 kv nagyfogyasztók < 1 MW G G saját decentralizált termelés kisfogyasztók Kapcsolt villamosenergia termelés P G 100 % M G T V GÁZMOTOR N P V 40 % H P MV MELEGVÍZ 60 % VIP3.

13 nagyerőmű ( 50 MW) kiserőmű (<50 MW)

14 A napelemek használatának irányvonalai 2002 végére közel 1,330 MW a napelem kapacitás világszerte napelem típusok: monokristályos cellák (η = 12%) polikristályos cellák (η = 10%) vékonyfilm (η = 5%) 5/15

15 Napenergiás vízmelegítő : Szivattyú : Mikrobuborék leválasztó : Golyós csap : Visszacsapó szelep : Ürítés Napkollektor : Szabályozó szelep : Mágnesszelep Hőcserélő Előremenő Visszatérő VIP2. : Elektromos fűtőelem NAPENERGIÁS VÍZMELEGÍTŐ BERENDEZÉS : Tágulási tartány : Légtelenítő : Hőmérő

16 Hidrogén, jövőnk energiaforrása??

17 Mi az üzemanyagcella? Az üzemanyagcellák vegyi reakciókkal, közvetlenül elektromosságot állítanak elő 350-báros gáz halmazállapotú hidrogén és földgáz töltőállomás Ballard: 2. generációs FC tranzit buszok Üzemanyagcellás autót tankoló, mobil hidrogén trailer Jeep Hybrid Concept

18 Üzemanyagcellás generátor 250-kW-os földgáz tüzelésű PEMtípusú áramtermelő egység Mikro üzemanyagcella: telefonba Mikro üzemanyagcella: laptop-ba A decentralizált termelés 400 kv MW G G G központi termelés 110 kv MW G 20 kv G nagyfogyasztók 1-50 MW G G G G saját 0,4 kv nagyfogyasztók < 1 MW G G saját decentralizált termelés kisfogyasztók

19 A saját áramtermelés Mostanában: gőzturbinák, gázturbinák, gázmotorok saját igény kielégítésére földgáz összes igény vásárlással CCGT megújuló 120 kv 10 kv 0,4 kv 0,1 50 MW részben vétel, részben saját termelés Távlatban: átmeneti vásárlás napelemek, mikro-gázturbinák, tüzelőanyag-elemek a többlettermelés eladása saját igényre szabályozott termelés nem üzemelő saját erőművek, kényszervétel részlegesen terhelhető saját erőművek kis időre kiesett saját termelés, tartalékvétel kedvező feltétel a többlettermeléshez, értékesítés Energiatárolás Melyik a jövő technológiája? SMES Nickel-Cd or mh Compressed air Supercapacitors Metal-air Flywheels Lithium Advanced Lead-acid Electrolyser + H2 + fuel cell Redox batteries Sodium/sulphur vanadium, Zn/Br, S/Br?

20 Önkisülési idő összehasonlítása Compressed air, Redox flow Electolyser/hydrogen storage/fuel cell Remaining capacity /% of initial Nickel Metal/air Lead-acid Lithium 50 Flywheel Supercaps Self discharge time at 25 C / Months

21 Energiatárolás sűrített levegővel Villamosenergia hálózatok főbb jellemzői Kábel v. szabadvezeték AC vagy DC Egy vagy több 3 fázisú rendszer Feszültségszintek HU nemzetközi kooperációs kapcsolatai

22 A villamosenergia fogyasztás változása Történeti áttekintés Villamosítás kezdete: 1800-as évek végén A Ganz és Társa Vasöntő és Gépgyár Rt. Vasöntödéjében villamos ívlámpákat állítottak be világításra A világ első közcélú villamos művének (New York: Edison E. J. Co) üzembe helyezése Temesvárott városi villamos mű létesül utcai közvilágítás számára Budapesten elindul az első villamos Megkezdődik Párizs közvilágítása - Mátészalkán közcélú áramszolgáltatás létesül Elkezdődik Nagykanizsa közcélú villamosítása Két körzetben megindul Budapest közcélú villamosítása Eger és Pécs közcélú villamosításának kezdete Megkezdődik Kapuvár, Kisvárda, Szeged, Salgótarján közcélú villamosítása. Üzembe lép az Ikervári Vízerőmű.

23 Történeti áttekintés -II 1930-as évek : A váltakozó áram és a transzformátor alkalmazása utat nyitott a villamos energia nagyobb távolságra történő szállítására november 23-án a Bánhidai, Tatabányai, Kelenföldi, Ajkai, Mátravidéki, Salgótarjáni, Diósgyőri, Dorogi, Kesznyéteni, Kazincbarcikai, és Újpesti Erőműveknek a Budapest-Bánhida-Győr-Horvátkimle 100 kvos, a Budapest-Mátravidéki 100 kv-os, valamint a Salgótarján-Szolnok 60 kv-os távvezetékek segítségével történő szinkron üzembe kapcsolásával megkezdte működését a magyar villamos-energia rendszer 1995 október 18-án a CENTREL tagországok párhuzamosan kapcsolódtak a Nyugat-európai energiarendszer-egyesüléssel, az UCPTEvel A CENTREL energiarendszerek az UCTE teljes jogú tagjaivá váltak.

24

25 Háromfázisú távvezeték mágneses tere A fázistávolság és a földfeletti magasság különbözőségének hatása, azonos fázisáram, (100 A) esetén

26 Háromfázisú távvezeték mágneses tere A fázistávolság és a földfeletti magasság különbözőségének hatása, azonos fázisáram, (100 A) esetén ICNIRP szerinti egészségi határértékek az 50 Hz frekvenciájú mágneses indukcióra Körülmény Foglalkozási expozició teljes munkanap rövid idő csak végtagokra B (mt) 0,5 5 (max 2 óra/nap) 25 Lakossági expozició teljes nap napi néhány óra µt l

27 the weather man said light snow showers! Mon 3 Feb 2003:- no electricity for 70% of Indian state of Bihar

28

29 lightning induced flashover! lightning induced flashover!

30 500 kv Line Shield conductor 69 kv Line Insulator V 4 Conductor Bundle

31 Háromfázisú kialakítás szemléltetése fault at 400kV

32 arc across 400kV insulator, high speed camera opening a motorised isolating switch

33 . Ezt sem!

34 loading a transformer on a barge

35 oops!

36

37 2004

38 A hálózat csúcsterhelésének változása

39 Villamosenergia minőség Minőségi jellemzők Amplitúdó Jelalak Frekvencia Minőségbiztosítás Kiesések száma Időtartama A feszültség minőségi jellemzői I. 1. Tartós eltérés a névleges vagy megegyezéses feszültségtől Kisfeszültségen (400/230V): [+10/-8 %] (ÉMÁSZ) [+5/-7%] (USA) Középfesz. (10, 20, 35 kv): [+10/-10 %] 2. Tápfeszültség-letörés A feszültség letörés (U) [0,1 0,9*Unévleges] fogyasztóként max. 200 db/év 3. Rövid idejű tápfesz. kimaradás (t <3 perc, U < 0,1*Un) Köf. kábelhálózati táplálás esetén: max. 10 db Köf. szabadvez. hálózati táplálás: max.: 200 db

40 A feszültség minőségi jellemzői II. 4. Belső eredetű (kapcsolási) túlfeszültség A túlfeszültség csúcsértéke: max. 2,5 kv (Érzékenyebb fogyasztói készülékek védelméről a rendszerhasználónak kell gondoskodnia.) 5. Feszültség felharmonikus tartalom (MSZ-EN 50160) teljes felharmonikus torzítása (THD): Köf. és Kif. hálózaton: max. 8% Naf. hálózaton: max. 3% 6. Villogás, flicker Kif. és köf. hálózatok: rövididejû villogásmérték (Pst): 1,0 A hosszú távú feszültségingadozás (Plt) szintje: 0,8 Az elosztóhálózat megbízhatósága

41 MEH 1 Üzemzavar gyakoriság 3.42 db MEH 2 Üzemzavar időtartama 3.5 ó

42 MEH 3 Üzemzavar időtartama 1.57 ó Főbb üzemzavari okok a KF hálózaton db/100 km

43 Villamosenergia piac Régen Ma Holnap Korábbi modell EXPORT Termelők Nagykereskedő MVM Rt. Viszont- eladók IMPORT

44 Áttekintés a piacnyitásról választás EU választás ma VET kísérlet VET elfogadása 33%-os piacnyitás GET gázpiac megnyitás 66%-os piacnyitás versenymodell környezetvédelmi moratórium 100%-os piacnyitás villanyra, földgázra villamosenergia-piacra: kormányrendeletek miniszteri rendeletek ellátási szabályzatok

45 Közüzemi import T E R M E L Ő K I M P O R T Beszerzési portfolió Közüzemi nagykereskedő Hirdető tábla Közüzemi források többlete, hiánya MAVIR Rt. Kereskedők MVM Partner stb. Közüzemi szolgáltatók Szervezett piac Működési modell Közüzemi fogyasztók E X P O R T Feljogosított fogyasztó Tulajdonosi struktúra (2001) e on 27.69% EdF 27.69% RWE 55% EnBW 25% RWE 55% EnBW 25% ÉMÁSZ ÉDÁSZ ELMŰ TITÁSZ e on 81.53% DÉDÁSZ DÉMÁSZ e on 90.61% EdF 50%+1

46 MW 1., 2., 3. és 4. részre ¼órás kiegyenlítés = vásárlás 4. eladás 2. termelés 3. fogyasztás E F A mérlegkörfelelős osztja el a terhet a mérlegben, célja: min! Az erőmű és környezete

47 A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó kén-dioxid kibocsátás alakulása szektoronként. 1800, , , ,00 kil oto 1000,00 nn a 800,00 600,00 mezõ,erdõ,vízgazd. ipar hõközpontok erõm űvek közlekedés szolgáltatás lakosság 400,00 200,00 0, év A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó NOx kibocsátás alakulása szektoronként. 300,00 250,00 kilotonna 200,00 150,00 100,00 mezõ,erdõ,vízgazd. ipar hõközpontok erõművek közlekedés szolgáltatás lakosság 50,00 0, év

48 Kö zc é lú e rőművek kén-dioxid kibocsátásának részesedése az össz kibocsátásban kilotonna Σ erőművek év A fosszilis tüzelõanyag fejhasználásból származó NOx kibocsátás alakulása tüzelõanyag fajtánként. 300,00 250,00 200,00 kt 150,00 gáz folyékony szilárd 100,00 50,00 0, év

49 900,00 800,00 700,00 A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó szén-monoxid kibocsátás alakulása szektoronként. mezõ,erdõ,vízgazd. ipar hõközpontok erõművek közlekedés szolgáltatás lakosság 600,00 kilotonna 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0, év A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó szilárd szennyezõanyag kibocsátás alakulása szektoronként. 400,00 kilotonna 350,00 300,00 250,00 200,00 mezõ,erdõ,vízgazd. ipar hõközpontok erõművek közlekedés szolgáltatás lakosság 150,00 100,00 50,00 0, év

50 A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó metán kibocsátás alakulása szektoronként. 30,00 25,00 20,00 mezõ,erdõ,vízgazd. ipar hõközpontok erõművek közlekedés szolgáltatás lakosság kilotonna 15,00 10,00 5,00 0, év A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó szén-dioxid kibocsátás alakulása szektoronként , , , ,00 mezõ,erdõ,vízgazd. ipar hõközpontok erõművek közlekedés szolgáltatás lakosság millió tonna 60000, , , , , ,00 0, év

51 A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó szén-dioxid kibocsátás alakulása tüzelõanyag fajtánként , , , ,00 gáz folyékony szilárd millió tonna 60000, , , , , ,00 0, év A Mátrai Erőmű Rt. - Visonta

52 A füstgáz-kéntelenítő Nedves technolgiájú Mészkőből gipszet állít elő Hatásfoka 97 % Kiszűri a legapróbb por egy részét, és ezzel rengeteg nehézfémet és toxikus anyagot

53 Szilárd szennyezők, porok Veszélyes mérete: 0,1-10 µm Erőműből pernye és hamu formájában Szinte teljesen kiszűrhető A legapróbb szemcsék kötik meg a nehézfémeket, veszélyes anyagokat Kibocsátás (ezer tonna) Szilárd szennyezőanyag-kibocsátás alakulása a Mátrai és MVM összes erőműben Földgáz Folyékony Szén Lignit Év A Nitrogén-oxidok Ide tartozik a NO x (NO és NO 2 ) és N 2 O Mindhárom erősíti az üvegházhatást, az N 2 O különösen káros Háromféle keletkezés lehetséges: prompt,termikus és a tüzelőanyagból Csökkentése jó beállítással vagy alacsony NOx égőkkel Kibocsátás (ezer tonna) NOx kibocsátás alakulása a Mátrai és MVM összes erőművében Földgáz Folyékony Szén Lignit Év