A fókuszált napenergia tárolási és hasznosítási lehetőségei A hőtároló méretének és hőszigetelésének optimálása Árpád István levelező PhD hallgató MVM ERBE Zrt. Dr. Timár Imre egyetemi tanár PE Gépészmérnöki Intézet Környezettudományi Doktori Iskolák Konferenciája Budapest, 2012. augusztus 30-31., ELTE
A kérdés: Lehetséges-e a nap energiáját begyűjteni és úgy tárolni, hogy hosszútávú, akár az éves hőigényünket teljesen ebből fedezzük? Nehézségek: A napsütés energia fluxusa kicsi. Az energia kinyerése és fogyasztása időben diszharmonikus és kiszámíthatatlan tárolás szükséges. A hatékony és gazdaságos energiatárolás nem megoldott. Tekintsük át a hazai direkt napsugárzási viszonyok főbb jellemzőit. Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 2.
Hazai napsugárzási viszonyok Stefan-Boltzmann törvény: Direkt napsütés: > 210 W/m² (max. 1360 W/m 2 ). A napsütéses órák száma: 1900 2200h. A napsütéses órákra figyelembe vett átlag teljesítmény: 400 W/m². Először megvizsgáltuk egy családi ház teljes hőigényének egész éven át történő biztosítását: fókuszált napenergia begyűjtés és szilárd fázisú hőtároló alkalmazásával. Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 3. P A T 4
Szilárd fázisú hőtároló anyaga Magnezit (MgO) tégla A magnezit tégla jellemzői Összetétel 37-98 % MgO 1-60 % CaO és/vagy Cr 2 O 3 Alkalmazási hőmérséklet tartomány ΔT 65-400 C (op. 2852 C) Parabola vályú Fajhő J/(kgK) Sűrűség kg/m 3 1172 3020 Térfogati hőkapacitás MJ/(m 3 K) 3,54 (víz: 4,10-4,04) Hővezetési tényező W/(mK) 8,4 (500 C-on) 1. táblázat Ár $/tonna 100-500 Nagyon jó a korrund (Al 2 O 3 ) tégla is, 3,3 MJ/(m 3 K). Hőtároló Egyszerűsített távfűtési séma Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 4.
Mit mutattak a számítási eredmények? 1. Reális méreteket, emberi léptékeket Egy 5 fő által lakott, 100 m 2 -es családi házra (80.000 MJ/év): 28 m 2 -es napmező (napsugárzásra merőleges felület), 44 m 3 -es tároló (52.000 MJ), 4 x 4 x 2,7 m es helyiség (ΔT = 400⁰C 65⁰C = 335 K) adódott a magyarországi viszonyokra. 2. Elérhető az alacsony hőveszteség Az éves hőveszteség értékét 10% alá lehet vinni. 90%-os tárolási hatásfok, nagyon jó! Hogyan lehetséges ez? Észre kellett venni egy jelenséget! A fajlagos felület szerepét a hőveszteségben, a fajlagos hőveszteségben. Vizsgáljuk meg a hőveszteség csökkentésének lehetőségeit. Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 5.
Hogyan lehet csökkenteni a hőveszteséget? 1. Termikus ellenállás (hőszigetelő anyag) alkalmazásával és/vagy 2. a fajlagos energia átadási felület csökkentésével. Hogyan függ a fajlagos felület A/V a térfogattól V (kockára)? a [m] A [m²] V [m³] A/V 1 6 1 6,00 2 24 8 3,00 3 54 27 2,00 4 96 64 1,50 5 150 125 1,20 6 216 216 1,00 7 294 343 0,86 8 384 512 0,75 9 486 729 0,67 10 600 1000 0,60 20 2400 8000 0,30 30 5400 27000 0,20 40 9600 64000 0,15 50 15000 125000 0,12 A/V 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 A felület és a térfogat aránya vs térfogat 0 500 1000 Hengerre (H/D =1): y V 3 3 2 5,54 x 3 3 Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 6. x
Ennek ismeretében a hőszigetelést már tágabban értelmeztük: A hőszigetelés a fajlagos hőveszteség csökkentése. Elmondható, hogy ipari méretekben (kicsiben nem működik), megfelelő méretezéssel lehetséges alacsony fajlagos hőveszteség mellett a hőenergiát, a direkt napsütés energiáját akár egész éven át tárolni. A hőtárolók méretezésénél a fajlagos felületet érdemes figyelembe venni. Ez egy teljesen új szempont, a szakirodalomban nem található! Van egy új változónk: a méret! Ezért olvad el a legkésőbb a hókupac, a hóember, és ezért vannak évekig jéghegyek a meleg tengereken, stb.. Vizsgáljuk meg a hőtárolót. Honnan tudjuk megmondani, hogy egy adott hőtároló jó vagy nem jó? Ehhez tudnunk kell jellemezni a hőtárolót. Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 7.
A hőtároló és szigetelésének jellemzése Az azonos anyagból készült tárolókat műszaki szempontból csak két alapjellemző különbözteti meg egymástól: - a tároló mérete (x 1 ) és - a hőszigetelő réteg vastagsága (x 2 ). Tervezés esetén az alapjellemzők lesznek a tervezési változók (x 1 és x 2 ). Az alapjellemzőkön kívül léteznek más jellemzők is, amelyek befolyásolják a hőtároló alkalmasságát. Egyrészt a környezeti adottságok, másrészt olyan tényezők, amelyeket mi befolyásolhatunk. Azok a feltételek, amelyek között és szerint a tárolót használni szeretnénk. Ezek az üzemviteli jellemzők, pl: - T max, T min, T körny, - töltés jellemzői (napsütéses órák száma, eloszlása) - ürítés jellemzői, stb. Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 8.
A hőtároló és szigetelésének jellemzése Az alapjellemzők és az üzemviteli jellemzők határozzák meg a hőtároló használati jellemzőit: - a töltést (mennyit tudunk beletölteni a ciklusidő alatt), - az ürítést (mennyit tudunk belőle kivenni a ciklusidő alatt) és - a veszteséget (a kettő különbségét). Nagyon fontos! Azonos alapjellemzőjű tárolók, eltérő üzemviteli jellemzők mellett, másmás használati jellemzővel rendelkeznek. Ugyanannak a hőtárolónak más a használati jellemzője Spanyolországban, mint Magyarországon, vagy különböző ürítési igények mellett akár azonos helyen. Itt nem lehet másolni! Számolni kell. A használati jellemzők kiszámítását csak numerikusan lehet elvégezni, amelyre egy MATLAB programot/programcsomagot készítettünk. Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 9.
Példa a hőtároló használati jellemzőinek kiszámítására Az üzemviteli jellemzők meghatározásához egy új technológiai rendszert állítottunk össze: T max = 400 C, T min =130 C, ΔT=270 C, T körny = Mo-i havi átlaghőmérsékletek, Töltés: Mo-i napsütéses órák száma, és eloszlása szerint Ürítés: 4 téli hónapban nulla (nov., dec., jan., feb.) a többi hónapban Parabola vályú 120 C 30 bar T G havonként egyforma. NH 3 Turbina Generátor Hőtároló (H/D=1) Szeparátor Termokémiai erőmű Egyszerűsített Kalina ciklusú erőművi séma Evaporátor (deszorber) NH 3 H 2 O Kondenzátor (abszorber) Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 10.
A hőtároló használati jellemzőinek kiszámítása Egyszerűsítő feltétel: A tároló minden oldala termikusan egyforma. Adott méretű hengeres (D/H=1) hőtároló megadott üzemviteli jellemzők melletti éves használati jellemzői és egyéb mutatói I. 5.a táblázat x1 [m] D, H 15 20 25 x2 [m] - hszig 0,4 0,6 0,9 0,3 0,6 0,9 0,3 0,6 0,9 Q kapacitás [PJ] 2,5 6,0 11,7 Q begyűjtött [PJ] 12,9 23,1 24,6 32,4 59,0 55,7 95,6 111,0 106,0 Q hasznosított [PJ] 3,5 15,8 20,0 10,3 46,8 48,4 57,5 93,7 95,4 Q veszt [PJ] 9,4 7,3 4,6 22,1 12,2 7,3 38,1 17,2 10,6 hatásfok [%] 27,0 68,5 81,3 31,7 80,4 87,0 60,2 84,5 90,0 teljesítnény [MW th ] 0,2 0,7 0,9 0,5 2,2 2,3 2,7 4,4 4,5 napmező mérete [m m] 67 67 89 89 92 92 106 106 143 143 139 139 182 182 * 290 Ft/ árfolyamon, élettartam: 30 év, diszkontálási ráta: 8%, földgáz: 3 Ft/MJ 196 196 LCOHE [Ft/MJ] * 15,4 4,8 4,0 12,4 3,9 3,7 5,4 3,7 3,6 192 192 Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 11.
A hőtároló használati jellemzőinek kiszámítása Adott méretű hengeres (D/H=1) hőtároló megadott üzemviteli jellemzők melletti éves használati jellemzői és egyéb mutatói II. 5.b táblázat x1 [m] D, H 30 35 40 x2 [m] - hszig 0,3 0,6 0,9 0,3 0,6 0,9 0,3 0,6 0,9 Q kapacitás [PJ] 20,3 32,2 48,0 Q begyűjtött [PJ] 190,3 187,1 180,4 321,9 292,2 282,9 468,4 430,5 418,9 Q hasznosított [PJ] 134,7 163,7 165,6 246,6 261,6 263,4 376,6 391,5 393,9 Q veszt [PJ] 55,6 23,4 14,7 75,3 30,7 19,5 91,8 39,0 25,0 hatásfok [%] 70,8 87,5 91,8 76,6 89,5 93,1 80,4 91,0 94,0 teljesítmény[mw th ] 6,4 7,7 7,8 11,6 12,4 12,4 17,8 18,5 18,6 napmező mérete [m m] 257 257 255 255 250 250 334 334 318 318 313 313 403 403 386 386 LCOHE [Ft/MJ] * 4,3 3,6 3,5 3,9 3,5 3,5 3,7 3,4 3,4 Mire jó, hogy ki tudjuk számítani a tároló használati jellemzőit? Ennek ismeretében tudjuk az optimális tárolót meghatározni. 381 381 Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 12.
A hőtároló optimálása a célfüggvény Energetikában egy önköltség képletet alkalmaznak (LCOE levelised cost of energy). Ez lesz a célfüggvény. LCOE az élettartam alatti összes költség a beruházási költséggel együtt az élettartam alatt kinyert összes energia, LCOE C C C C n beruházási, t M & K, t biztosítási, t széndioxid, t t 1 t ahol r a kamat vagy diszkontálási ráta, n a tervezett élettartam [év]. l töltés, Q ürítés, 2 napmező ürítés n t 1 1 r Q ürítés, t t 1 r Cberuházási Cterület Cparabola vályú Ctároló,, C C 0,01 és k C 0,01. M & K beruházási biztosítási beruházási Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 13.
A hőtároló optimálása a korlátozó feltételek Méretkorlátozási feltételeket állítunk: 20 m x 40 m, 0,3 m x 1m és x 2 x 40 m. 1 2 1 2 A hőtároló optimálása az optimális méretek Az optimálást genetikus algoritmus (GA) segítségével végeztük. 1 generációban 5 populáció és populációnként 20 egyed található. Tehát generációként 100 egyed. A vizsgálatot, az egyedfejlődést 50 generációra végeztük el. Eredmények: x 1 D,H [m] x 2 [m] Q kapacitás [PJ] Q begyűjtött [PJ] Q hasznosított [PJ] Hatásfok [%] teljesítmény [MW th ] napmező mérete [m m] LCOHE * [Ft/MJ] 38,12 0,94 41,6 363 341 94 16,1 355 355 3,42 Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 14.
Összefoglalás, következtetések 1. Észrevettük a fajlagos hőveszteség és a fajlagos felület közötti összefüggést. Ez alapján kijelenthetjük, hogy egy bizonyos méretig a legjobb hőszigetelés a fajlagos felület csökkentése, azaz a méret növelése. Ezt matematikailag is igazoltuk. 2. Észrevettük, az energiát potenciális energiában érdemes tárolni (termikusan stabil anyagokban). 3. A fentiek alapján elmondható, hogy a hőt : - nagy térfogati hőkapacitású anyagban [MJ/(m 3 K)], - magas hőmérsékletre képes tárolóban, azaz nagy hőmérséklettartományban alkalmazható tárolóban (exergia, ΔT) és - ipari méretekben, kis fajlagos felületű tárolóban (kis fajlagos hőveszteség mellett) érdemes tárolni. Erre a szilárd fázisú hőtárolók alkalmasak. Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 15.
Összefoglalás, következtetések 4. Meghatároztuk a hőtároló tervezéséhez szükséges jellemezőket és számításukat: - az alapjellemzőket (tervezési változókat), - az üzemviteli jellemzőket és - a használati jellemzőket. A jellemzők segítségével az optimális tervezést sikeresen elvégeztük. 5. Az eredmények alapján elmondhatjuk, a fókuszált napenergia hasznosításával Magyarországon is érdemes foglalkozni. A számítások megmutatták, hogy szilárd fázisú hőtároló alkalmazásával, éves viszonylatban is nagyon jó energetikai hatásfokkal hasznosítható a fókuszált napenergia. 6. A bemutatott rendszer villamosenergia termelésre is alkalmas. Ez valóban környezetbarát, tiszta energiát szolgáltat. Ne a fát tüzeljük el megújuló energiaforrásként! Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 16.
Köszönöm a figyelmet! Pannon Egyetem Vegyészmérnöki és Anyagtudományok Doktori Iskola 17.
Megvalósult rendszer USA Arizona Public Service (APS) 1 MW e hőtárolás nélkül, vályús rendszer, 10300m 2 tükör felület. 2005. december 27-én kezdett működni. Pannon Egyetem 18. Árpád István
Megvalósult rendszer Törökország: Hazai villamosenergia igény (2010.) 30 m²-ről 80 GJ hőenergia nyerhető évente 100 m²-ről 80 GJ villamos energia nyerhető (30%-os hatásfok) 153,5 PJ villamos energia (2010. évi teljes magyarországi igény) kb. 14 x 14 km-es területről lehet kinyerni. Pannon Egyetem 19. Árpád István
Kiegészítő információk Név Fajhő c p [kj/(kgk)] Sűrűség [kg/dm³] Térfogati hőkapacitás [MJ/(m³K)] Víz 4,18 4,21 0,98 0,96 4,10 4,04 (65-100C ) Hőmérséklettartomány [ C] Hővezetőképesség [W/(mK)] 0 100 0,566 ( 0 C) 0,58 (25 C) 0,63 (38 C) Szilárd anyagok MgO 1,17 3,02 3,54 2852 (op.) 8,4 (500 C) 94 % -os Al₂O₃ 0,9 3,7 3,3 2020 (op.) 7,6 Szóda Na₂CO₃ 1,09 2,51 2,74 hőre bomlik mészkő 0,9 2,5 2,25 hőre bomlik 1,26 1,33 Gránit 0,82 2,64 2,16 1,73 3,98 Bazalt 0,84 homok (SiO₂) 0,8 1,6 (száraz) 1,28 1460 (op.) Só NaCl 0,84 2,17 (20 C) 1,8 1070 4,85 (127 C) Pannon Egyetem 20. Árpád István
Kiegészítő információk Név Fajhő c p [kj/(kgk)] Sűrűség [kg/dm³] Térfogati hőkapacitás [MJ/(m³K)] Hőmérséklettartomány [ C] Hővezetőképesség [W/(mK)] viszkozitás Nitrát sók (sóolvadékok) Probléma, hogy a viszonylag magas op. miatt a csővezetékben kikristályosodhat pl. éjszaka és magas a működési költsége. HITEC Heat Transfer Salt 7 % NaNO₃ 53 % KNO₃ 40 % NaNO₂ HITEC Solar Salt népszerű a vegyiparban és a petrolkémiai iparban 1,56 (olv.) 1,97 1,75 2,7 149 454 60 % NaNO 3 és 40 % KNO 3 1,55 (olv.) 1,8 2,79 Ionos folyadékok [EMIM][BF 4 ] 1-etil-3-metilimidazolim tetrafluoroborát [BMIM][BF 4 ] 1-butil-3-metilimidazolim tetrafluoroborát [DMPI]Im 1,2-dimetil-3-propilimidazolium trifluorszulfonil imid 1,28 1,25 (60 C) 1,6 15 445 0,2 36 cp 1,66 1,17 (60 C) 1,95-87 423 0,186 120 cp 1,20 1,42 (60 C) 1,7 11 457 0,131 90 cp Pannon Egyetem 21. Árpád István
Kiegészítő információk Név Fajhő c p [kj/(kgk)] Sűrűség [kg/dm³] Térfogati hőkapacitás [MJ/(m³K)] Hőmérséklettartomány [ C] Hővezetőképesség [W/(mK)] Termikus olajok Therminol 55 2,40-18 315 Therminol 66 2,10 0,75 1,58-9 343 0,106 (343 C) Fémek Öntött vas 0,84 7,9 6,64 29,3 Réz 0,38 9,0 3,42 385 (20 C) Alumínium 0,90 2,7 2,43 204 (20 C) Gázok Hidrogén H₂/H c V = 10,2 (200 C) c p = 14,3 (300 C) 0,003 20 bar 500 C 0,04 0,168 (20 C) Pannon Egyetem 22. Árpád István
Kiegészítő információk Az éves napsugárzás és az egyes energiahordozók ismert készleteinek az aránya (forrás: Solarpraxism 2005.) Pannon Egyetem 23. Árpád István
Kiegészítő információk Kalina körfolyamat üzemi paraméterekkel (Izland, Husavik, épült 2000-ben) Pannon Egyetem 24. Árpád István
Alkalmazási hőmérséklet-tartomány: ΔT = 500⁰C 65⁰C = 435 K (3,2m es kocka) 80.000 MJ megfelel kb. 2350 m³ földgáznak. ( 34 MJ/m³, 3 Ft/MJ, 240.000 Ft/év). Mo. 6000 MW teljesítmény igényű. 10 millió ember. Veszprém lakosságának száma 63e. Ez kb. 40 MW. 30-35%-os erőművi hatásfokkal kb. 120 MW hőteljesítmény tudja kiszolgálni. Áram ár: 40-50eFt/év, évi közel 2 milliárd forint megtakarítás csak Veszprémben. Pannon Egyetem 25. Árpád István
Fajlagos felület, térfogat képlete: Kocka Henger (H/D=1) Fajlagos felület arányok: y 3 3 2 5,54 3 3 kocka/henger (H/D 1) = 1,084 (8,4%) kocka/gömb = 1,24 (24%) henger (H/D 1)/gömb = 1,145 (14,5%) x x Pannon Egyetem 26. Árpád István
Kiegészítő információk Kalina körfolyamat: 85% ammónia-víz oldat (tömény oldat) 74 C-on kezd forrni és túlhevítik 149 C-ra. 31,2 bar nyomás. Létezik ehhez turbina (a Siemens gyárt ilyet) Szerintem igazi alternatíva a fatüzeléssel szemben, amit megújulóként tartanak nyílván. Valójában kisebb tároló is elég lenne, ha növelném a töltést, nagyobb napmezőt alkalmaznék, de akkor az elvételt is változó lenne. Pannon Egyetem 27. Árpád István
Magyarországon jelenleg a geotermikus energiát az energiaellátásban kizárólag hőhasznosításra fordítják, villamosenergia-termelés nincs, ez utóbbira jelenleg még csak egy kísérleti projekt született (MOL Rt. Iklódbördőce), miközben a világon már 2006 végén mintegy 440 geotermikus erőművi blokk működött, közel 9 ezer MW összkapacitással. Előnye a geotermikussal szemben, hogy itt a primer kör is tiszta folyadék, nem a földből származó sókkal teli víz. A geotermikus energiára (a földhőre) kifejlesztett rendszerek lesznek alkalmasak a hőtárolós villamosenergia termelésre. Termokémiai erőmű. Ammóniás körfolyamat. Tiszta ammónia vagy ammónia-víz oldat (abszorpció, deszorpció)? Alacsony forráspontú ammónia vizes oldatát használják. NH3 kritikus hőmérséklete: 132 C; CO2 kritikus hőmérséklete: 31 C Pannon Egyetem 28. Árpád István
Eredmények összegzése, következtetések 1. A sík fal hővezetését a nagyhőmérsékletű és nagy hőmérséklet- tartományú szigeteléseknél nemlineáris összefüggésként kell kezelni a miatt. 2. Egy bizonyos méretig az egyik legjobb hőszigetelési mód a méretnövelés. Ezért csak nagyban lehet jó a hőtárolás. Kimondható, a hőszigetelés egyik módja a méretnövelés (a fajlagos felület csökkentése). 3. Hőt tárolni: - magas hőmérsékleten (exergia, ΔT) - nagy térfogati hőkapacitású anyagban és - megfelelő méretben (gazdaságos hőszigetelés) kell. Erre a szilárd hőtárolók (magnezit, alumínium-oxid) alkalmasak. Pannon Egyetem 29. Árpád István
Eredmények összegzése, következtetések 6. A szilárd fázisú hőtárolás alkalmazásával, az ipari méretű, fókuszált (koncentrált) napenergia hasznosítással érdemes lenne foglalkozni. Ennek energetikai hatásfoka, használhatósága, gazdaságossága jobb, mint a napkollektoros rendszereké. Környezetvédelmi szempontból pedig teljesen tiszta energia. Pannon Egyetem 30. Árpád István
Mekkora hőtárolóra van szükség? Egy lakóház hőigénye havi bontásban napsütéses gyűjthető 1 m 2 beidőszak (nap) órák energia száma [MJ/m 2 ] Töltés [MJ] 27,75m 2 en begyűjtött napenergia 1. táblázat Pannon Egyetem 31. Árpád István Fűtés [MJ] Melegvíz [MJ] Ürítés [MJ] az összes hőigény Tartály tartalma [MJ] április (30) 187 269 7470 1840 1200 3040 4430 május (31) 253 364 10110 900 1240 2140 12400 június (30) 267 384 10670 0 1200 1200 21870 július (31) 297 428 11870 0 1240 1240 32500 augusztus (31) 278 400 11110 0 1240 1240 42370 szeptember (30) 202 291 8070 260 1200 1460 48980 október (31) 139 200 5550 1900 1240 3140 51390 52000 MJ november (30) 63 91 2520 9470 1200 10670 43240 december (31) 40 58 1600 14730 1240 15970 28870 január (31) 57 82 2280 16830 1240 18070 13080 február (28) 83 120 3320 12100 1120 13220 3180 március (31) 136 196 5430 7360 1240 8600 10 éves (365) 2002 2883 80000 65390 14600 79990
Az éves hőveszteségek A 30cm-es ásványgyapottal hőszigetelt, különböző méretű hőtárolók éves hőveszteségei 3. táblázat 44 m 3 2200 m 3 4400 m 3 [⁰C] [⁰C] [⁰C] [W/m²] [⁰C] [W/m²] [GJ] [GJ] [GJ] ápr. (30) 94 12 12 10 10 18 2,2 30 47 máj. (31) 145 18 17 17 14 28 3,8 51 81 jún. (30) 206 21 20 27 18 40 5,7 77 122 júl. (31) 274 24 22 42 20 54 8,8 120 190 aug. (31) 338 24 21 61 21 68 12,5 169 268 szept. (30) 381 20 17 75 19 77 14,6 198 315 okt. (31) 396 14 11 81 14 81 16,2 220 350 nov. (30) 344 9 6 64 10 71 12,6 171 272 dec. (31) 251 4 2 39 7 52 8,2 112 178 jan. (31) 149 1 0 20 5 31 4,4 59 94 feb. (28) 85 2 2 10 4 17 2,0 27 44 márc. (31) 65 6 6 7 5 13 1,6 22 35 összes éves hőveszteség 92,6 1257 1995 összes éves felhasználás 80,0 4000 8000 hőveszteség százalékos aránya 116% 31% 25% 200 lakásnál (8800 m³-es tároló, 21x21x21m) 20%, 500 lakásnál (22000 m³-es) 15% a veszteség. Pannon Egyetem 32. Árpád István
Az éves hőveszteségek A 40cm-es ásványgyapottal hőszigetelt, különböző méretű hőtárolók éves hőveszteségei 4. táblázat 44 m 3 2200 m 3 4400 m 3 [⁰C] [⁰C] [⁰C] [W/m²] [⁰C] [W/m²] [GJ] [GJ] [GJ] ápr. (30) 94 12 12 8 10 18 1,9 25 40 máj. (31) 145 18 17 13 14 28 3,1 42 67 jún. (30) 206 21 20 20 18 40 4,5 61 97 júl. (31) 274 23 22 32 20 54 7,1 97 154 aug. (31) 338 23 21 46 21 68 9,9 135 214 szept. (30) 381 19 17 57 19 77 11,7 159 252 okt. (31) 396 14 11 61 14 81 12,9 175 278 nov. (30) 344 8 6 49 10 71 10,2 139 220 dec. (31) 251 3 2 30 7 52 6,7 92 145 jan. (31) 149 1 0 15 5 31 3,5 48 76 feb. (28) 85 2 2 8 4 17 1,7 23 37 márc. (31) 65 6 6 5 5 13 1,3 17 27 összes éves hőveszteség 74,6 1013 1608 összes éves felhasználás 80,0 4000 8000 hőveszteség százalékos aránya 93% 25% 20% 200 lakásnál (8800 m³-es tároló, 21x21x21m) 16%, 500 lakásnál (22000 m³-es) 12% a veszteség. Pannon Egyetem 33. Árpád István
A hőtároló kialakítása és hőszigetelése, a technológiai konstrukció Parabola vályú Egyszerűsített távfűtési séma Hőtároló A kocka alakú hőtárolóra a számításokat elvégeztem: először 1 lakásra, majd 50 lakásra és 100 lakásra is. Pannon Egyetem 34. Árpád István
A hőtároló kialakítása és hőszigetelése, a technológiai konstrukció Parabola vályú 120 C 30 bar T G NH 3 Hőtároló Szeparátor Evaporátor (deszorber) NH 3 H 2 O Kondenzátor (abszorber) Pannon Egyetem 35. Árpád István
A széndioxid kvóta ára Földgáz fűtőértéke: 34 MJ/m 3 (a víz gáz halmazállapotban van) (a földgáz kereskedők 1 atm nyomásra és 15 C hőmérsékletre adják meg). A földgázt 100%-ban metánnak (CH 4 ) veszem. Ekkor az általános gáztörvény szerint 1m 3 -ben 42,295 mól metán van: n 3 p V 101325 Pa 1 m RT J 8,314 288,15 K K mól 42, 295 mól A reakcióegyenlet szerint CH 2O CO 2H O 4 2 2 2 1mól metánból 1mól CO 2 (44g) lesz. Ebből számítható, hogy 1 MJ-ra 55g CO 2 jut. 1 tonna CO 2 kvóta ára kb. 25 Euró ma. 16,1 MW 8hónap kb. 136 millió Ft. Pannon Egyetem 36. Árpád István