Kapcsolt energiatermelés a Kelenföldi Erőműben Készítette: Nagy Attila Bence
Alapfogalmak 1. Kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés: hő és villamos energia előállítása egy technológiai folyamatban, mechanikai energiaátalakítás keretében, közös primerenergia felhasználással. 2. Villamosenergia-törvény: kapcsoltan termelt energia: közös technológiai berendezésben, azonos tüzelőanyaggal, legalább 65%-os energetikai hatásfokú energiaátalakítási folyamattal előállított hő és villamos energia. 3. Fűtőerőmű olyan erőmű, amely kapcsolt energiatermeléssel két terméket: hőt és villamos energiát állít elő.
Közvetlen termelés vs. kapcsolt termelés primer energia veszteség hő villany hő = 88-89% = 33-34% = 75-85% Nagy hatékonyságú, ha PEM legalább 10% (EU direktíva) veszteség villany
Erőművek környezeti hatásai Szénféleségek Olajtermékek Földgáz Levegő Víz Tüzelőanyagok LEVEGŐ Széndioxid Kéndioxid Nitrogén-oxidok Szén-monoxid Por Vízgőz VÍZ Hő Olajok Sók Ülepedés (csapadék) Oldódás TALAJ Salak Pernye Olaj Hagyományos erőmű Távhő Villamos energia Villamos hálózat Hőhálózat Fogyasztó
A kapcsolt energiatermelés főbb típusai 1. Gőzturbinás típusok (első nemzedék) 2. Gázturbinás típusok (második nemzedék) egyszerű hőhasznosítással összetett gáz- és gőzkörfolyamat 3. Gázmotoros típusok (belső égésű motorok)
Gázturbinás megoldás kapcsolt termelés = 85% 120 C nyílt ciklus = 35% Q 500 C 520 C E 520 C E G G B B
A gázos körfolyamat fizikája Brayton-Joule-körfolyamat: 1. adiabatikus állapotváltozás kompresszió 2. izobár állapotváltozás hőközlés 3. adiabatikus állapotváltozás expanzió 4. izobár állapotváltozás hőleadás
A gőzös körfolyamat fizikája Rankine-körfolyamat: 1. gőz expandál, nyomás és hőmérséklet csökken, nedves gőz 2. kondenzáció, folyékony víz (hőleadás) 3. tápszivattyúval nyomás növelése 4. kazánban száraz telített gőz (hőközlés)
Kombinált ciklus a Kelenföldi Erőműben 1. G 136 MWe 42 bar 420 C 122MWt 49,8 MWe 91 MWt G 75 MWt 2x60 MWt 140 MWt DUNA 1X9MWt 1x58 MWt 1x70 MWt
Kombinált ciklus a Kelenföldi Erőműben 2. 122MWt 136 MWe G 39 bar 420 C 93 MWt 49,9 MWe G 2x60 MWt 140 MWt Danube 75 MWt 65 MWt 58 MWt 18 MWt 2x5 MWe 30 MWt P FC District heating system
KÖZVETLEN ÉS KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS E B v ~ E B h Q B ~ Q Az energiaátalakítás mennyiségi hatásfoka: = (E + Q) / B = E / B + Q / B = E + Q Primerenergia-megtakarítás: B meg = (B h + B v ) B = Q/ h + E/ v (E + Q)/ Kapcsoltan termelt fajlagos villamos energia (áramszám): = E/Q
forróvíz hőteljesítmény [MW] A kapcsolt termelés jellege gáz-gőz erőműben 100% Forróvízkazán Gázturbina+gőzturbina (Gázturbina) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 időtartam [h] Gőzturbina
A kapcsolt energiatermelés alapfeltétele Legyen megfelelő hőigény! távhőigény (távfűtés, ipari gőzellátás) közelhőigény (lakótömb, több épület fűtése) központi hőigény (egy épület hőellátása) saját, egyedi hőigény: saját üzem, ipar egyedi hőellátása közintézményi hőigény egyedi ellátása lakossági fűtés és használati melegvízkészítés hűtési igény (abszorpciós hűtőgépekkel) út a trigeneráció felé
Napi hőigény ingadozása Daily sold heat GJ C 12,0 60 000 9,0 50 000 6,0 40 000 3,0 30 000 0,0-3,0 20 000-6,0 10 000-9,0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31-12,0 Kelenföld HW Tornado HW Kispest HW Újpest HW Révész HW Újpest steam Daily average temperature
A kapcsolt energiatermelés költség- és árviszonyai villamos piac E egységes (a termelés) liberalizált B ~ helyi (regionális) Q távhőpiac nagyrészt monopolizált hatósági ármeghatározás Adott tüzelőanyagár mellett az egyik termék (villany) elismert ára meghatározza a másik termék (a hő) költségét.
A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS ÁRSZABÁLYOZÁSA termelői villamosenergia-ár liberalizált gázár hatósági B ~ E Q hatósági árszabályozás (GKM) > 65%, kivéve a gázmotor: GM > 75%, Átvételi kötelezettség 0,1 < P 50 MW távhő esetén P > 50 MW Támogatott ár (napszaki: csúcs és völgy) P < 6 MW minden kapcsolt, 6 < P 50 MW csak a távhőcélú kapcsolt gázmotorok 2006-tól átvételi ár: 10% termelői hőár hatósági engedélyköteles közcélú fűtőerőműre hatósági max. ár (GKM miniszter) egyéb villamos műre önkormányzati hatósági ár
Új energiatörvény június 30-cal megszünteti a kapcsolt energia támogatását (KÁT-ot) nincs helyette új támogatási rendszer 2011. március 31-i áron befagyasztja a távhő-árakat a miniszter állapítja meg a távhőtermelői és szolgáltatói megszünteti az önkormányzatok árhatósági jogkörét a miniszter állapítja meg az árszerkezetet a MEH készíti elő az árakat augusztus 31-ig a miniszter MEH kezdeményezés-nélkül is megállapíthatja az árakat a MEH az előkészítésre 90 napot kap. A Miniszter időben nincs kötve, ha visszaküldi a MEH-nek, nincs ráhatáridő megszünteti a távhőszolgáltatók és az önkormányzat árkezdeményezési jogát is
A kapcsolt energiatermelés támogatása Miért kellene támogatni? Primerenergia-megtakarítás Üvegházhatású gázok kiváltása Decentralizált, fogyasztóközeli energiatermelés Környezetvédelmi előnyök
A kis fűtőerőművek előnyei Főleg földgázra épülnek Fogyasztóhoz vagy közelében építhetők fel Egyre kisebb a beruházási költségük Viszonylag kicsi a befektetési kockázat Gyorsabb a megvalósíthatósági idő Egyszerűbb az engedélyezési eljárás Környezetkímélő üzem (kis kibocsátások) Kicsi a kiszolgálási igény (ember, szerviz) Nagy a kínálati piac (új technológiákkal) Előnyei miatt általában támogatják (állam)
Üzemeltetési gondok Melyik termék, a hő vagy a villany szerint irányítsák az energiatermelést, azaz mire szabályozzák a kapcsolt energiatermelést? A villamos teljesítményt a kapcsolt termelésben általában a hőteljesítmény határozza meg. A hőigény és a villamosenergia-igény az időben általában nem összehangoltan (nem szinkronban) változik. A kapcsolt energiatermelésben a villamos teljesítmény korlátozottan szabályozható. A hő tárolható, a villamos energia nem, ezért általában hőtárolókkal segítik a kapcsolt termelésben a kétféle termékhez való igazodást (egyelőre csak külföldön)
Köszönöm a figyelmet! Kérdések?