MEGÚJULÓ ENERGIÁK A HŐTERMELÉSBEN (fókuszban a távhővel) Somogyi Kereskedelmi és Iparkamara - ENERGIANAP Orbán Tibor elnök, MaTáSzSz, műszaki vezérigazgató-helyettes FŐTÁV Zrt. Kaposvár, 2017. április 20.
Nemzeti Energiastratégia 2030 és Magyarország Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési Terve 2010-2020 célkitűzései A megújuló energia részaránya a primerenergia felhasználáson belül várhatóan a mai (2011) 7%-ról 20% közelébe emelkedik 2030-ig, 2020-ig megvalósul a 14,65%-os részarány elérése. Villamos energia és fűtéshűtés (közlekedés nélkül) 2010: 66,3 PJ (6,1%) 2020: 124,4 PJ (11,3-12,3%) NCsT-ben: 48,97-98,17 PJ (?) Ebből távhő: 0,13 PJ (?) Villamos energia és fűtéshűtés (közlekedéssel együtt) 2010: 72,5 PJ (6,7%) 2020: 146,8 PJ (13,3-14,6%) Forrás: Magyarország Megújuló Energia Hasznosítási Cselekvési terve 2010-2020, saját számítások NCsT-ben: 55,25-120,57 PJ (?) Ebből távhő: 25,75 PJ (?)
Megújuló energiák felhasználása (EU-28 vs Magyarország) Összes primer energiafelhasználás Összes megújuló energiafelhasználás Megújuló energiafelhasználás aránya Forrás: EUROSTAT
Megújuló energiák felhasználása (tény vs NCsT) Biomassza felhasználás Geotermikus energiafelhasználás Biogázfelhasználás Forrás: EUROSTAT
Az elmaradás okozói A megújuló energiák hasznosítása szervesen nem épült be a nemzetgazdaság fejlesztésébe. A hazai energiaszakma (is) megosztott a megújuló energiák hasznosítását illetően (is). A megújuló energiák hasznosításának mind a hőellátásban, mind a villamosenergiatermelésben vannak széles körben alkalmazható jó megoldásai, de előfordulnak világmegváltó elképzelések is. Az első körbe tartoznak a biomassza egyedi és távhőellátásban számításba vehető korszerű fűtőműves és fűtőerőműves megoldásai. Az utóbbi elképzelések hazai köre is nagyon színes: régóta él az alacsony hőmérsékletű geotermikus hő hasznosításának illúziója villamosenergia-termelésre, és a biomasszát (fát és szalmát) is következetesen akarják közvetlen villamosenergia-termelésre hasznosítani (sőt hasznosítják is), megengedhetetlenül kis hatásfokkal. Sokan vélik úgy, hogy a magyar energiaellátás eldöntött fejlesztései (Paks 2) meghatározó befolyással vannak a megújuló energiák alkalmazására. Ezzel összefüggésben két körülményre kell utalni: a megújuló energiák nagyobb részét (biomasszát és hulladékokat, geotermikus energiát, napenergiát /napkollektorokkal/) a hőellátásban célszerű hasznosítani, ezt nyilván nem befolyásolja Paks 2. Paks 2 előtt, mellett és után is bőséges lehetőség van megújuló villamosenergiatermelésre (vízerőművek, szélerőművek és napelemek). V I D É K F E J L E S Z T É S + T E L E P Ü L É S E N E R G E T I K A
Megújuló energiák hasznosítása Vidékfejlesztés, hazai gyártás, innováció A megújuló energiák nagy részét elsősorban hőellátásra célszerű hasznosítani. A hőellátás célszerű megoldását a településeken lehet (és kell) megállapítani. Indokolt a megújulók felhasználási lehetőségének vizsgálata a települések helyi hőellátásában. A települések helyi hőellátása széleskörű lehetőséget nyújt a (szakképzett és nem szakképzett) munkahely-teremtésre: A mezőgazdasági és erdészeti biomasszák, hulladékok összegyűjtése, előkészítése, szárítása, szállítása és tárolása. A helyi hőellátás (hőtermelés, távhőellátás) kiépítése. A helyi hőtermelés és hőszolgáltatás üzemeltetése. A települések helyi hőellátásának tömeges berendezései jó lehetőséget nyújthatnak a hazai gyártásra és innovációra. Hazai gyártásra leginkább indokolt berendezések: Hőszivattyúk egyedi hőellátás és kis távhőrendszerek számára, Biomassza kazánok háztartások és fűtőművek számára.
A megújuló energiafajták hőpiacának bővítése A megújuló energiafajták hőpiaci elhelyezésére a távhőszolgáltatás a legalkalmasabb. A Nemzeti Energiastratégia szerint A távhőrendszerek kiemelten fontos szereplői lesznek a hőellátás megújulásának azzal, hogy szinte bármilyen hőforrásból származó hőt be tudnak fogadni, és el tudnak juttatni a végfelhasználóhoz. Jelenleg azonban csak a lakásállomány cca. 15 %-a van távhővel ellátva. A távhőpiac bővítésében az Energiahatékonysági Irányelv szerint a központi kormányzat tulajdonában, használatában álló épületeknek élen kell járniuk. Ezen kívül elsősorban a meglevő távhőrendszerektől vagy azok összekapcsolásával jól elérhető, nagy beépítési és hősűrűségű településrészeket kell rákötni a távhőszolgáltatásra, amelyek közül sokra jellemzőek a korszerűtlen egyedi vagy központi fűtésű, sok esetben a fűtési rendszer felújítására szoruló épületek. Jelenleg több olyan középváros van, ahol egyáltalán nincs távfűtés (pl. Békéscsaba, Gyula, Gyöngyös, Nagykanizsa, Zalaegerszeg). A lakossági és egyedi felhasználók a biomasszát tudják korszerű berendezésekben hatékonyan felhasználni. Ezen kívül a napenergia hasznosításával és hőszivattyúk alkalmazásával bővíthető a lakossági megújulóenergia-piac.
A távhő nem panelfűtés! a környezetbarát távhőszolgáltatás országos energiapolitikai eszköz, az Országgyűlés által elfogadott 2030-ig irányt mutató Nemzeti Energiastratégia végrehajtásának fontos eszköze. Kiváló lehetőség a klímavédelem és a fenntartható fejlődés szolgálatában Forrás: Távhő Fejlesztési Cselekvési Terv tervezete)
Megfelel-e a hazai távhő az elvárásoknak? A távhőipar energiahordozó-felhasználása (2012.) Forrás: Vezetékes Energiahordozók Statisztikai Évkönyve, 2012 156. o.
A hőtermelési energiamix megújításának irányai A kormány már rövid távon fontosnak tartja, hogy a folyamatosan betelő hulladéklerakók helyett hulladékégetők is létesüljenek Magyarországon fogalmazott Lázár János. /HírTv, 2015.10.11./ megújuló energia tekintetében az ország természeti adottságai elsősorban fűtési hőenergia előállítására ideálisak. Ezért a távhőszektornak az alternatív energiák közül főként a hulladékok energetikai célú hasznosítása, a biomassza és a geotermikus erőforrások által nyújtott lehetőségekre érdemes koncentrálnia / A hulladékgazdálkodás globális tendenciái című konferencia 2014./
Geotermikus távhőszolgáltatás Település Távhő Ebből Geotermikus geotermikus arány GJ GJ Csongrád 29 913 26 949 90,1% Hódmezővásárhely 109 306 87 941 80,5% Nagyatád 10 306 3 320 32,2% Szeged 1 230 538 21 680 1,8% Szentes 89 896 87 607 97,5% Szigetvár 43 886 4 829 11,0% Vasvár 21 211 2 735 12,9% Szentlőrinc 21 757 21 757 100,0% Összesen 256 818 Aránya az összesen belül 2012-ig mindössze 0,5%. Cca. 9 millió m 3 (6 ezer lakásegyenérték) földgázkiváltás évente. Cca. 18 ezer tonna CO 2 kiváltás évente (3 millió fa CO 2 megkötése). +Miskolc 2016. cca. 740 TJ +Győr cca. 30 MW
Miskolci geotermikus projekt (1) 2009. augusztus 2013. május Mályi-Kistokaj HKP csőhossz 6.280 m Kistokaj HKP-Avasi hőátadó csőhossz 17.900 m I. fázis beruházási költsége 28 millió Beépített szivattyú teljesítmény 2.200 kw (!) 1.sz.termelőkút 2.305 m, >100 o C, 200-450 m 3 /h 2.sz.termelőkút 1.514 m, 90 o C, 0-600 m 3 /h Visszasajtoló kutak 1.sz. 1.737 m, 1b.sz.1.093 m, 2.sz. 1.058 m, összesen 1.200 m 3 /h II. fázis Belvárosi rendszer bekötése (4.000 m csővezeték, hőátadó, keringtetés) Forrás: Hódi Norbert Miskolci Geotermikus Projekt című előadása
1 16 31 46 61 76 91 106 121 136 151 166 181 196 211 226 241 256 271 286 301 316 331 346 361 MW Miskolci geotermikus projekt (2) 120 100 80 60 Geotermikus Kapcsolt Kazán 274.435 GJ 103.664 GJ 63% megújuló+10% kapcsolt Az Avas-Belváros távhőrendszer az EUdirektíva szerint hatékony! Cca. 21 millió m 3 (15 ezer lakásegyenérték) földgázkiváltás évente. Cca. 40 ezer tonna CO 2 kiváltás évente. 40 20 652.055 GJ 0 nap
Hőteljesítmények (MW) Hőmérsékletek ( C) 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 A geotermikus energia felhasználásának tervezése Qigény Qgeo,a Qgeo,elm Tv,alacsony TGeo 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 h/a Korlátozott geotermális vízhőmérséklet Magas hálózati visszatérő hőmérséklet (=>épületenergetikai korszerűsítések során csökkenthető) Ne szorítsuk ki a meglévő, nagy hatékonyságú kapcsolt energiatermelést! Ne geotermiával váltsunk ki biomasszát (vagy fordítva)! Az energetikai célra felhasznált hévizek visszasajtolása fontos! A kihasználás növelése piacbővítéssel érhető el leghatékonyabban
Geotermikus távhőtermelés jövőbeli potenciálja Jelenleg összesen ~1,4 PJ/év geotermikus távhőtermelés. Célként a meglévő távhőrendszerekben max. 200 MW új geotermális hőteljesítmény távhőrendszerekbe illesztése tűzhető ki. Ez max. 4 PJ/év mértékben növelheti a felhasznált geotermikus energiát. A szükséges beruházás becsült összege ~60 milliárd Ft.
MW Komló - Zöld távhőrendszer 30 25 20 15 Földgázkazán 45.289 GJ 82% megújuló A komlói távhőrendszer az EU-direktíva szerint hatékony! Cca. 7 millió m 3 (4,6 ezer lakásegyenérték) földgázkiváltás évente. Cca. 13 ezer tonna CO 2 kiváltás évente. 10 5 18 MW th faapríték kazán 211.667 GJ 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 napok
A biomassza bázisú távhőtermelés jövőbeli potenciálja Jelenleg ~2-2,5 PJ/év a biomassza bázisú távhőtermelés. A következő években a meglévő távhőrendszerekben max. 400 MW biomassza alapú hőteljesítmény távhőrendszerekbe illesztése tűzhető ki célként. Ezzel ~5,5 PJ/év mértékben növelhető a biomassza bázison termelt távhőmennyiség. A 7,5-8 PJ/év hőtermeléshez szükséges 700-800 ezer tonna/év biomassza a hazai forrásokból fenntartható erdő- és mezőgazdálkodás mellett biztosítható, azonban a kereslet növekedésével a biomassza, mint tüzelőanyag árszabályozásának kérdései felmerülhetnek. A szükséges beruházás becsült összege ~48 milliárd Ft.
A biomassza hasznosítás tervezése A hőtermelő egység teljesítményének kiválasztásakor törekedni kell a minél magasabb csúcskihasználásra (t cs 3.000 h/év). Javasolt a beépítendő kazánkapacitás megosztása, a fűtési idényen kívüli hőigények kielégítésére célszerű kisebb egység beépítése. Figyelembe kell venni a jelentős a szállítási- és a helyigényt. Fontos a biomassza és a geotermikus energia hasznosításra irányuló projektek összehangolása, nehogy geotermiával váltsunk ki biomasszát, vagy fordítva! A tervezésnél figyelembe kell venni a meglévő nagyhatékonyságú kapcsolt termelést is!
Ft/GJ Villamosenergia-termelés kérdése Biomassza FE (ptüa=1200 Ft/GJ) Biomassza FM (ptüa=1200 Ft/GJ) Biomassza FE (ptüa=1500 Ft/GJ) Biomassza FM (ptüa=1500 Ft/GJ) 8 000 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 Biomasszából termelt villamos energia esetén a jelenleginél ~6-7 Ft/kWh-val magasabb átvételi ár esetén lehet a közvetlen biomassza hőtermeléssel egyenértékű hőárat elérni A szükséges befektetés min. 3-szoros a kazánhoz képest A biomassza erőmű eredő hatásfoka max. 55-60% (az év jelentős részében a termelt hő nem hasznosítható) 0 25,0 26,0 27,0 28,0 29,0 30,0 31,0 32,0 33,0 34,0 35,0 Ft/kWh
Biomassza a lakossági felhasználásban Az elmúlt években megfigyelhető, hogy a lakosság egyre növekvő része állt át földgáztüzelésről a tűzifa és a szén tüzelésére, melyekkel együtt gyakran a háztartásban keletkező különféle szerves és nem szerves hulladékokat is eltüzel. Noha ez a földgázfogyasztás csökkenését és hazai energiahordozók növekvő felhasználását eredményezte, rendkívül káros légszennyezettségi hatásokkal jár. Egyes szennyező anyagok légköri koncentrációja több településen tartósan az egészségügyi határérték többszörösére nőtt. SZMOG!!! A SO 2 -koncentráció növekedése nagyobb volt, mint az átlaghőmérsékletváltozásából eredő hőigényváltozás, és az SO 2 -kibocsátás növekedésének legfőbb forrása a szén lakossági tüzelése. A CO-koncentráció növekedése meghaladta a hőigényváltozás által indokolt értéket, és a CO-kibocsátás növekedése is a lakossági szektorhoz köthető. A benzopirén-koncentráció növekedése messze meghaladta a hőigény növekedését, ennek forrása a nem hatékony égést biztosító kazánok üzemeltetése. Ilyen kazánokat a lakossági szektorban találunk.
Települési szilárd hulladékok kezelése Európában Biológiai újrahasznosítás Újrahasznosítás Termikus hasznosítás Lerakás Európa Újrahasznosítás 25+15% Lerakás 37% Termikus hasznosítás 23% 452 mű, 30 TWh villany, 72 TWh hő Magyarország Újrahasznosítás 17+5% Lerakás 67% Termikus hasznosítás 11% 1 mű, 0,17 TWh villany, 0,15 TWh hő Forrás: CEWEP / EUROSTAT
GWh A bécsi távhő energiaforrás összetétele 8 000 Waste Incineration Industrial Surplus Heat CHP Heat Only Plants 7 000 6 000 5 000 4 000 3 000 2 000 1 000 0
Új hulladékhasznosító mű a dél-budapesti térségben 500 300 et/év kommunális hulladék hasznosítás (200 et/év + 200 et/év RDF?) 216 / 60 et/év víztelenített / szárított szennyvíziszap hasznosítás 117 MW input tüzelőanyag 20 MW villamos teljesítmény 16+52 MW hőteljesítmény (szárítás + távhő) 121 GWh/év értékesíthető villamos energia 395 GWh/év értékesíthető távhő a délbudapesti hőkooperációs rendszerbe 50-75 mrd Ft beruházás (zöldmezős vagy barnamezős létesítés, rostélyos vagy fluid technológia) 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Kelenföld 12 MW, 1 GWh/év Kispest 162 MW, 52 GWh/év ALPIQ 245 MW, 788 GWh/év HUHA2 52 MW, 395 GWh/év 0 0 1 000 2 000 3 000 4 000 5 000 6 000 7 000 8 000 9 000 10 000 HUHA II. Új Hulladék-hasznosító és Iszapégető Erőmű: 50 milliárd forint Forrás: 1199/2015.(03.31.) Korm.Hat.
Kommunális hulladék energetikai hasznosítási potenciálja Jelenleg ~0,5 PJ/év távhőtermelés történik, amely a FŐTÁV 10% KEOP pályázati forrással támogatott, ~5 milliárd Ft-os beruházásának köszönhetően ~0,8-0,9 PJ/év-re (2021. után akár 1,1 PJ/év-re) növekszik. Budapesten indokolt és szükséges egy második hulladékhasznosító mű létesítése. Ezzel együtt 2,3-2,8 PJ/év-re nőhet a hulladékalapú hőtermelés. A szükséges beruházás becsült összege 50-75 milliárd Ft (telepítés helyétől és műszaki megoldástól függően).
A hulladékok energetikai hasznosításának tervezése Szigorú környezetvédelmi előírásokkal szabályozott, igen érzékeny terület. A termelt hő maximális hasznosítására kell törekedni (szigetüzemű távhőkörzetek összekapcsolása). Amennyiben a kommunális hulladék feldolgozásával nyert RDF tüzelőanyagnak minősül, az - megfelelő technológia megválasztása mellett - biomassza kazánokban vagy akár a HUHA 2-ben is hasznosítható.
Energiaforrás Geotermikus (200 MW) Biomassza (400 MW) Kommunális hulladék (HUHA2) Beruházási költség (mrdft) Megújuló energiaforrások növekmény potenciálja a távhőben (a jelenlegi távhőrendszerekben) Megújuló alapon termelt távhő növekmény 2020-2022-re (PJ/év) Várható hődíjmegtakarítás (mrdft/év) beruházási támogatás nélkül 50%-os vissza nem térítendő beruházási támogatás esetén ~60 3,5-4,0 3,7-4,2 6,8-7,8 ~48 5,0-5,5 3,6-4,0 6,2-6,8 ~50-70 1,2-1,5 1,9-2,4* 2,8-3,5* Összesen ~158-178 9,7-11,0 9,2-10,6 15,8-18,1 *Csak a távhőben jelentkező megtakarítás. A villamosenergia-értékesítésből, továbbá a szennyvíziszap-kezelés és a szilárd hulladék lerakás elmaradó költségéből származó haszon figyelembevételével a megtakarítás 9-10 mrdft/év.
A jóslás nehéz, különösen a jövőről. Mark Twain, Niels Bohr, Yogi Berra Talán öt számítógépre is szükség lehet a világpiacon. Thomas Watson, elnök, IBM, 1943 A jövő számítógépe nem lesz másfél tonnánál nehezebb. Popular Mechanics, 1949 Nem indokolt,hogy bárki számítógépre vágyjon otthonában. Ken Olsen, a DEC alapítója, 1977 640K-nak bárki számára elégnek kell lennie. Bill Gates, 1981 Kroó Norbert, MTA, 2015.02.25-i visegrádi előadása nyomán
Hőtermelés napenergiával ÓBUDA, FALUHÁZ 10 emeletes szalagház, 15 lépcsőház, 883 lakás 2 hőközpont (5 + 10 lépcsőházzal) ~88 m 3 napi és 8 TJ éves HMV-fogyasztás
Hőtermelés napenergiával Napkollektorok száma: 125 db Teljes kollektorfelület: 1.515 m 2 Szolár tárolók térfogata: 100 m 3 A rendszer beruházási költsége: 263 MFt (=173 eft/m 2 ) Várt megtakarítás: hmv-hőigény 45-50%-a Hasznosított napenergia: 1.923 GJ/év (a hmv-hőigénynek csak 24%-a!) Megtakarított távhődíj: 6,2 MFt/év Egyszerű megtérülés: 42,4 év (!)
Hőtermelés napenergiával A jövő - Piacbővítés, termékbővítés - Hűtés és innovatív technológiák Vákuumcsöves napkollektorral hajtott adszorpciós hűtés (Freiburgi Egyetem) Napenergiára alapozott távhőellátás szezonális hőtárolással Sík kollektorral hajtott abszorpciós hűtés (TESCO Budaörs) Marstal (Arcon Solvarme A/S, Denmark)
Hőszivattyús hőtermelés A hőszivattyú univerzálisan hasznosítható fűtésre és hűtésre, beépített, urbanizált területeken is jól alkalmazható. Alkalmas talajhő (földhő), hidrotermikus energia (szennyvíz, alacsony hőfokú vagy elhasznált termálvíz), légtermikus energia hasznosítására. A fenti hőforrások az országban mindenhol, bár különböző hőmérsékleteken, de rendelkezésre állnak. A földhőt hasznosító hőszivattyúk alkalmazása jelentősen bővíthető, különösen családi házas környezetben. A hűtési igények növekedése miatt várható a hőszivattyús hűtés növekedése. A hőszivattyúk beépített teljesítményének gyors fejlődése várható 2020-ig. MTA megújuló energia tanulmány szerint a 2020-ig kinyerhető készlet: közvetlen geotermikus 10 PJ, földhő hőszivattyús 10-15 PJ.
Hőszivattyús hőtermelés Biztos ez a megtakarítás?
Hőszivattyús hőtermelés Légtermikus hőszivattyú hatékonysága (COP-száma) a levegő-hőmérséklet és a fűtési vízhőmérséklet függvényében
Megújuló energia-e a hőszivattyúval termelt hő? (1) Nem a hőszivattyúk ellen!!! Számítás a 2001/77/EK irányelv és a 2013/114/EU iránymutatás szerint: Q megújuló =Q hasznos *(1 1/SPF) SPF>1,15*1/η => SPF>1,15*1/0,455=2,527 Számpélda az iránymutatásból: Q hasznos =70 GW*2.070 h/év=144.900 GWh/év Q megújuló =144.900*(1-1/3,5)=103.500 GWh megújulóként elszámolható 103.500/144.900=0,714 =>71,4%
Megújuló energia-e a hőszivattyúval termelt hő? (2) Nem a hőszivattyúk ellen!!! Korrekt(ebb) számítás: Hőszivattyú villamosenergia-felhasználása:e vill =Q hasznos /SPF VER primerenergia-igénye: Q VER =E vill /η vill =Q hasznos /SPF/η vill FM primerenergia-igénye: Q FM =Q hasznos /η FM Q megújuló,korrekt =Q FM -Q VER =Q hasznos /η FM -Q hasznos /SPF/η vill Q megújuló,korrekt =Q hasznos *(1/η FM -1/SPF/η vill ) Számpélda: Q megújuló,korrekt =Q hasznos *(1/1-1/3,5/0,455) megújulóként elszámolható 1/1-1/3,5/0,455=0,372 =>37,2%
Megújuló energia-e a hőszivattyúval termelt hő? (3) Nem a hőszivattyúk ellen!!! (Még) korrekt(ebb) számítás: Amennyiben a felhasznált megújuló energiát is input primer energiának tekintjük Számpélda: b megúj =(3,5-1)/(1/0,455+3,5-1)=0,532 =>53,2%
Köszönöm a figyelmet! Szeressük az energetikát! Szeressük a távfűtést!