INDUSTRIES Megújuló energia hasznosítása és hozzá kapcsolódó kutatás-fejlesztés lehetséges irányai 2014
Tartalom: Megujuló energiák hasznosítása napjainkban A zöld energia befektetői szemmel Röviden a stirling technológiáról A stirling technológia, alkalmazhatósága Stirling technológia a jövőben Lehetséges kuatási, fejlesztési irányok 2.oldal 4.oldal 5.oldal 6.oldal 7.oldal 7.oldal 1
Megujuló energiák hasznosítása napjainkban Az energiafogyasztás szakadatlan növekedése az 1970-es évek derekán rádöbbentette a világot arra, hogy az ipari fejlődésnek gátat szabhat az energiaforrások kimerülése, mely napjainkban egyre nagyobb mértéket ölt. Szakértői, borúlátó vélemények alapján a Föld fosszilis energiaforrás készletei körülbelül 50-60 évre elegendőek még. Nagyjából erre az időszakra tehető az alternatív vagy megújuló energiaforrások iránti érdeklődés felébredése is, melyeknek egyre hatékonyabb és szélesebb körű alkalmazása megoldást jelenthet a kimerülő energiaforrások kiváltására. A megújuló energiaforrás egyrészt olyan energiaforrás, amely a természeti folyamatok során folyamatosan rendelkezésre áll, másrészt olyan természeti jelenség, amelyből úgy nyerhető ki energia, hogy az, jelentősebb emberi beavatkozás nélkül, néhány éven belül újratermelődik. A megújuló energiaforrások közzé sorolandó többek között a napenergia, a szélenergia, a vízenergia, a biomassza, a geotermikus energia, stb. Geotermikus energiából Magyarország a jól ellátott országok közé tartozik. Ennek oka a magas geotermikus gradiens (100 m-re eső hőmérséklet emelkedés a Föld belseje felé haladva), ami az átlagos 3 C/100 m-hez képest 5 C/100 m. 2
Annak ellenére, hogy Magyarország jelentős geotermikus energia készletekkel rendelkezik, a kapacitás nehezen kitermelhető. Ezzel együtt a geotermikus energia felhasználása 2010-ig a biogázból származó energiatermelésnek akár 4-6 szorosát is elérheti. A magas geotermikus gradiensnek köszönhetően a 2 ezer méteres mélységbe fúrt lyukakon lepumpált hidegvíz 200 fokosan érkezik vissza, ami hő- és villamos energia termelésére egyaránt alkalmas. A geotermikus energiának az így előállított része tekinthető teljes mértékben megújulónak, miután termálvízkincsünk zöme Magyarország hőáram térképe csak geológiai léptékben képződik újra. A termálvíz jelenlegi hasznosításával kapcsolatban problémát jelent, hogy a termálvízhasznosítás túlnyomó részben hőhasznosítással egyenlő, aminek műszaki színvonala általában alacsony, hatásfoka kicsi. Hasznosítási hatásfokot növelő hőszivattyúkat jelenleg sehol sem alkalmaznak, és geotermikus alapú villamosenergia-termelés sincs egyelőre. A jövőben cél a többlépcsős hasznosító rendszerek létrehozása, amelyben a melegvíz fűtési célú és balneológiai alkalmazása, valamint a villamosenergia-termelés egyaránt szerepel. Jelenleg villamosenergia-termelést szolgáló geotermikus erőmű Magyarországon nem üzemel, tervek azonban vannak, így pl. a Zala megyei Iklódbördőce határában 2009- re terveznek egy 2-5 mw teljesítményű erőművet felépíteni, ami Kelet-Európa első geotermikus erőműve lehet. Érdemes elgondolkodni a következő adatokon: Bolygónk térfogatának 99%-a 1000 C-nál magasabb hőmérsékletű, és csupán 0,1%- a, a földkéreg felső része hidegebb 100 C-nál (6.2. ábra). A Föld belsejében keletkezett hőenergia a felszín felé áramlik. Ez felhasználás nélkül a légkörbe távozik, és így energetikai szempontból elvész. (földünk másodpercenkénti teljes hővesztesége: 3,2x10 4 GJ.) 3
Megújuló energiák globális technikai potenciálja (IPCC, 2011): Energiaforrás Globális technikai potenciál (EJ) Napenergia 1575 49837 Geotermikus energia (elektromosság) 118 1109 Szélenergia 85 580 Biomassza 50 500 Geotermikus energia (hő) 10 312 Óceánból származó energia 7 331 Vízenergia 50 52 A zöld energia befektetői szemmel Az elmúlt időszakban jelentős termékfejlesztés ment végbe a hazai áramszolgáltatók körében. Egyre több áramkereskedő tart portfóliójában zöld terméket, vagyis tisztán megújuló energia forrásból származó áramot. E termékek elsődleges célja, hogy választható alternatívát biztosítson a környezettudatos fogyasztók számára, akik a normál piaci árnál hajlandók és képesek többet áldozni arra, hogy az általuk elfogyasztott energia tiszta forrásból származzon Az áramszolgáltatást kevésbé ismerők számára érdemes tisztázni, hogy ezen termékek választása nem azt jelenti, hogy az áramkereskedőnk közvetlenül egy szélerőművel köti össze az fogyasztási helyünket, hanem vállalja azt, hogy az általunk elfogyasztott energiának megfelelő mennyiséget zöld forrásból vásárol meg a piacon. Fontos azt is látni, hogy mára az Európai Unió területén szinte minden polgár fogyaszt zöld áramot, hiszen a Közösség célkitűzései között szerepel a megújuló energiaforrások minél szélesebb körű kiaknázása. Az Európai Unió tagországai vállaltak, hogy közösen 2020-ra a Közösség teljes energiafogyasztásának 20%-át megújuló forráson biztosítják majd. Magyarország ebből a vállalásból az ország adottságait és teljesítőképességét figyelembe véve 13%-os hivatalos vállalás mellett 14,65%-os részarányt célzott meg. Az áramfogyasztáson belül a megújulok aránya jelenleg 6-7% körüli, ami az ország 2020-as megújuló vállalásait tartalmazó Nemzeti Cselekvési Tervben (NCsT) az évtized végére fokozatosan 10,9%-ra növekszik majd. 4
A versenypiaci zöld termékek esetében pontos felárat nem hoznak szívesen nyilvánosságra a kereskedők, és az igényelt mennyiség tekintetében a kiajánlott ár változhat is, de közelítő értéknek irányadó lehet, hogy az egyetemes szolgáltatói körben plusz 10%-os felárat kalkulált az Elmű-Émász fogyasztói számára, amely prémiumot vélhetően a versenyképességi szempontokat is szem előtt tartó vállalti szegmens sem halad meg. Alapvetően az ember azt gondolná, hogy hazánkban a zöldáram terjedésének egyik leghangsúlyosabb gátja a fogyasztóképes kereslet hiánya, avagy a környezettudatos fogyasztói hozzáállás. Ez a megállapítás jelenleg meg is állja a helyét, azonban érdemes kitérni a kínálat viszonylagos szűkösségére is. Szabad piaci környezetben a fent valószínűsített árszintek mellett jelentősebb fogyasztói igényt már meglehetősen nehéz lenne kielégíteni hazai forrásból, hiszen a megújuló kapacitások túlnyomó többsége jelenleg az ún. KÁT-mérlegkörben termel, amelyben az átvétel a piacinál jelentősen magasabb áron történik, vagyis a megújuló kapacitások csak egy igen kicsi részének, a támogatott körből már kikerült erőművi egységeknek éri meg, hogy zöld terméküket a szabad piacon terítsék. A kötelező átvételi rendszeren (KÁT) belül jelenleg egy kilowattórát (energiadíj) 30 forint körüli szinten lehet értékesíteni, míg az egyetemes szolgáltatói körben kínált zöld tarifa a 25 forintot sem éri el, a nagyobb (versenypiaci) fogyasztók körében pedig szinte 5
bizonyosan 20 forint alatt marad. A kínálat bővítésére további megoldás lehet a zöld áram importja, erre már jelenleg is van példa. Összességében elmondható, hogy jelenleg még igen fejletlen Magyarországon a zöldenergia-értékesítés piaca, a keresletet nem egy össztársadalmi igény, hanem sokkal inkább marketing szempontok vezérlik, és a szolgáltatók oldalán is inkább az érződik, hogy elsősorban saját PR-értékük növelése érdekében foglalkoznak tiszta energia értékesítéssel, legalábbis a kampányok ellenére eddig elért ügyfélszámok és volumenek nehezen teszik indokolttá egy zöld termék portfólióban tartását. Jelentős fejlődésre a termelői szegmens szélesedésével (támogatott körből való kikerülésüket követően), illetve a környezettudatos társadalmi igény felerősödését követően lehet számolni. Röviden a stirling technológiáról Majdnem 200 éve egy skót lelkész, Robert Stirling, látva hogy kora gőzgépei mennyire megbízhatatlanok és milyen sok balesetet és szenvedést okoznak, kitalált egy alternatív, hőenergiát hasznosító erőgépet. Ebben a hőerőgépben a gáz két, egymástól elszeparált és eltérő hőmérsékletű térben áramlik, így nyomáskülönbség alakul ki, amit egy munkahenger segítségével körmozgássá alakíthatunk. A munka-gázt tartalmazó belső tér el van szeparálva a külsőtől, és a motor addig működik, amíg jelen van a hőmérsékleti különbség. A stirling technológia, alkalmazhatósága A motor univerzálisan használható mindenféle energiaforrással, így megújulókkal is. Az üzemanyag lehet bármilyen biomassza (faapríték, fagáz), a földhő, vagy éppen a napenergia is. segítségével hőszivattyúként is működtethető. Jellemzője a tiszta kipufogó Segítségével kiválóan hasznosíthatók a hulladéklerakókban keletkezett gázok is. Alkalmas mechanikai munka és elektromos áram előállítására is, sőt külső energiaforrás gáz, hiszen a külső égés jobban kontrollálható a belsőnél, a halk üzemelés, hiszen itt nincs a motorban robbanás, illetve a magas hőhatásfok is megfigyelhető. Napjainkban a Stirling-motor reneszánszát éli. Kaphatók például olyan fatüzelésű kazánok, amelyekbe egy ilyen hőerőgép került beépítésre és így fűtés közben áramot is termel. Ez a rendszer kiválóan alkalmas lehet a villamos távvezeték rendszertől távol lévő fogyasztók energiaigényeinek kielégítésére. 6
Miért előnyös a Stirling-motorok alkalmazása hazánkban? Azért, mert nem csak kőolajszármazékokkal, hanem megújuló energiaforrásokkal is üzemeltethető. Eddig energiatermelésre fel nem használt anyagokat vonhatunk be az áramtermelésbe, mert különleges (eddignem használt) üzemanyagokkal üzemelő, kapcsolt hő- és elektromos áram fejlesztésére alkalmas modul áll rendelkezésre. Több esetben lehetővé teszi eddig hulladékként kezelt alapanyagok üzemanyagként történő felhasználását. Munkahelyeket teremthetünk azáltal, ha többfajta, helyben előállítható alapanyagból a Stirling-motor által használható üzemanyagot állítunk elő Stirling technológia a jövőben A regeneratív hőcserélő feltalálójának Robert Stirling skót lelkésznek, a motorja építéséről szóló 1876-os írásaiból kiolvasható, hogy szerinte: A fejlesztéseinek tökéletlenségei az idő múlásával és különösen az alapanyagok fejlődésével a gép kétségkívül nagy sikereket érhet el. A jövő képzett és ambiciózus gépészeire marad az a feladat, hogy előnyösebb feltételek mellett reprodukálják, és teljes sikerre vigyék a megkezdett fejlesztésemet Ez az idő most érkezett el! Lehetséges kuatási, fejlesztési irányok Regenerátor fejlesztés kutatás Általános hatásfok javítás Új, szuper anyagok, kompozitok alkalmazása különböző Munkagázak alkalmazása Muduláris rendszer fejlesztés Más zöld technológákkal alkotott komplex rendszer fejlesztése 7
Források: google.hu wikipedia.hu portfolio.hu zöldre.hu okohom.hu 8