dr. Balikó Sándor: ENERGIAGAZDÁLKODÁS 9. Fejlesztések
Főbb irányok Technológia váltás Veszteségcsökkentések beruházással (pl. alternatív tüzelőanyag rendszer Veszteség hasznosítás (hő- és nyomásveszteségre) Tárolók telepítése Szokásos célfüggvény: é a megtérülési idő min
Biztonsági követelmények Az eredeti technológia üzemét nem szabad veszélyeztetni pl. tartalékhűtő a kompresszor hűtésére kerülő kémény a füstgázhő- hasznosításánál á ál lefúvató, túlfolyó, szükségkondenzátor stb.
Ahőhasznosítás módjai külső felhasználó technológián belül (rekuperáció) a hőtermelő rendszerben
Külső hőhasznosítás primer energia Hő- termelő TECHNOLÓGIA hasznosítható veszteséghő Hőhasznosító technológia A második technológia függőségbe kerül! A második technológia alacsonyabb hőmérséklet- (nyomás-) szintű
Hőmérséklet korlát t t t hbe hbe, t hk i adott : adott : t W h,max h, max = t = mki W m t ( t t t ) mbe t hki t t W m W ( ) max h adott : Qh,max = Wh thmax thbe hbe hbe t h,ki Q h W h veszteséghő t hbe h,be Q max
Kondenzálódó gázok 82 72 62 a Hő őmérsékle et, o C 52 42 32 b melegáram 22 12 0 20 40 60 80 100 Hőmennyiség, GJ/nap c
Sorbakapcsolt hőhasznosítás (gázmotor) Füstgáz hőhasznosító Előremenő víz Földgáz GÁZMOTOR G Hűtővíz hőcserélő 85 O C Visszatérő víz
Hőmérsé éklet Hűtővíz hőcserélő Hűtővíz hőmérséklet Füstgáz hőhasznosító Füstgáz hőmérséklet Előremenő hőmérséklet Vissza atérő hőmér rséklet 85 O C 53,4% 46,6% Fűtési teljesítmény = 100% Hőteljesítmény
Előremenő víz I. KAZÁN Nyár ri átköt tés II. KAZÁN III KAZÁN TC GÁZMOTOR Visszatérő víz
Gázmotoros hőszivattyú hideg Kondenzátor Hűtővíz hőhasznosító füstgáz Füstgáz hőhasznosító meleg HŐSZIVATTYÚ GM Q be Elpárologtató l Kompresszor GÁZMOTOR
t GÁZMOTOR t s t t e t v HŐSZIVATTYÚ Füstgáz hőhasznosító Q t k Hűtővíz hőhasznosító Q Q GM Q össz
Optimális hőhasznosító hőcserélő* Beruházási költség, K1 Üzemeltetési költség, K2 Haszon, H Célfüggvény: C=H-K1-K2 C = a Q W Φ T 1 max τ β 2 ( a F + b) a τ F E p Vi η i i=11 1000 szi *dr Harmata András: Hőhasznosítás =MK, Bp. 1985.
Dimenzió nélküli alakban: Dimenzió nélküli alakban: Φ 2 i i E F V p a b F a C β β = = Φ 1 max 1 max 1 max 1 0 1000 i szi i i Q E Q Q F p T W a T W a T W a C η τ β τ β Állandőkat elhagyva, W 1 =W 2 esetre: T k M C Φ Φ Φ = 1 0 1 T k Φ max 0 ahol 1 β F a M = 1 ahol τ β a Q M 1
100 1,00 0,90 080 0,80 0,70 0,60 M 1 /(k T max )=0,01 0,05 C 0 0,50 0,1 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 0,2 0,4 0,6 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Rekuperáció Technológia t Összköltség Q hh fűtés t Beruházási költség Energiaköltség Q optimum t
Rekuperáció gazdaságossága á Szennyvíz hőhasznosító t 55 o C 30 o C W 1=0,8W 2 12 o C 5 o C Q h Q 0 Q dt t 2be t 2ki t 1be 5 o C 12 o C 55 o C o 30 o C t 1ki 17 o C Q h /Q 0 24,19 %
35,00 350,00 Hasznos sított hő ő, % 30,00 25,00 20,00 15,00 10,00 5,00 300,00 250,00 200,00 150,0000 100,00 50,00 F/F F 5, % 000 0,00 1 3 5 7 9 Minimális hőmérsékletkülönbség, o C 000 0,00
Szellőzés-légfűtés t elszívott levegő 22 o C 40 o C friss levegő Q tr -13 o C Q hh fűtés Q
Füstgáz hőhasznosítás Füstgáz hőhasznosítás ( ) ε η = = t t c V H H q H q ki fg pfg fg v v 1 = 1 ε η = + = llandó Q Q Q h h be á ε η = = + Q B B B h 1 1 ε ε η η + = = B H B B B 0 ε η ε + = B B Kazán
Füstgáz hőhasznosítók
Közvetítőközeges hőcserélők a füstgáz hőhasznosításban
Afüstgázhőhasznosító kapcsolása (rendszeren belül)
Hőmérséklet korlátok kazánoknál t Magas t Magas t visszatérő gőznyomás hőmérséklet Pinch point Kevés hőfelvevő közeg és/vagy alacsony fg. hőmérséklet Q Q Q
Füstgáz hőhasznosítás füstgáz füstgáz p 1 tápvíz- előmelegítő (ECO) füstgáz fűtés t HMV levegőelőmele- gítő t t Q Q Q a.) HMV termelés b.) gőzkazán c.) kétfokozatú gőz p 2
t 509 O C 539 O C Többfokozatú gőztermelés 75bar 290 O C 45,2kg/s 19,1bar 210 O C 54,36kg/s 178 O C 30 O C 114,34 MW 44,91 MW Q 159,25 MW
Gázturbinából 539 O C 405kg/s 75bar 509 O C 45,2kg/s Gőzturbina T G 19,1bar 210 O C 9,16kg/s 1bar i-c 4 turbina 95 O C T G 34 O C 90 O C Léghűtő kondenzátor Ipari gőz 30 t/h 14 bar 195 O C
A lelúgozás hőtartalmának hasznosítása
Sarjúgőz hasznosítás
Nyomáscsökkentés hasznosítása (földgázvezeték hálózatok összekapcsolása)
Gőzhálózatok
TÁROLÁS
Ahő tárolásának indokaa Egyenetlen forrás (pl. napenergia) Egyenetlen fogyasztás (pl. HMV) Mindkettő egyenetlen Csúcsok csökkentése Kapacitások csökkenthetők (Berendezés ára kisebb) Időbeli eltérések kiegyenlíthetők (pl. hulladékhő hasznosítás)
Összefüggések Folytonos: Diszkrét Tároló mérete M M n q = dm τ i i= 1 d () τ = M + 0 τ n 0 i= 1 q i dτ ( n ) = M + 0 M 0 max { M ( τ ) } min { M ( τ ) } ( ) max 0 < τ < T n i = 1 q i
Időszak óra m 3 5 2 6 4 7 8 Fogyasztás 15 14 8 6 13 12 2 13 4 8 14 2 17 2 4 18 6 19 6 0 20 4 21 2 Példa A tároló Töltés: 2 m 3 /h 12 szintje Tárolókapacitás: á 14 m 3 11 10 9 7 6 5 3 2 1 A többi időszakban nincs fogyasztás. 1 3 5 MM 7 9 1 1 3 1 Óra = Töltés 5 1 7 1 9 1 1 2 Elvétel 3 2
Töltési sebesség növelése 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Töltés: 3 m 3 /h Tárolókapacitás: áolókapacitás: 12 m 3 1 3 5 7 9 11 1 13 15 17 19 21 23 Óra
Gazdaságosság g számítása Melegvíz igény Hőigény 400 liter/nap 75240 kj/nap 100 literes bojler csúcsidőben 500 literes bojler csócsidőn kívül Veszteség, % 10 12 Vill. energia igény, kwh 23.22 23.75 Áramdíj, Ft/kWh ÁFÁval 22.5 16 Éves költság g( (365 nap), ezer Ft 190.71 138.70 Megtakarítás, ezer Ft/év 52.01
A tároló beruházási á B t lendkerék költsége B = c P + t telj b = c + t telj t kc c tár tár E t szivattyús tár. gázturbina k = E t P t Pt a tároló (általában kisütési) teljesítménye, kw k Et a tároló kapacitása, kwh k kisütési óraszám, h
80,00 0,96 0,94 hatásfok Hatásfok 0,92 0,90 nagy berendezés ende fogyasztása 0,88 75,00 0,86 0,84 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 Terhelés Fogyas sztás, kw 70,0000 65,00 60,00 55,00 gyakoriság Terhelés hl kis berendezés fogyasztása 50,00 50 52 54 56 58 60 62 64 66 68 70 Terhelés, kw
Klímagép tüzivíz tározóval Hûtõgép Fogyasztók Tüzovíz tározó
A tárolás veszteségei Falazati veszteség Keveredés a hideg és meleg határfelületen Párolgás Nyomás- ill. hőmérsékletveszteségek (potenciálveszteség) stb.
HMV termelés HMV Hőcserélő Tároló Si Szivattyú ttú hidegvíz
Hőtárolás atmoszférikus tárolóban Töltési hpmérséklet Töltési visszatérő t Tárolási hümérséklet Kisütési hőmérséklet Előremenő hőmérséklet Visszatérő hőmérséklet Töltés Tároló kapacitás Q = Vρ t Kisütés
Gőztárolás Ruths tároló Tőltés Elvétel
Regenerátorok (Tárolás szilárd anyagban)
Rejtett hő tárolása
Klíma helyett hidegtároló O C Hőmérséklet, O 29 27 25 23 21 Külső hőmérséklet ékl Szellőző levegő hőmérséklete 19 17 Hőtároló hőmérséklete 15 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 Óra
Hőtároló eutektikumok Jelölés Olvadási hőmérséklet Sű rű ség Olvadási hő O C kg/m 3 kj/kg MJ/m 3 E21 21 1480 150 222 A28 28 789 245 193 E30 30 1304 201 262
További lehetőségek Hűtőgépek éjszakai járatása Szilárd tüzelésű kazánok hőleadásának szabályozása Napenergia tárolása Ipari veszteséghők gyűjtése és hasznosítása tűzoltó védőfelszerelés, stb...
- vége-