Villamosenergetikai Intézet A megújuló energiatermelés műszaki realitásai Stratégia és megvalósítás Dr. Kádár Péter kadar.peter@kvk.uni-obuda.hu Energy Summit 2012. május 31. 1
Vázlat Smart világ Szilárd biomassza Biogáz Szélenergia Vízenergia Naphő Fotovoltaikus alkalmazás Geotermális energia mikrochp Trendek a világban, trendek hazánkban, reális előrelépés Energy Summit 2012. május 31. 2
Energy Summit 2012. május 31. 3
Strukturális evolúció Energy Summit 2012. május 31. 4
A két véglet Koncentrált termelés Nagyobb hálózati veszteség Centralizált irányítás Egyre növekvő hálózat Keresletet követő Merev fogyasztási szerkezet Profitvezérelt Környezetkárosító Nem fenntartható Elosztott termelés (DG) Kisebb hálózati veszteség Nehezebb átláthatóság Megújuló termelés Kínálatot figyelembe vevő Flexibilis fogyasztási szerkezet Felelősség vállaló Környezetkímélő Fenntartható(bb)? Mindkettő van. Energy Summit 2012. május 31. 5
Modern Grid Initiative definíció Modern Grid Initiative, National Energy Technology Laboratory, USA Számos termelési módot magába fogad A fogyasztót az együttműködésre sarkallja az energiatudatosságban, energiamenedzsmentben (DSM) Öngyógyító hálózat Külső támadásoknak jobban ellenáll Kedvez a minőségi energiaszolgáltatásnak Az on-line kereskedéshez valós adatokat szolgáltat Optimalizálja a berendezések üzemét, karbantartását, költségeit Energy Summit 2012. május 31. 6
KEMA definíció Dr. Robert Wilhite, KEMA consulting: The Smart Grid vision for a Smarter Planet előadás alapján Intelligens Jövőbe mutató, még nemigen létezik A szolgáltatónak is át kell hozzá alakulnia A fogyasztó aktívan részt vesz benne Minden termelést magára vesz, nem válogat Új termékek, piac Öngyógyító Kevésbé sérülékeny Fenntartható Energy Summit 2012. május 31. 7
KEMA definíció Smarter Grids for California and the Planet - KEMA s Perspective and Observations; CEC Workshop on Defining the Pathway to the California Smart Grid of 2020; Sacramento CA, August 5, 2008 A villamosipari KEMA tanácsadócég egy másik előadás keretében az alábbi értelemben használta a Smart Grid kifejezést: A digitális technológia átszövi az energiaszállítás minden részletét Lehetőséget teremt az elosztott termelés integrációjára Optimalizálja a hálózatot A hálózat önjavító, megbízható, biztonságosabb, jobb hatásfokú lesz, miközben a fogyasztó is energiatudatossá válik. Mindez hozzájárul a fenntarthatósághoz, környezetvédelemhez Energy Summit 2012. május 31. 8
Smart process Energy Summit 2012. május 31. 9
Minden ami naprakész Energy Summit 2012. május 31. Source Vigotti, IEA 10
Intelligens hálózat + = Energy Summit 2012. május 31. 11
Világtrend Minden smartul Hazai trend Smart = Smart mérés Realitás DSM, virtuális erőmű Energy Summit 2012. május 31. 12
Energy Summit 2012. május 31. 13
Hazai biomassza potenciál Energy Summit 2012. május 31. 14
Pellet és kazán Energy Summit 2012. május 31. 15
Nyár ültetvény Energy Summit 2012. május 31. 16
Energetikai ültetvények Energy Summit 2012. május 31. 17
Pécsi erőmű Energy Summit 2012. május 31. 18
Ajka Energy Summit 2012. május 31. 19
Faapríték tárolás Energy Summit 2012. május 31. 20
Szalmabefújó rendszer (Vértes) Energy Summit 2012. május 31. 21
Mátra erőmű Energy Summit 2012. május 31. 22
Hulladékégetés: FKF Zrt. Rákospalota Energy Summit 2012. május 31. 23
Világtrend Méréskelt fejlesztések Élelmiszer kereszthatás Energiamérleg CO2 semlegesség? Hazai trend Nagyléptékű erdőtüzelés Realitás Intézményi és közösségi fűtőművek Hulladékégetés Energy Summit 2012. május 31. 24
Energy Summit 2012. május 31. 25
Biogáz analógia Energy Summit 2012. május 31. 26
Biogáz termelés folyamata DR. HAJDÚ JÓZSEF: BIOGÁZÜZEMEK MŰKÖDÉSE ÉS BIOGÁZ ÜZEMI TECHNOLÓGIÁK Energy Summit 2012. május 31. 27
Pálhalma Energy Summit 2012. május 31. 28
Észak-Pest Energy Summit 2012. május 31. 29
Kecskemét - beérkező szennyvíz Energy Summit 2012. május 31. 30
Ketchup Energy Summit 2012. május 31. 31
Kecskemét kezelt iszap Energy Summit 2012. május 31. 32
FCsM Zrt. Észak-pesti szennyvíztisztító Energy Summit 2012. május 31. 33
Világtrend Mérsékelt kapacitások Gázhálózatba betáplálás (CO2? Energiamérleg?) Vill. en. termelés 40-60%-a a szennyvíztechnológiai fogyasztásnak Hazai trend Néhány tucat erőmű, főleg szennyvíziszap Veszélyes hulladék megsemmisítés Realitás Nincs sokkal több szennyvíz Mérsékelt bővülés Energy Summit 2012. május 31. 34
Energy Summit 2012. május 31. 35
Szélerőművek a világban Magyarország teljesítmény felvétele kb. 6000 MW -><- 150 000 MW Mo. vill. en. igénye kb. 40 TWh -><- össz. termelt szélenergia 263 TWh Forrás www.ewea.org Energy Summit 2012. május 31. 36
V27 225 kw E-40 600 kw E-48 800 kw Energy Summit 2012. május 31. 37
MD-77 1,5 MW V-90 1,8 MW E-70 2 MW Energy Summit 2012. május 31. 38
Szélerőművek integrálása Tévhitek és nem alkalmazható megoldások A szivattyús tározós erőművek szerepe A sok vízerőmű teszi lehetővé a szélenergia integrálását A 100 %-os tartalékolás kérdése A költséges zöld energia A rendszer szabályozhatatlanságát a szélerőművek okozzák A széljárást nem lehet előre becsülni Erőművek hirtelen leállása Egy ELVI lehetőség - Központi hidrogén előállítás hálózati csatlakozással, rendszerirányítói szabályozással Üzemvitel a jelenlegi gyakorlattól eltérő, műszakilag lehetséges erőművi blokkösszetétellel Gázmotorok együttműködése szélerőművekkel Megoldások Gázerőművek együttműködése szélerőművekkel A menetrend adás hatása a szabályozási igényre Szélerőművi termelés szabályozása és korlátozása Területi diverzifikáció Lokális irányító-szabályozó központok (aggregáció) Intraday tőzsdei ügyletek HAZAI HELYZET: A NYUGATEURÓPAI ORSZÁGOKHOZ KÉPEST ARÁNYTALANUL KEVÉS SZÉLERŐMŰVÜNK VAN Energy Summit 2012. május 31. 39
Energiastratégiátlanság - szél A (nyugat-)európai országok többségében a csúcsfogyasztásra vetítetten 15-30(!) % a beépített szélerőművi kapacitás aránya. Hazánkban ez ma 5%. Régóta dolgozik sok hazai mérnök azon, hogy elmagyarázza, miért is nem lehet ezt bővíteni. A szélerőművi tenderek vontatott kiírása (2009), akadozó értékelése, a tender visszavonása (2010), további bizonytalan jövőbe való eltolása is egy mindenkori határozatlanságot (vagy más erővonalak határozottságát) vetítik elénk. Szlovákiában gyakorlatilag ma még nincs értékelhető beépített szélkapacitás (kb. 30 MW), míg Romániában és Bulgáriában ez a szám több ezer MW. Energy Summit 2012. május 31. 40
Világtrend túl a 150.000 MW-on Hazai trend Beszorultunk a 330 MW-on Integrálási polémia Realitás Energiarendszerhez arányosítva 1500 MW Se kvóta se tender Ellenszél Energy Summit 2012. május 31. 41
Energy Summit 2012. május 31. 42
Hazai vízerőpotenciál Magyarország elméleti vízerőkészlete 1400 MW; 7480 GWh/a (5%-a a Trianon előtti vízerőpotenciálnak!): sok víz, kicsi esés Hasznosítható 1060 MW; 4500 GWh/a (Gazdaságosan: 3400 GWh/a); Megoszlás Duna 66%; Tisza 10%; Mellékfolyók 24% Kiépült 37 mű; 50 MW; 210 GWh/a; (Össz: 51 db hidrogenerátor) Energy Summit 2012. május 31. 43
Nagyságrendek A nagyok: Tiszalök 12 MW, Kisköre 27 MW, Kesznyéten 4,5 MW A kicsik: Kenyeri 1,5 MW A törpék: keleten nyugaton 20-100 kw Energy Summit 2012. május 31. 44
Gyöngyös folyó(cska) LUKÁCSHÁZA Indult: 1952 3,2 m; 1,5 m3/s; 26 kw; 134 kwh/a; 1 db FRA.turbina vert. GENCS FELSŐ Indult: 1952 2,4 m; 1,6 m3/s; 25 kw; 142 e kwh/a; 1 db FRA.turbina vert. GENCS ALSÓ Indult: 1954 2,4 m; 1,5 m3/s; 18 kw; 38 e kwh/a; 1 db FRA.turbina vert. GYÖNGYÖSHERMÁNY (megszűnt) Indult: 1952 1,9 m; 1,9 m3/s; 13 kw; 41 e kwh/a; 1 db FRA.turbina vert. BOGÁT (szétszerelve) Indult: 1952 1,6 m; 1,8 m3/s; 13 kw; 47 e kwh/a; 1 db FRA.turbina vert. TANAKAJD Indult: 1950 (1920: 30 LE; 220 V DC) 2,2m; 0,9 m3/s; 13 kw; 53 e kwh/a; 1 db FRA.turbina vert. VASSZÉCSENY (üzemen kívül) Indult: 1959 (1919-1929 220 V..DC) 3,0m; 1,6 m3/s; 25 kw; 81 e kwh/a; 1 db FRA.turbina vert. SÁRVÁR - ÚJMAJOR Indult: 1960 1,8 m; 1,9 m3/s; 18 kw; 44 e kwh/a; 1 db FRA.turbina vert. Energy Summit 2012. május 31. 45
Tanakajd Energy Summit 2012. május 31. 46
Világtrend Európa telített, A 3. világban extenzív, környezetromboló fejlesztések (40 GW Kongo, 22 GW Kína) Hazai trend 50 MW Realitás Kis potenciál, magas költség, csak energiáért nem Energy Summit 2012. május 31. 47
Energy Summit 2012. május 31. 48
Napsütéses órák átlagos száma évente Energy Summit 2012. május 31. 49
A napenergia felhasználás módozatai Energy Summit 2012. május 31. 50
Naperőmű típusok Napteknő (eng: solar trough, deu: Parabolrinne): Teknő alakú tükrök követik a Nap mozgását, a tükrök fókuszában egy cső található, benne hőátadó folyadék kering és veszi fel a hőt. Naptorony (eng: solar tower, deu: Heliostat): Koncentrikus körökbe telepített nagy felületű és napkövető síklap tükrök irányítják a visszavert fényt a középpontban álló torony tetejére. Itt egy tartályban található a hőátadó folyadék, ami felveszi a hőt. Naptányér (eng: solar dish, deu: Paraboloid): Több korong alakú homorú tükröt mozgat egyszerre a napkövető állványzat. A tükrök közös fókuszpontjában veszi át a hőt a hőátadó folyadék. Napkémény (eng: solar tower(2), Solar chimney, Solar flue): Nagy földterületet borítanak kör alakú üveg vagy műanyagszerkezettel, ami a kör közepe irányába magasodik. Középen egy magas torony található, benne szélturbina vagy szélturbinák. Naptó (eng: solar ponds): A naptó a napenergiából keletkező hőt tárolja úgy, hogy akadályozza a felmelegített vizet felszínre jutásban. Az alsó rétegében oldott só található, így ez a víz túl nehéz ahhoz, hogy a felszínre áramolhasson. Energy Summit 2012. május 31. (forrás: www.kekenergia.hu) 51
Háztartási energiamérleg Energy Summit 2012. május 31. 52
Bükkaranyosi tanya Energy Summit 2012. május 31. 53
Santa Eulalia, ES Energy Summit 2012. május 31. 54
Manzanares, ES Energy Summit 2012. május 31. 55
Buzitka (Bozita) 18 MW(!), SK Energy Summit 2012. május 31. 56
Energiastratégiátlanság - nap 2010 végére Németországban 17193 MW, Csehországban 1953 MW és Szlovákiában 145 MW beépített napelemes kapacitás táplált a hálózatra. Mára ezek a számot tovább nőttek, Németország meghaladta a 20000, Csehország a 2000 és Szlovákia a 480 MW-ot. Magyarországon ez a szám kb. 3 MW. Azt, hogy nálunk északabbra fekvő országok miért tudnak/akarnak napelemes erőműveket telepíteni, azt az energiastratégiájuk és energiapolitikájuk határozza meg. Energy Summit 2012. május 31. 57
Világtrend Hatalmas növekedés, megtorpanás Németországban (20.000 MW-nál) Hazai trend 0 (3MW) - elmélkedés, hogy hol is hasznosulna jobban a befektetés Realitás Nagy potenciál nagy ellenáram (szlovák példa alapján 1000 MW reális lenne) Energy Summit 2012. május 31. 58
Energy Summit 2012. május 31. 59
Hazai geotermális lehetőségek Közvetlen fűtés Kísérőgázas kutak bináris hasznosítása (1-15 MW) Forrás: Pylon Kft. Energy Summit 2012. május 31. 60
Szentes geotermikus fűtőkút cca. 75ºC 1500 m 3 /nap pluszos kút Energy Summit 2012. május 31. 61
Bináris rendszer (hő és vill. áram termelés) Forrás: Pylon Kft. Energy Summit 2012. május 31. 62
Világtrend Kb. 120 MW vill. blokkok aktív vulkáni tevékenység közelében Hazai trend Mérsékelt potenciál Realitás Néhányszor 10 MW vill. telj., inkább közösségi fűtési rendszerekhez Energy Summit 2012. május 31. 63
Energy Summit 2012. május 31. 64
Heat and Power Co-generation CHP Forrás: Zsebik Albin Energy Summit 2012. május 31. 65
CHP elsődleges a villamos energia termelés (főleg belső égésű motorokkal, gáz turbinákkal, Otto motorral) másodlagos a hulladék hő hasznosítása nagyléptékű erőművek (100 MW felett, többnyire gáz turbinákkal) közepes erőművek (0,5-3 MW többnyire gázmotorok) a kombinált ciklusú villamos energia termelés (CHP) aránya Magyarországon 2008-ban 22% volt. Egyre kisebb egységteljesítmény Energy Summit 2012. május 31. 66
Új termékek a piacon Energy Summit 2012. május 31. 67
Virtual microgrid Smart Grid CHP CHP CHP Energy Summit 2012. május 31. 68
Energy Summit 2012. május 31. 69
Világtrend Többtízezer blokk került installálásra Hazai trend Induló piac Realitás Ez az igazi háztartási léptékű kiserőmű, virtuális erőműbe foglalva Energy Summit 2012. május 31. 70
Energy Summit 2012. május 31. 71
Becslés 2020-ig Talán elindul a smartosítás Szilárd biomassza pár száz MW + közösségi erőművek Hulladékégetés lerakópiac fékezi Biogáz néhány tucat x pár MW Szélenergia 330 + 410 MW Vízenergia 20 MW vagy 200 MW alacsony potenciál Naphő számos kis kollektor Fotovoltaikus alkalmazás pár tucat MW Geotermális energia pár tucat x 10 MW Néhány ezem mikrochp Vízenergia alacsony potenciál Energy Summit 2012. május 31. 72
Villamos szempontok A DG termelés kis léptékben növekszik Indokolt a lokális megújuló irányító központok kialakítása, melyek agregálják a kistermelőket A hálózat alapvetően elbírja az új betáplálásokat, de egyedileg ezt ellenőrizni kell A kiserőművi csatlakozási feltételrendszer alapvetően tisztázott Energy Summit 2012. május 31. 73
Összegzés A DG termelés egy világtrend, számos hazánkban is alkalmazható eszköz piacról beszerezhető A 13%-os részarány megvalósításához szinte mindegyik típusból kell építeni A rendszerirányítást flexibilissebbé kell tenni A létesítés- és elszámolás adminisztrációját egyszerűsíteni kellene Az országos energiamérlegre az összvolumen nincs nagy hatással, nagy erőművekre szükség van A piac átláthatósága, a tőzsde javítja az esélyeket Energy Summit 2012. május 31. 74
Köszönöm a figyelmet! Energy Summit 2012. május 31. 75