4. Az energiatermelés és ellátás technológiája 1. Közvetlen energiatermelés (egy termék, egy technológia) hő fűtőmű erőmű Kapcsolt energiatermelés (két termék, egy technológia) fűtőerőmű Kombinált ciklusú kapcsolt energiatermelés (két termék, két/több technológia) kombinált ciklusú erőmű vill. en. & hő kombinált ciklusú fűtőerőmű Mennyiségi értékelés E be Energiafolyam- (Sankey-) diagram Mérleg E be =E haszn. +E veszt. E veszt. E veszt. =(1-η)E be E haszn. Hatásfok 1
Technológiai lehetőségek Fűtőművek ( hő) melegvíz (<115 C)- és forróvíz kazánok hagyományos kondenzációs gőzkazánok Gőzkörfolyamatú erőművek ( villamos en.) hagyományos (szén, olaj, földgáz) tüzelőanyagúak atomerőművek biomassza (szilárd, folyékony, gáz, komm. hull.) tüzelőanyagúak Technológiai lehetőségek (folyt.) Gázkörfolyamatú erőművek ( villamos en.) gázturbinák belsőégésű motorok (gázmotorok) Vízerőművek ( villamos en.) folyami (duzzasztásos, átfolyós) szivattyús energiatározó Szélerőművek ( villamos en.) vízszintes tengelyű szélturbinák függőleges tengelyű szélturbinák Technológiai lehetőségek (folyt.) Szoláris rendszerek fotovoltaikus [PV] ( villamos en.) szolár-termikus fűtés és HMV ( hő) hőkörfolyamattal ( villamos en.) Kombinált technológiák gáz+gőz körfolyamat (leggyakoribb) szoláris+biomassza stb. 2
Villamosenergia-termelés Összes primer energia felhasználás x 100% HU Forrás:IEA: World Energy Outlook (WEO), 2009., p. 622-654. víz 584,1 TWh 17,2% megújuló 263,7 TWh 7,7% atom 895,9 TWh 26,3% European Network of Transmission System Operators for Electricity Európai Villamosenergia-átviteli Rendszerirányítók Szervezete fosszilis 1660,9TWh 48,8% Forrás: ENTSO-E. Memo 2010, 2011. április 30. Eltérő technológiák azonos hasznos termék E be RENDSZER 1 E 1,veszt. 2 E 2,haszn. E 1,haszn. E 2,veszt. 3
Egy technológia több hasznos termék Részhatásfok A termék: E be E haszn.,a E haszn.,b B termék: Eredő (bruttó) hatásfok: E veszt. Termékarány: 0,04% 0,00% 11,79% 5,22% 10,11% 20,03% 51,57% 1,24% Gas turbines Hydropower Internal comb. Steam turbines Combined cycle Wind turbine Solar power other 4
5
Egyezményes hatásfokok Források Hatásfok, η, % q, kj/kwh Víz-, szél- és naperőművek 100 3 600 Geotermikus erőművek 10 36 000 Atomerőművek 33 10 909 6
Irsching4 SCC5-8000H P=609 MW G Mért hatásfok: η = 60,75% Mért teljesítmény: P n = 578 MW 600 C 180 bar Duna 6-8 órás állásidő után 30 min alatt teljes terhelésre; a minimum 100 MW-ról 570 MW-ra 35 MW/min-mal. Az E.ON erőművén kívül a Siemens SGT5-8000H gázturbinájára további hét megrendelés érkezett. Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 9. sz. 2011. p. 24-26. 19 ELŐNYÖK gazdasági hasznosság: olcsóbb energiaellátás társadalmi hasznosság: környezetvédelmi előny egészségvédelmi előny ellátásbiztonsági előny fenntartható fejlődés HÁTRÁNYOK üzemeltetési problémák: kötelező átvétel rendszerirányítás sok esetben rugalmatlan támogatást igényel hőpiac nélkül életképtelen környezetvédelemi problémák: közel van a hoz nem minden tüzelőanyag elfogadható Tüzelőhő megtakarítás Referencia fűtőmű hatásfok (pl. gázkazán): Referencia kond. erőmű hatásfok: (a VER átlagos hatásfoka, ~35..37%) Komplex értékelés kívánatos! 7
Koncentrált energiaátalakítás nagy erőművek (döntően ) któl távolabb szállítás az energiarendszer alappillérei Decentralizált kis-közepes erőművek (döntően ) któl távolabb szállítás legtöbbször megújuló energiabázison Fogyasztóközeli (beágyazott) kis-közepes teljesítmény szinte kizárólag kapcsolt fűtőerőmű a közvetlen szomszédságában szennyezés ( olcsó szállítás) tiszta üzemanyag a két termék miatt a szabályozás problémás lehet A koncepcióváltás egyik oka 8
Vezetékes energiaellátás egyvezetékes kétvezetékes földgáz pl.: passzív házak háromvezetékes pl.: családi házak négyvezetékes távhő távhő földgáz pl.: iparosított technológiával készült (panel) épületek kommunális k A negatív energiaigényű egyvezetékes kombinált PV/termikus panel hőszivattyú akkumulátor primerenergia-igény fűtés, kwh/m 2.a minimális követelmény napenergiás ház építési gyakorlat kisenergiás ház kutatás, demonstráció 3 literes ház nullenergiás ház pluszenergiás ház Forrás:Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 60. k. 7. sz. 2010. p. 40. 27 9