Termelés Szállítás Elosztás Felhasználás Villamos Energia
Primer energiaforrás típusok a) Kimerülő Szerves, fosszilis Nukleáris Hasadó (Fúziós) b) Megújuló Napenergia Közvetlen sugárzás fotoszintézis Közvetett szél felszíni folyamatok Égitestek mozgása Árapály Izomerő Primer hajtóeszközök fajlagos súlyának alakulása
részarány a végső energiafelhasználásban, % 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% iparban háztartásban szolgáltatásban összesen 48% 32% 25% 27% 20% 2002-ben múlt 38% 57% 2030-ban jövő 22% primerenergia-részarány, % 50% 40% 30% 20% 10% 0% szén olaj gáz atom víz megújulók 38% 33% 29% 23% 18% 13% 15% 11% 10% 6% 3% 2% 2002-ben múlt 2030-ban jövő
100 % A VILLAMOS ENERGIA ÚTJA A TERMELŐTŐL A FOGYASZTÓIG K 5 % T G TR AL. FŐ. KÖZ. KF. KO 55 % H 10 % 1 % 1 % 1 % 1,5 % 1,000 0,95 0,4275 0,3848 0,3809 0,3771 0,3733 0,3677 0,3456 0,3387 6 % 2 % A VIZSGÁLT RENDSZER 5,5 % a.) 0,320 0,05 0,5225 0,04275 0,0038 0,0038 0,0038 0,0056 0,0221 0,0069 0,0186 b.) K: kazán, T: turbina, KO: kondenzátor, TR: blokktranszformátor, H: háziüzemi transzformátor, AL.: alaphálózat (400-, 220 kv), FŐ.: fő elosztó hálózat (120 kv), KÖZ.: középfeszültségű hálózat (35-, 20-10 kv), KF. kisfeszültségű hálózat (0,4 kv). A 100 % nagyságú bevezetett energiának végül kb. 32 %-a jut el a fogyasztókhoz. 2004-ben ~ 35%. Növekedés oka: gázmotorok részaránya nő. HAGYOMÁNYOS ENERGIA-RENDSZER STRUKTÚRA ALAPERŐMŰVEK ENERGIAÁTVITELI HÁLÓZAT ELOSZTÓ HÁLÓZAT
Paksi Atomerőmű gépterme 660MW-os turbógenerátor állórész
200MW-os generátor forgórész 500 MW-os hidrogenerátor állórész szerelés közben
középtávú termelési költség, USD/MWh 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 beruházásból üzemeltetés és karbantartás tüzelőanyag szórás szórás szórás gáz (CCGT) szén atom szél villamosenergia-termelés, TWh/év szén olaj gáz atom víz megújuló 4 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 2002 2010 2020 2030
5 000 erő- és fűtőmű ipar közlekedés egyéb szektor veszteségek nem energetikai széndioxid-emisszió, M t/év 4 500 4 000 3 500 3 000 2 500 2 000 1 500 1 000 500 0 2002 2010 2020 2030
Elosztott energiatermelés és integrált villamosenergia rendszer management Photovoltaics power plant Storage Storage Flow Control Local CHP plant Storage Power quality device Storage Power quality device House with domestic CHP Wind power plant
A decentralizált termelés 400 kv 200-500 MW G G G központi termelés 110 kv 50-200 MW G 20 kv G nagyfogyasztók 1-50 MW G G G G saját 0,4 kv nagyfogyasztók < 1 MW G G saját decentralizált termelés kisfogyasztók Kapcsolt villamosenergia termelés P G 100 % M G T V GÁZMOTOR N P V 40 % H P MV MELEGVÍZ 60 % VIP3.
nagyerőmű ( 50 MW) kiserőmű (<50 MW)
A napelemek használatának irányvonalai 2002 végére közel 1,330 MW a napelem kapacitás világszerte napelem típusok: monokristályos cellák (η = 12%) polikristályos cellák (η = 10%) vékonyfilm (η = 5%) 5/15
Napenergiás vízmelegítő : Szivattyú : Mikrobuborék leválasztó : Golyós csap : Visszacsapó szelep : Ürítés Napkollektor : Szabályozó szelep : Mágnesszelep Hőcserélő Előremenő Visszatérő VIP2. : Elektromos fűtőelem NAPENERGIÁS VÍZMELEGÍTŐ BERENDEZÉS : Tágulási tartány : Légtelenítő : Hőmérő
Hidrogén, jövőnk energiaforrása??
Mi az üzemanyagcella? Az üzemanyagcellák vegyi reakciókkal, közvetlenül elektromosságot állítanak elő 350-báros gáz halmazállapotú hidrogén és földgáz töltőállomás Ballard: 2. generációs FC tranzit buszok Üzemanyagcellás autót tankoló, mobil hidrogén trailer Jeep Hybrid Concept
Üzemanyagcellás generátor 250-kW-os földgáz tüzelésű PEMtípusú áramtermelő egység Mikro üzemanyagcella: telefonba Mikro üzemanyagcella: laptop-ba A decentralizált termelés 400 kv 200-500 MW G G G központi termelés 110 kv 50-200 MW G 20 kv G nagyfogyasztók 1-50 MW G G G G saját 0,4 kv nagyfogyasztók < 1 MW G G saját decentralizált termelés kisfogyasztók
A saját áramtermelés Mostanában: gőzturbinák, gázturbinák, gázmotorok saját igény kielégítésére földgáz összes igény vásárlással CCGT megújuló 120 kv 10 kv 0,4 kv 0,1 50 MW részben vétel, részben saját termelés Távlatban: átmeneti vásárlás napelemek, mikro-gázturbinák, tüzelőanyag-elemek a többlettermelés eladása 0 12 24 0 12 24 0 12 24 0 12 24 0 12 24 saját igényre szabályozott termelés nem üzemelő saját erőművek, kényszervétel részlegesen terhelhető saját erőművek kis időre kiesett saját termelés, tartalékvétel kedvező feltétel a többlettermeléshez, értékesítés Energiatárolás Melyik a jövő technológiája? SMES Nickel-Cd or mh Compressed air Supercapacitors Metal-air Flywheels Lithium Advanced Lead-acid Electrolyser + H2 + fuel cell Redox batteries Sodium/sulphur vanadium, Zn/Br, S/Br?
Önkisülési idő összehasonlítása 110 100 Compressed air, Redox flow Electolyser/hydrogen storage/fuel cell Remaining capacity /% of initial 90 80 70 60 Nickel Metal/air Lead-acid Lithium 50 Flywheel Supercaps 40 0 1 2 3 4 Self discharge time at 25 C / Months
Energiatárolás sűrített levegővel Villamosenergia hálózatok főbb jellemzői Kábel v. szabadvezeték AC vagy DC Egy vagy több 3 fázisú rendszer Feszültségszintek HU nemzetközi kooperációs kapcsolatai
A villamosenergia fogyasztás változása 1925-2000 Történeti áttekintés Villamosítás kezdete: 1800-as évek végén 1878 - A Ganz és Társa Vasöntő és Gépgyár Rt. Vasöntödéjében villamos ívlámpákat állítottak be világításra 1882 - A világ első közcélú villamos művének (New York: Edison E. J. Co) üzembe helyezése 1884 - Temesvárott városi villamos mű létesül utcai közvilágítás számára 1887 - Budapesten elindul az első villamos 1888 - Megkezdődik Párizs közvilágítása - Mátészalkán közcélú áramszolgáltatás létesül 1892 -Elkezdődik Nagykanizsa közcélú villamosítása 1893 - Két körzetben megindul Budapest közcélú villamosítása 1894 - Eger és Pécs közcélú villamosításának kezdete 1895 - Megkezdődik Kapuvár, Kisvárda, Szeged, Salgótarján közcélú villamosítása. Üzembe lép az Ikervári Vízerőmű.
Történeti áttekintés -II 1930-as évek : A váltakozó áram és a transzformátor alkalmazása utat nyitott a villamos energia nagyobb távolságra történő szállítására. 1949 - november 23-án a Bánhidai, Tatabányai, Kelenföldi, Ajkai, Mátravidéki, Salgótarjáni, Diósgyőri, Dorogi, Kesznyéteni, Kazincbarcikai, és Újpesti Erőműveknek a Budapest-Bánhida-Győr-Horvátkimle 100 kvos, a Budapest-Mátravidéki 100 kv-os, valamint a Salgótarján-Szolnok 60 kv-os távvezetékek segítségével történő szinkron üzembe kapcsolásával megkezdte működését a magyar villamos-energia rendszer 1995 október 18-án a CENTREL tagországok párhuzamosan kapcsolódtak a Nyugat-európai energiarendszer-egyesüléssel, az UCPTEvel. 2001 - A CENTREL energiarendszerek az UCTE teljes jogú tagjaivá váltak.
Háromfázisú távvezeték mágneses tere A fázistávolság és a földfeletti magasság különbözőségének hatása, azonos fázisáram, (100 A) esetén
Háromfázisú távvezeték mágneses tere A fázistávolság és a földfeletti magasság különbözőségének hatása, azonos fázisáram, (100 A) esetén ICNIRP szerinti egészségi határértékek az 50 Hz frekvenciájú mágneses indukcióra Körülmény Foglalkozási expozició teljes munkanap rövid idő csak végtagokra B (mt) 0,5 5 (max 2 óra/nap) 25 Lakossági expozició teljes nap napi néhány óra µt l00 1000
the weather man said light snow showers! Mon 3 Feb 2003:- no electricity for 70% of Indian state of Bihar
lightning induced flashover! lightning induced flashover!
500 kv Line Shield conductor 69 kv Line Insulator V 4 Conductor Bundle
Háromfázisú kialakítás szemléltetése fault at 400kV
arc across 400kV insulator, high speed camera opening a motorised isolating switch
. Ezt sem!
loading a transformer on a barge
oops!
2004
A hálózat csúcsterhelésének változása
Villamosenergia minőség Minőségi jellemzők Amplitúdó Jelalak Frekvencia Minőségbiztosítás Kiesések száma Időtartama A feszültség minőségi jellemzői I. 1. Tartós eltérés a névleges vagy megegyezéses feszültségtől Kisfeszültségen (400/230V): [+10/-8 %] (ÉMÁSZ) [+5/-7%] (USA) Középfesz. (10, 20, 35 kv): [+10/-10 %] 2. Tápfeszültség-letörés A feszültség letörés (U) [0,1 0,9*Unévleges] fogyasztóként max. 200 db/év 3. Rövid idejű tápfesz. kimaradás (t <3 perc, U < 0,1*Un) Köf. kábelhálózati táplálás esetén: max. 10 db Köf. szabadvez. hálózati táplálás: max.: 200 db
A feszültség minőségi jellemzői II. 4. Belső eredetű (kapcsolási) túlfeszültség A túlfeszültség csúcsértéke: max. 2,5 kv (Érzékenyebb fogyasztói készülékek védelméről a rendszerhasználónak kell gondoskodnia.) 5. Feszültség felharmonikus tartalom (MSZ-EN 50160) teljes felharmonikus torzítása (THD): Köf. és Kif. hálózaton: max. 8% Naf. hálózaton: max. 3% 6. Villogás, flicker Kif. és köf. hálózatok: rövididejû villogásmérték (Pst): 1,0 A hosszú távú feszültségingadozás (Plt) szintje: 0,8 Az elosztóhálózat megbízhatósága
MEH 1 Üzemzavar gyakoriság 3.42 db MEH 2 Üzemzavar időtartama 3.5 ó
MEH 3 Üzemzavar időtartama 1.57 ó Főbb üzemzavari okok a KF hálózaton 10-12 db/100 km
Villamosenergia piac Régen Ma Holnap Korábbi modell EXPORT Termelők Nagykereskedő MVM Rt. Viszont- eladók IMPORT
Áttekintés a piacnyitásról választás EU választás ma 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 VET kísérlet VET elfogadása 33%-os piacnyitás GET gázpiac megnyitás 66%-os piacnyitás versenymodell környezetvédelmi moratórium 100%-os piacnyitás villanyra, földgázra villamosenergia-piacra: kormányrendeletek miniszteri rendeletek ellátási szabályzatok 7 16 3 2 4 -
Közüzemi import T E R M E L Ő K I M P O R T Beszerzési portfolió Közüzemi nagykereskedő Hirdető tábla Közüzemi források többlete, hiánya MAVIR Rt. Kereskedők MVM Partner stb. Közüzemi szolgáltatók Szervezett piac Működési modell Közüzemi fogyasztók E X P O R T Feljogosított fogyasztó Tulajdonosi struktúra (2001) e on 27.69% EdF 27.69% RWE 55% EnBW 25% RWE 55% EnBW 25% ÉMÁSZ ÉDÁSZ ELMŰ TITÁSZ e on 81.53% DÉDÁSZ DÉMÁSZ e on 90.61% EdF 50%+1
MW 1., 2., 3. és 4. részre ¼órás kiegyenlítés = 1 + 2 3 4 0 6 12 18 24 1. vásárlás 4. eladás 2. termelés 3. fogyasztás E F A mérlegkörfelelős osztja el a terhet a mérlegben, célja: 1+2-3-4 min! Az erőmű és környezete
A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó kén-dioxid kibocsátás alakulása szektoronként. 1800,00 1600,00 1400,00 1200,00 kil oto 1000,00 nn a 800,00 600,00 mezõ,erdõ,vízgazd. ipar hõközpontok erõm űvek közlekedés szolgáltatás lakosság 400,00 200,00 0,00 1980 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 év A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó NOx kibocsátás alakulása szektoronként. 300,00 250,00 kilotonna 200,00 150,00 100,00 mezõ,erdõ,vízgazd. ipar hõközpontok erõművek közlekedés szolgáltatás lakosság 50,00 0,00 1980 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 év
Kö zc é lú e rőművek kén-dioxid kibocsátásának részesedése az össz kibocsátásban. 1800 1600 1400 1200 kilotonna 1000 800 Σ erőművek 600 400 200 0 1980 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 év A fosszilis tüzelõanyag fejhasználásból származó NOx kibocsátás alakulása tüzelõanyag fajtánként. 300,00 250,00 200,00 kt 150,00 gáz folyékony szilárd 100,00 50,00 0,00 1980 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 év
900,00 800,00 700,00 A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó szén-monoxid kibocsátás alakulása szektoronként. mezõ,erdõ,vízgazd. ipar hõközpontok erõművek közlekedés szolgáltatás lakosság 600,00 kilotonna 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 1980 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 év A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó szilárd szennyezõanyag kibocsátás alakulása szektoronként. 400,00 kilotonna 350,00 300,00 250,00 200,00 mezõ,erdõ,vízgazd. ipar hõközpontok erõművek közlekedés szolgáltatás lakosság 150,00 100,00 50,00 0,00 1980 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 év
A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó metán kibocsátás alakulása szektoronként. 30,00 25,00 20,00 mezõ,erdõ,vízgazd. ipar hõközpontok erõművek közlekedés szolgáltatás lakosság kilotonna 15,00 10,00 5,00 0,00 1980 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 év A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó szén-dioxid kibocsátás alakulása szektoronként. 100000,00 90000,00 80000,00 70000,00 mezõ,erdõ,vízgazd. ipar hõközpontok erõművek közlekedés szolgáltatás lakosság millió tonna 60000,00 50000,00 40000,00 30000,00 20000,00 10000,00 0,00 1980 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 év
A fosszilis tüzelõanyag felhasználásból származó szén-dioxid kibocsátás alakulása tüzelõanyag fajtánként. 100000,00 90000,00 80000,00 70000,00 gáz folyékony szilárd millió tonna 60000,00 50000,00 40000,00 30000,00 20000,00 10000,00 0,00 1980 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 év A Mátrai Erőmű Rt. - Visonta
A füstgáz-kéntelenítő Nedves technolgiájú Mészkőből gipszet állít elő Hatásfoka 97 % Kiszűri a legapróbb por egy részét, és ezzel rengeteg nehézfémet és toxikus anyagot
Szilárd szennyezők, porok Veszélyes mérete: 0,1-10 µm Erőműből pernye és hamu formájában Szinte teljesen kiszűrhető A legapróbb szemcsék kötik meg a nehézfémeket, veszélyes anyagokat Kibocsátás (ezer tonna) 250 200 150 100 50 Szilárd szennyezőanyag-kibocsátás alakulása a Mátrai és MVM összes erőműben Földgáz Folyékony Szén Lignit 0 1970 1975 1980 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Év A Nitrogén-oxidok Ide tartozik a NO x (NO és NO 2 ) és N 2 O Mindhárom erősíti az üvegházhatást, az N 2 O különösen káros Háromféle keletkezés lehetséges: prompt,termikus és a tüzelőanyagból Csökkentése jó beállítással vagy alacsony NOx égőkkel Kibocsátás (ezer tonna) 70 60 50 40 30 20 10 NOx kibocsátás alakulása a Mátrai és MVM összes erőművében Földgáz Folyékony Szén Lignit 0 1970 1975 1980 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 Év