HİERİGÉPEK ÉS KÖRNYEZETVÉDELEM 8. Nemzetközi Konferencia 2007. május 28-30. Balatonfüred, Hotel Uni Szervezı: BMGE Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék, rendezı: TRIVENT Rendezvényiroda Heller-program, a megújuló energia felhasználása hıszivattyúk segítségével 1
A Heller László terv, egy munkahelyteremtı kezdeményezés címő javaslat röviden Heller-program milyen feladatokat rögzít, ezt szeretném bemutatni Önöknek (most 15 perc alatt). Remélem, hogy sikerül a Heller Lászlóról (1907-1980) elnevezett tervjavaslatról átadnom idıszerő gondolataimat. Akkor örülnék igazán, ha országunk zászlóvivıje lehetne a hıszivattyús technológia közép-európai elterjesztésének, a Heller László által fémjelezett, nemzetközi méretekben is kibontakozó, sikerre vihetı és megvalósítható elképzeléseknek centenáriumának évében. 2
HİERİGÉPEK ÉS KÖRNYEZETVÉDELEM 8. Nemzetközi Konferencia Mottó: Ha azt kérdezik, hogy nem késtünk-e még el, hogy visszafordítható-e az a rombolás, amit az emberiség ejtett a természeten, a válaszom az, hogy nem késtünk el. Amíg él az akarat, addig sosincs késı. Ha pedig az emberek közösen akarnak valamit, akkor azt meg is teszik, ezáltal érvén el céljukat, bármi is legyen az. (Teller Ede) Magyarország kiemelkedı adottságai: 1. Szürkeállomány kincsünk 2. Geotermikus kincsünk 3. Hidrológiai kincsünk 4. Idıjárási adottságaink 5. Termıföld kincsünk 6. Kiépített villamos- és földgázhálózatunk 3
A hıszivattyú a megújuló energiát hasznosítani képes eszközök egyike, amely alacsony hımérséklető környezetbıl (levegıbıl, vízbıl vagy földbıl) hıt von el, és azt egy nagyobb hımérsékleten teszi felhasználhatóvá pl. egy épületben. Így mondhatjuk: a környezetbıl a hıt külsı energia befektetésével szivattyúzza a hasznosítható hımérsékletre. 4
Az ideális (Carnot-féle) körfolyamat hatásfoka, illetve teljesítménytényezıje csupán az ún. két hıtartály (hıforrás és hıelnyelı, illetve a hıszolgáltatás) abszolút hımérsékletétıl (T c és T 0 ) függ. T [K] = t [ C] + 273 A hıszivattyúra jellemzı elméleti (reverzibilis) ún. CARNOT COP a kondenzátor és az elpárologtató hımérsékletadataiból kiszámolható [1] CARNOT COP = T c / (T c T 0 ) --------------- [1] Gyakorlati értéke kb. az elméletinek az 55 65%-a, amely a hıszigetelés-, a főtés- és a hıszivattyús technika (elsısorban a kompresszorok, a munkaközegek és a szabályozás) rohamos fejlıdése miatt állandóan nı. ------- Látni, amit már mindenki látott és azt gondolni róla, amire még senki nem gondolt! (Szent-Györgyi Albert) 5
A javaslat cselekvési terve Figyelemmel a megújuló energiahordozók elterjesztésének hatékonyabbá tételére, az energiatakarékosságra és az energiahatékonyság növelésére, az EU energiapolitikájában és energiastratégiájában foglaltakra, a klimatizálás (légkondicionálás, hőtés) elháríthatatlan igényére, a munkahelyteremtésre, az adottságainkra, az energiaimportunk csökkentésére, az exportképességünk fokozására és a fenntartható fejlıdésre gyakorolt hatásra, kormányunk részére a következıkben felsorolt intézkedések végrehajtását javaslom (1 9.). 6
1. Készítse el a geotermikus energiáról szóló törvény tervezetét, kiemelt hangsúlyt helyezve a hıszivattyús hıtermelésre (főtés, hőtés), valamint figyelemmel a természeti adottságainkra, a hıfogyasztás dominanciájára, energiaimport-függıségünk csökkentésére, a környezetvédelem és a munkanélküliség gondjaira; 2. Készítse el a földgázzal párhuzamosan versenyzı, majd a földgáz-tüzeléső kazánokat és az energiapazarló klimatizáló gépeket fokozatosan felváltó hıszivattyús rendszerek nemzeti célprogramját, a Heller László terv, egy munkahelyteremtı kezdeményezés címő javaslatot, építse be az Országos Fejlesztéspolitikai Koncepcióba, majd az ÚMFT-be és az ÚMVTbe (kétéves akcióprogramokba). Ezzel egyidıben vizsgálja meg, hogy Magyarország mely feltételekkel lehet a hıszivattyús (főtı, hőtı) rendszerek elterjesztésének egyik központja, valamint a mikro-, kis- és középvállalkozások mely feltételekkel kapcsolhatók be a programba, enyhítve ezzel a munkanélküliség mértékét; 7
3. Készítsen elıterjesztést arra vonatkozóan, hogy a geotermikus energia hasznosítása mely költségvetési forrásokból finanszírozható; 4. Készítsen megvalósíthatósági tervet a közintézmények (különösen a minisztériumok és országos hatáskörő szervek részére) környezetbarát és energiatakarékos hıszivattyús (főtı, hőtı) rendszerrel összekapcsolt hı- és villamosenergia-ellátásáról; 5. Dolgozza ki az önkormányzatok, a kistérségek, a régiók geotermikus energiahasznosításával kapcsolatos feladatait (beleértve a hıszivattyú telepítéssel kapcsolatos engedélyezési és ellenırzési feladatokat); 6. Vizsgálja meg annak feltételeit, hogy a távfőtéses övezetekben hogyan valósítható meg a hıszivattyús (főtı, hőtı) rendszerrel összekapcsolt hatékonyabb hı- és villamos-energiatermelés, és hogyan csökkenthetı a környezetszennyezı egyedi lakásfőtések száma országos viszonylatban; 8
7. Vizsgálja meg annak feltételeit, hogy a bevásárlóközpontokhoz, nagy irodaházakhoz, nagy állattartó épületekhez hogyan lehet ösztönözni a hıszivattyús (főtı, hőtı) rendszerrel összekapcsolt hı- és villamosenergia-ellátás létesítését; 8. Készítsen elıterjesztést arra vonatkozóan, hogy legalább a középiskolai színtő oktatástól kezdıdıen kötelezı tantárgyként oktassák az energiatakarékosságot és az energia-hatékonyságot a környezet védelme érdekében; 9. Készítsen megvalósíthatósági tervet annak érdekében, hogy a közcélú rádió- és televíziócsatornákon, fımősoridıben az energiatakarékosságot és az energiahatékonyság-növelést rendszeresen hirdessék a jó példák bemutatásával. 9
1938: épületfőtés hıszivattyúval. Hıforrás a Limmat folyó 11
Európa napenergia térképe Magyarország felszínét évente 300 400 EJ napsugárzás éri 12
Havi átlaghımérséklet C-ban Budapesten, hónapokra bontva 1961-1990 között Forrás: OMSZ [ http://www.met.hu/omsz.php?almenu_id=climate&pid=climate_hw&mpx=0&kps=1&pri=2 ] 13
Hıszivattyúk lehetséges hıhordozóinak és hıforrásainak csoportosítása 14
Az építés célja, hogy az ember mindennapi életéhez megfelelıen komfortos (főtött, hőtött, szellıztetett) környezetet biztosítson, ezért az ésszerő és hatékony energiagazdálkodás minden fogyasztónak és felhasználónak érdeke! Épületfajták fajlagos energiaigényei [kwh/m 2,év] Forrás: HOVAL cég 15
A kompresszormotor hajtása lehet Villamos motor (lehet biomassza közvetve) Belsı égéső motor (lehet pl. bioüzemanyag) Külsı égéső motor (lehet biomassza, Stirling motor, gızmotor) A cél az, hogy a mezıgazdálkodók ne csak nyersanyagszállítók legyenek, hanem üzemanyagot, hıt és áramot is vigyenek a piacra, a saját ellátásukon felül. 16
Az energetikai szempontú teljesítménytényezı Ha a villamos energiát szállító és elosztó országos hálózat hatásfokát állandó értékőnek feltételezem (a 2002. évi adatok alapján), ηhálózat = 0,89, akkor az energetikai szempontból indokolt fajlagos főtési tényezı értéke: 1/ (ηéves * ηhálózat). Ennek megfelelıen, a fajlagos főtési tényezı értéke az alábbi években a következıképpen alakult: - 1960-ban: 1/(0,211 * 0,89) = 5,98-1980-ban: 1/(0,311 * 0,89) = 3,61-2000-ben: 1/(0,350 * 0,89) = 3,21-2002-ben: 1/(0,361 * 0,89) = 3,11 A kiszámolt eredmények azt mutatják, hogy ha egy adott létesítménynél a teljesítménytényezı értéke a fajlagos főtési tényezı értékénél, pl. 3,11 nél nagyobb a mőködés idejében ill. évi átlagban, akkor makrogazdasági szinten energetikailag elınyıs a villamos hajtású hıszivattyú alkalmazása. 17
Fosszilis energiahordozók elégetésekor keletkezı szén-dioxid [kg CO 2 /kwh E ] Forrás: Horst Kruse Rudolf Heidelck: Heizen mit Wärmepumpen TÜV. Verlag GMBH, Untermehmensgruppe TÜV Rheinland/Berlin- Brandenburg, Köln 1997 18
Olajkazánhoz viszonyított globális szén-dioxid-kibocsátások (a villamos hıszivattyúknak nincs lokális CO 2 -kibocsátása) Egy 1997-es felmérés szerint a hıszivattyúk globálisan 6% CO 2 - csökkenést eredményeztek. A felmérést végzı nemzetközi hıszivattyús szervezet a programjában 2010-re 16%-os várható ad meg. Forrás: Nemzetközi Energia Ügynökség (IEA) 19
Hagyományos kazános olajfőtés, és különbözı üzemmódú villamos hıszivattyúk globális károsanyag-kibocsátásának oszlopdiagramja Forrás:Horst Kruse Rudolf Heidelck: Heizen mit Wärmepumpen TÜV.Verlag GMBH, 20 Untermehmensgruppe TÜV Rheinland/Berlin-Brandenburg, Köln 1997
Kitörést hozhat országunknak a megújuló energiaforrások és energiahordozók ésszerő felhasználásának eszköze a hıszivattyú és a decentralizált (a helyi illetve a lokális energiatermelés), kapcsolt energiatermelés[1] elterjesztését is tartalmazó Heller-program. Jelzem, hogy a hıszivattyús technológia úgy tud megújuló energiahordozót hasznosítani, hogy igényli a jelenlegi nukleáris villamosenergia-termelésbıl származó olcsóbb áramot és a kiépített földgázhálózat elınyét, ezáltal ennek a két területnek a híveit is meggyızıen közelíteni tudja egymáshoz az ún. hıszivattyús áramtarifa ill. a földgáztarifa bevezetésével, ezzel az energiatározás országos gondjai is kisebbé válna mivel az épületeink is felhasználhatóak energia tározásra, ami a komfort igényt egy intervallum tartományon belül nem rontja. A hıszivattyús tarifa statisztikailag kimutatható és ezáltal bizonyítható a hıszivattyúkkal elért nemzeti eredmény. -------------- [1] A tagállamoknak fokozniuk kell az erımővek hatékonyságát, különösen a hıvel kapcsolt villamos energia használatának további elımozdítása által. Forrás: 10117/06 Melléklet DG 1 HU 9. oldal. 21
Földgázkazán vagy hıszivattyú? Most már idıszerő gondolom a fenti kérdést feltenni. Természetesen nem gondolom, hogy erre a kérdésre a jelenlévık mindannyian ugyanazokat a válaszokat adják -, de azt mindenképpen remélem, hogy a mostani eszmefuttatás végére világosabban fogjuk látni a lényeget. Ami a jövıre nézve sokat segíthet, ugyanis az energiaárakban viszonylag rövid idı alatt jelentıs változások is végbemehetnek. Ami jelentısen megváltoztatja a jelenlegi piaci helyzetet. --------------- A jövıt nem lehet megjósolni, de jövıket föl lehet találni. (Gábor Dénes) 22
Heller program, a hıszivattyús főtés-hőtés alkalmazásával, az energiatakarékosság, a CO 2 kibocsátás csökkentése céljából A korszerő hıszivattyús (villamos és gáz) rendszer szinte minden meglévı melegvízüzemő központi főtéshez csatlakozható! Figyelemmel a hıszigetelés fontosságára, a monovalens, a bivalens és a multivalens hıszivattyús rendszerekre. Alkalmazásával emberbarát ún. sugárzó főtési és hőtési rendszerek (még 30 Celsius-fok alatti főtésielıremenıvíz-hımérséklet) valósíthatók meg! A hıszivattyú energiatakarékos és környezetbarát gép, beépítése megteremti az építés és a környezet harmóniáját, továbbá az építmények forgalmi értékének emelkedésével 23 növeli a nemzeti vagyont.
Növényházak meleg vizes főtése és/vagy hőtése Forrás: Mary H. Dickson and Mario Fanelli: What is Geothermal Energy? 25
Energiatakarékosság hıszivattyús program nélkül? Mit kell tenniük, hogy energiapolitikánkban a hıszivattyús témakör a megfelelı helyre kerülhessen? Ma már a szakemberek elıtt ismeretes, hogy a főtési és hőtési feladatok megoldásánál, nemcsak környezetvédelmi, hanem energiatakarékossági szempontból is kiemelkedıen meghatározó tényezı lesz a hıszivattyús rendszer. Épületeink, településeink, iparunk, mezıgazdaságunk és szolgáltatásaink köztudottan nehéz helyzetben vannak. Az állampolgárok, de elsısorban a döntéshozók részére nem áll megfelelı információ rendelkezésre a tárgyi témában! Néhány illetékes szakember szakmai véleménye helytelen és teljesen torz állapotokat rögzít (pl. megtérülése túl hosszú, sem CO 2 - ot sem az energiafelhasználást nem csökkenti, nem fontos eszköz, nem érdemes vele sem rövid- sem hosszú távlatban vele foglalkozni, már elég ismeretünk van róla nem kell több, csak villamos hajtású és csak geotermikus hıszivattyú van ). Tudomásul kell venni, hogy új tudásra és új szemléletre van szükségünk az energiaszükségletünk ésszerő kielégítésében! 26
A hıszivattyú jövıje Magyarország energiaellátásában Kitörést hozhat országunk fejlıdésében megújuló energiahordozóink ésszerő felhasználásának eszköze a hıszivattyú, a hıszivattyús technológia elterjesztése. A jelentıs mértékő energiamegtakarításhoz olyan energiahordozót használ fel, ami nem okoz szén-dioxid (CO 2 )- növekedést, sıt globálisan jelentıs CO 2 - és légszennyezéscsökkenést jelent a használata. A versenyhelyzet megteremtéséhez a földgázár támogatást meg kell szüntetni ugyanakkor hıszivattyús ártarifával (villanyárral és földgázárral) is ösztönözni szükséges az új technológia elterjesztését. Az ilyen árpolitika az energiaimportot és a pazarlást is jelentısen csökkenti. Így a környezet terhelésének mérsékelésével javulhat a lakosság egészsége, életminısége. A hıszivattyús technika és technológia hazánkban is sikeres lehetne csak jogszabályokkal is fel kellene karolni. 27
A Heller program országunk fejlıdését többféleképpen segíti A terv lényege, hogy a döntéshozók hosszútávra hozzanak megfelelı szintő döntést arról, hogy a földgáztüzelésőkazánokat és bojlereket, (avillanybojlereket), valamint az ún. energiafaló légkondikat fokozatosan váltsák fel a tömegigényeket kielégítı, különbözı kivitelő és üzemmódú hıszivattyúk. Magyarországon kell gyártani, és magyar munkaerıvel kell az adott helyszínekre betervezni, telepíteni, majd szervizelni, elsısorban hazánkban és Közép-Kelet-Európában. A késıbbiekben ill. mielıbb a hıszivattyúk és a hıszivattyús rendszerek továbbfejlesztése is itthon történne. Nem terméket, hanem a szolgáltatást, a technológia megvalósítását kell támogatni, hogy késıbb más, pl. a környezı országokban versenyképessen forgalmazhassuk. Jól csináljuk meg, gyorsan és nagyon olcsón! 28
2005 novembere óta szakmai úgymint építészeti, energetikai, mezıgazdasági, épületgépészeti és környezetvédelmi mőhelyekben, konferenciákon és publikációkon keresztül Heller-program ismertté vált, és megkezdıdött tudatos alkalmazása. Lásd az alábbi, nem teljes, csak általam most kiemelt felsorolást: 1. Magyar Tudományos Akadémia Mőszaki Tudományok Osztálya, Energetikai Bizottság, Megújuló Energetikai Albizottságának ülésén megtartott elıadás BME, 2005. november 18. Az írásos anyag az említett bizottságnak átadva (46 oldal) A megújuló energetikai potenciál kihasználásának növelhetısége hıszivattyú alkalmazásával (vetítettképes elıadás): http://web.bm.hu/web/euik.nsf/web_71/51b11b91027f4790c12570d1002b30b0?opendocument 2. Magyar Energetika XIII. évfolyam 6. szám 2005. december pp. 45 48 Heller László terv, egy munkahelyteremtı kezdeményezés 3. Építésügyi Szemle XLVIII. évfolyam, 2006/1. szám pp. 27 31 Heller László terv, egy munkahelyteremtı kezdeményezés 4. INTERNATIONAL CONFERENCE ON ENERGY PERFOMANCE OF BULDING DIRECTIVE 10-12 May 2006 Budapest 18. Főtés- és Légtechnikai Konferencia Hogyan lehet csökkenteni a szén-monoxid-mérgezések számát és a Heller program 5. MAG KUTATÁS, FEJLESZTÉS és KÖRNYEZET XX./5./ évf. NO 3. 2006. június július pp. 32 37 A hıszivattyúk gyakorlati alkalmazásának lehetıségei a mezıgazdaságban 6. Építés Spektrum (Épületek és Szerkezeteik, Épületszerkezeti szaklap) V. évfolyam 3. szám pp. 46 49 A Heller-program Többet kevesebbel: A hıszivattyús rendszerek elterjesztésérıl 7. Magyar Épületgépészet LV. évfolyam, 2006/7. szám pp. 23 25 A Heller-program 8. Környezetvédelem (Ökológiai, környezettechnikai és környezetvédelmi szaklap) XIV. évfolyam 5. szám 2006. szeptember p. 57 A Heller-program világméretővé válhat 9. lgphx Hőtı- és klímatechnika XIII. évfolyam 2007/1. szám pp. 26 28 A hıszivattyús főtés, hőtés és a Heller-program 10. XI. KÖRÖSTHERM 2007 FŐTÉSTECHNIKAI SZEMINÁRIUM Heller program, a hıszivattyús főtés-hőtés alkalmazásával, az energiatakarékosság, a CO 2 - kibocsátás csökkentése céljából Ezúton jelzem, hogy ezt a konferencia dolgozatomat (magyar nyelven) várhatóan közli a Magyar Épületgépésze t címő folyóirat A Heller programmal összhangban ilyen törekvések már tapasztalhatók pl. régiós és kistérségi projektekben; hıszivattyús összeszerelı üzemekben kezdték meg a hıszivattyúk gyártását; Szabadalmi Hivatalnál bejegyzett a GEOWATT Kft. szabadalma (U0600213). 29
A GEOWATT Kft. által fejlesztés alatt álló új hıszivattyú (1) Mőködési elv A Copeland EVI kompresszor a közbensı hőtı mőködtetése érdekében fel van szerelve gızbefecskendezés csatlakozóval. A közbensı hőtést az 1. ábránán látható körhöz hasonló kiegészítı hőtıkör alkalmazásával lehet megvalósítani, amely növeli a hőtıteljesítményt és a rendszer hatékonyságát. Az elınyök növekednek, ahogyan a kompresszor sőrítése nı. Az 1. ábrán látható a közbensı hőtıkörös rendszer. Ez a rendszer hıcserélıt használ a hőtıfolyadék további elıhőtésére mielıtt belép az elpárologtatóba. Az elıhőtési folyamat a rendszerben nagyobb teljesítmény nyereséget biztosít. Az elıhőtési folyamat során bizonyos mennyiségő hőtıfolyadék elpárolog. Ezt az elpárologtatott hőtıfolyadékot befecskendezi a kompresszorba, ami további hőtést biztosít. 30
A GEOWATT Kft. által fejlesztés alatt álló hıszivattyú (2) p - h diagram (Figure 2. EVI) 1 - Kondenzátoros elıhőtés 2 - Többlet hı a H/X kivezetésnél 3 - Hımérséklet különbség 4 - Elıhőtés a hıcserélıben (H/X=hıcserélı) T LI - Hıcserélıbe belépı folyadék hımérséklete T LO - Hıcserélıbıl kilépı elıhőtött folyadék hımérséklete T si - Telített hımérséklet a közbensı nyomásnál T vo - Hıcserélıbıl kilépı gız hımérséklete T vi - Hıcserélıbe belépı gız hımérséklete T sc - Folyadék elıhőtése a hıcserélıben M Elpárologtató tömegárama m - Gızbefecskendezés tömegárama 31
A GEOWATT Kft. által fejlesztés alatt álló hıszivattyú (3) A p - h diagramban látható a röviden bemutatott rendszer teljesítményben, a közbensı hőtıkör alkalmazásával kapott elméleti nyereség. A gızdómon kívül esı rész adja az entalpianövekedést, ami javítja a rendszer teljesítményét. Bár a felvett teljesítmény nı a kompresszorba történı gızbefecskendezés miatt, de még így is nı a hatásfok, mert a névleges teljesítmény növekedése meghaladja a felvett teljesítmény növekedését. Ez a hıszivattyú várhatóan olyan új magyar termék lesz, amely versenyképes lehet a nemzetközi piacon. Mert a világ siet s most kerül dőlıre: Érdemesek vagyunk életre s jövıre? Ady Endre: A márciusi Naphoz 32
A hıszivattyús rendszerek elınyeinek ismertetése, gondolom megérdemel egy ilyen szóbeli elıadást, a leadott angol nyelvő dolgozat mellett. A hıszivattyú, mint a földhıt hasznosító tudó környezetbarát, főtésre és hőtésre egyaránt energiamegtakarító eszköz, jogi szabályozással megtámogatva, az ıt megilletı helyet az alkalmazókon túl Az energiapolitikánkban is elfoglalja. A világhírő Heller László akadémikus, iskolateremtı tanárunk születésének 100 évfordulójának évében, hiszen jól tudjuk, hogy a tanárokat a tanítványok tehetik még nagyobbá! Megítélésem szerint még nincs késı arra, hogy az Új Magyar Energiastratégia címő anyagban a hıszivattyús technológia kiemelkedı hangsúllyal rögzítésre kerüljön, ehhez kérem a Konferencia részvevıinek és olvasóim további támogatását! Köszönöm szépen megtisztelı figyelmüket. komlosf@pr.hu 33