ÖKOINDUSTRIA 2015. Nemzetközi Környezetipari, Energiahatékonysági és Megújuló Energiaforrások Szakkiállítás 2015. október 14 16. Budapest, II. ker. Millenáris, B Csarnok Zöld ipari innovációk konferencia Szervező: Debreceni Egyetem Helyszín/időpont: Kék terem / Október 14. 14.00 17.00 h A konferencia egyik előadója: KOMLÓS Ferenc okl. gépészmérnök a Magyar Napenergia Társaság (ISES Hungary) Szoláris hőszivattyúk munkacsoportjának vezetője Az előadás címe: A nemzeti hőszivattyúipar megteremtése a jövő egyik lehetősége 1
Mottó és tartalom Megérett a világ, és megérett Magyarország is a hőszivattyú széleskörű alkalmazására. (...)... vegyük tudomásul, hogy a hőszivattyúk a környezet eddig értéktelennek tartott, ingyenes és kimeríthetetlen tehát megújuló termikus energiakészletét hasznosítják. Mint ilyenek, a XXI. század mindennapjainak gépei. Prof. Dr. Jászay Tamás (1929 2014) Forrás Komlós Ferenc, Fodor Zoltán, Kapros Zoltán, Dr. Vajda József, Vaszil Lajos: Hőszivattyús rendszerek. Heller László születésének centenáriumára. Komlós Ferenc magánkiadása, Dunaharaszti, 2009. A hőszivattyúzás világszerte elismerten energetikailag az egyik leghatékonyabb fűtési-hűtési technológia, így az energiatakarékosság, a globális CO 2 -kibocsátás és a helyi légszennyezés-csökkentés döntő eleme. Ez a előadás egy nemzetgazdasági szempontból nagy hatású aktuális kérdésre koncentrál, az iparfejlesztésünk egyik ez ideig még nem kialakított de a piac által hosszútávon igényelt fontos területére. 2
Bevezető Fűtés Hűtés Magyarország napenergia, földenergia és hulladékhő potenciálja, valamint magas színvonalú szellemi tőkéje kedvez: a megújuló energiát hasznosító innovatív hőszivattyús technológia elterjesztésének, és hatékonyan hozzájárulhatna hazánk ipari fejlődéséhez, nemzetközi kötelezettségei teljesítéséhez. 3
Villamos fűtés hőszivattyúzás A villamos fűtés (tiszta, környezetkímélő fűtés) mindenki számára ismert, de költségessége miatt hazánkban ma még nem tekinthető energiahatékony módszernek. A legfejlettebb országokban pl. Japánban terjedő hőszivattyús fűtéstechnika ezzel szemben a tisztán villamos fűtéshez használandó villamos energia töredékét használja fel arra, hogy a hőt a külső környezetből (levegőből, vízből vagy földből) beemelje, szivattyúzza hasznosítható hőmérsékletre. A földgáz kiváltása és a termálvíz energiatakarékos felhasználása, nevezetesen az ésszerű és hatékony energiagazdálkodás minden fogyasztónak és felhasználónak illetve üzemeltetőnek közös érdeke. 4
Energiahatékonyság-növelés hőszivattyús rendszerrel 5
A hőszivattyúzás jelentősége A villamos hajtású hőszivattyú a jövőbe tekintve is biztonságos megoldás, mert lehetővé teszi az épületek hatékony fűtését, hűtését és hmv-ellátását bármilyen forrásból származzék is a villamos energia. A hőszivattyús technológia úgy tud megújuló energiahordozót hasznosítani, hogy igényli a nukleáris villamosenergiatermelésből származó olcsóbb áramot is, ezáltal ennek a két területnek a híveit is meggyőzően közelíteni tudja egymáshoz. A sokoldalú és tiszta alkalmazhatósága miatt a villamos energia növelésének jelentős szerepe van az életminőség és az életszínvonal alakulásában, és a fogyasztók szeretnének a 6 villamos energiához a lehető legolcsóbban hozzájutni.
Napenergia megoszlása Forrás: http://publications.gc.ca/collections/collection/m39-111-2005e.pdf 7
Energiatárolás hagyományos hőszigetelt épületekkel változó fogyasztói tarifa Az előírt hálózati frekvencia tűréstartományon belüli tartása a villamosenergia-szolgáltatásnak egyik legfontosabb minőségi követelménye. Az alaperőműveknél magasabb fajlagos költségen termelő erőművek nevezetesen az ún. menetrendtartó erőművek, a csúcserőművek és tartalékerőművek a fogyasztói teljesítményigényekhez illeszkednek, biztosítják a mindenkori teljesítmény-egyensúlyt. Ezeknek a nagyobb fajlagos költségen termelő erőművek teljesítményét csökkenteni lehet, ha a hőszivattyúk darabszáma és összteljesítménye jelentősen megnőne. Az energiatakarékosság a leghatékonyabban pénzügyi eszközökkel szabályozható ezért dinamikus tarifarendszer bevezetésével ösztönözni lehet a hőszivattyús 8 csúcstechnika elterjesztését hagyományos épületeknél.
LCOE (levelized cost of energy) [Ft/kWh]: különböző technológiák összehasonlítására vonatkozó fajlagos költség (pénzügyi adat) ahol I t : beruházási költség a t-ik évben; M t : karbantartási és üzemeltetési költség a t-ik évben(konstans); F t : az üzemanyag költség a t-ik évben (konstans); E t : a megtermelt energia a t-ik évben; n : élettartam; r : diszkonttényező (5%). Jelen képlet felhasználásával készült a következő dián lévő táblázat, amely összehasonlítást szemléltet konkrét fűtési, hűtési és hmv készítési feladat esetében. 9
Hagyományos illetve a csúcstechnika műszakigazdasági összehasonlítása, fajlagos költségek a berendezések teljes élettartamán (LOCE) Forrás: Fodor Zoltán: A földhő hőszivattyús rendszerek fajlagos költségei fűtéskorszerűsítéseknél I. és II. Magyar Installateur, 24. évfolyam, 2014. február március, 24 25. oldal és 2014. április, 28 29. oldal. 10
11
Magas hőmérsékletű elfolyó termálvizek hasznosítása magas fűtési vízhőmérsékleten Az újfejlesztésű magyar (Geowatt Kft.) hőszivattyú alkalmazási tartományában felvett pontjához tartozó hőszivattyú hőlépcsői: elgőzölögtető primer oldalának hőlépcsője: 27/24 C kondenzátor szekunder oldalának hőlépcsője: 80/75 C 12
300 kw teljesítményű magas hőmérsékletű (82 C) hőszivattyúk szerelése a békéscsabai üzemben Nagyobb rendszereknél (max.15 db 15 300 = 4,5 MW) a hőszivattyúk vezérgépes, kaszkád kapcsolású rendszerben is üzemeltethetők Fotó: Fodor Zoltán 13
KOMLÓS Ferenc: A nemzeti hőszivattyúipar megteremtése a jövő egyik lehetősége Hőszivattyúk alkalmazása a kertészetben (1) A vidék versenyképességének fenntarthatósága nem képzelhető el a mezőgazdasági innováció folyamatos ösztönzése, erősítése nélkül. A geotermikus hőszivattyúval fóliasátrakban és üvegházakban olyan klímaviszonyokat tudunk létrehozni, amelyek a termesztett növények fejlődése számára optimális. Üvegházról készült felvétel Fotó: Kertészet és Szőlészet, 62. évfolyam, 27. szám, 2013. július 3. szám, 22. oldal. 14
Hőszivattyúk alkalmazása a kertészetben (2) A közmunkaprogramokhoz is kapcsolható. Ezt a közmunkát, az ország minden szántóterületén lehetne végezni. Nem kell hozzá pince, geotermikus adottságú terület és egész évben sokak által végezhető betanított munkát igényel. Olyan növényházakra is gondolok, amelyekben az előírt technológiai igény a fűtés és hűtés. Ilyenben termeszthető pl. gomba is. A gomba kitűnő íze miatt az emberek régóta kedvelt, napjainkban is korszerű tápláléka. A folyamatos piaci elhelyezés feltételeit itt is biztosítani kell, viszont a gomba iránti érdeklődés világszerte emelkedik. A drágább gombákat kellene termeszteni, amelyeket exportálni is lehet. Jelzem, hogy gombatermesztésünk a második világháború előtt a világ élvonalába tartozott, és az 1980-as években a csepeli Duna tsz. országos integrációs tevékenysége révén Európa első 15 számú gombatermesztői között volt.
Épületfűtés hőszivattyúval/hőszivattyúkkal és kapcsolt energiatermeléssel biztosított talajvíz hőforrású hőszivattyús távfűtés Forrás: Prof. Dr. Ladislaus Rybach, Swiss Federal Institute of Technology Zurich (ETH) Brüsszel, 2012-11-15 16
Az A+ besorolású 256 lakásos társasház (Bp. XIII., Hun u. 1 15.) talajvíz hőforrású hőszivattyús rendszere, és üzemeltetése 2009. májustól A több mint hat éves működés tapasztalatai alapján előjöttek a projekt hibái a gyermekbetegségek, de kiemelem, hogy a különböző hibák kijavítása folyamatos üzemeltetés mellett történt (fűtés és/vagy hmv-ellátás)! A legújabb beavatkozás két hónapja történt. Simon Lajos úr (Budafilter 94 Kft.) a nyelőkút felújítását végezte 225 mm átmérőjű 8 m-es új elemes műanyagszűrővel ld. a körbeadott mintadarab szűrőelemeket, amely szabadalmaztatás alatt áll. Az öntisztító elemes szűrők úgy vannak kiképezve, hogy a víz sokkalta nagyobb nyitott felületen keresztül tud átáramolni ezáltal megakadályozza a nyelőkút eldugulását. 17
A hőszivattyúk használata az épületgépészetben (fűtés hmv hűtés) egyre nagyobb szerepet kap például: meglévő állami és önkormányzati épületeknél; kórházak és társasházak energetikai felújításánál; kastélyok és műemléki épületek felújításánál; távfűtésnél; kertészeti növényházak hőszivattyús fűtésénél/hűtésénél; csurgalék-hévíz hasznosításánál; fürdőknél és uszodáknál; új és meglévő bérlakásoknál (szociális épületeknél); passzívházaknál; közel nulla energiaigényű épületeknél (EU-direktíva); az aktívházaknál (fejlődési irány); a fűtési és hűtési-igény magyarországi fejlődése (az igényes köz- és ipari épületekben általánossá vált a klimatizálás). 18
Munkahelyek létrehozása hőszivattyúipar (1) Szakmai műhelyekben széles körben ismert az ún. Heller-terv. Tartalma 2005-től publikációkban ismertté vált alábbi elnevezésekkel illetve dolgozat címekkel is: Heller László terv, egy munkahelyteremtő kezdeményezés; Heller-program; Heller-projekt; Válasz a környezetvédelem és a munkanélküliség gondjaira. A projekt lényege, hogy hosszú távon a gázkonvektorokat, a kazánokat és gázbojlereket, valamint a villanybojlereket, továbbá az ún. energiafaló légkondikat váltsák fel a tömegigényeket kielégítő, különböző kivitelű és üzemmódú, és elsősorban geotermikus, hidrotermikus, (légtermikus) és hulladék (pl. csurgalékhévíz, távozólevegő) hőforrást hasznosító villamos hajtású hőszivattyúk. 19
Munkahelyek létrehozása hőszivattyúipar (2) Ezeket Magyarországon kell fejleszteni, gyártani, magyar munkaerővel kellene az adott helyszínekre betervezni, telepíteni, szervizelni, és a terméket, a szolgáltatást, valamint a technológiát exportálni elsősorban Közép- és Kelet-Európában. 2009-óta a hazai és külföldi piacon az import hőszivattyúk alkalmazásán kívül az energiahatékonyság-növelés magyar eszköze, a Geowatt Kft. által fejlesztett és gyártott, mintaoltalommal védett, növelt hőmérsékletű, geotermikus hőszivattyúcsaládja is megjelent, amely 2012-ben Magyar Termék Nagydíj kitüntetésben részesült. Ennek fejlesztése folyamatosan történik. Pl. Fodor Zoltán: A hőszivattyúk hatékonyságáról, alkalmazhatóságáról V. Termálví... című szakcikk Magyar Installateur 25. évf., 2015/8-9. szám, 18 21. oldal. Az a technika, amelyet a magyar fejlesztés képvisel, az európai szinten a geotermikus hőszivattyúk területén egyáltalán nem 20 létezik, olyan értéket képvisel, amelyet nem kihasználni vétek.
A magyar hőszivattyús rendszerrel történő hatékony hőtermelés és hőelvonás A magyar geotermikus növelt hőmérsékletű (65 C, pl. 65/59 Cos fűtési hőlépcsővel) multifunkciós (fűtés aktív hűtés hmvelőállítás) hőszivattyúval egységnyi felvett hálózati villamos energiából éves átlagban 4 5 egységnyi fűtési energia biztosítható az épület részére! Ez a hőszivattyú több épületnél jó hatékonysággal alkalmazható meglévő radiátoros fűtéseknél is! Fűtéskor az 55 65 C-os hmv-et a fűtéssel azonos 4 5-szörös hatékonysággal szolgáltatja! A hmv előállításának energiafelhasználása a hőszivattyú hűtési üzemmódjában kb. 15%-kal csökken a hőszivattyú fűtési üzemmódjához viszonyítva. A fenti geotermikus hőszivattyú villamosenergia-felhasználása legfeljebb 50%-a a nyári hűtést biztosító folyadékhűtők-, a split klímák- és az ún. légkondi berendezésekhez viszonyítva! 21
Összefoglalás Hőszivattyúiparunk megteremtésével sikeresebbek lehetnénk Európában! Akkor örülnék igazán, ha országunk zászlóvivője lehetne a fentiekben bemutatott csúcstechnika világviszonylatú, szélesebb körű elterjesztésének. Napjainkban már cél lehet a magyar hőszivattyúk beépítése, amely kiváló műszaki paraméterrel rendelkezik és álladó fejlesztése biztosítja piaci versenyképességét! A Védegylet az 1844. október 6-i pozsonyi alakuló gyűlésén elfogadott alapszabálya szerint a külföldi árukat ki kell szorítani a hazai piacról, amelyet a honi ipar számára kell biztosítani. Ezt a alapszabályt napjainkra adaptálva műszaki előírásokkal lehet teljesíteni, amely patriótaszemléletet is jelent, illetve Sófalvi Tamás nyomán az EU nyelvezetén : endogén 22 potenciált!
Irodalom és záró gondolat A jelen előadás címével azonos című tanulmány: Polgári Szemle, 11. évf., 2015/1-3. szám, 412 429. oldal. A fenti tanulmányból rövidítve két rész: Elektrotechnika, 108. évf., 2015/3. szám, 9 11. old.; Elektrotechnika, 108. évf., 2015/4. szám, 10 12. old.; Fenti tanulmány rövidítve, egy-egy szakcikkben: Magyar Épületgépészet, LXIV. évf., 2015/4. szám, 13 16.old.; Energiagazdálkodás, 56. évf., 2015. 3 4. szám, 36 37. old. Az energetika fejlesztése nemzeti érdek, és ezt csak akkor érhetjük el, ha maradéktalanul érvényesül az energetikusok értelmiségi felelőssége. Prof. Dr. Büki Gergely (1932 2015) Köszönöm megtisztelő figyelmüket! 23