A geotermikus energia és a megújuló energiák Dr. Büki Gergely Geotermikus Aktualitások Magyar Termálenergia Társaság Hódmezővásárhely, 2010. nov.10
Megújuló energiák hasznosítása MTA tanulmány Készült az MTA Energiastratégiai Munkabizottság keretében Ősszeállította Büki Gergely Szerkesztette Lovas Rezső, a munkabizottság vezetője
Megújuló energiák hasznosítása MTA tanulmány sajtóbemutatója Lovas Rezső, Pálinkás József, Büki Gergely és Rudas János
Megújulók az energiaellátás rendszerben V égenergia-felhasználás, F Háztartások Ipar Közlekedés Egyéb Tüzelőanyag Villany Távhő Üzemanyag Fogyasztói energiatakar ékosság Energia takar ékos bere ndezések, hő szige telés, e nerg iatakaréko s ma gata rtás Szekunder energiahordozók V Ve zeté kes e nergiaell átások Energiaátalakitás Erőművek, fűtőművek, fűtőerőművek, finomítók, pelletgyártás stb. En ergiaha tékonys ág növelése Hatásf oknö velés, k apcsolt e nergiaterm elés, hőszivatt yúk Primer ener giaho rdozó k Földgáz Kőolaj Szén Primerene rgia-felhas ználás, G Atom Me gújuló en ergiák U Optimális ener gi astruktúra Hazai -import, környe zeti h atások, m egújuló energiaforrások Földhő Szélenergia Vízenergia Biomassza Napenergia
Megújuló energiák hasznosítása, PJ Primerenergiafelhasználás Európai Unió 27 Magyarország 1997 2008 1997 2008 69 822 76 658 1088 1166 Napenergia 14 73 0 0,2 Biomassza, hulladék Geotermikus energia Vízenergia Szélenergia 2446 162 1201 26 4297 243 1182 427 17,1 3,6 0,8 0 63,8 4,0 0,8 0,8 Megújulók összesen primerenergia %-a 3849 5,37 6222 8.23 21.5 1,99 69,6 6,18
Megújuló energiák hasznosítása = A megújulók 13%-os EU vállalása 2020-ig a meghatározó stratégiai kérdés F F F - U U 13% Ez fedezi a teljes igénynövekedést és képezi az új kapacitásnövekedést a következő évtizedben F 2 010 2020 F U 1 3% F - U 2 010 2020
EU-27 és Magyarország földgáz-felhasználásafelhasználása EU 27 Magyarország 1997 2008 1997 2008 Végenergia-felhasz, F PJ 46473 49083 655 715 növekedése, 08/97 1 1,06 1 1,09 Földgáz, közvetlen felh. % 22,0 22,3 41,3 36,1 közvetett (+villany, hő) % + 5+7 48 Primerenergia-felhasz, G PJ 69822 76658 1088 1166 növekedése, 08/97 1 1,10 1 1,07 Földgáz % 21,3 24,6 38,4 42,2 (import aránya) (%) (44,6) (62,0) (66,1) (82,3) Primerenerg. igényesség kj/eur 8576 7114 23911 16832 Energiaellátás hatásfoka, F/G 0,666 0,640 0,602 0,613
Energiamérleg Földgázkiváltás megújuló energiákkal U η U + (R η G ) = F = G η G Fajlagos földgázkiváltás (R = 0) G γ = = U η η U G
Épületek energiaellátása Épületek végenergia-igénye F = Q f + Q h + E Q takarékosság: tanúsítás Épületek primerenergia-igénye G = Q g Q hatékonyság: hatásfok, kapcsolt és hőszivatyús termelés energiaszerkezet: megújuló energiák
Biomassza energeikai hasznosításának lehetőségei Végen ergia-felhasználás, F Tüzelőanyag Villany Távhő Üzemanyag Tüzel ő- anyag gyárt ás Fűtőmű Fűtőerőmű g áz, gő z, ORC, K al ina T ü z e l é s Kond. erőmű Fűtőerőmű GM G á z t e r m e l é s Üzem - anyag gyárt ás Föld gáz Kőolaj Szén Primerenergia-felhasználás, G At om Biomassza B
Biomassza célszerű hasznosítása Felhasználható biomassza, elsősorban melléktermékek (mezőg., erdészeti) Hulladékok Közvetlenül villamos energiát ne! Hőellátás egyedi fűtés: pelletkazán drága tüzelő biomassza távfűtés olcsó tüzelő távhő bázisán kapcsolt energiatermelés Biogáztermelés: kevés, de egyértelmű
Napenergia-hasznosítás Részaránya jelenleg a legkisebb! Napkollektorok: használati melegvíztermelés - felzárkozás Épitészeti (passzív) hasznosítás: hőigények csökkenése Napelemek: autonóm villamosenergiaellátás kutatás-fejlesztés
Geotermikus energia/ földhő szininim fogalmak A 2009/28/EK uniós irányelv meghatározása szerint: légtermikus energia (aerothermal energy): hő formájában a környezeti levegőben tárolt energia, geotermikus energia (geothermal energy): a szilárd talaj felszíne alatt hő formában található energia, hidrotermikus energia (hydrothermal energy): a felszíni vizekben hő formájában tárolt energia.
Geotermikus energia/földhő hőmérsékletszíntjei Föl dhő / Geotermi kus energia m á l v í z T e r Levegő hő Talajhő Felszíni víz hő 1 40 C 1 20 1 00 80 60 40 20 0-20 > 120 C 80-120 C 40-80 C 0-40 C < 0 C H + E? H H + HSZ HSZ
Földhő energetikai hasznosításának lehetőségei Végen ergia-felh aszn álás, F Tüzelőanyag Villany Távhő Üzemanyag E H H HSZ HSZ Fö ldgáz Kőolaj Szén Primerenerg ia-felhasz nálás, G Atom Földhő A
Hő- és villamos energia termálvízből T T T (=1 20 C) T (=120 C) T T T = l n( T / T ) (=3 72,6 K) m & c P o P Villa mos- o m& c ener gia- T h (=40 C) term elés T h (=40 C) Q & Q & T 2 (=300 K) ~ 0 C ~ 0 C T E (=80 C) Q & E Hőtermelés Hőtermelés S & S & 0 K 1 h S & 0 K 1 S& S & E S & h S &
Mit termeljünk termálvízből: hőt vagy villamos energiát? Termálvíz hasznosítás hatásfoka η A Hatásfok földgáz esetén η fg Fajlagos földgázkiváltás γ = η A /η fg Hőellátás 1 0,9 1,11 Villamosenergiatermelés 0,1 0,525 0,19
A földhő célszerű hasznosítása Villamosenergia-termelést ne tervezzük ez még kutatási feladat Két főirány: A termálvíz közvetlen hőhasznosítása vitathatatlan a balneológiai és turisztikai szempontok elsőbbsége mellett A földhő (talaj, felszíni víz és levegő) hőszivattyúzása
Termálvíz komplex, kaszkád hasznosítása Q HSZ T 1 =áll. Q f T be Balneológi ai hasznosítás T b u T 0
Termálvizes magas és alacsony hőmérsékletű távfűtés T T T e T h T v T h T e T v T e T v T e T v T T h T h
Magas és alacsony hőmérsékletű távfűtés és hőszivattyúzás T T 1 (=120 C) m& c T h (=60 C) Közvetlen hőellátás T h (=40 C) ~0 C + HS m& c T o Normál fűtési rends zer Alacsony hőmérsékletű fűtési rendszer T e r m á l v í z 0 K S & 1 S & h S & o S &
Termálvizes közvetlen fűtés és hőszivattyús utófűtés Tfe Q & HS Tfv P HS ε f T h T 1 m& T o
Termálvíz utóhűtése hőszivattyúval T T 50 C 50 C T =318,0 K 40 C 40 C 40 C T = 318,0K 40 C T = 302,9 K 20 C T = 292,5 K ~0 C T e r m á l v í z +HS 0 K S & S&
A hőszivattyú rendszerstruktúrája T e Q T v E Q Q Q HS E E HS K T Q Q R T K Q K Q R R E Q A T E A A T A1 Q A T A2
Szakmakultúra és a magyar nyelv Magyar Fűtési (teljesítmény)tényező Angol, nemzetközi Coefficient of Performance ε f = Q & / P COP = Q & / P (Évi) átlagos fűtési tényező ε f = Q /E Nem vagy-vagy, Seasonal Performance Factor SPF = Q / E hanem is-is!
Talajvíz egy- és kétkutas hőszivattyúzása T e Q T v T e Q T v E HS E HS Q A Q A T A2 T A1 T A2 T A1 a) b)
Talajhő zárt hőszivattyúzása: földkollektor és földszonda T e Q T v T e Q T v E HS E H S Q A Q A T A1 T A2 T A1 T A2 a) b )
Levegő/levegő és levegő/víz hőszivattyúk T e Q T v T e Q T v E HS E HS a ) b ) Q A Q A T A1 T A2 T A1 T A2
Felszíni vizek hőszivattyúzása: tó és folyó esetén T e Q T v T e Q T v E HS E HS b) a ) Q A T A2 Q A T A2 T A1 T A1
Közvetlen és hőszivattyús hőtermelés energetikai mutatói 1,2 1,0 G fg/q 0,8 0,6 0,4 0,2 0 η =0,5 Ε 0,4 0,3 G /Q fg 2 3 4 5 ε f 100 % 80 60 40 E/Q 20 0 E/Q Q = áll. G /Q A 2 3 4 5 ε f 0 20 40 G A /Q 60 80 % 100 G /Q K 1,2 1,1 1,0 0,9 η Κ
Hőszivattyúzás energia- és költségfelhasználása 1,5 g K =1/0,9 1,0 g HS 0,5 0 5 000 Ft/GJ 4 000 3 000 k HS 2 000 1 000 0 g HS = ε f 1 η E k E 30 20 10 k k HS = ε E f η E 0,5 0,4 0,6 = 40 Ft/kW h = 0,3 2 3 4 ε f 5 k FG Kazán = g p Földgáz-ár K FG
A földhő hőszivattyús hasznosításának hatásfoka 100 % 80 60 η Α 40 η = 0 6 E, 0,5 0,4 20 0 0,3 2 3 4 ε 5 f
Az MTA tanulmány prognózisa Hő PJ 2010 2020 Földhő PJ Hő PJ Földhő PJ Villamosenergia- 0 0 termelés Kutatás Közvetlen hőellátás Hőszivattyús hőtermelés 4,5 4,5 9-10 9-10 5-8 (10-16) 8-11 Összesen 4,5 4,5 14-18 17-21
Köszönöm a megtisztelő figyelmet! bukibt@t-online.hu