Energetikai gazdasgtan 5 Az energiatermels s ellts technolgija

Energetikai gazdaságtan 5. Az energiatermelés és – ellátás technológiája

Energiatermelés – Fogalmak �Közvetlen energiatermelés (egy termék, egy technológia) hő → fűtőmű villamos energia → erőmű �Kapcsolt energiatermelés (két termék, egy technológia) fűtőerőmű �Kombinált ciklusú kapcsolt energiatermelés (két termék, két/több technológia) villamos energia → kombinált ciklusú erőmű vill. en. & hő → kombinált ciklusú fűtőerőmű

Közvetlen energiatermelés Mennyiségi értékelés Energiafolyam- (Sankey-) diagram Ebe Mérleg Ebe=Ehaszn. +Eveszt. Ehaszn. Eveszt. =(1 -η)Ebe Hatásfok

Közvetlen energiatermelés 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

Közvetlen energiatermelés 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

Közvetlen energiatermelés 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.

Villamosenergia-termelés, EU, 2010 megújuló 263, 7 TWh 7, 7% víz 584, 1 TWh 17, 2% atom 895, 9 TWh 26, 3% European Network of Transmission System Operators for Electricity Európai Villamosenergiaátviteli Rendszerirányítók Szervezete fosszilis 1660, 9 TWh 48, 8% Forrás: ENTSO-E. Memo 2010, 2011. április 30.

Kombinált technológiák (ciklusok) Eltérő technológiák – azonos hasznos termék Ebe E 1, veszt. 2 E 2, veszt. E 1, haszn. 1 RENDSZER E 2, haszn.

Kapcsolt energiatermelés Egy technológia – több hasznos termék Részhatásfok „A” termék: Ebe Ehaszn. , A Eredő (bruttó) hatásfok: Eveszt. Ehaszn. , B „B” termék: Termékarány:

Erőműkapacitások – EU 0. 04% 0. 00% 5. 22% 11. 79% 10. 11% 20. 03% 51. 57% Gas turbines Internal comb. Combined cycle Solar power 1. 24% Hydropower Steam turbines Wind turbine other

Gőzkörfolyamatú erőmű

Gázturbina körfolyamatok

Kombinált ciklusok

Atomerőmű (PWR)

Erőművek hatásfoka

Erőművek hatásfoka

Erőművek hatásfoka Egyezményes hatásfokok Források Víz-, szélés naperőművek Geotermikus erőművek Atomerőművek Hatásfok, η, % 100 q, k. J/k. Wh 3 600 10 36 000 33 10 909

Bizonyított világrekord hatásfok Irsching 4 SCC 5 -8000 H P=609 MW Mért hatásfok: η = 60, 75% Mért teljesítmény: Pn= 578 MW G 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 SGT 5 -8000 H gázturbinájára további hét megrendelés érkezett. Forrás: Brennstoff-Wärme-Kraft, 63. k. 9. sz. 2011. p. 24 -26. 18

Kapcsolt energiatermelés 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 fogyasztóhoz – nem minden tüzelőanyag elfogadható

Kapcsolt energiatermelés Tüzelőhő megtakarítás Referencia fűtőmű hatásfok (pl. gázkazán): Referencia kond. erőmű hatásfok: (a VER átlagos hatásfoka, ~35. . 37%) Komplex értékelés kívánatos!

Energiatermelés – Fogalmak • Koncentrált energiaátalakítás – nagy erőművek (döntően villamos energia) – fogyasztóktól távolabb → szállítás – az energiarendszer alappillérei • Decentralizált – kis-közepes erőművek (döntően villamos energia) – fogyasztóktól távolabb → szállítás – legtöbbször megújuló energiabázison

Energiatermelés – Fogalmak • Fogyasztóközeli (beágyazott) – kis-közepes teljesítmény – szinte kizárólag kapcsolt fűtőerőmű – a fogyasztó közvetlen szomszédságában → szennyezés (→ olcsó szállítás) – „tiszta” üzemanyag – a két termék miatt a szabályozás problémás lehet

Energiaellátás – Fogalmak Vezetékes energiaellátás kétvezetékes egyvezetékes villamos energia fogyasztó pl. : passzív házak háromvezetékes villamos energia fogyasztó pl. : családi házak négyvezetékes villamos energia fogyasztó távhő földgáz pl. : iparosított technológiával készült (panel) épületek kommunális fogyasztók fogyasztó

Energiaellátás – Fogalmak A „negatív” energiaigényű fogyasztó egyvezetékes kombinált PV/termikus panel villamos energia akkumulátor fogyasztó hőszivattyú

Energiatakarékos építészet fejlődése primerenergia-igény – fűtés, k. Wh/m 2. a minimális követelmény napenergiás ház építési gyakorlat kisenergiás ház kutatás, demonstráció 3 literes ház nullenergiás ház pluszenergiás ház 25 Forrás: Energiewirtschaftliche Tagesfragen, 60. k. 7. sz. 2010. p. 40.

A decentralizált és fogyasztóközeli energiaellátás DECENTRALIZÁCIÓ Előláb-szöveg 2021. 02. 28. 26

Félautonóm rendszer Rendszermodell (fosszilis bázis)

Félautonóm rendszer Üzemviteli stratégia 1. önellátó-terheléskövető 2. alapüzemű 3. (környezetfüggő)

Üzemviteli stratégiák • Önellátó-terheléskövető stratégia előnyei: – energiahordozó mennyiség a fogyasztással arányos, – a szennyezőanyag kibocsátás alacsony értéken tartható, – tartalékképzés, – a segédanyagok költségei kisebbek, – kisebbek az energiahordozó kereskedelemmel járó adminisztrációs és egyéb terhek, – a villamos hálózat alacsonyabb feszültségszinten olcsóbban kiépíthető, – a villamos átviteli és biztosítóberendezések olcsóbbak.

Üzemviteli stratégiák • Önellátó-terheléskövető stratégia hátrányai: – tranziensek következtében az elhasználódás nő, a maradó élettartam és a megbízhatóság csökken, – a karbantartási költségek magasabbak, – a kihasználtság alacsony, – igen pontos menetrend-tervezést tesz szükségessé, – menetrendtől való eltérés esetén a vételezés többletköltséget eredményez.

Üzemviteli stratégiák • Alapüzemű stratégia előnyei: – a folyamatos üzem nagyobb megbízhatóságára, – a termelt többlet energia értékesítéséből származó bevétel fedezi a többlet gázfogyasztás költségeit, – a karbantartás előre tervezhetővé válik, – kiszámítható (tervezhető) menetrend, – az átállás nem igényel beruházást (abban az esetben, ha a hőkiadás nem korlátozott).

Üzemviteli stratégiák • Alapüzemű stratégia hátrányai: – nagyobb kihasználtság több karbantartás (!), – az üzemeltetés költségei (segédanyagok) növekednek, – több szennyezőanyag kibocsátás, – hőkiadási problémák.

Ellátásbiztonság • Célkitűzés – minden időpillanatban megfelelő mennyiségű és minőségű energia(hordozó) szolgáltatása. • Jellemzés, értékelés – mennyiség, – minőségi paraméterek, – megbízhatóság (kiesési valószínűség, üzemszünet stb. )

Ellátásbiztonság • Az ellátásbiztonság komplexitása – energiaellátás összetett rendszerben – korlátozott helyettesíthetőség – rendszerelemek eltérő megbízhatósága – kockázatok: • bemenő (primer) energiahordozó rendelkezésre állása • rendszer(elemek) megbízhatósága – primer eh. rendelkezésre állás diverzifikáció – megbízhatóság karbantartás

Ellátásbiztonság • Az ellátásbiztonság komplexitása (folytatás) – ellátásbiztonság gazdaságosság (beruházás!) – fogyasztói érzékenység (mennyiség, minőség, rendelkezésre állás) – ellátásbiztonság szintje függ az energiahordozótól – tárolhatóság, készletezhetőség

Félautonóm rendszerek ellátásbiztonsága Befolyásoló (meghatározó) tényezők: – a vezetéken érkező energiahordozók rendelkezésre állása; – az energiaátalakító technológiai berendezések rendelkezésre állása; – az elosztóberendezések és átviteli hálózat megbízhatósága.

Energiaellátási megoldások A: autonomuos B: buyer

Energiaellátási megoldások • Legolcsóbb: B • Minimális környezetterhelés: B • Leg megbízhatóbb: AB

Energiaellátási megoldások Értékelési módszer: 1. igényfelmérés 2. technológiai alternatívák (műszaki terv) 3. célfüggvény: éves összköltség (minimum!) beruházás energiahordozó szállítás externáliák árbevétel (-) primer támogatás energiahordozó (-) kiesések

Energiaellátási megoldások Értékelési eredmény (elvi) legjobb legkevésbé jó