ENERGETIKAI SZAKKOLLGIUM A hatkony energiagazdlkods rdek s ktelessg

ENERGETIKAI SZAKKOLLÉGIUM A hatékony energiagazdálkodás érdek és kötelesség - az energiahatékonyság növelési lehetőségei Larry GOOD – lgood@goodllc. com dr. ZSEBIK Albin - zsebik@energia. bme. hu Budapest, 2010. október 14.

A hatékony energiagazdálkodás – érdek ÓVJUK MEG A TERMÉSZETBEN KIALAKULT EGYENSÚLYT !

A hatékony energiagazdálkodás – kötelesség ÓVJUK MEG A TERMÉSZETBEN KIALAKULT EGYENSÚLYT !

Előadás témái • Energia árak, felhasználás • Az energia értéke • Veszteségek csoportosítása • Energiahatékonysági mutatók • Példák a hatékonyság növelésre

Földgáz árak változása Magyarországon 1980 -2004 (HUF) Energiagazdálkodás !

Földgáz árak változása Magyarországon 1991 -2010 Energiagazdálkodás !

Az árak változásának becslése Évek Fogyasztói árváltozás CPI 2007. 2008. 2009. 2010. 2011. 2012. 2013. 2014. 2015. 2016 2017 % CPI index 1, 000 1, 045 1, 082 1, 109 1, 131 1, 153 1, 176 1, 200 1, 224 1, 248 1, 273 Földgáz árváltozás - lakossági 6, 00 5, 00 4, 00 3, 50 3, 50 Földgáz árindex - lakossági 1, 000 1, 060 1, 113 1, 158 1, 198 1, 240 1, 283 1, 328 1, 375 1, 423 1, 000 Földgáz árvált. - nagyfogyasztói % Földgáz árindex nagyfogyasztói Villamos energia ár változása Villamos energia árindex 4, 50 3, 50 2, 00 2, 00 2, 00 2, 00 1, 000 1, 045 1, 082 1, 109 1, 131 1, 153 1, 176 1, 200 1, 224 1, 248 1, 273 % 4, 50 3, 50 2, 50 3, 00 3, 00 4, 50 1, 000 1, 045 1, 082 1, 109 1, 131 1, 153 1, 176 1, 200 1, 224 1, 248 1, 273

Magyarország energiafelhasználásának változása az elmúlt években

A nemzetgazdasági szintű energiafelhasználás ágazatonként a 2000. évi adatok szerint

Az energia értéke Az “érték” legáltalánosabb megfogalmazásban valaminek az a tulajdonsága, amely a társadalom és az egyén számára való fontosságát fejezi ki. A “pénz értéke” annak a viszonynak a kifejezése, hogy a pénz milyen árumennyiséggel fejezhető ki. Az “energia értéke” a felhasználhatóságát, a tetszőleges energiaformává való átalakíthatóságát jellemzi.

Exergia és anergia Legyen az energia (W) tetszőleges formává, így munkává is alakítható része az exergia (E) (ex ergon = a munka ami kinyerhető), a nem átalakítható része anergia (A). W=E+A Hővel (hőenergiával) kapcsolatban is megállapítható, hogy két egymástól elkülönített részre bontható és korlátoltan alakítható át.

Az energia értéke A táblázat 100 k. J/kg hő értékét mutatja (eq, exergia) különböző rendelkezésre állási hőmérsékleten (t), tk=15 °C környezeti hőmérséklet esetén.

Energia veszteségek Az energiaveszteségek különböző szempontok szerint csoportosíthatóak: • az egyik csoportosítás szerint a veszteségek lehetnek minőségi és mennyiségi veszteségek • a másik csoportosítás szerint közvetlen és közvetett veszteségek

Hőcsere exergia folyamábrája (minőségi veszteség)

Egy gőzrendszer energiafolyam ábrája (mennyiségi veszteség)

Energiahatékonysági mutatók • Hatásfok • Hatásosság • Hatékonyság • Fajlagos energiafelhasználás • A rendszer fajlagos hozama

Hatásfok Az üzemviteli elemzés fontos értékmérője: ahol: η - hatásfok ( 0 < η < 1 ) Ebe - a folyamatba bevitt energiamennyiség Eki - a folyamatból kivett / nyert energiamennyiség Eveszt - a folyamat során elvesző energiamennyiség

Hatásosság A gazdálkodásra jellemző mutató, ami a lehetséges minimális energia-felhasználáshoz viszonyítja a tényleges állapotot: ahol: Etény - egy adott pillanatban ténylegesen felhasznált primer energia Emin - az ugyanekkora fogyasztás mellett minimálisan szükséges primer energia

Hatásosság Az ellenőrző felülettel körülzárt rendszerünkben valamilyen, számunkra hasznos paraméter megváltozását viszonyítja az elméletileg lehetséges legnagyobb változáshoz. Az egyik legismertebb hatásosság fogalom a hőcserélők Bosnjakovič-féle -tényezője, ami a hőcserélőben létrejövő legnagyobb tényleges hőmérsékletváltozást viszonyítja az elméletileg létrejöhető legnagyobbhoz, azaz a két közeg belépő hőmérsékletének különbségéhez: ahol az „ 1” index a kisebb, a „ 2” index a nagyobb vízértékáramú közegre utal.

Energiahatékonyság – 1. Általános megfogalmazásban: A termelési értékhez viszonyított energiaköltség, vagy ennek reciproka az ún. energia hatékonyság Műszaki szempontból: A hatékonyság azt mutatja meg, hogy egy technológiai paraméter eléréséhez mennyi energiabevitelre van szükség.

Energiahatékonyság – 2. gyártó sor: földgáz tüzelésű kemence:

Energiahatékonyság – 3. mezőgazdasági alkalmazás: soktermékes vállalatnál:

Fajlagos energiafelhasználás – 1. Az energetikai folyamatokban a felhasznált energiamennyiséget, E és a folyamatra jellemző, az energiafelhasználást befolyásoló mérőszám (technológiai mutató), T hányadosa e = E/T dimenzióját E és T dimenziója határozza meg. A téglagyártás fajlagos hőenergia szükséglete pl. : 1, 25 -1, 88 MJ/kg.

Fajlagos energiafelhasználás – 2. Az energiagazdálkodás műszaki és szervezési színvonalának egyik fontos mutatószáma. Legfontosabb rendeltetése: • adott energiafogyasztó különféle időpontbeli vagy időszakbeli energiagazdálkodási üzemállapotainak összehasonlítása, • adott energiafogyasztó energiagazdálkodási üzemállapotainak összehasonlítása más – ismert, hasonló felépítésű – energiafogyasztó üzemállapotával • adott energiafogyasztó energiaszükségleti tervezése • létesítendő energiafogyasztó energiaszükségletének tervezése

A rendszer fajlagos hozama A legegyszerűbb mutatószámítása: ahol: A s - a szolgáltatott energiáért kapott árbevétel KE - a vételezett energiáért kifizetett költség

Energiahatékonysági technikák – 1. • Legkisebb költség tervezés ( LKT ) / Least-Cost Planning (LCP) / Minimalkostenplanung • Integrált forrás gazdálkodás (IFG) / Integrated Resource Planning (IRP) / Integrierte Ressourceplanung • Kereslet gazdálkodás (KEG) / Demand-Side Management (DSM) / Nachfragemanagement • Kínálat gazdálkodás (KÍG) / Supply-Side Management (SSM) / Angebotsmanagement

Energiahatékonysági technikák – 2. • Kapcsolt hő- és villamosenergia termelés / Cogeneration / Kraft- Wärme Kupplung • Fűtés/hűtés összekapcsolása / Integration of Heating and Cooling / Integration der Heizung und Kühlung

Közvetlen hőtermelés energiafolyam ábrája

Kapcsolt energiatermelés energiafolyam ábrája

A kapcsolt hő- és villamosenergia termelés létesítése energetikai és környezetvédelmi szempontok miatt előnyös. Kedvezőtlen gazdasági környezetben háttérbe szorulhat.

A gázmotoros energiatermelés

A tüzelőanyag hasznosítása t-Q diagram Hatásfok t tmax sugárzás Qbe (Hf) Qh füstg. veszteség harmatpont Qv füstgázveszteség (Ha) - el nem égett tüzelőanyag veszteség - falazati veszteség Q

A füstgáz veszteség

Éves hatásfok

A nyomás és a túlhevítés hatása a gőz szállítóképességére 3050 280 � C 3000 • A telített gőz entalpiája fojtással csak kis mértékben változik • A túlhevítés hatására kis mértékben nő az etalpia, de hõmérsékletnőnek a veszteségek is változtatás 4 -5% • A kondenzvíz hőmérsékletének csökkentése akár 20 nyomás 30 % -al növelheti az entalváltoztatás 1 -2% piakülönbséget 260 � C 240 � C 2950 220 � C 2900 200 � C 2850 180 � C 2800 160 � C 2750 Telített gõz 140 � C 2700 2 3 4 5 6 7 8 9 p bar 10 11 12 13 14 15 16

Különböző átmérőjű nyíláson kiáramló gőz vesztesége a gőznyomás függvényében

Hőtárolás – nagy vízterű kazánokban 2008. augusztus 5 -6.

Energiagazdálkodási megfontolások E=P t. k. Wh A villamos teljesítmény (P, k. W) csökkentése Az üzemidő ( t, h ) csökkentése

A fojtásos és a megkerülő ágas szabályozás veszteségei: P ↓ - hajtás

A végponti szabályozással elérhető nyomáskülönbség csökkenés szemléltetése: P ↓ - hajtás

Üzemidő csökkentés lehetőségei t ↓- hajtás Fűtési menetrend optimalizálás Fölösleges hajtások kikapcsolása HMV keringetés éjszakai szüneteltetése

Beépített teljesítmény csökkentése: P↓ - világítás

Beépített teljesítmény csökkentése: P↓ - világítás Nagy fényhasznosítás Jó hatásfokú és megfelelő kivitelű lámpatestek Kis veszteségű előtétek alkalmazása Rendszeres és tervszerű karbantartás Belső terek felületi kialakításának lehetősége A természetes fény kedvező hasznosítása

Üzemidő csökkentés lehetőségei: t csökkentése - világítás „Rugalmas” kialakítás általános és a kiemelő helyi szintű világítás alkalmazása a lámpatestek kapcsolása, kézzel, fénykapcsolóval vagy mozgásérzékelővel, ill. programozottan a szükséges megvilágítási szint lépcsőzetes, illetve folyamatos üzemű, egyéni igényeknek megfelelő kézi szabályozása,

The Batıenerji Power Plant Energy Audit by Larry Good, CEM, CEA, BEP, CSDP October 2010

• The Power Plant 45 MW combined cycle - 6 x 5 MW gas turbine gensets - 1 x 15 MW steam turbine genset • 2008: - Produced 364 GWh elec. energy - Consumed 855 GWh nat. gas energy - Efficiency = 42. 6%

• • • The Energy Audit 2009 Goal: Increase efficiency by 1%. Managed to find 0. 8% possible improvement. Recommended 8 specific ECMs - Power production - Internal consumption Total predicted investment: 316, 000 EUR Total predicted annual savings: 209, 000 EUR Discount rate = 10% IRR = 66% All ECMs save more than they cost in life cycle.

Summary Table

Internal Load Cooling Tower Pump VFDs • 3 x 110 k. W running at constant full speed. • Cube law

Internal Load Feedwater Pump VFDs Pump setpoints: • 70 bar HP, 20 bar LP • Need only 55 bar, 8 bar Compressed Air • 7 air leaks • 5 k. W waste Lighting Lights always on: • Occupancy sensors • Photocells

Internal Load Waste Heat Recovery Wasted energy from GT oil cooler & required Energy O. Arslan 21 Apr 2009 heating energy at BATIENERJİ ( k. Wh) 140, 000 120, 000 100, 000 80, 000 60, 000 40, 000 20, 000 0 Jan. Feb. Mar. Apr. Wasted energy May Jun. Jul. Available and useful energy Aug. Sep. Oct. Nov. Dec. Time (mo) • Turbine bearings reject much more heat than control house needs. • Use waste for space heat and DHW.

Power Production Steam Traps • Very important wherever have steam system. • Only 5 bad traps at Batıenerji Insulation • 12 steam fittings • 74 m of condensate pipe • 18 duct flanges

Power Production HRSG Cleaning The Grand Prize!

Power Production HRSG Cleaning • Years ago burned fuel oil for a short time. • No maintenance ever done on HRSG. • 3% power loss at steam turbine.

Power Production HRSG Cleaning This measure alone • Reduces 1180 tons/yr of CO 2 emissions (whole project: 1630 tons/yr) • Saves 140, 000 EUR/yr (whole project: 210, 000 EUR) • Feasibility: – NPV = 834, 000 EUR (whole project 1. 7 M EUR) – IRR = 69% – SPB = 1. 4 yr

Negyedére csökkentettük egy épület energiafelhasználását – a SOLANOVA projekt dr. Zsebik Albin – Czinege Zoltán – Csata Zsolt

Előzmények A nagyarányú iparosított technológiával épült lakóépület állomány Közép- és Kelet-Európában felújításra szorul A felújítást mind az épületszerkezeti, mind az épületgépészeti rendszerek igénylik Példák vannak elhamarkodott, – a költségek alacsony szinten tartását elsődleges szempontnak tekintő - felújításokra Korábbi nemzetközi együttműködés

Felújítási koncepciók Két ellentétes koncepció: Műszakilag optimális és hosszú távon fenn-tartható, a környezeti szempontokat is figyelembe vevő koncepció – komplex felújítás Pénzügyi korlátokhoz igazodó koncepció – fokozatos felújítás: hosszú távon jóval költségesebb

A projekt célja Optimális, energiatudatos épületfelújítási módszerek kidolgozása Optimális koncepció kialakítása a Németországi eredmények és tapasztalatok felhasználásával Panelépület ultra-alacsony energiafelhasználású vagy passzív épületté alakítása (15 - 45 k. Wh/m 2) Napenergia hasznosítása melegvíz termelésre (és fűtésre) Szociológiai kutatások a lakók megelégedettségének és igényeinek vizsgálatára (komfort, egészség, anyagi és finanszírozási lehetőségek)

Az épület várható ill. tényleges hőfelhasználása

A felújított épület várható hőfelhasználása

A kiinduló állapot

Tető szigetelés

Szigetelés : korábban - most

A korábbi és az megvalósított radiátor bekötés

Tervezett megoldások

2+1 üvegezésű ablakok árnyékolóval

Hővisszanyerős szellőztetés – 1.

A napkollektorok elhelyezése 1. változat Megvalósult =>

SOLANOVA ház 2008. évi energiafogyasztása Figyelem a HMV/fűtés arányára

A fűtési hőfelhasználás havi bontásban

A fűtési hőfelhasználás a felújítást követő négy fűtési időszakban

Napenergia hasznosítás 2007 -ben 546 [k. Wh/m 2/év], 2008 -ban 258 [k. Wh/m 2/év]. 2009 -ben 453 k. Wh/m 2/év volt. A tervezett érték, hasznos felületre vetítve 686 k. Wh/m 2/év volt

Az éves energiafelhasználás 2005/2006 fűtési idényt követő években rendre 1691 GJ, 1901 GJ, 1820 GJ és 1813 GJ volt, ami 78, 7%, 88, 4%, 84, 6% és 84, 3% fűtési megtakarítás 2006 2007 2008 2009 Fűtés, GJ/év 329, 6 257 269 270 HMV, GJ/év 302, 7 314 340 292 Összesen, GJ/év 632, 3 571 609 562 Együttes megtakarítás % 76 78 77 79 Év

A visszahatás - a 10 -es házszám, 2008. január 6.

A visszahatás – a 10 -es házszám, 2008. július 7. Szellőztetés

Javaslatok a korszerűsítéshez Komplex felújítás Szigetelés vastagság: fal 16 cm, pincefödém 10 cm tető 30 cm. Kétcsöves - lehetőleg vízszintes elosztású - radiátoros fűtés szigetelt felszállókkal ill. összekötő vezetékekkel. Lakás ablakok: D és Ny: 2+1 üvegezés, árnyékolás, U = 1. 1; É: 2 -üvegezés, U = 1. 4. Földszinti ablakok: U = 1. 4. Lakásonkénti, legalább 82 %-os hő visszanyerővel ellátott szellőző berendezés. A fogyasztáshoz jól illesztett napenergiával történő HMV termelés.

Amivel számolnunk kell: Az panel technológiával kialakított távfűtött épületek alacsony hőszükségletűvé történő átalakítása hatással lesz az ország energiagazdálkodására és a távfűtésre. A hatás egyrészt a hőszükséglet és hőfelhasználás csökkenésén keresztül, másrészt a szekunderköri névleges hőmérsékletek csökkenése által fog megnyilvánulni. Ha a felújítás napenergia hasznosításával is párosul, nyáron a használati melegvíz termelés nagy része napenergiával fog történni. A napenergiával történő HMV termelés a nyári kapcsolt hőés villamos energia termelés gazdaságosságát fogja csökkenteni, ezért a két környezetkímélő energiatermelési forma egymás versenyképességét csökkenti

Amit eredményezhet: Szigetelő anyag, nyílászárók, szellőző berendezések, napkollektorok hazai gyártásának fellendítését. Az építő és szerelőipar fellendítését. Jelentős mértékű energiafelhasználás csökkenést. A napenergia hasznosítás növelését. A meglevő kapacitások távhőszolgáltatás bővítését. A foglalkoztatás növelését. kihasználásával a

Energetikai Felügyelő és Irányító (Információs) rendszerek (EFIR) • Célja: A termelési költségek csökkentése az anyag és energiagazdálkodás hatékonyságának növelésével. • Módja: Az energia termelő, szolgáltató és felhasználó rendszerek és alrendszereik on-line irányítása (vezérlés és szabályozás) mellett az üzemvitel rövidés hosszútávú tervezése, az üzemviteli adatok gyűjtése, tárolása és rendszeres értékelése.

Az EFIR tevékenységének csoportosítása

Az EFIR eredményének területei: • teljesítménygazdálkodás – lekötött max. és min. követése • energiagazdálkodás – kedvező időben történő felhasználás. A teljesítménygazdálkodás célja: A csúcsteljesítményigény csökkentése és a szerződésben rögzített teljesítménytartás az üzemvitel tervezésével és a felügyelő rendszer segítségével. A teljesítménygazdálkodás módja: A felügyelő rendszer segítségével az üzemvitelt úgy irányítják, hogy az energiaigény a tervezett és lekötött teljesítmény alatt, a meghatározott tartományban maradjon.

Tennivalók: A hatékony tüzelőanyag- és energiagazdálkodáshoz több szinten, - kinek-kinek a maga helyén - kell hozzájárulni. Feladata van • a gazdaságpolitika alakítóinak (törvény- és rendelet-alkotóknak) • az energiatermelőknek és -szolgáltatóknak (közgazdászoknak, műszakiaknak) • a fogyasztóknak Hol vannak az energetikusok?

A gazdaságpolitika alakítóinak – 1. Fel kell vállalniuk a vezetékes energiahordozók költség- illetve értékarányos árainak, valamint a reális lakossági és nagyüzemi árarányoknak a kialakítását. A jelenlegi helyzet a fogyasztásra, s nem a takarékoskodásra ösztönöz. A fogyasztókat megkülönböztetett módon terheli, és meggondolatlan - a hosszú távú érdekekkel ellentétes - beruházásokra ösztönzi.

A gazdaságpolitika alakítóinak – 2. Tanulni kell az elmúlt évek hibáiból, körültekintőbben, a szakmai vélemények nagyobb figyelembevételével kell eljárni a gazdasági környezet alakításában. Arra kell törekedni, hogy a hatályos jogszabályok stabilak legyenek, a hosszú távú tervezés alapjául szolgáljanak, ezért a törvény és rendeletalkotást megelőzően részletes hatástanulmányokat kell készíteni.

Az energiatermelőknek és -szolgáltatóknak Fel kell ismerniük, hogy az energiaszolgáltatásban résztvevő felek – termelő, szolgáltató és fogyasztó – kölcsönösen egymásra utaltak, csak az alrendszerek együttes korszerűsítésével valósítható meg az energiatakarékos és környezetkímélő szolgáltatás. A kölcsönös érdekek szem előtt tartásával szervezniük és segíteniük kell a fogyasztói rendszerek korszerűsítését. A biztonságos és folyamatos üzemvitel mellett, az energiahatékonysági technikák alkalmazásával a primér energiahordozók hatékonyabb felhasználására, a belső tartalékok feltárásával költségeik csökkentésére kell törekedni.

A fogyasztóknak Saját érdekükben kell megismerniük az energiafelhasználás csökkentését eredményező intézkedéseket, kezdeményezniük és támogatniuk kell azok megvalósítását. A hatékony energiagazdálkodás – érdek és kötelesség

Alacsony ár, Nagy támogatás, Kis érdekeltség, Kis teljesítmény. Magas ár, Kis támogatás, Nagy érdekeltség, Nagy teljesítmény. Forrás: Stróbl

A hatékony energiagazdálkodás – érdek és kötelesség Szem előtt kell tartanunk, hogy a halogatásnak ára van, és ez nemcsak kiadásainkat növeli, hanem a természet egyensúlyának megbomlásához is vezethet.

A energiahatékonyság növelésének lehetőségei Szem előtt kell tartanunk, hogy a halogatásnak ára van, és ez nemcsak kiadásainkat növeli, hanem a természet egyensúlyának megbomlásához is vezethet.

A halogatásnak ára van ! Köszönjük a figyelmet ÓVJUK MEG A TERMÉSZETBEN KIALAKULT EGYENSÚLYT !