Kapcsolt energiatalakts Ellennyoms s kondenzcis ftblokk Gzturbins s

Kapcsolt energiaátalakítás Ellennyomású és kondenzációs fűtőblokk Gázturbinás és gázmotoros hőkiadás

Gőzkörfolyamat fűtőmű + kond. erőmű ellennyomású fűtőerőmű primer energia megtakarítás: 25 azonos tüzelőanyag bázis!

Előnyök és hasznosság A kapcsolt energiaátalakítás legfontosabb előnye a primerenergia-megtakarítás o gazdasági hasznosság: n o olcsóbb energiaellátás társadalmi hasznosság: n n környezetvédelmi előny egészségvédelmi előny ellátásbiztonsági előny fenntartható fejlődés

Lehetőségek o Gőzturbinás - hagyományos - típusok: n n o Gázturbinás - hagyományos - típusok: n n o o ellennyomású gőzkörfolyamattal elvételes, kondenzációs gőzkörfolyamattal egyszerű hőhasznosítással (CHP-GT) összetett körfolyamattal (CHP-CCGT) Gázmotoros Tüzelőanyag-elemes (üzemanyag-cellás) Mikro-gázturbinás - korszerűbb - típus Összetett - korszerűbb - típusok

Ellennyomású hőkiadás A „magyar fűtőturbina” ~0, 5 bar ~1, 2 bar 16 MW

Elvételes-kondenzációs hőkiadás

Összehasonlítás o Elvételes-kondenzációs n n o rugalmas, hő és villamos energia széles tartományban szabályozható; fojtási veszteség, egyfokozatú vízmelegetés → alacsony hatásfok Ellennyomású n n nincs fojtási veszteség rugalmatlan Továbbfejlesztés n n kondenzációs fűtőturbina aszimmetrikus ikeráramú fűtőturbina

Kondenzációs fűtőturbina Szabályozatlan elvétel Fűtési hőcserélők te Tápvízelőmelegítő rendszer tv

Aszimmetrikus fűtőturbina öblítőgőz Fűtőturbina Nagynyomású turbina te Tápvízelőmelegítő rendszer Fűtési hőcserélők Kisnyomású turbinák tv

Fűtőerőmű rendszerstruktúra H T PT . Qü . Q 1 Ellenyomású fűtőerőmű GK E Tr PFE T G Pe önfogyasztás NE GTT . QF TSZ FH 2 FH 1 KSZ SZ KE CSSZ . QFE Q tv te

Fűtőerőmű energiafolyam η m. H H . Qv. H =1 -. Qü T E η m. E = 1 - Pv. E PT η T = 0, 77… 0, 84 PT 0. Qü . = (1 - T ell ). Q 1 T 1 PT = PT 0 h T Q 1 PFE . . = QT QT 0 + (1 - η T )PT 0 . T ell. QT 0 = Q 1 T 1 Q . Qv. Q η m. Q = 1 -. ≈ 1 QT . QFE

Energetikai mutatók Mennyiségi (bruttó) hatásfok: Villamos energetikai „hatásfok”: Hőfejlesztési „hatásfok”:

Energetikai mutatók - 2 Fajlagos villamos energia: Villamos energia arány: fűtőmű Fajlagos hőfelhasználás kond. erőmű

Energetikai mutatók - 3 ka pc s Minden haszon a hőn ka ol t pc s ol t itt m ha ár tá ro ra Minden haszon a villamos energián ss za bb

Értékelés Minden haszon (megtakarítás) a hőre könyvelve: Minden haszon a villamos energián: Szélső pontok: tüzelőhő az egyik termékre terhelve hőre: vill. e. -re:

Értékelés - 2 Tüzelőhő megtakarítás Referencia fűtőmű hatásfok (pl. gázkazán): Referencia kond. erőmű hatásfok: (a VER átlagos hatásfoka, ~35. . 37%) Komplex értékelés kívánatos!

Értékelés - 3 Értékelhető villamos teljesítmény (ellenny. ) Merev kapcsolat a hőigénnyel (ellennyomásúnál): Értékelhető (a villamosenergia-rendszer szempontjából): Általában:

Segédkondenzáció, segédhűtés Cél n n az Pért növelése; Q és P közötti merev kapcsolat feloldása FH 2 pótvíz FH 1 SK tv SH CSGYT visszatérő kondenzátum Tápvízelőmelegítő rendszer Segédkondenzáció Tápvízelőmelegítő rendszer Segédhűtés te

Kondenzációs fűtőblokk T H E GK NE Q 2 KE GTT FH 2 FH 1 Q tv te

Kondenzációs fűtőblokk. . Részleges hőkiadás: QFE/Qkond<1 P P Fojtás pe . Q Gőzfogyasztó szabályozott elvétel p e 1 p e 2 te tv Q mf . . szabályozatlan elvétel

Kondenzációs fűtőblokk. . Teljes hőkiadás: QFE/Qkond>1. m ög torlasztócsappantyú P zárva: ellennyomású üzem nyitva: kondenzációs üzem . Q te tv. mf

Energetikai jellemzők Fajlagos kiesett villamos energia: Fajlagos kiesett villamos energia éves átlagban:

Energetikai jellemzők Értékelhető villamos teljesítmény: Cél: PFE, ért legyen maximális!

Alapfeltételek Legyen megfelelő hőigény! o távhőigény (távfűtés, ipari gőzellátás) o közelhőigény (lakótömb fűtése) o központi hőigény (egy épület hőellátása) o saját, egyedi hőigény: n n n o saját üzem, ipar hőellátása közintézményi hőigény lakossági fűtés és használati melegvízkészítés hűtési igény (abszorpciós hűtőgépekkel)

Üzemeltetési problémák Melyik termék (a hő vagy a villany) szerint irányítsák az energiatermelést, tehát hogyan szabályozzák a kapcsolt energiaátalakítást? o Melyik a „fő” termék (a hő vagy a villany), melyik hoz nagyobb hasznot a tulajdonosnak? o A hő az elsődleges? (ez “értéktelenebb” termék) o A villany az elsődleges? (ára legalább 3 -szor nagyobb) Megjegyzések: A hőigény és a villamosenergia-igény időben általában nem szinkronban változik. A hő tárolható, a villany nem tárolható.

Szabályozás Rugalmasság javítás → vegyes kapcsolás Kondenzációs blokk Ellennyomású blokk P max. üzemi tartomány enzác iós ell en yo má sú kond min. turbinaszabályozás; fojtás; segédhűtés; kazánszabályozás; több fűtési hőcserélő min. max. . Q

Hőtárolás Forróvíztároló beépítése ellennyomású fűtőerőműben

Turbinaszabályozás Turbina-teljesítmény szabályozás elvételes-kondenzációs FE-ben

Turbinaszabályozás Turbina-teljesítmény szabályozás ellennyomású FE-ben

Gázmotor / Gázturbina Alkalmazási tartomány Villamos hatásfok 0, 5 0, 4 GM 0, 3 GT 0, 2 0, 1 0 10 100000 Villamos teljesítmény, k. W

Gázturbinás fűtőblokk Kouvola-i fűtőerőmű, Finnország 115 °C Füstgáz hőcserélő 70 MW KSZ Városfűtés 50 °C 130 MW G Földgáztüzelésű csúcskazánok nyomástartás 95 °C Gázturbina 3 x 16 MW 50 °C Hőtároló 10000 m 3

Gáz/gőz fűtőerőmű Kelenföld 1. ütem

Gázturbinás fűtőerőmű szabályozása

Gázmotoros fűtőerőmű

Gázmotoros fűtőerőmű. Qü Tüzelőanyaggal bevezetett energia: 100% Mechanikai energia: 36 % Hő (füstgáz+hűtővíz+olaj) 62, 5 % Hűtővíz+ olaj Füstgáz 36, 5 % 26 % Veszteség 1, 5 % Sugárzási veszteség 1, 5 % GENERÁTOR Vízhűtésű turbótöltő 10 % FÜSTGÁZ HŐCSERÉLŐ HŰTŐVÍZ HŐCSERÉLŐ Veszteség 0, 3 % PGM Villamos energia 34, 5% . QGM Hasznosítható hő 58, 2 % Veszteségek 4 %

Gázmotoros fűtőerőmű Alkalmazási terület: o Alacsony hőmérsékletszinten történő fűtési hőfejlesztés az egyidejűleg biztosított villamosenergia-ellátás mellett, pl. fedettuszodák, sportlétesítmények, iskolák, kórházak, nagyobb lakónegyedek. o A magas villamosenergia-árak – leginkább közepes méretű üzemeknél – jó lehetőséget teremtenek a gázmotoros fűtőblokkok létesítéséhez. o Nagyobb ipari létesítmények esetében elsősorban a villamosenergia-ellátás az elsődleges az egyidejű hőhasznosítás mellett. o A 2 MWe feletti teljesítményű gázmotorok különösen fűtőerőművi bővítéseknél alkalmazhatók, ha ez együtt jár a fűtőerőműhöz tartozó körzet villamosenergia-önellátásának kiépítésével.

Gázmotoros fűtőerőmű Alkalmazási terület o A forróvizes távhőrendszerek néhány MWt teljesítményű, egész éves üzemű használati melegvíz hőigényének kielégítése gázmotoros fűtőblokkal. o A gázmotoros fűtőblokkok létesítése szennyvíztisztító-biogáz és szemétlerakó depóniagáz hasznosítására mindinkább előtérbe kerülő kérdés. Ennek oka egyrészt a tüzelőanyag lényegében ingyenes rendelkezésre állása, másrészt az elfáklyázás túlzottan nagy károsanyag kibocsátása. A rothasztótornyok fűtése valamint az iszap és az elfolyó szennyvíz kezelése állandó hőterhelést biztosít. o A viszonylag alacsony hőmérsékletszinten rendelkezésre álló termálvizek gázmotor – és esetenként hőszivattyú – alkalmazásával felhasználhatóvá tehetők fűtési célokra.

Mikro-gázturbinás fűtőerőmű

Kiserőművek elterjedtsége, 2003

Rendszerhatások o A kötelező átvételek miatt nagyon megnehezült a villamosenergia-rendszer szabályozása (főleg a kisterhelésű időszakban): n o o Gyakran vissza kell terhelni a Paksi Atomerőmű egységeit – pedig mostanában csak 3 egység működik (gazdaságtalan, nem erre méretezték őket, romolhat az üzemkészségük). Az import – gazdasági okokból – megnőtt, és a piac nem nagyon szereti a kényszereket. Megdrágult a szabályozási energia, és ez az irányzat folytatódni fog (pl. szélerőműépítéssel).

Rendszerhatások - elvárások 1. 2. 3. Szükség van a kapcsolt energiatermelésre, de csak meghatározott mennyiségben. Támogatni kell a kapcsolt termelést, de csak a fogyasztói elfogadhatóság mértékéig. Rendszerelemzés nélkül nem lehet kimutatni a közérdekű hasznosságot.