Az energiarendszerek Az energiarendszerek jellemzői, hatékonysága jellemzői, hatékonysága és auditálása és auditálása Dr. Büki Gergely MMK Energetikai Tagozat továbbképzése Mérnök Kamara Nonprofit Kft, 2014. szeptember 19.
Dec 30, 2015
Az energiarendszerek Az energiarendszerek jellemzői, hatékonyságajellemzői, hatékonysága
és auditálása és auditálása
Dr. Büki Gergely
MMK Energetikai Tagozat továbbképzése
Mérnök Kamara Nonprofit Kft,
2014. szeptember 19.
Energiarendszerek
EnergiarendszerEnergiarendszer
Végenergia-felhasználás F
Primerenergia-felhasználás G
Megújulóenergiák
U
SzénKőolajF öldg áz Atom
Háztartás Ipar Kö zlek edés
Villany TávhőTüzelőanyag Üz emanyag
Energiaátalakitás Erőm űvek , fűtő műv ek, fűtőerőmű vek,
fin omítók stb.
Vezetékes energiae llátások
Primer energ iahordozók
Szekunder energiahordozók
V
Szo lgáltatás
G
VG
VF
F
G
F
F
Országos és települési energiarendszerOrszágos és települési energiarendszer
Országos végenergia-felhasználás, F O Végenergia-felhasználás, F
Primerenergia-felhasználás, G
Szén Kőolaj FöldgázAtom
Táv hő Táv hőTüze lőanyag T üzelőany agÜz emanyag
Országos energiaátalakítás
Energiaátalakítás
Erőművek, fű tőmű vek , fűtőer őművek ,fin omí tók stb .
F űtőművek , fűt őerő művek,h őszi vatty úk stb.
Meg újulók, G UMegújulók Foss zilis (földgáz) , G F
V illam osener gia
Vi llamosenergi a
Közlekedés, háztartások, in tézmények, vállalkozások Háztartások , intézmények , vá llalkozások
Országos primerenergia-felhasználás, GO
TELEPÜLÉS ENERGIARENDSZERE
VE RE
beE
kiE
impEORSZÁGOS ENERGIARENDSZER
Település hőellátásaTelepülés hőellátásaTelepülés hőellátása, Q
Meleghő-igények, Qm Hideghő-igénye k, Qh
Fűtés HMV termelés Technológia
QQQ
f
HMV
m ip
Háztartási HG Klímaberendezés Technológia
QQQ
HG
KL
h ip
Egyedi , Qme
Egyedi, Qh e
Távfűtés, Qmtáv
Távhűtés, Qh táv
Megújuló, GU Fosszilis, G F
Primerenergia-felhasználás, G Villamosenergia-felhasználás, E
K
FM FE
AHAH AHVF KH
GU GF E
HS
Hulladék, G H
GH
f ff h
GM-HS
KQ VFQ F MQ FEQ
FEQ
GMQ
FEE
FEE
HSE VFE KHE
hAHQ hAHQ hKHQ
KG F EG GMG AHGA HG FMG
hGMQHSQAHQ
AHQKg AHg HSy hAHq hK HyhAHgVFy
FMgG Mg FEg
Energiarendszer és az energetika Energiarendszer és az energetika fő feladataifő feladatai
Rendszerszemlélet:Energiarendszer: termelés-szolgáltatás-fogyasztásGazdaságosság – a költségek jelenértéke alapján
Az energetika fő feladatai:
1. Fogyasztói energiatakarékosság, energiaigények
2. Az energiaellátás energia- és költséghatékonysága
3. Optimális energiastruktúra, beleértve a megújulók, hulladékok hasznosítását
Energiaigények, energiatakarékosságEnergiaigények, energiatakarékosság
Település végenergia-felhasználása, F
Villam osen ergi a, E
Vi llam osen ergi a, IE
Tüzelőanyag, TTávhő, Q
Tele pülés ener giaigénye, I
Hő ( meleg/h ideg), IQ
EQ TQTE
Energiaigények, energiatakarékosságEnergiaigények, energiatakarékosság
A település energiaigénye (hasznos energia)
A település végenergia-felhasználása
A település energiafelhasználásának hatásfoka
TQEF
QE III
TQE
II
F
I
QEF-I
Település energiaellátó rendszereTelepülés energiaellátó rendszere
Település végenergia-felhasználás a, F
Település primerene rgia-felhasználása, G
Vi llamosen ergia, E
Tüzelőanyag , T
M egújulók, GUFosszil is energiák, GF
T ávhő, Q
FE FM
HS
KE
VERE
Hatékonyságnövelés eszközei és Hatékonyságnövelés eszközei és hatásfokahatásfoka
Az energiahatékonyság-növelés eszközei
jobb hatásfokú berendezések,
kapcsolt energiatermelés,
hőszivattyús hőtermelés.
Az energiahatékonyság hatásfoka
VER
VERUF
G-F
E
GG
TGE
G
F
Optimális primerenergia-struktúra Optimális primerenergia-struktúra célfüggvényeicélfüggvényei
Minimális primerenergia-felhasználás
Minimális primerenergia-költség
Minimális környezet/klíma-szennyezés
min!VER
VERUF
E
GGG
min!GG ii pGC
min! CO2CO2 ii eGE
Optimális primerenergia-struktúraOptimális primerenergia-struktúragyakorlati kérdéseigyakorlati kérdései
• Földgáz: túlsúly, földgázkiváltás• Szén: korszerű szénerőmű, környezet,
szénbányászat-munkahely• Atomenergia: Paksi Atomerőmű, Paks 2• Vízenergia: kudarc és tabutéma• Megújuló: mindent megold – pótcselekvés
Energetikai-társadalmi-politikai szemlélet, közmegegyezés, együttműködés!
Energiák, az energiaátalakítás jellemzőiEnergiák, az energiaátalakítás jellemzői
Intenzív jellemző
Extenzív jellemző
Energiák:Hő-- meleghő, fűtés-- hideghő, hűtésMechanikai munkaVillamos energiaKötött energia (primer)
Q = TS = Tmshőközlés +
hőelvonás --W = pVE = Q
G = m c2
T
p
S
VQ
Energiaátalakítás jellemzői:Hőtermelés fajlagos primerenergia-felhasználása g = G / Q =1/Hőtermelés fajlagos villamosenergia-felhasználása y= E / QVillamosenergia-termelés fajlagos primerenergia-felhasználása gE = G/E = 1/E
STHG
mhHG
Energiatermelés, -ellátásmutatói
Kizárólagos villamosenergia-termelés, Kizárólagos villamosenergia-termelés, KEKE
Erőműtípusok:
G
G
G
Gőzerőmű
Gázturbina
Gáz/gõzerõmû
E E
E
G
V
E
KE
GGKE G
KEKE
1
p
E
pGk
E
Gg
Kizárólagos hőtermelés, Kizárólagos hőtermelés, KK
Kazántípusok:
K
KK G
Q
a) c)b)
GKGK
GK
QK
QKQK
V
GKQK
E
KK
K
EKKbrK
yg
Q
/EGg
K
G
K
GKK G
KK
KK
1
p
Q
pGk
Q
Gg
Kompresszoros Kompresszoros (HS)(HS) és abszorpciós és abszorpciós hőszivattyúk hőszivattyúk (AH)(AH)
Kompresszoros hőszivattyú:
EfHS
HSHS
1
Q
Gg
fGAH
AHAH
1
Q
Gg
Abszorpciós hőszivattyú:
H S
H Sf E
Q
EHS
( )Qa
QHS
EHS
QHS
aQ
GAH
QGAH
QAH
QAH
Qa
( )Qa
AH
AHfG G
Q
Hőszivattyús hőtermelés fajlagos Hőszivattyús hőtermelés fajlagos primerenergia-felhasználása primerenergia-felhasználása
02 3 4 5
0,5
1,0
1,5
0,6
0,50,4
f
gK1,25
1,1
0,95
Kaz
án
biokazán
gázkazánkondenzációskazán
gHS30E ,
Villamos fűtés, Villamos fűtés, VFVF
Energiafolyamat:
1VF
VFVF
Q
EyEVF
QVFQVFEVF
EE
VF
VF
VFVF
1
y
Q
Gg
Fűtőműves távhőellátás, Fűtőműves távhőellátás, FMFM
Kapcsolás
FM
FMFM G
Q fFM
vf
Q
Q
fFM
szsz
Q
Ey
GFM
EszQv
QFM
QFM f
E
sz
FM
f
f FM
E
szFM
f FM1
y
Q
EG
g
Kapcsolt energiatermelés, Kapcsolt energiatermelés, kpkp
Energiafolyamat:
V
G FE
G FE
E FE
E FE
Q FE
Q FEFE
FEQ
FE
FEE
FE
FE
FE
F EFEm
G
Q,
G
E
Q
E,
G
EQ
E
E
QEmFE
E
FEFE
kpQ 111
Q
EG
g
Kapcsolt hőtermelés fajlagos Kapcsolt hőtermelés fajlagos primerenergia-felhasználása (a)primerenergia-felhasználása (a)
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
0,30
0,33
E
0,27
0,24
Földg áz
Biomassza
84,0m
0,45
0,50
0,55
0,60
82,0m
kpQg
Kapcsolt hőtermelés fajlagos Kapcsolt hőtermelés fajlagos primerenergia-felhasználása (b)primerenergia-felhasználása (b)
0
0
0,2 0,4 0,6
0,6
0,8
0,8
10
0,2
0,4
0,6
0,8
0,5
0,7
0,9
Q
1EE /
kpQg
1,2
1,4
1,0
0,3 0,1
0,4 0,2
Fűtőerőműves távhőellátás, Fűtőerőműves távhőellátás, FEFE
Kapcsolás
FE
FEFEm
G
EQ
F E
F E
Q
E
fFE
vf Q
Q
fFE
szsz
Q
Ey
EszQv
EFE
QFE
QFE f
GFE
E
szf
EmFEf
E
sz
E
FEFE
f FE )1(1
y
Q
EEG
g
Gázmotoros-hőszivattyús távhőellátás, Gázmotoros-hőszivattyús távhőellátás, GM+HSGM+HS
Kapcsolás:
G MQG M GQ
G MEG M GW GMfH S WQ
ffGM
vf Q
Q
fGM
szsz Q
Ey
EszQv
QGM QHS
WGMGGM
QGM f
E
szf
EfQf GM
E
szGM
f GM )(11
y
Q
EG
g
Kompresszoros hűtőgép, Kompresszoros hűtőgép, KHKH
Energiafolyamat:
KH
KHh E
Q
( )Qk
EKH
QKH
Qk
EKH
QKH
E
KH
EhKH
KHKH
1
y
Q
Gg
Hőszivattyú és hűtőgépHőszivattyú és hűtőgépmagyar és angol energetikai mutatóimagyar és angol energetikai mutatói
Hö
sziv
atty
úH
űtő
gép
Fűtési tényező
Hűtési tényező
Átlagos fűtési tényező
Átlagos hűtési tényező
Coeff icient of Performance
Energy Efficiency Ratio
Seasonal Coefficient of Performance
Seasonal Energy Efficiency Ratio
PQh
h
PQhEER
E
QhSEER E
Qhh
E
Q fSCOP E
Qff
P
Q fCOP
P
Q ff
MAGYAR ANGOL
Gáz- és hőfűtésű abszorpciós hűtőgép, Gáz- és hőfűtésű abszorpciós hűtőgép, AHAH
Gázfűtésű abszorpciós hűtőgép:
( )Qk
( )Qk
A H
hh Q
Q
AH
hGh G
Q
GAH
QAH
Qh
Qh
Q
Qh
Qh
QAH
GAH
QAH h+Q
hAH QG Ghh
AHAH
1
Q
Gg
hh
AHAH
1
Q
Hőfűtésű abszorpciós hűtőgép:
Gázmotoros-hűtőgépes távhűtés,Gázmotoros-hűtőgépes távhűtés, GM+h GM+h
Kapcsolás:
GMEG M GW
G Mhh WQ
h
hG M
vh Q
QhGM
szs z Q
Ey
Esz
QGM QHS
WGM
QGMhQv
GGM
Qh
E
szh
Ehh GM
E
szGM
h GM )(11
y
Q
EG
g
Távhűtés fűtőerőművel és abszorpciós Távhűtés fűtőerőművel és abszorpciós hűtőgéppel, hűtőgéppel, FE+hFE+h
Kapcsolás:
( )Qk
FE
FEFEm G
EQ
F E
FE
Q
E
fAH
vf Q
Q
fAH
hAHh
Q
QfAH
szsz
Q
Ey
EszQv
EFE
QFEGFE QA H f
QAH h
E
szf
Emhh
Q FE
h AH
FEh FE 1
11
yg
Q
Gg
Hűtés és/vagy hűtés
Hűtés Fűtés Fűtés+hűtés
EEE
QhQ h
QfQf
a) b) c)
E
Qhh
E
Qff
E
QQ fhfh
TrigenerációTrigeneráció
G
GMQ
GM
GMP
fQ
hQ
GM
F
H
eT
vT
h eT
h vT
AH
Megújuló energiákhasznosítása
Megújuló energiák hasznosításaMegújuló energiák hasznosítása
VE SzE NE NK BK GE ÜABE
HS
HőVillamosenergia
Üzem-anyag
Megújuló energiák
Biomasszák, hulladékok hasznosításaBiomasszák, hulladékok hasznosítása
Biomassza, hulladékok B
Tüzelő-anyaggyártás
Üzem-anyaggyártás
T ü z e l é s
Fűtőmű Kond.erőmű
FűtőerőműGM
Fűtőerőműgáz, gőz, ORC, Kalina
Végenergia-felhasználás F
Villamos energiaTüzelőanyag Üzemanyag Távhő
G á z t e r m e l é s
Gőzturbinák a Pécsi ErőműbenGőzturbinák a Pécsi Erőműben
Faapríték Bálázott termékek Földgáz
50 MW 35 MW 27 MW
185 t/h 137 t/h 176 t/h 176 t/h
126 °C 66 °C
10 bar/280°C
720
560m
,
,
Külsőhevítésű, Stirling-motorKülsőhevítésű, Stirling-motor
ORC biomassza erőműORC biomassza erőmű
ORC2
2*2’
2’
1”
1’
1
e
v
E
Q
G
T
2
2*2’
1”1’
1
e
v
i rrTS
2S
QS
gSfS
1T
2T
QT
1S
S
i rr2S
Kalina-körfolyamatú biomassza erőműKalina-körfolyamatú biomassza erőmű
22*
2’
1
e
v
irrTS
2S
QS
gSfS
1T
QT
1S
S
irr2S
1r
1f
2RT
1p
2pG2
2*
2’
1
e
v
1r
1f
1p
1p
2p
E
Q
T
Anaeorob biogáz-termelésAnaeorob biogáz-termelés
Elő-fermentor
Utó-fermentor
E
G
Q
QfQh
EH
H
GBG
GGM
QGM
EGMF
QF
B
EF
Trágya
EB
Biogáz-termelés szennyvízbőlBiogáz-termelés szennyvízből
Szennyvíz
Szennyvíz-iszapHíg szennyvíz
Szennyvíz-tisztítás Biogáz-termelés
Tisztitott szennyvíz
Biogáz
Szilárd trágya,komposzt
Trágya
Szennyvíz-sűrítés
Híg trágya,öntözés
Güssingi faelgázosító és erőműGüssingi faelgázosító és erőmű
Fa
Gőz
Elgá
zos
ító z
óna
Tüze
lési
zón
a
Levegő
FagázFüstgáz
Fagáz-szűrő
Fagáz-tisztító
Salak
GM
42
2
222
22
CHH2C
CO2CCO
OHCOOHCO
COHOHC
560
250
Q
E
,
,
Depónia-gáztermelésDepónia-gáztermelés
Gázelvezető cső
CsurgalékvízTömörített hulladék
Takaró réteg
Szigetelés
Védőgát
Biomassza eltüzelése vagy elgázosítása?Biomassza eltüzelése vagy elgázosítása?
1 t
15 GJG =
1 t
15 GJG =
Hõ
12 GJQ =
Biogáz
8 GJG =
Hõ6,8 GJQ = Q = 3,8 GJ
Q = 9,6 GJ
400 m /t
20000 kJ/m
3
3
0,8
0,85
E/Q = 0,25
E/Q = 0,79
El g
ázos
í tás
Tüz
elés
trágya
E = 3,0 GJ = 833 kWh
E = 2,4 GJ = 667 kWh
Q = 9,6 GJ
Q = 3,8 GJ
Gazdaságosság
Tartamdiagram: kihasználási időtartam, Tartamdiagram: kihasználási időtartam, átlagértékekátlagértékek
csQ
G
G
)(Q
cscs
Q
Q
cs
QG
g
)(G
Q
G
G
A
A
B
B
Energiatermelés egységköltségének Energiatermelés egységköltségének jelenértékejelenértéke
Értelmezés
Összefüggés
ejelenérték Energia
ejelenértékKöltségek0 k
min!
1
1
1
1
1
1
0
0
0G
0
0G00
n
i
i
i
mi
n
i
i
i
i
i
....r
E
....r
Cr
B
E
....CBk
Beruházási költségek jelenértéke, Beruházási költségek jelenértéke, interkaláris tényezőinterkaláris tényező
Az interkaláris tényező
.
B
rB
B
Bi
mii
mi
i
i
11
1
0
0
0
Tüzelőköltségek jelenértéke (E = áll.)Tüzelőköltségek jelenértéke (E = áll.)
Energiatermelés jelenértéke, annuitási tényező
Tüzelőköltségek jelenértéke
ln
n E
rr
rEE
)(1
1)(10 .
r
rrn
n
l1)(1
)(1
lln
n pEC
rr
rCC
GG
GG0)(1
1)(1
Energiatermelés egységköltségének Energiatermelés egységköltségének jelenértéke (E = áll.)jelenértéke (E = áll.)
Gcs0
0G00 pg
bi
E
CBk l
0B
0GC
0k
0k
0C
n
0E
0E
év
Statikus és dinamikus megtérülési időStatikus és dinamikus megtérülési idő
0)(1
1)(10m0
m
m
C
rr
rCB
n
n
r
rC
B
n
1
1lg
1lgm
0
m
12
8
4
2
2 4 8 10 12
0,060,07
0,08
0r
m
0
CB
év
mn6
10
Ft/évFtr
0
m B
C
Évi fűtési tartamdiagram kérdőjeleiÉvi fűtési tartamdiagram kérdőjelei
2300
f
f
nyQ
vQ
vQ
c svQ
c svQ
csvQ
vQQ
Q
Q
nyQ
nyQ
b)
a)
Qf a
Qf b
-15 20°C
a
b
kT
nyvf QQQ
Minősítés -audit
Minősítő eljárásokMinősítő eljárások
• Háztartási berendezések energetikai címkézése
• Épületek energetikai tanúsítása
• Energiarendszerek energetikai
auditálása
Energiarendszerek energiatanúsításának Energiarendszerek energiatanúsításának helyzete és kérdőjeleihelyzete és kérdőjelei
• 2012/27/EU-energiahatékonysági irányelv előírja az energiarendszerek energetikai auditálását.
• Hazai helyzet kettős:- az energiarendszerek energiauditálása spontán folyik,- épületek energetikai tanúsítása = energiarendszerek energetikai auditálásával.
• Az energetikai auditálás szabályozása szükséges, törvény vagy rendelet keretében.
• A kormányzatnak feladata és lemaradása van. • Szükséges lenne a szakma és a kormányzat
egyetértése, közös állásfoglalás kialakítása úgy, hogy az egyedi érdekek helyett a közérdek érvényesüljön.
Energiarendszerek energiaauditálásával Energiarendszerek energiaauditálásával szemben támasztható követelményekszemben támasztható követelmények
• Energiarendszerek energetikai auditálása csapatmunka! – Ezt érvényesíteni kell az energiaauditorok kiképzésében, minősítésében, jogosításában, az auditáló csoport összeállításában és munkájában.
• Az energiarendszer energetikai auditálásának az energiaredszer fejlesztését kell szolgálnia! – Együtt kell működnie a fejlesztés energiatervezésével, a kivitelezésével és az üzemeltetésével (ESCO).
• Az energiarendszerek energiaauditálása készülhet állami előírás vagy önként vállalás alapján! – Mindkettő fontos.
Az ESCO-rendszer költségviszonyaiAz ESCO-rendszer költségviszonyai
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 4 15
0
50
100
150
200
Be ruhá zás n élküliév i e nergi akölts égek
Be ruhá zás u táni év i ene rgiakö ltségek
Me grend elő megta karít ása
Vállalkozóhaszn a
Éviköltség
é v
%
Fina nszír ozástörle sztés e
Beruház ásikölts ég
T örle szté sekjelenérté ke
Energiarendszer egybefonódó fejlesztéseEnergiarendszer egybefonódó fejlesztése
Mindegyik tevékenység csapatmunka!
Energetikaiaudit
Energetikaitervezés
Kivitelezés, üzemeltetés
+ +
AZ ENERGIARENDSZER SIKERES KORSZERŰSÍTÉSE
Irodalom: Irodalom: MMK Energetikai SzakkönyvekMMK Energetikai Szakkönyvek
Mérnöki Kamara Nonprofit Kft.
2500 Ft 4465 Ft
Megjelenik2014-ben
Kívánom, hogy az Kívánom, hogy az elmondottakat hasznosítsák,elmondottakat hasznosítsák,
ésésköszönöm megtisztelő köszönöm megtisztelő
figyelmüket!figyelmüket!