Az energiarendszerek jellemzői, hatékonysága és auditálása

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

Qq

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!

bukibt@t-online.hu