ENERGETIKAI SZAKKOLLÉGIUM

Az előadások a következő témára: "ENERGETIKAI SZAKKOLLÉGIUM"— Előadás másolata:

1 ENERGETIKAI SZAKKOLLÉGIUM
A hatékony energiagazdálkodás érdek és kötelesség - az energiahatékonyság növelési lehetőségei Larry GOOD – dr. ZSEBIK Albin - Budapest, október 14.

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

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

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

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

6 Földgáz árak változása Magyarországon 1991-2010
Energiagazdálkodás !

7 Az árak változásának becslése
Évek 2007. 2008. 2009. 2010. 2011. 2012. 2013. 2014. 2015. 2016 2017 Fogyasztói árváltozás CPI % 4,50 3,50 2,50 2,00 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 Földgáz árindex - lakossági 1,060 1,113 1,158 1,198 1,240 1,283 1,328 1,375 1,423 Földgáz árvált. - nagyfogyasztói Földgáz árindex - nagyfogyasztói Villamos energia ár változása 3,00 Villamos energia árindex

8 Magyarország energiafelhasználásának változása az elmúlt években

9 A nemzetgazdasági szintű energiafelhasználás ágazatonként a 2000
A nemzetgazdasági szintű energiafelhasználás ágazatonként a évi adatok szerint

10 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.

11 W = E + A 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 megállapítha-tó, hogy két egymástól elkülönített részre bontható és korlátoltan alakítható át.

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

13 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

14 Hőcsere exergia folyamábrája (minőségi veszteség)

15 Egy gőzrendszer energiafolyam ábrája (mennyiségi veszteség)

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

17 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

18 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

19 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.

20 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.

21 Energiahatékonyság – 2. gyártó sor: földgáz tüzelésű kemence:

22 Energiahatékonyság – 3. mezőgazdasági alkalmazás:
soktermékes vállalatnál:

23 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.

24 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

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

26 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

27 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

28 Közvetlen hőtermelés energiafolyam ábrája

29 Kapcsolt energiatermelés energiafolyam ábrája

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

31 A gázmotoros energiatermelés

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

33 A füstgáz veszteség

34 Éves hatásfok

35 A nyomás és a túlhevítés hatása a gőz szállítóképességére
4-5% 2700 2750 2800 2850 2900 2950 3000 3050 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 p bar 140  C 160 180 200 220 240 260 280 Telített gõz  1-2% nyomás- változtatás hõmérséklet- A telített gőz entalpiája foj-tással csak kis mértékben változik A túlhevítés hatására kis mértékben nő az etalpia, de nőnek a veszteségek is A kondenzvíz hőmérsékle-tének csökkentése akár % -al növelheti az ental-piakülönbséget

36 Különböző átmérőjű nyíláson kiáramló gőz vesztesége a gőznyomás függvényében

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

38 E = P . t kWh Energiagazdálkodási megfontolások
A villamos teljesítmény (P, kW) csökkentése Az üzemidő ( t, h ) csökkentése

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

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

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

42 Beépített teljesítmény csökkentése: P↓ - világítás

43 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

44 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,

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

46 The Power Plant 45 MW combined cycle 2008:
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%

47 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.

48 Summary Table

49 Cooling Tower Pump VFDs
Internal Load Cooling Tower Pump VFDs 3 x 110 kW running at constant full speed. Cube law

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

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

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

53 Power Production HRSG Cleaning The Grand Prize!

54 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.

55 Power Production HRSG Cleaning This measure alone
Reduces 1180 tons/yr of CO2 emissions (whole project: 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

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

57 Korábbi nemzetközi együttműködés
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

58 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

59 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 ( kWh/m2) Napenergia hasznosítása melegvíz termelésre (és fűtésre) Szociológiai kutatások a lakók megelégedettségének és igényeinek vizsgálatára (komfort, egészség, anyagi és finanszírozási lehetőségek)

60 Az épület várható ill. tényleges hőfelhasználása

61 A felújított épület várható hőfelhasználása

62 A kiinduló állapot

63 Tető szigetelés Voila! We found the most space saving solution.

64 Szigetelés : korábban - most
Thermography shows complete elimination of heat bridges by external wall insulation.

65 A korábbi és az megvalósított radiátor bekötés

66 Tervezett megoldások

67 2+1 üvegezésű ablakok árnyékolóval
After first survey summer comfort turned out to be a very crucial problem. We wanted to avoid electrical air-conditioning under any circumstances with the help pf passive means.

68 Hővisszanyerős szellőztetés – 1.
Balanced ventilation. Heat recovery more than 80%, super-efficient fans.

69 A napkollektorok elhelyezése
1. változat Megvalósult =>

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

71 A fűtési hőfelhasználás havi bontásban

72 A fűtési hőfelhasználás a felújítást követő négy fűtési időszakban

73 Napenergia hasznosítás
2007-ben 546 [kWh/m2/év], 2008-ban 258 [kWh/m2/év] ben 453 kWh/m2/év volt. A tervezett érték, hasznos felületre vetítve 686 kWh/m2/év volt

74 Az éves energiafelhasználás Együttes meg-takarítás %
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 Év 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 meg-takarítás % 76 78 77 79

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

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

77 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.

78 Amivel számolnunk kell:
Az panel technológiával kialakított távfűtött épületek ala-csony hőszükségletűvé történő átalakítása hatással lesz az ország energiagazdálkodására és a távfűtésre. A hatás egyrészt a hőszükséglet és hőfelhasználás csökke-nésén keresztül, másrészt a szekunderköri névleges hőmér-sékletek 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 hő- és villamos energia termelés gazdaságosságát fogja csökken-teni, ezért a két környezetkímélő energiatermelési forma egymás versenyképességét csökkenti

79 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 kihasználásával a távhőszolgáltatás bővítését. A foglalkoztatás növelését.

80 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 rövid- és hosszútávú tervezése, az üzemviteli adatok gyűjtése, tárolása és rendszeres értékelése.

81 Az EFIR tevékenységének csoportosítása

82 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.

83 Hol vannak az energetikusok?
Tennivalók: A hatékony tüzelőanyag- és energiagazdálko-dáshoz 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?

84 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.

85 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.

86 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.

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

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

89 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.

90 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.

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