2016. szeptember 26.0 BME, 2009. december 2. Távhővezetékek hővesztesége, (avagy a távhő ebből a szempontból is a hazai energetika mostohagyermeke) a szigetelésvastagság-növelésének.

Az előadások a következő témára: "2016. szeptember 26.0 BME, 2009. december 2. Távhővezetékek hővesztesége, (avagy a távhő ebből a szempontból is a hazai energetika mostohagyermeke) a szigetelésvastagság-növelésének."— Előadás másolata:

1 2016. szeptember 26.0 BME, 2009. december 2. Távhővezetékek hővesztesége, (avagy a távhő ebből a szempontból is a hazai energetika mostohagyermeke) a szigetelésvastagság-növelésének energetikai-gazdaságossági elemzése Orbán Tibor energiagazdálkodási igazgató

2 2016. szeptember 26.1 Az előadás tartalma a budapesti távhőellátás jelenlegi helyzete a primer vezetékek összetétele és a hálózati hőveszteség alakulása a FŐTÁV-nál összevetés Béccsel és egyéb vezetékes energiaellátással hőveszteség számítás modellje távvezeték-csere megtérülése hőveszteségből előreszigetelt csőrendszerek rövid áttekintése növelt szigetelésvastagság többletberuházásának megtérülése szerelvények hőszigetelésének megtérülése

3 2016. szeptember 26.2 Basic data Established in 1960 as Budapest DH Works by the previous Local Government Transformed into Budapest DH Works Co. Ltd. in 1994, then into Budapest District Heating Works Private Company Limited by Shares in 2006 The company is fully owned by the Municipality About 240,000 households and 6,000 non-residential consumers (market share is almost 30%) Revenue ~200 million €, 870 employee (2008) Investments ~15-20 million €/year 9 separated district heating systems having no pipeline connections to each other of 11-15 PJ/year total heat demand 6 block heating systems of less than 50 TJ/year total heat demand Total length of the primary network is about 515 km, water content ~62,000 m 3 Heat loss is about 1-1.2 PJ/year (~10% of the heat sold) Maximum temperatures: 125-130 o C - supply, 70-75 o C - return Make up water 460,000 m 3 (2008) Number of building substations is about 3,800 of which 128 are multi-building substations Approximately 96% of the heat production is based on natural gas, the rest is covered by communal waste

4 2016. szeptember 26.3 Major DH systems, heat sources and installed capacities 6 2 3 4 5 1 7 8 Heat sources Installed capacities PQ cogen Q MW 1 Gas Turbines507416 Heat Only Plant 174 2CCGT PP186215186 3 CCGT PP110114232 Waste Incineration4 (24)30 Heat Only Plant 174 Gas engines55 4 2221 Heat Only Plant 174 5 Gas engines2018 Heat Only Plant 174 6 Gas engines99 Heat Only Plant 46 7 CCGT PP114109232 Gas engines66 8CCGT PP125 (396)125192 Total651 (942)7261 600

5 2016. szeptember 26.4 Duration of aggregated heat load (2008) Estimated peak load 1,400 MW at -13 o C

6 2016. szeptember 26.5 Heat generation, heat sold

7 2016. szeptember 26.6 Share of purchased heat in total 

8 2016. szeptember 26.7 Share of cogenerated heat in total 

9 2016. szeptember 26.8 Volume of heat production according to type of heat sources COGENERATIONCOGENERATION

10 2016. szeptember 26.9 Electricity cogenerated 

11 2016. szeptember 26.10 Sustainability: Primary Energy Saving (PES) 

12 2016. szeptember 26.11 PES > 10%  Cogeneration is of high efficiency! Calculated with reference values of the 2004/8/EC directive on the promotion of cogeneration based on a useful heat demand 200320052008 PES%15,718,818,3 Of which CCGT Power Plants%15,719,018,4 Gas Engines and Gas Turbines%22,019,017,9 Waste Incineration%10,513,721,1

13 2016. szeptember 26.12 Sustainability: CO 2 emission abatement 

14 2016. szeptember 26.13 Specific heat consumption of space heating  relatively high

15 2016. szeptember 26.14 Poor thermal insulation and lack of regulation

16 2016. szeptember 26.15 Major challenges [1]: Decreasing heat demands substation flat Retrofitting of heating systems Installing thermostatic radiator valves, cost allocators, hydraulic balancing valves with state aid of 50% Thermal insulation of buildings replacing windows with state aid of 33%

17 2016. szeptember 26.16 Major challenges [2] – Lack of sharing of benefits of CHP G G  = 90%  = 85%  = 47% Owners of heat producers and supplier are different  Benefits of CHP allocated to electricity EE Q Q B = B 1 +B 2 B B1B1 B2B2 B 2 = Q/η B 1 =B-B 2

18 2016. szeptember 26.17 Major challenges [3]: competitive handicap of gas tariff system Authorized public market (>100 m 3 /h until 1 July 2009) (>20 m 3 /h until 1 July 2010) Gas tariffs are almost the same for the different consumer groups.  A large heat supplying power plant practically receives gas at the same price at specific value as a family house or a condominium with central heating. Liberalized Natural Gas Market Transportation, distribution and storage is controlled by the government  large and small consumers are differentiated of ~6-8 HUF/m 3 Free market is riskful (brent oil, HUF/$ exchange rate)  At present the free market does not offer any opportunities for district heating that could cease the competitive handicap.

19 2016. szeptember 26.18 New trends in substations Compact substations: variable mass flow and PLC regulators Substation built in the 1960s: constant mass flow with by-pass regulation

20 2016. szeptember 26.19 Pre insulated pipes with standard thickness of insulation about 33% of total 525 km Conventional pipes in concrete duct almost 63% of total 525 km

21 2016. szeptember 26.20 Primer távvezetékek (összesen 515.730 nyvm) megoszlása technológia és fektetési mód szerint

22 2016. szeptember 26.21 Primer távvezetékek megoszlása és a hálózati hőveszteség alakulása hőkörzetenként

23 2016. szeptember 26.22 Primer távvezetékek nyomvonalhossza és a hálózati hőveszteség aránya hőkörzetenként

24 2016. szeptember 26.23 Dél-Budapest

25 2016. szeptember 26.24 Kelet-Pest

26 2016. szeptember 26.25 Délkelet-Pest

27 2016. szeptember 26.26 Észak-Buda

28 2016. szeptember 26.27 Észak-Pest

29 2016. szeptember 26.28 A kiadott hőmennyiség volumene és a hálózati hőveszteség aránya hőkörzetenként

30 2016. szeptember 26.29 A hálózati hőveszteség volumene és aránya hőkörzetenként

31 2016. szeptember 26.30 Hőveszteség aránya az összes hűlő felületre vetített kiadott hőmennyiség függvényében hőkörzetenként

32 2016. szeptember 26.31 Hőveszteség arányának alakulása a kiadott hőmennyiség 15 %-os csökkenése esetén: ez az igazi veszély!

33 2016. szeptember 26.32 Távvezetéki hőveszteség alakulása a kiadott hőmennyiségre vetítetten Budapesten és Bécsben

34 2016. szeptember 26.33 A szó veszélyes fegyver … „… 8% hőveszteségünk messze alatta marad az európai 12,3%-os átlagnak, ami a bécsi távhőszolgáltatás üzemvitelének és hálózatának hatékonyságát bizonyítja…” Forrás: Wien Energie – Fernwärme Wien – Nachhaltigkeitsbericht 2007 „…A pazarlás a legtöbb helyen óriási. A házak kapujáig érve a rendszerbe betáplált hő nagy része a gerincvezetékek körüli földet melegíti. Különösen szembeötlő ez télidőben, amikor a lakótelepek parkjai szép zöld sávokkal tarkítottak a fehér hóleplet felszabdalva. Ugyancsak illan a hő a magasan futó távhővezetékek cafatokban lógó szigetelése mentén is….” Forrás: Távfűtési tízparancsolat: dr. Szanyi Tibor Bp. 2008.03.18.

35 2016. szeptember 26.34 „… a pazarlás óriási ??? …”, avagy a távhő a hazai energetika mostohagyermeke Villamos energia T á vhő Brutt ó termel é sGWh35 85952 333 H á l ó zati vesztes é gGWh4 0346 437 H á l ó zati vesztes é g ar á nya%11,2512,30 H á l ó zati vesztes é g fosszilis t ü zelőanyag-ig é nyeTJ23 2727 900 H á l ó zati vesztes é g miatti CO 2 emisszi ó t1 715 866482 985 T á vhő h á l ó zati vesztes é ge miatti CO 2 emisszi ó t 482 985 Ennek met á negyen é rt é ke t17 888 km ó l1 118 022 gnm 3 49 912 Forgalmazott f ö ldg á zgnm 3 10 307 000 000 Gázhálózaton megengedhető szállítási veszteség% 0,00048 Gázhálózat tényleges szállítási vesztesége% 1-2%

36 2016. szeptember 26.35 Szabad-e távvezetéket cserélni pusztán azért, hogy „kevésbé olvadjon a hó”? Mintaszámítás a hőveszteség-megtakarítás illusztrálására DN 200 átmérőjű primer távvezetékpár, l= 235 nyvm hagyományos védőcsatornás → előreszigetelt légvezeték → előreszigetelt Hőveszteségszámítás modellje: BME Épületgépészeti Tanszék Megtérülési idők meghatározása fajlagos beruházási költség hődíj függvényében

37 2016. szeptember 26.36 Mintaszámítás modellje I.

38 2016. szeptember 26.37 Mintaszámítás modellje II. Az 1 jelű, hőszigetelt vezeték hőátbocsátási ellenállása: A 2 jelű, hőszigetelt vezeték hőátbocsátási ellenállása: A védőcsatorna egyenértékű átmérője: Ezzel a talaj hővezetési ellenállása: A védőcsatorna hőmérlege:

39 2016. szeptember 26.38 Mintaszámítás modellje III. Részletesen: Ebből a csatornahőmérséklet: A védőcsatornában vezetett vezetékpár együttes fajlagos (hosszegységre vonatkozó) hővesztesége [W/m]

40 2016. szeptember 26.39 Mintaszámítás modellje IV. Az 1 vagy 2 jelű, köpenycsőben vezetett, hőszigetelt vezeték hőátbocsátási ellenállása: A talaj hővezetési ellenállása: A két cső egymásra hatását kifejező hőellenállás: Az 1 jelű cső hőleadása, ha csak egyedül lenne: A 2 jelű cső hőleadása, ha csak egyedül lenne:. A  módosító tényező a két cső egymásra hatása miatt:

41 2016. szeptember 26.40 Mintaszámítás modellje V. Az 1 jelű vezeték (előremenő) hővesztesége [W/m]: A két vezeték együttes fajlagos hővesztesége [W/m]: Az L hosszúságú távvezetékszakasz éves hővesztesége [GJ/év]: A 2 jelű vezeték (visszatérő) hővesztesége [W/m]:

42 2016. szeptember 26.41 Mintaszámítás modellje VI.: A levegőhőmérséklet és a talajfelszín hőmérsékletének lefutása

43 2016. szeptember 26.42 Mintaszámítás modellje VII.: Az előremenő és a visszatérő primer vízhőmérsékletek lefutása

44 2016. szeptember 26.43 Mintaszámítás modellje VIII.: Az előremenő és a visszatérő primer vízhőmérsékletek lefutása

45 2016. szeptember 26.44 Mintaszámítás eredményei: megtakarítható hőveszteség Hőveszteség előremenővisszatérő  Aránya [%] HagyományosGJ/év6964681 164100,0 Előre szigeteltGJ/év20015135130,2 SzabadvezetésűGJ/év8346221 456125,1 Megtakarítás előremenővisszatérő  Aránya [%]  E-H GJ/év49631781369,8  E-Sz GJ/év6344711 10575,9

46 2016. szeptember 26.45 DN 200 hagyományos távvezetékpár kiváltásának megtérülése a fajlagos beruházási költség és a hődíj függvényében

47 2016. szeptember 26.46 DN 200 föld feletti távvezetékpár kiváltásának megtérülése a fajlagos beruházási költség és a hődíj függvényében

48 2016. szeptember 26.47 Költséghatékonyság, fenntarthatóság, következtetések A meglévő távvezetékek értelmetlen, idő előtti cseréje a távhőárak kényszerű és jelentős emelkedését eredményezi. Rekonstrukció prioritási szempontjai a rossz állapot (pl. gyakori meghibásodás), a lokális körülmények (pl. talajvíz), átmérőszűkítés lehetősége (hűlőfelület csökkentése), egyéb szempontok (pl. útépítések). Mivel egységnyi beruházási költséget leghatékonyabban a hőtermelés-hőbeszerzés oldalán lehet felhasználni, a „hóolvasztás” meddő és populista ismételgetése helyett mielőbb meg kell kezdeni a különböző tulajdonú, többféle energiahordozóra alapozott hőforrások versenyét, illetve a belváros elérését lehetővé tevő kooperációs gerincvezetékek kialakítását: szigorúan gazdaságossági racionalitás bázisán távvezeték csere ÖKO program CHP Fajlagos hőmegtakarítás GJ/év/MFt16-2244-50120-140

49 2016. szeptember 26.48 Előreszigetelt csőrendszerek csoportosítása Különszigetelt fixcsöves előreszigetelt csőrendszerek Egybeszigetelt fixcsöves előreszigetelt csőrendszerek Flexi csöves előreszigetelt csőrendszerek

50 2016. szeptember 26.49 Különszigetelt fixcsöves előreszigetelt csőrendszerek jellemzői az előremenő és a visszatérő külön szigetelt, két önálló kötött rendszerű vezeték, adott hosszúságú csőszálak formájában forgalmazzák alkalmazása nagyátmérőjű (DN 150-200 felett) vezetékeknél célszerű (légvezetékek kiváltása, gerincvezetékek) rendszerelemei: haszoncső, PUR hab, köpenycső gyártási technológiák hagyományos injektált: a PUR habot a haszoncső és a köpenycső közötti térbe injektálják folyamatos gyártású (Conti Pipe): a haszoncsőre folyamatosan hordják fel először a PUR habot, majd erre extrudálják a KPE köpenyt (PUR hab kontinuitása jobb, köpenye vékonyabb) a különböző gyártmányok minősége, műszaki jellemzői közötti eltérés csak minimális, az egyes gyártmányok közötti döntés alapja kizárólagosan a beszerzési költség lehet (hazai gyártók előnyben)

51 2016. szeptember 26.50 Egybeszigetelt fixcsöves előreszigetelt csőrendszerek jellemzői ökológiai szempontból környezetkímélő, ökonómiai szempontból pedig gazdaságos az egymás feletti vezetékelhelyezés következtében a hőveszteség jelentősen (25-45%-kal) csökken a gyártás során felhasznált szigetelőanyag mennyisége csökken építés során kisebb munkagödör kialakításra van szükség kisebb a köpenycsövet terhelő földnyomásból származó terhelés kisebb a hőtágulása, így kevesebb tágulási párnát, kevesebb karmantyút igényel speciális elemekkel a hagyományos, különszigetelt rendszerhez csatlakoztatható a gyártók által felkínált mérettartományt tekintve (DN25-DN200) elsősorban bekötő vezetékeknél, ill. kisebb elosztó hálózatoknál alkalmazható

52 2016. szeptember 26.51 Flexicsöves előreszigetelt csőrendszerek jellemzői tetszőleges térbeli nyomvonalvezetést tesz lehetővé haszoncső normál acélcső (esetleg rézcső, vagy műanyagcső) szállítása 50-100 m-es tekercsben haszoncső mérete max.28 mm legfeljebb kisebb fogyasztók, családi házak bekötésére alkalmazható haszoncső nemesacél hullámcső gyors, egyszerű fektetés, nagy, hegesztés nélküli fektetési hosszak, közművek elkerülése egyszerű átfűzéssel megoldható kevesebb hegesztett kötésre van szükség, kevesebb szaktudás szükséges, kisebb a meghibásodási lehetőség önlégtelenítő képesség hidraulikus nyomásvesztesége <= az azonos névleges átmérőjű fix rendszerekével max.méret DN150, elsősorban bekötővezetékeknél alkalmazható ára magasabb, ez kiegyenlítheti az alacsonyabb fektetést

53 2016. szeptember 26.52 DN 200, l=235 nyvm előreszigetelt távvezetékpár hővesztesége a hőszigetelés vastagságának függvényében

54 2016. szeptember 26.53 100 nyvm hosszúságú távvezetékszakaszok hővesztesége

55 2016. szeptember 26.54 Növelt szigetelésvastagság többletberuházása és megtérülése

56 2016. szeptember 26.55 Szerelvények hőszigetelése

57 2016. szeptember 26.56 Szerelvények hőszigetelése: hőveszteség alakulása

58 2016. szeptember 26.57 Szerelvények hőszigetelése: szigetelőköpeny megtérülése

59 2016. szeptember 26.58 Következtetések Célszerűnek látszik a jövőben legalább az előremenő vezetékeket 1-szeresen növelt hőszigeteléssel ellátni ( Legalább DN 200 méretig) Célszerűnek látszik az egybeszigetelt fixcsöves előreszigetelt csőrendszerek kipróbálása Nagyobb átmérőknél célszerű a szerelvények ellátása szigetelőköpennyel Javasolható az ilyen jellegű beruházásokhoz pályázati forrás igénybe vétele   új KEOP-2009-5.4.0 !!

60 2016. szeptember 26.59 Elérhetőség, bővebb információ: E-mail: torban@fotav.hu Telefon: (06 1) 463 6226 Telefax: (06 1) 463 6041 Köszönöm a megtisztelő figyelmet!