Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Energetikai Gépek és Rendszerek Tanszék ENERGETIKA ENERGIAELLÁTÁS FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD c. egyetemi docens FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 1ENERGIAELLÁTÁS

ENERGIAELLÁTÁS I. FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS2 Energiaellátás alatt mindazon tevékenységek, folyamatok összessége értendő, amelyek végső soron az energiafogyasztók energiával történő ellátását biztosítják. A végfogyasztó energiával történő ellátása azt jelenti, hogy a fogyasztó számára adott időben, adott helyen, az igényelt mennyiségben és az igényelt minőségi paraméterekkel biztosítják az energiát, illetve az energiahordozót.

AZ ENERGIAELLÁTÁS SÉMÁJA FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M049 ENERGETIKA TUDOMÁNYA3

AZ ENERGIAELLÁTÁS FOLYAMATA FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS4 Az energiaellátás teljes technológiai folyamata négy alapvető alrendszerre osztható: - az energiahordozók kitermelésének, átalakításra való előkészítésének, - átalakításának (termelésének), - tárolásának, fogyasztókhoz való eljuttatásának, valamint a - felhasználásának alrendszerére. Az egyes energiahordozók esetében jelentős különbségek vannak az energiaellátás teljes technológiai folyamatának vonatkozásában.

AZ ENERGIAELLÁTÁS MÓDJA FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS5 A fogyasztók egyedileg, vagy kiterjedt vezetékhálózaton keresztül láthatók el energiával. Vezetékes energiahálózatok: – Villamosenergia-ellátó hálózat – Földgázellátó hálózat – Távhőellátó hálózat

ENERGIAELLÁTÁS II. FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS6 Az energiafogyasztók különféle formákban igénylik az energiát, illetve az energiahordozót. Az energiaellátás területén napjainkban meghatározó jelentőséggel bírnak – a különféle fosszilis energiahordozók (tüzelőanyagok); – a megújuló energiaforrások biztosította energia; – a nukleáris energia; – a hő; – a mechanikai energia; – a villamos energia.

FOSSZILIS TÜZELŐANYAGOK FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS7 A fosszilis energiahordozók a nem megújuló energiaforrások körébe tartoznak. Fosszilis tüzelőanyagok alatt a bányászott szenet és a szénhidrogéneket – kőolajat, földgázt – értik, amelyek lebomlott növények és állatok maradványai. A fosszilis tüzelőanyagok természetes keletkezése több százmillió éves folyamat, a felhasználásuk sebessége ehhez az időtartamhoz viszonyítva elképzelhetetlenül rövid idő alatt megy végbe, ezért sorolják ezeket az energiahordozókat a nem megújuló energiaforrások közé.

MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK I. FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS8 A megújuló energiaforrás olyan közeg, természeti jelenség, amelyből energia nyerhető ki, és az a felhasználásnak sebességéhez viszonyítva rövid idő alatt ismétlődően vagy folyamatosan rendelkezésre áll, vagy jelentősebb emberi beavatkozás nélkül belül újratermelődik.

MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁSOK II. FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS9 A megújuló energiaforrások jelentősége, hogy használatuk összhangban van a fenntartható fejlődés alapelveivel, tehát alkalmazásuk nem rombolja a környezetet, ugyanakkor nem is fogják vissza az emberiség fejlődési lehetőségeit. Az összes többi energiaforrás esetében nem ez a helyzet. Ugyanakkor tényszerűen meg kell állapítani, hogy a megújuló energiaforrásokat hasznosító technológiáknak is van környezetterhelő hatása.

NUKLEÁRIS ENERGIA FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS10 A nukleáris energia (atomenergia) irányított láncreakció során szabadul fel, s hő formájában jelentkezik.

HŐ FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS11 A hő a rendszer határfelületén fellépő, tömegkölcsönhatás nélküli energiatranszport-mennyiség, amit a hőmérséklet- eloszlás inhomogenitása indukál.

HŐ ÉS MUNKA KÖZÖTTI ANALÓGIA FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS12 Mind a munka, mind pedig a hő a rendszer határfelületén fellépő, a rendszer és környezete közötti kölcsönhatáshoz tartozó jellemző. Mindkettő a termodinamikai rendszer két állapota közötti átmenetet (tranzienst) jellemzi és nem a rendszert. Mindkettő az átmeneti folyamathoz tartozó jellemző, azaz folyamatjellemzők és nem állapotjelzői a rendszernek. Mindkettő függvénye az állapotváltozás módjának, azaz útfüggők, ebből következően nem állapotjelzői a rendszernek.

MECHANIKAI ENERGIA FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS13 A mozgási energiát, a rugalmas energiát, a helyzeti energiát, a forgási energiát összefoglaló néven mechanikai energiának nevezik.

VILLAMOS ENERGIA ELEKTROMOS POTENCIÁL FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS14 Az elektromos (villamos) potenciál az elektromosságtan egyik alapfogalma. Az elektromos potenciál egy adott pontban egyenlő az elektromos potenciális energia és az elektromos töltés hányadosával. Mértékegysége ebből következően [J/C], azaz [V].

VILLAMOS ENERGIA FESZÜLTSÉG I. FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS15 A feszültség az elektromos mezőt pontpáronként jellemzi a munkavégzés szempontjából. Az A pontnak a B ponthoz viszonyított feszültségén (U AB ) az elektromos mező A-ból B-be mozgó testen végzett munkájának és a test töltésének a hányadosa értett.

VILLAMOS ENERGIA FESZÜLTSÉG II. FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS16 Minél nagyobb munkát képes végezni ugyanazon töltésen a mező, midőn a töltés A-ból B-be mozog, annál nagyobb A pont feszültsége B ponthoz viszonyítva. A feszültség mérőszáma a pozitív egységtöltésen végzett munka mérőszámával azonos. Az elektromos mező által végzett munka ezen esetben:

VILLAMOS KÖLCSÖNHATÁS VILLAMOS ENERGIA FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS17 A villamos kölcsönhatás intenzív jellemzője a villamos potenciál, extenzív jellemzője a töltés. A villamos kölcsönhatás következtében meginduló energiaáram a villamos energia:

VILLAMOS KÖLCSÖNHATÁS VILLAMOS TELJESÍTMÉNY FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS18 A villamos teljesítmény:

VILLAMOS KÖLCSÖNHATÁS KONDUKTÍV ÁRAM, KONVEKTÍV ÁRAM FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS19 Lényegében minden rendezett töltésmozgást elektromos áramnak nevezünk, de mégis különbséget teszünk a fémekben az elektronok által létrehozott konduktív áram és a folyadékokban, gázokban szabad töltéshordozók (ionok) mozgása során létrejövő konvektív áram között.

VILLAMOS KÖLCSÖNHATÁS ELEKTROMOS ÁRAM FAZEKAS ANDRÁS ISTVÁN PhD | ENERGETIKA | EN_M052 ENERGIAELLÁTÁS20 Az elektromos áram (villamos áram) az elektromos töltéssel rendelkező részecskék egyirányú rendezett áramlása. Az áramlás irányának váltakozása alapján megkülönböztethető váltakozó áram, vagy áramlás irányának állandósága esetén egyenáram.