2016. szeptember 26.0 BME, 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

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

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 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 PJ/year (~10% of the heat sold) Maximum temperatures: o C - supply, 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

2016. szeptember 26.3 Major DH systems, heat sources and installed capacities Heat sources Installed capacities PQ cogen Q MW 1 Gas Turbines Heat Only Plant 174 2CCGT PP CCGT PP Waste Incineration4 (24)30 Heat Only Plant 174 Gas engines Heat Only Plant Gas engines2018 Heat Only Plant Gas engines99 Heat Only Plant 46 7 CCGT PP Gas engines66 8CCGT PP125 (396) Total651 (942)

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

2016. szeptember 26.5 Heat generation, heat sold

2016. szeptember 26.6 Share of purchased heat in total 

2016. szeptember 26.7 Share of cogenerated heat in total 

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

2016. szeptember 26.9 Electricity cogenerated 

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

2016. szeptember 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 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

2016. szeptember Sustainability: CO 2 emission abatement 

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

2016. szeptember Poor thermal insulation and lack of regulation

2016. szeptember 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%

2016. szeptember 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

2016. szeptember 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.

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

2016. szeptember 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

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

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

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

2016. szeptember Dél-Budapest

2016. szeptember Kelet-Pest

2016. szeptember Délkelet-Pest

2016. szeptember Észak-Buda

2016. szeptember Észak-Pest

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

2016. szeptember A hálózati hőveszteség volumene és aránya hőkörzetenként

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

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

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

2016. szeptember 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

2016. szeptember „… a pazarlás óriási ??? …”, avagy a távhő a hazai energetika mostohagyermeke Villamos energia T á vhő Brutt ó termel é sGWh H á l ó zati vesztes é gGWh 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 nyeTJ H á l ó zati vesztes é g miatti CO 2 emisszi ó t T á vhő h á l ó zati vesztes é ge miatti CO 2 emisszi ó t Ennek met á negyen é rt é ke t km ó l gnm Forgalmazott f ö ldg á zgnm Gázhálózaton megengedhető szállítási veszteség% 0,00048 Gázhálózat tényleges szállítási vesztesége% 1-2%

2016. szeptember 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

2016. szeptember Mintaszámítás modellje I.

2016. szeptember 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:

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

2016. szeptember 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:

2016. szeptember 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]:

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

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

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

2016. szeptember Mintaszámítás eredményei: megtakarítható hőveszteség Hőveszteség előremenővisszatérő  Aránya [%] HagyományosGJ/év ,0 Előre szigeteltGJ/év ,2 SzabadvezetésűGJ/év ,1 Megtakarítás előremenővisszatérő  Aránya [%]  E-H GJ/év ,8  E-Sz GJ/év ,9

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

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

2016. szeptember 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/MFt

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

2016. szeptember 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 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)

2016. szeptember 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

2016. szeptember Flexicsöves előreszigetelt csőrendszerek jellemzői tetszőleges térbeli nyomvonalvezetést tesz lehetővé haszoncső normál acélcső (esetleg rézcső, vagy műanyagcső) szállítása 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

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

2016. szeptember nyvm hosszúságú távvezetékszakaszok hővesztesége

2016. szeptember Növelt szigetelésvastagság többletberuházása és megtérülése

2016. szeptember Szerelvények hőszigetelése

2016. szeptember Szerelvények hőszigetelése: hőveszteség alakulása

2016. szeptember Szerelvények hőszigetelése: szigetelőköpeny megtérülése

2016. szeptember 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 !!

2016. szeptember Elérhetőség, bővebb információ: Telefon: (06 1) Telefax: (06 1) Köszönöm a megtisztelő figyelmet!