20 15 XXIII. Dunagáz Szakmai Napok Konferencia és Kiállítás Visegrád MISKOLCI EGYETEM Műszaki Földtudományi Kar Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék Web Galyas Anna Bella, Ph.D. hallgató Köteles Tünde, Ph.D. hallgató Energiahatékonyság növelésének lehetősége a gázátadó állomásokon XX XX. Kárpát-medencei Magyar Energetikusok Szimpóziuma Budapest

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 2 Bevezetés  Európai Unió – 2020-ig 20 % energiahatékonyság elérése  gázátadó állomások sajátos kettőssége: nagynyomású szállítóvezeték energiaigény nagyközép nyomásra történő leszabályozás energiavesztesége  földgáz előmelegítése szükséges (ÜKSZ – 0 o C)  nagy számú gázátadó állomáson elvesző energia turbó-expander és generátor hasznosítása

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 3 A hazai földgázellátó rendszer kapcsolódási pontjai p > 25,0 bar 4,0 bar > p ≥ 25,0 bar 0,1 bar > p ≥ 4,0 bar p ≤ 0,1 bar

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 4 A földgázszállító rendszer strukturális jellegzetessége Csővezetékek: 100 – mm átmérő 25 – 75 bar üzemnyomás ~30 év átlagéletkor 23 db betáplálási pont: 5 határkeresztező import 5 földalatti gáztároló 13 db hazai termelés 6 db kompresszorállomás közel 400 db gázátadó állomás

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 5 A gázátadó állomások kapcsolódási modellje szűrő - hőcserélő - gyorszár – monitor szabályozó – aktív szabályozó – kis kapacitású (hibagáz) lefúvató – mérőblokkok

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 6 A turbó-expander gépegység I. Forrás: Delgado, G.: Turboexpanders application to power generation in the natural gas expansion, Dyna, 2010.

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 7 A turbó-expander gépegység II.

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 8 Alkalmazás a világban OrszágGyártóBeüzem. évTeljesítmény (kW) SpanyolországAtlas Copco NémetországAtlas Copco+Cryostar OlaszországAtlas Copco+Cryostar UkrajnaTurbogaz FehéroroszországEnergy DániaAtlas Copco SvájcCryostar BelgiumAtlas Copco IránAtlas Copco KanadaCryostar Anglia

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 9 Szimulációs vizsgálatok 0 o C, 6 bar

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 10 Nagy kapacitású, nagy érkező nyomású gázátadó állomás vizsgálata I.

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 11 Nagy kapacitású, nagy érkező nyomású gázátadó állomás vizsgálata II.

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 12 Közepes kapacitású gázátadó állomás vizsgálata

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 13 Kis kapacitású, kis érkező nyomású gázátadó állomás vizsgálata

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 14 Hőmérsékletváltozás a nyomásváltozás függvényében nyomásszabályozó szelep turbó-expanderes gépegység

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 15 Elméleti energiatermelés a nyomás és a gázáram függvényében

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 16 Gázátadó-I. modell vizsgálata

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék 17 Gázátadó-I. vizsgálata HónapokHavi gfogy.Átl. gfogy.T talaj Érk. nyomás ExpanderKazán Nyomásszab. kazán Exp. kazán- Nyomásszab. kazán ÜzemóraExpanderKazán Nyomásszab. kazán Exp. kazán - Nyom.szab. kazán m 3 /hóm 3 /h oCoCbarkW hkWh Jan Feb Már Ápr Máj Jún Júl Aug Szep Okt Nov Dec SUM

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék Költségbecslés annuitásos gazdaságossági számítással 18 Forrás: Dr. Korényi Zoltán: Erőművek annuitásos számítási modellje, Budapest, június I. MŰSZAKI PARAMÉTEREK 1.Villamos teljesítmény Névleges (bruttó) villamos teljesítmény MW e 1,00 - Fajlagos villamos önfogyasztás % 0,2% 1.2 Villamos önfogyasztás teljesítménye MW e 0, Kiadott (értékesített, nettó) teljesítmény MW e 0,998 2.Hatásfokok - nettó Villamos bruttó hatásfok 80,00% 3.2 Villamos nettó hatásfok %79,84% 3.3 Termikus nettó hatásfok %0,00% 3.4 Összhatásfok - nettó %79,84% 3.Tüzelési teljesítmény MW th 1,3

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék Költségbecslés annuitásos gazdaságossági számítással 19 Forrás: Dr. Korényi Zoltán: Erőművek annuitásos számítási modellje, Budapest, június II. TERMELÉSI ADATOK 1.Csúcskihasználási óraszám Villamosenergia termelésre h/év Hőenergia termelésre (távhő) h/év0 2.Rontó tényezők Kopás, elhasználódás (villamos energiára) %0,15% 2.2 Hatásfok romlás tü. anyagra (indítás, leállítás, részterhelés) % 3.Villamosenergia termelés Termelt villamos energia MWh e /év Önfogyasztás (vill. energia) MWh e /év Kiadott (értékesített) energia (nettó) MWh e /év Tüzelőanyag felhasználás MWh th/ év9 636 GJ/év34 690

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék Költségbecslés annuitásos gazdaságossági számítással 20 Forrás: Dr. Korényi Zoltán: Erőművek annuitásos számítási modellje, Budapest, június III. BERUHÁZÁSI KÖLTSÉGEK 0.1Főtechnológia fajlagos beruházási költsége €/kW e Terepelőkészítés, folyórendezés építés előtt %0,5% 0.3Gázcsatlakozás beruházási költsége %0,5% 0.4Villamos csatlakozás (400/20 kV) költsége %2,0% 0.5Projektfejlesztési költségek (menedzsment engedélyezés, minőségbiztosítás, szakértők) %2,0% 0.6Biztosítási költségek %0,05% 0.7Építés időtartama hónap6 0.8Építés alatti finanszírozás kamatai %0,40% 0.9Tulajdonosi költségek %1,5% 0.10Előre nem látható költségek %3,0% 0.11Bontási költségek a ciklus végén %5,0% 1.Főtechnológia beruházási ktsg. (kerítésen belül komplett) mill. Ft465 2.Terepelőkészítés, folyórendezés építés előtt mill. Ft2 3.Gázcsatlakozás beruházási költsége mill. Ft2 4.Villamos csatlakozás (400/20 kV) beruházási költsége mill. Ft9 5.Projektfejlesztési költségek (menedzsment engedélyezés, minőségbiztosítás, szakértők) mill. Ft9 6.Építés alatti finaszírozás kamatterhe mill. Ft2 7.Tulajdonosi költségek mill. Ft7 8.Előre nem látható költségek mill. Ft15 9.Bontási költségek mill. Ft23 10.Összes beruházási költség: mill. Ft536 Teljes beruházás fajlagos költsége €/kW e 1 786

M ŰSZAKI F ÖLDTUDOMÁNYI K AR Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék Költségbecslés annuitásos gazdaságossági számítással 21 Forrás: Dr. Korényi Zoltán: Erőművek annuitásos számítási modellje, Budapest, június IV. ÜZEMVITELI KÖLTSÉGEK 0.Premisszák EUR árfolyam HUF/EUR Tüzelőanyag (földgáz, szén), urán ár €/MWh th 15,0 Ft/GJ (Fajlagos hőár / fajlagos gázár) szorzó -0,0 Fajlagos hőár €/MWh th 0,0 Ft/GJ Üzemeltetés-karbantartás [O&M] költs. %3,0% 0.6. Diszkontráta (kamatláb) %5,0% 0.7. Kalkulációs élettartam év Annuitási tényező -0, Tüzelőanyag költségek mill. Ft/év43,36 2.CO2 vásárlási költségek mill. Ft/év0,00 3. Üzemeltetés és karbantartás költsége mill. Ft/év16,07 4.Tőkeköltségekmill. Ft/év42,98 ÖSSZES ÉVES KÖLTSÉG mill. Ft/év102,41 V. BEVÉTEL ÉS MARADVÁNYKÖLTSÉG 1.Éves bevétel hőértékesítésből mill. Ft/év0 2.Maradványköltség villamos energiára mill. Ft/év102,41 FAJL. VILLAMOSENERGIA KÖLTSÉG €/MWh e 41,17 input adatok Ft/kWh12,35

Összefoglalás A turbó-expander alkalmazása nem újkeletű dolog: az izentrópikus nyomásszabályozással kinyerhető hideg energiából hozzá kapcsolt generátorral villamosenergia állítható elő Alapfeltétel az ÜKSZ-ben megfogalmazott 0 o C és 6 bar (HYSYS modell) Nagy érkező nyomású, nagy max. terhelésű gázátadó állomások: kb. 1 MW elméleti energia A turbó-expanderre 1500 EUR/kW-ot, az előmelegítő kazánra 50 EUR/kW-ot, 20 év kalkulációs élettartamot feltételezve megállapítható, hogy a berendezés beépítése piacképesnek ítélhető

Köszönjük a megtisztelő figyelmet! Külön köszönettel tartozunk Dr. Korényi Zoltán Úrnak szíves segítségnyújtásáért! Galyas Anna Bella Köteles Tünde Miskolci Egyetem Kőolaj és Földgáz Intézet Gázmérnöki Intézeti Tanszék Web