Város energetikai ellátásának elemzése Készítették: Szécsi Péter Trádler Máté Vári Gergő Bendegúz Mérnökbajnokság 2015. Budapest

Tartalom Város energetika szükségletének becslése háztartások egyéb fogyasztók (gyárak, üzemek stb...) Az energiaellátásra vonatkozó tervek megvizsgálása Teljes project vizsgálata megtérülés szempontjából SMART GRID lehetősége

Adatok, becslések a városról 1 millió fő Duna mellett Háztartások átlagos taglétszáma: ~2,6 Háztartások száma: ~385000 Egy háztartási fogyasztóra jutó éves villamosenergia fogyasztás: ~2200 kWh Háztartások éves villamosenergia fogyasztása: 847000 MWh Háztartások által okozott átlagos rendszerterhelés: 96,7 MW

A MAGYAR VILLAMOSENERGIA-RENDSZER (VER) 2012. ÉVI STATISZTIKAI ADATAI

Jelenlegi rendszerterhelés nagysága Nem háztartási fogyasztók által okozott átlagos rendszerterhelés: ~100-175 MW Összes átlagos rendszerterhelés: ~235 MW

Csúcsterhelés figyelembe vétele Magyarország napi rendszerterhelésének az alakulása MAVIR A rendszerterhelés maximuma az átlagos terhelésnél ~1,1-1,15x nagyobb

Villamosenergia-rendszer fogyasztói igényeinek az előrejelzése Az előrejelzések bizonytalansága elég nagy, illetve többfajta előrejelzés létezik. Mi évi 2% igénynövekedéssel kalkuláltunk.

Város várható rendszerterhelésének a nagysága 2030-ban Átlagos rendszerterhelés nagysága: 300-350 MW Csúcsidőszakban: plusz 30-50MW

Lehetséges tervek az energiaellátásra Épületekre szerelt napelemek Napelemes erőműpark Mikro vízerőmű Biomassza Nyílt ciklusú gázturbina CCGT

Épületekre szerelhető napelemek Napelemekkel fedett terület becslése: 100000 m2 Közintézményeken, társasházakon: ~100 m2 épületenként Családi házakon: ~8-10 m2 házanként Besugárázás évente: ~1250 kWh/m2 Napelemek hatásfoka: ~7% Napelemek összes átlagos teljesítménye: ~1 MW Beruházási költség: ~4860 millió Ft (1500 millió Ft támogatás) lakosság ösztönzése a kiépítésre

Napelemes erőműpark Város szélén Teljesítménye: 1 MW Fajlagos költsége: ~1,5 millió Ft/kW Beruházási költség: ~1500 millió Ft Üzemeltetési, karbantartási költség: ~15 millió Ft évente Üzemóra: ~ 1000 h

Vízerőmű Mikro vízerőművek lehetségesek: Teljesítménye: 0,1 MW Építési költség: ~230 millió Ft Üzemeltetési, karbantartási költség: ~14 millió Ft évente Üzemóra: ~8000 h

Biomassza felhasználású erőmű Biomassza felhasználású gépegység teljesítménye: 15 MW Fajlagos költség: ~0,66 millió Ft/kW Beruházási költség: ~9900 millió Ft Üzemeltetési, karbantartási költség:~700 millió Ft évente Üzemóra: ~5500 h CO2 kibocsátás: kevesebb, mint földgáz tüzelőanyagú erőművek esetében, zárt ciklusú

Fűtőanyag igénye Hatásfoka: ~ 34% Éves energiafelhasználás: ~874000 GJ Fűtőérték: ~ 15 MJ/kg Fűtőanyag fajlagos költsége: ~ 12 Ft/kg Fűtőanyag éves költsége: ~700 millió Ft Átlagos napi fűtőanyag mennyiség: ~160 tonna Hulladék alapú fűtőanyag?!

Nyílt ciklusú gázturbina Gyorsindítású Gépegység teljesítménye: 75 MW Fajlagos költség: ~90000 Ft/kW Beruházási költség: ~6750 Millió Ft Üzemeltetési, karbantartási költség: ~270 millió Ft évente Üzemóra: ~150 h CO2 kibocsátás: ~ 0,4 kg/kWh

Fűtőanyag igénye Hatásfoka: ~42% Éves energiafelhasználás: ~96000GJ Fűtőérték: ~34 MJ/m3 Fűtőanyag fajlagos költsége: ~115 Ft/m3 Fűtőanyag éves költsége: ~326 millió Ft

Alternatív lehetőségek kiértékelése Kötelező átvételű villamosenergia (2013.) átvételi árai: Napenergia: 32 Ft/kWh Biomassza: 28,5 Ft/kWh Víz: 34 Ft/kWh Földgáz: 29,5 Ft/kWh Természetesen ezek az árak emelkedni fognak, de a tüzelőanyagok árai is. => jelenlegi árakat használjuk fel megtérülés számolásához

Ha csak az előbb felsoroltakat valósítjuk meg: Teljes beruházási költség: ~20000 millió Ft Fűtőanyag költség évente: ~1240 millió Ft Megtérüléshez szükséges évek száma: ~25-30 év Éves átlagos teljesítmény: ~11,5 MW Ez csak a várható rendszerterhelés: 3-4%-a

Biomassza alapú egységek száma kritikusan befolyásolják a megtérüléshez szükséges évek számát Felső korlátot jelent a felhasználandó tüzelőanyag mennyisége, szállítási problémák

Nap- és kis méretű vízerőművek beépített teljesítményének a növelésével nől a megtérüléshez szükséges évek várható száma.

Ajánlat alternatív megoldásokra 5x15 MW-os biomassza tüzelésű egység 1 MW-os összteljesítményű háztetőkre telepített napelemek 2x1 MW-os naperőmű ~5x0,1 MW-os kis vízerőmű 75 MW-os gyors indítású nyílt ciklusú gázturbina Beruházás összköltsége: 62600 millió Ft Megtérüléshez szükséges évek: ~12-17 év Város energiaigényének kiszolgálása: ~15%

Kombinált ciklusú gázturbinás erőmű 350 MW-os teljesítményú CCGT egység Hűtési feladat megoldása a Duna vizével Fajlagos költsége: ~195000 Ft/kW Beruházási költség: ~68250 millió Ft Üzemeltetési, karbantartási költség:~2730 millió Ft évente Üzemóra: ~4500h Így az egész projectet tekintve: Beruházási összköltség: 131000 millió Ft Megtérüléshez szükséges évek száma: ~10-15 év Város energiaigényének kiszolgálása: ~70%

Megtérülési idő bizonytalanságának legfőbb okai

CCGT esetében

SMART GRID Ajánlatos az előzőekben felsoroltakat SMART GRID rendszerbe kapcsolni. Előnyei: Információs technológia egyesítése az energiatermelés- és elosztás folyamatával A megújuló energia kiaknázását és a kiserőművek telepítését is (elosztott energiatermelés) pozitív irányba befolyásolja Autót a hálózatra

Felhasznált irodalom https://www.ksh.hu/docs/hun/xstadat/xstadat_eves/i_zhc001.html https://www.ksh.hu/docs/hun/xstadat/xstadat_eves/i_zrk004.html http://www.mavir.hu/web/mavir/rendszerterheles http://www.mekh.hu/gcpdocs/86/MAVIR_MEKH_VER_statisztika_2012.pdf https://www.mavir.hu/documents/10258/15461/Fogyaszt%C3%A1selemz%C3%A9s_2012.pdf/bea5321f-0719-4b51-b79a-8f0445aeb6ff http://www.mtakti.hu/file/download/ktigvh/kapcsolt.pdf http://www.alternativenergia.hu/wp-content/uploads/2010/08/biomassza1.jpg http://www.alternativenergia.hu/wp-content/uploads/2014/10/a-biomassza-energetikai-hasznositasa-i-6155.jpg http://www.nature.com/news/2008/080730/images/454570a-6.jpg http://www.aboutcivil.org/imajes/micro-hydel-system.jpg http://www.mekh.hu/hatosagi-arak-2/villamos-energia/kotelezo-atvetel.html http://energetika.13s.hu/pub/energiapiacok_msc/bme_energiapiacok5.pdf https://www.irena.org/DocumentDownloads/Publications/RE_Technologies_Cost_Analysis-BIOMASS.pdf Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen, Budapesti erőművek tárgy keretében tartott előadások

Köszönjük a figyelmet!