1 A FŰTŐERŐMŰVEK HELYZETE ÉS JÖVŐJE A FŰTŐERŐMŰVEK HELYZETE ÉS JÖVŐJE A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS EnKon 2004 Budapest, 2004. június 16. Dr. Járosi Márton.

Az előadások a következő témára: "1 A FŰTŐERŐMŰVEK HELYZETE ÉS JÖVŐJE A FŰTŐERŐMŰVEK HELYZETE ÉS JÖVŐJE A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS EnKon 2004 Budapest, 2004. június 16. Dr. Járosi Márton."— Előadás másolata:

1 1 A FŰTŐERŐMŰVEK HELYZETE ÉS JÖVŐJE A FŰTŐERŐMŰVEK HELYZETE ÉS JÖVŐJE A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS EnKon 2004 Budapest, 2004. június 16. Dr. Járosi Márton 

2 2 A FŰTŐERŐMŰÉPÍTÉS A RENDSZERVÁLTOZÁS UTÁNI ERŐMŰÉPÍTÉS SIKERÁGAZATA. ENNEK A SIKERNEK A HÁTTERÉBEN A HAZAI SZAKEMBEREK SOK ÉVES KÜZDELME ÁLL, AMELY A FŰTŐERŐMŰÉPÍTÉS A RENDSZERVÁLTOZÁS UTÁNI ERŐMŰÉPÍTÉS SIKERÁGAZATA. ENNEK A SIKERNEK A HÁTTERÉBEN A HAZAI SZAKEMBEREK SOK ÉVES KÜZDELME ÁLL, AMELY DR. LÉVAI ANDRÁS és DR. HELLER LÁSZLÓ PROFESSZOROK ISKOLATEREMTŐ MUNKÁSSÁGÁRA ALAPOZOTT ISKOLATEREMTŐ MUNKÁSSÁGÁRA ALAPOZOTT. DR. LÉVAI ANDRÁS és DR. HELLER LÁSZLÓ PROFESSZOROK ISKOLATEREMTŐ MUNKÁSSÁGÁRA ALAPOZOTT ISKOLATEREMTŐ MUNKÁSSÁGÁRA ALAPOZOTT.

3 3 AZ ELŐADÁSHOZ FELHASZNÁLT ADATOK FORRÁSAI A villamosenergia-rendszer közép- és hosszú távú forrásoldali kapacitásterve – 2003. MAVIR Rt. Kapcsolt energiatermelés Magyarországon – Országtanulmány 2003. Magyar Kapcsolt Energia Társaság Az ábrák egy részét Rudolf Viktor (BERt) és dr. Stróbl Alajos (MAVIR Rt.) bocsátották rendelkezésemre

4 4 MEGHATÁROZÁSOK 1.Kapcsolt hő- és villamosenergia-termelés: hő és villamos energia előállítása egy technológiai folyamatban, a hő–mechanikai energiaátalakítás keretében, közös primerenergia-felhasználással. 2.Villamosenergia-törvény 3. § 19. Kapcsoltan termelt energia: közös technológiai berendezés- ben, azonos tüzelőanyaggal, legalább 65%-os energetikai hatásfokú energiaátalakítási folyamattal előállított hő és villamos energia. 3.Fűtőerőmű olyan erőmű, amely kapcsolt energia- termeléssel két terméket: hőt és villamos energiát állít elő.

5 5 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS FŐBB TÍPUSAI  Gőzturbinás típusok (első nemzedék)  elllennyomású gőzkörfolyamattal  elvételes, kondenzációs gőzkörfolyamattal  Gázturbinás típusok (második nemzedék)  egyszerű hőhasznosítással (CHP–GT)  összetett gáz- és gőzkörfolyamat (CHP-CCGT)  Gázmotoros típusok (belső égésű motorok)  Tüzelőanyag-elemekkel (üzemanyag-cellákkal)  Mikro- és mini-gázturbinás megoldásokkal  Stirling-motorokkal (külső égésű motorokkal)  Egyéb, összetett megoldásokkal

6 6 A „MAGYAR” FŰTŐTURBINA GG 16 MW 35 bar, 435°C  0,5 bar  1,2 bar változó ellennyomású fűtőturbina Dunai Vasmű, 1953 Láng Gépgyár Szalkai György javaslata

7 7 KONDENZÁCIÓS GÉP ÁTALAKÍTÁSA GG 40 bar, 420°C torlasztásos, fűtőelvételes, kondenzációs turbina Kelenföldi Erőmű, 1957 32 MW 15 MW  1,2 bar Láng Gépgyár

8 8 A KŐBÁNYAI ERŐMŰ HŐSÉMÁJA 114 bar 500 °C G G 4x55 t/h 2x20 t/h 4,5 bar 170 °C 2x10,3 MWe 1,3 MWe 2x13 MWt 1x28 MWt 7,5 bar 15,5 bar 2x58 MWt 1x116 MWt 11 bar 210 °C

9 9 GÁZTURBINÁS MEGOLDÁS G G EE B B Q 120°C 520°C kapcsolt termelés nyílt ciklus  = 35%  = 85% 520°C 500°C

10 10 GÁZMOTOROS MEGOLDÁS G turbófeltöltő hűtése olajhűtő hengerhűtő generátorhűtés hőhasznosítás B Q 0,5-5 MW

11 11 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS ALAPFELTÉTELE  Legyen megfelelő hőigény!  távhőigény (távfűtés, ipari gőzellátás)  közelhőigény (lakótömb, több épület fűtése)  központi hőigény (egy épület hőellátása)  saját, egyedi hőigény:  saját üzem, ipar egyedi hőellátása  közintézményi hőigény egyedi ellátása  lakossági fűtés és használati melegvíz-készítés  hűtési igény (abszorpciós hűtőgépekkel)

12 12 GÁZTURBINÁS (GT) és KOMBINÁLT (CCGT) ERŐMŰVEK MAGYARORSZÁGON, 2004-ben ÉvBT, MW TÁVHŐ Q > 1 PJ/a Dunamenti Erőmű, G1 GT1994145 Dunamenti Erőmű, G2 CCGT1998241 Kelenföldi Erőmű GT1995136 Debreceni KCE (DKCE) CCGT2000 95 Csepeli Erőmű (kondenzációval) CCGT2000396 Újpesti Erőmű CCGT2002110 Kispesti Erőmű CCGT2004110 Összesen1233 KÖZELHŐ (ipari saját hőellátás) BorsodChem GT2001 48 Tiszai Vegyi Kombinát (TVK) CCGT2004 35 Összesen 83 Mind összesen1316

13 13 GÁZMOTOROS ERŐMŰVEK 2003-ban erőművek villamos teljesítőképessége, MW erőművek száma, db Együttes villamos teljesítőképesség ~ 225 MW Átlagos villamos teljesítőképesség ~ 2,0 MW

14 14 1991-BEN PROGNOSZTIZÁLT ÉS 2004-IG MEGVALÓSULT FŰTŐERŐMŰVEK Távhő Prognosz -tizált M e g v a l ó s u l t Távhőrendszer GT + CCGT erőművek Gázmotor Tartomány potenciálrafelújításra közelhőösszesen PJ/adb% MWdbMWdbMWdbMWdbMWdbMW Q  0,1 273782735586885103 0,1<Q  1 55163630023672162583 1 < Q2261518007*111523217339 Összesen35010051210071115521341235868113225 Közelhő (ipari) 2832 Összes CT + CCGT 911989 Összes közelhő 60151 Mind összesen 1221423 * Kondenzáció nélkül

15 15 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS FEJLŐDÉSÉNEK JELLEMZŐI  Távfűtési potenciál kihasználása  Második nemzedékes fűtőegységek (GT, CCGT)  Hatékonyságnövelő rekonstrukció (GT, CCGT) forróvíz-kazánok és gőzturbinák helyett  Kisebb hőigények bekapcsolása (GM)  Földgáz a tüzelőanyag

16 16 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS 1990 UTÁNI FELLENDÜLÉSÉNEK HÁTTERE  Az elméleti megalapozás  ETE Hőszolgáltatási Szakosztály (1970-1991)  Dr. Büki Gergely: Fűtőerőművek és távhőrendszerek (1980)  Megújító erőmű-építési terv – MVM, 1993  Privatizációs megállapodások  Kedvező villanyár (1996 –)  Hosszú távú áramvásárlási szerződések  Hatósági (állami) támogatás  Kötelező átvétel (VET, 1994)  Támogatott átvételi ár (P < 50 MW)  Befektetési támogatás

17 17 A KELENFÖLDI ERŐMŰ HŐSÉMÁJA G 136 MWe 39 bar 390 °C G 2x15 MWe 2x58 MWt 1x209 MWt DUNA G 6 MWe 19 MWe G háziüzem 2x48 MWt 2x58 MWt 60 MWt 60 MWt 60 MWt 122MWt 75 MWt

18 18 AZ ÚJPESTI ERŐMŰ HŐSÉMÁJA 7 bar G 74 MWe 70 bar 500 °C 3,5 bar 7 bar 36 MWe 85 MWt 2x116 MWt 45 MWt 67 MWt 26 bar G 50 MWt 51 MWt 100 MWt 10 MWt 13 MWt 92 MWt

19 19 A KISPESTI ERŐMŰ HŐSÉMÁJA G 70 MWe 95 bar 505 °C G 40 MWe 70 MWt 2x116 MWt 49 MWt 44 MWt 43 MWt 108 MWt 22 MWt 98 MWt

20 20 A TVK ERŐMŰVÉNEK HŐSÉMÁJA

21 21 AZ EGYENÉRTÉKŰ KÖZVETLEN ÉS KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS - 1  = (E + Q) / B = E / B + Q / B =  E +  Q  Kapcsoltan termelt fajlagos villamos energia (áramszám):  = E/Q Az energiaátalakítás mennyiségi hatásfoka: 56/2002 (XII. 29) GKM-rendelet EU-direktíva szerinti részhatásfokok ~ ~ KE FKFE E E Q Q B BvBv BhBh

22 22 AZ EGYENÉRTÉKŰ KÖZVETLEN ÉS KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS - 2 Primerenergia-megtakarítás: Fajlagos primerenergia-megtakarítás a kiadott hőre: Fajlagos primerenergia-megtakarítás az EU-direktivában: B meg = (B h + B v ) – B = Q/  h + E/  v – (E + Q)/   Q = B meg /Q = (1/  h – 1/  ) +  (1/  v – 1/  )   (1/  v – 1/  )  EU = B meg /(B h + B v ) = 1 – 1/(  Q /  h,ref +  E /  v,ref ) > 0,1 „nagyon hatásos”

23 23 AZ EGYENÉRTÉKŰ KÖZVETLEN ÉS KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS ENERGIAFOLYAM-ÁBRÁI  = 85%  = 45%  = 80% veszteségveszteségveszteség primer energia hő villany FKKEFE

24 24 A  felvehető értékei ipari és fűtési kapcsolt termeléskor Az erőmű típusaFűtésIpari gőz Összetett, gőz- és gázkörfolyamat Ellennyomású gőzturbina Elvételes, kondenzációs gőzturbina Hőhasznosítós gázturbina Gázmotor 0,95 0,45 0,55 0,70 0,75 0,30 0,40 0,60 Összehasonlító referencia-hatásfokok a megtakarítás számításához Primer energia Kondenzáció,  v,ref Hőtermelő,  h,ref Földgáz Olaj és szén Megújuló források, hulladékok 0,55 0,42 0,22 – 0,35 0,90 0,85 0,80 AZ ÁRAMSZÁM ÉS A REFERENCIA-HATÁSFOK FELVEHETŐ ÉRTÉKEI AZ EU-TERVEZETEKBEN

25 25  gőzturbinaCCGTgázmotor Kelenföld Debrecen Dorog GT Újpest áramszám = kiadott villany / kiadott hő, , - FŰTŐERŐMŰVEK HATÁSFOKAI ÉS ÁRAMSZÁMAI

26 26 A RENDSZERSZINTŰ FAJLAGOS PRIMERENERGIA-MEGTAKARÍTÁS ~ E B Q Q FK KK  FK Q FE = Q + Q FK 10 50 100 % h/a Q Q Q FK Q FE Kapcsolt hőtermelési tényező:  = Q/Q FE (Kiépítettség:  = Q/Q FE ) Fajlagos primerenergia-megtakarítás:  FE = B meg /Q FE =  [ (1/  FK – 1/  K ) +  (1/  v – 1/  ) ]  FE  .  (1/  v – 1/  )  .  Q

27 27 A GÁZMOTOROK KIÉPÍTETTSÉGE ÉS ÉVI HŐTERHELÉSE A Q > 25 TJ/a TÁVHŐRENDSZEREKBEN Q FE dbPJ/a% 20 25 11 6 780 4 220 1 030 56,4 35,1 8,5 0,22 0,40 0,70 0,06 0,16 0,30 5612 030100,0  = Q/Q FE  = Q/Q FE

28 28 NÉHÁNY FŰTŐERŐMŰVES TÁVHŐ- RENDSZER ENERGETIKAI MUTATÓJA  h =0,85  v =0,45 2002 Típus QQ  EU  FE Dunamenti G1GT0,7870,750,6260,217 KelenföldCCGT0,7300,740,4390,1550,960,421 ÚjpestCCGT0,8110,510,4500,1940,730,329 Debrecen DKCECCGT0,6742,271,3660,220 BorsodChemGT0,7720,620,4520,179-- Kazincbarcika *GM0,7630,950,5270,2170,360,188 Kis kiépítetteségű GM **0,8260,790,7670,2610,220,169 Összes gázmotor (GM)0,7500,900,6440,202 Megjegyzések: * 2003-ban **  = 0,22

29 29 ERŐMŰVEK KAPCSOLT TERMELÉSE, 2003. ErőműTípus Q, TJE, GWh , % , - DunamentiGT 6 005106649,10,639 DunaújvárosGŐZ 3 87014559,40,139 KelenföldCCGT 3 14763073,90,721 ÚjpestCCGT 3 12144282,80,510 AjkaGŐZ 2 82410029,50,127 PécsGŐZ 2 31822543,60,349 DebrecenCCGT 1 24674367,82,147 CsepelCCGT 1 21236553,51,084 Kondenzációs nagyerőművek 2 37326231,20,397 Összes nagyerőmű26 116397838,00,548 Kis gőzturbinás erőművek11 710 73562,20,226 Kis gázturbinás erőművek 1 034 16465,20,571 Kis CCGT erőművek 1 964 28781,20,526 Gázmotoros erőművek 3 882 97175,00,900 Összes kiserőmű18 590215768,00,418 Összes hazai erőmű44 706613541,00,490

30 30 FŰTŐERŐMŰVEK 2003-BAN Típus Darab Teljesítőképesség, BT, MW Termelt villamos energia, GWh NAGY FŰTŐERŐMŰVEK Gőzturbinásak5 262 524 GT és CCGT típusok5 9383246 Összes nagyerőmű1012003770 KIS FŰTŐERŐMŰVEK Gőzturbinásak26300 700 GT és CCGT típusok4 75 450 Gázmotorosak113225 980 Összes kiserőmű1436002130 Összes fűtőerőmű15318005900 Részarány az összes erőműből14%17%

31 31 A KAPCSOLT VILLAMOSENERGIA- TERMELÉS MEGOSZLÁSA, 2003

32 32 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS KÖLTSÉG- ÉS ÁRVISZONYAI Adott tüzelőanyag-ár mellett az egyik termék (villany) elismert ára meghatározza a másik termék (a hő) költségét. ~ távhőpiac villamos piac B E Q egységes (a termelés) liberalizált helyi (regionális) nagyrészt monopolizált hatósági ármeghatározás

33 33 ÉRDEKEK A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉSBEN Befektetői érdek: Tulajdonosi érdek Fogyasztói érdek Társadalmi érdek:  az eszközarányos nyereség maximuma (Ny/B  max)  következmény:  Q  max,   10%,   30%,  a teljes hőkiadásra vonatkozó legkisebb egységköltség (~ átlagár) : k Q  min :  tüzelőanyag-megtakarítás, környezetvédelmi előnyök  közérdekű szolgáltatás, fogyasztóvédelem (távhő-monopólium miatt) Közhatalmi – állami, önkormányzati – támogatások:  befektetés (tőke, hitel)  tüzelőanyagár-megállapítás  kapcsoltan termelt villamos energia ára

34 34 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS ÁRSZABÁLYOZÁSA ~ E Q  termelői villamosenergia-ár  liberalizált  hatósági árszabályozás – 56/2002 (XII.29.) GKM  > 65%, kivéve a gázmotor:  GM > 75%,  Átvételi kötelezettség  0,1 < P  50 MW  távhő esetén P > 50 MW  Támogatott ár (napszaki: csúcs és völgy)  P < 6 MW minden kapcsolt,  6 < P  50 MW csak a távhőcélú kapcsolt  gázmotorok 2006-tól átvételi ár: –10% B  termelői hőár  hatósági  engedélyköteles közcélú fűtőerőműre hatósági max. ár – 64/2002 (XII.29.) GKM – miniszter  egyéb villamos műre önkormányzati hatósági ár gázár  gázár  hatósági

35 35 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS FEJLESZTÉSI LEHETŐSÉGEI TávhőKözelhő A kapcsolt energiatermelés kiépítése meg- lévő, közvetlen hőtermelésű és új rend- szerekben ++ A kis kiépítettségű, alulméretezett rend- szerek fejlesztése – a  növelésével + A meglévő (pl. a gőzös) rendszerek haté- konyságának növelése – nagyobb  -val ++ A kapcsolt energiatermelés növelése a hűtési igények bekapcsolásával ++

36 36 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS VÁRHATÓ JÖVŐJE 2020-IG Hőigény-csoport Várható hőigény PJ/a Kapcsoltan termelt villamos energia, TWh/a Reális áram- szám kategóriaPJ/a LehetReális  Nagy igény1–6501150,60 Közepes0,5–125630,75 Kis igény0,1–0,515530,80 Tömbfűtés<0,110320,85 Összesen10026130,70

37 37 A KIS FŰTŐERŐMŰVEK ELŐNYEI  Főleg földgázra épülnek (később hidrogénre)  Fogyasztóhoz vagy közelében építhetők fel  Egyre kisebb a beruházási költségük  Viszonylag kicsi a befektetési kockázat  Gyorsabb a megvalósíthatósági idő  Egyszerűbb az engedélyezési eljárás  Környezetkímélő üzem (kis kibocsátások)  Kicsi a kiszolgálási igény (ember, szerviz)  Nagy a kínálati piac (új technológiákkal)  Előnyei miatt általában támogatják (állam)

38 38 A GÁZMOTOROS KISERŐMŰVEK MW

39 39 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS VÁRHATÓ FEJLŐDÉSE - TÍPUSONKÉNT TWh/a

40 40 A KAPCSOLT ENERGIATERMELÉS RÉSZARÁNYÁNAK ÉVES ALAKULÁSA TWh/a %

41 41 KAPCSOLT TERMELÉS AZ EU-15-BEN Magyarország 11,5% %

42 42 ÜZEMELTETÉSI GONDOK 1.Melyik termék, a hő vagy a villany szerint irányítsák az energiatermelést, azaz mire szabályozzák a kapcsolt energiatermelést? 2.A villamos teljesítményt a kapcsolt termelésben általában a hőteljesítmény határozza meg. 3.A hőigény és a villamosenergia-igény az időben általában nem összehangoltan – nem szinkronban – változik. 4.A kapcsolt energiatermelésben a villamos teljesítmény korlátozottan szabályozható. 5.A hő tárolható, a villamos energia nem, ezért általában hőtárolókkal segítik a kapcsolt termelésben a kétféle termékhez való igazodást (egyelőre csak külföldön)

43 43 A KAPCSOLT TERMELÉS HATÁSA A VILLAMOSENERGIA-RENDSZERRE  A kapcsolt termelésből eredő villany kötelező átvétele miatt nagyon megnehezült a villamosenergia-rendszer optimális szabályozása – főleg a kisterhelésű idő- szakokban.  Gyakran vissza kell terhelni például a Paksi Atomerőmű- vet, ami nem csak gazdaságtalan, hanem káros az üzemkészségre (alapterhelésre méretezték).  A villamos energia importja – gazdasági okokból – meg- nőtt, és a piac sem szereti a kényszereket, a kötelező átvételeket.  Megdrágult és tovább drágul a szabályozási energia – például a megújuló források (szél, víz, nap) nagyobb felhasználási aránya miatt is.  Rendszerérdekből felmerülhet a nem szabályozható teljesítmény korlátozása – pl. a 25%-os részarány.

44 44 KÖVETKEZTETÉSEK ÉS JAVASLATOK – 1.  A fűtőerőművek a hő- és villanytermelés hatékony létesítményei. A hő-termelésben és az erőmű- építésben a részvételük társadalmi érdek.  A fűtőerőművek létesítése szoros összefüggésben van a közüzemi – lakossági – távfűtés gazdasá- gosságának javításával.  A szabályozatlan piaci működés nem biztosítja a társadalmi érdek érvényesülését.  A befektetések kockázatát kötelező áramátvétellel és – a közüzemi táv-fűtésben – hosszú távú áramvásárlási szerződéssel kell csökkenteni.

45 45  A befektetői és társadalmi érdek összehangolásához – a közüzemi távfűtésben – indokolt a kapcsolt termelés közhatalmi támogatása.  A támogatás módját egy átfogó, közösségi érdekű energia- politika keretében célszerű kialakítani a következők figyelembevételével:  A tüzelőanyag-megtakarítás távhőrendszer-szintű értékelésével;  A környezetvédelmi adók, energiaadók és a támogatások összehangolásával.  A fűtőerőművek villamosenergia-termelésének a VER érdekei szerinti szabályozási követelményeit jog- szabályokban célszerű rögzíteni, amit a létesítés során kell érvényesíteni. KÖVETKEZTETÉSEK ÉS JAVASLATOK – 2.