Alapfogalmak A távhőellátás jelentősége a fejlett ipari államokban A hazai távhőszolgáltatás fejlődése és jelenlegi helyzete Hőszállítás Épületgépészet.

Az előadások a következő témára: "Alapfogalmak A távhőellátás jelentősége a fejlett ipari államokban A hazai távhőszolgáltatás fejlődése és jelenlegi helyzete Hőszállítás Épületgépészet."— Előadás másolata:

1 Alapfogalmak A távhőellátás jelentősége a fejlett ipari államokban A hazai távhőszolgáltatás fejlődése és jelenlegi helyzete Hőszállítás Épületgépészet B.Sc. 5. félév Épületenergetika B.Sc. 5. félév 2013. szeptember 11.

2 A tárgy követelményei A tárgy témakörei Távhőellátó rendszerek kialakítása A távhőellátás jelentősége a fejlett ipari államokban A hazai távhőszolgáltatás fejlődése és jelenlegi piaci helyzete Az előadás témái

3 A tárgy követelményei BME Épületgépészeti és Gépészeti Eljárástechnika Tanszék Titkárság: D. épület 105. (egyben: Oktatási adminisztráció) a tárgy előadója: Dr. Szánthó Zoltán egyetemi docens, D.125.; szantho@egt.bme.hu 3+1+0 óra/hét 2*90 perc, 16:15-től 19:30-ig óravázlatok: www.epgep.bme.hu Letölthető anyagok/B.Sc. Épületgépészeti képzés/Hőszállítás/2013 őszi félév 2 zárthelyi (X.16., XI.27.) 40+60 pont; beugró kérdések; új feladatok! pótzárthelyi a pótlási héten (XII.16-20.) szóbeli vizsga, csak sikeres félév esetén megajánlott jegy 2 db. sikeres zárthelyi, min. Σ70% esetén szóbeli javítás lehetősége min. 65% esetén

4 Ajánlott irodalom Dr. Garbai László: Távhőellátás - Hőszállítás Tipotex Kiadó, Budapest 2012 Dr. Garbai László – Dr. Dezső György: Áramlás energetikai csővezeték rendszerekben Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1987 Távhőszolgáltatás Magyarországon Szerk.: Fábián Miklós; MATÁSZSZ, Budapest, 2003 órai sajátkezű jegyzetek epgep.bme.hu → Letölthető anyagok → B.Sc. Épületgépészeti képzés → Hőszállítás → 2013. őszi félév

5 Tervezett félévbeosztás előadás gyakorlat 1.IX.11. Alapfogalmak. Hőszállító rendszerek. A távhőellátás jelentősége Magyarországon és a modern ipari államokban. A hazai távhőszolgáltatás fejlődése. A távhőellátás piaci helyzete.4 óra 2.IX.18. Alapfogalmak. Távhőrendszerek felépítése és üzeme. A hazai távhőellátás műszaki fejlődése. Távhőrendszerek hőforrásai.4 óra 3.IX.15. A hőigények megállapítása. A hőigények valószínűségi jellege. Hőigények időbeli változása, igények menetrendje. Tartamdiagramok.2 óra Sűrűség- és eloszlásfüggvény Példák a hőigények megállapítására. 2 óra 4.X.2. A távhővezetékek fektetési módjai, hőszigetelése, kialakítása. Hőtágulás felvétele. Hőközpontok kialakítása. A hőigények egymáshoz illesztése. Állandó és változó tömegáramú rendszerek.4 óra 5.X.9. Hőközponti kapcsolások. Kompakt hőközpontok. A szekunderoldali fűtési hálózat kialakítása. 3 óra Hőközpont megtekintése. 1 óra 6.X.16. 1. zárthelyi, 40 perc A forróvíz áramlásának számítása a csőben. Csősúrlódási tényező. Nyomásveszteség a csőben.3 óra Csősúrlódási tényező számítása. Csővezeték nyomásvesztesége. 1 óra 7.XI.30. Szivattyú és hálózat jellegörbéje. A munkapont szerkesztése. A hálózatok számításának alapelvei. Áramlási kép számítása csőhálózatokban. Hidraulikai analízis.2 óra Csővezeték nyomásvesztesége. Jelleggörbe szerkesztése, munkapont meghatározása. 2 óra 8.XI.6. A hőellátó rendszer nyomásviszonyai. Nyomástartás. Nyomásdiagram. A hidraulikai beszabályozás és szerelvényei. Szabályozó szerelvények.4 óra 9.XI.13. Távhővezeték hővesztesége. Kritikus hőszigetelési vastagság. Az előremenő hőmérséklet-menetrend meghatározása. Hőközponti HMV termelés.2 óra Párhzamos tárolós HMV termelő rendszer hidraulikai jelleggörbéje. Számítási példák. 2 óra 10.XI.20. Vezeték hőmérsékletének változása a hossz mentén. Távhőrendszer tervezése. gazdaságos csőátmérő. Távhőellátó rendszer optimális üzemvitele, optimális hőmérsékletmenetrend.3 óra Vezeték hőmérsékletének változása a hossz mentén 1 óra 11.XI.27. 2. zárthelyi 60 perc Hideg energia szállítása, távhűtés. Gőzös vezetékrendszerek kialakítása.4 óra 12.XII.4. A távhőellátás gazdaságossága2 óra Gőz vezetékhálózat nyomás- és hővesztesége 2 óra 13.XII.11. A kapcsolt energiatermelés és a távhőszolgáltatás szerepe az energetikában és az üvegház-hatású gázok kibocsátásának csökkentésében2 óra Távhőrendszerek hőszigetelésének gazdaságossága 2 óra

6 Távhőellátás Fogalommeghatározások távhő: az a hőenergia, amelyet a távhőtermelő létesítményből hőhordozó közeg (gőz, melegített víz) alkalmazásával, távhővezeték hálózaton keresztül, üzletszerű tevékenység keretében a felhasználási helyre eljuttatnak távhőszolgáltató: az a gazdálkodó szervezet, amely meghatározott elepülésen vagy a település meghatározott részén a távhő üzletszerű szolgáltatására engedélyt kapott; távhőtermelő: az a gazdálkodó szervezet, amely távhő termelésére engedélyt kapott; (A távhőszolgáltatásról szóló 2005. évi XVIII. törvény)

7 A távhőellátás alrendszerei hőtermelés – hőszállítás – hőátadás – fogyasztás

8 A távhőellátás létesítésének indokai I. Ha van meglevő hőforrás és annak van szabad kapacitása, akkor az felhasználható a környezetében települő új hőfogyasztók igényének kielégítéséhez. Új hőforrás létesítése mellőzhető. Lakótelepek, városrészek hőigénye egy központi hőforrásból elégíthető ki, az épületenként, vagy lakásonként elhelyezett sok kis hőforrás helyett. A „tiszta város” megteremtésének lehetőségét biztosítja, a káros anyag kibocsátás mérsékelhető, illetve az kedvezőbb területi elosztásban jelentkezik. Lehetőséget ad a kapcsolt hő- és villamosenergia- termelés megvalósítására. Jelentős tüzelőanyag megtakarítást tesz lehetővé.

9 A távhőellátás létesítésének indokai II. A távhőellátó rendszerek hőforrásában többféle energiahordozó felhasználására van lehetőség. A nemzetgazdasági szintű energiahordozó szerkezet rugalmasságát növeli, a nemzetgazdság energiahordozó ellátásának biztonságát fokozza. A fogyasztó kényelme elsődleges szempont. A fűtési módok között a legmagasabb komfortfokozatot biztosítja. A fűtési módok között a legkedvezőbben és legnagyobb mértékben alkalmas a hulladék- és megújuló energia felhasználására.

10

11 A téli (London típusú) szmog Magas légnyomás, magas páratartalom és -3 és +5 °C közötti hőmérséklet esetén alakul ki ipari és városi területeken. Kialakulásáért elsősorban a SO 2, por, a koromszemcsék, kénsavcseppek a felelősek. Ennek a maró hatású szmognak a káros következményei: asztma, halálos kimenetelű tüdőödéma.

12 A távhőellátás előnyei Olcsó kapcsolt hőtermelés hulladékhő, egyéb olcsó energia hasznosítása optimalizálható üzemvitel kisebb fajlagos beruházási költség Kényelmes igény szerinti fogyasztás lehetősége jól szabályozható rugalmasan illeszkedik az igényekhez a felhasználónál nem (vagy csak alig) jelennek meg felügyeletet igénylő gépészeti berendezések Környezetbarát központi, jó hatásfokú hőtermelés

13 A távhőellátás hátrányai Drága! Kényelmetlen! Csőhálózat üzemeltetése hálózati hőveszteség szivattyúzási munka A rosszul kialakított rendszerekben drága üzemeltetés rossz szabályozhatóság rugalmatlan üzem érdekeltség hiánya KÉNYSZERKAPCSOLAT

14 New York, 1878/79 Birdsill Holly: „A hőszolgáltatásnak ugyanolyan közszolgáltatássá kell válnia, mint a víz-, gáz- vagy áramszolgáltatás." 1878/79 telén prototípus fűtőművet hoz létre saját birtokán, ahonnan gőzzel látja el a szomszédos ingatlanokat is.

15 New York Steam Company, 1881

16 United Bank, 1882 március 3. Kips Bay Station, 1932 700 MW Empire State Building

17 Németország: 1900 Drezda; 1901 München; 1912 Berlin, Lipcse 1945-ig: 33 városban üzemel távhőszolgáltatás Oroszország: 1903 Szentpétervár Svájc: 1932 Zürich ETH Svédország: 1948 (katasztrofális szárazság) Ausztria: 1961 Bécs Franciaország: 1970 Melun, az első geotermikus távfűtő rendszer

18 A távfűtött lakások számának részaránya az összes lakásszámon belül

19 A távhőszolgáltatás évi hőenergia mennyisége és részaránya az összes hőtermelésen belül

20 Szemétégetőmű; Spittelau, 1989 (Hundertwasser) Bécs távhőellátása gáz- és távhőfogyasztó körzetek alaphőszolgáltatók: szemétégetőművek (Flötzersteig 1963; Simmeringer Haide 1980; Spittelau 1989; 860 ezer t/év) kogenerációs erőművek: Simmering, Donaustadt, Leopoldau hulladékhő a Schwechat-i olajfinomítóból csúcskazánok 262 000 lakás, 5300 nagyfogyasztó 1000 km csőhálózat 5480 GWh/év

21 A terhelés megosztása a bécsi távhőrendszerben 21

22

23 A Spittelau hulladékhasznosító folyamatábrája NaOH mésziszap

24 Frederiksberg, Koppenhága: az első hőszolgáltató erőmű Dániában, 1903 (ma kulturális központ) Dánia

25

26

27

28

29 Az EU energetikai problémái meghatározó földgáz- és kőolajfüggőség energiaimport-függőség (Oroszország) – kiszolgáltatottság ellátásbiztonsági problémák éghajlatváltozási tendenciák és levegőszennyezettség (szerény eredmények a széndioxid-kibocsátás terén)

30 Az Európai Unió energiapolitikája Az Európai Bizottság 2007. január 11-én meghirdetett energetikai és éghajlatvédelmi stratégiája 2020-ig a CO 2 kibocsátás 20%-os csökkentését kívánja elérni, a megújuló energiaforrások felhasználásának 20%- kal való részesedés növelését írja elő, az energiahatékonyság 20%-os növelését írja elő, a bioüzemanyagok kötelező felhasználásának 10%- os részarányát kívánja elérni.

31 A távhőszolgáltatás mellett szóló európai érvek távfűtés (centralizált hőigény) = megújulók biztos piaca + éghajlatvédelem távfűtés = szabad és gazdaságos tüzelőanyag választás = biztonság még nagy hálózati problémák esetén is ellátásbiztonság hulladékenergia felhasználása

32 A (növekvő) távfűtés társadalmi haszna Európában A távfűtés megkétszerezése a következő előnyökkel járna: Javuló energiahatékonyság: a primer energiafelhasználás évi 2.100 PJ-lal csökkenne (ez megegyezik Svédország teljes primer energiafelhasználásával). Javuló ellátásbiztonság: Kevesebb CO 2 -kibocsátás: az importfüggőség évi 4.500 PJ-lal, azaz a teljes primer energiafelhasználás 5,5%-ával csökkenthető (ez megegyezik Lengyelország primer energiafelhasználásával). évi 400 millió tonnával, azaz a jelenlegi kibocsátás 9,3%- ával csökkenthető. Ez többet jelenthetne, mint amit Európa a kyotói vállalásban megjelölt (8%).

33 A távhőellátás magyarországi története Az Országház távfűtése (1900/1902) Knuth Károly: „Budapest távfűtése műszaki és gazdasági nézőpontból” (1932) 1950Csepeli Vasmű210 lakás Kőbányai Sörgyár354 lakás Dunapentele/Sztálinváros; Kazincbarcika 1957 Thälmann utcai lakótelep 1958Lágymányosi lakótelep 50-es évek vége termálvíz szolgáltatás a Margitszigetről

34

35 15 éves lakásépítési program 1961-75 eleve távhőellátásra tervezett épületek (nincs kémény!) olajtüzelésű fűtőművek állandó tömegáramú rendszerek panelprogram „lakásínség”, társbérletek a tervezett lakásépítési tempó csak nagypaneles technológiával tartható olcsó, gyors, tömeges lakásépítés 1973: első olajválság „bukaresti árelv” (KGST) egycsöves fűtések 1989/90

36

37 A budapesti lakásépítések adatai 1961-2000

38 A budapesti lakótelepek építésének ideje

39 Távhőrendszerek Magyarországon

40 95 településen 209 távhőrendszer

41 10 000 MW beépített kapacitás 3 500 nyomvonalkilométer távvezeték Technológia Kiadott hőteljesítmény, termelt hőmennyiség Kapcsolt villamos energia PEM MW% MWTJ/év%TJ/évMWMWh/évTJ/év% Gázmotorok3718,77 34120,33522 03712 65543,5 Kombinált ciklusú erőművek 73417,27 94822,07072 04911 22137,5 Gázturbinák hőhasznosításs al 741,73711,0506029628,7 Hagyományos kapcsolt hőtermelés 2505,83 1898,8802801 28919,8 Nem kapcsolt hőtermelés 2 84866,617 29347,8 Összesen4 277100,036 142100,01 1884 42625 46038,3

42

43 Egyoldalú földgázfüggőség (2011)

44

45

46 hőforrások beépített teljesítmény PQ cogen Q MW 1 gázturbina507416 fűtőmű 174 2KC erőmű186215186 3 KC erőmű110114232 szemétégetőmű4 (24)30 fűtőmű 174 gázmotor55 4 2221 fűtőmű 174 5 gázmotor2018 fűtőmű 174 6 gázmotor99 fűtőmű 46 7 KC erőmű114109232 gázmotor66 8KC erőmű 125 (396) 125192 Total 651 (942) 726 1 600 Budapesti távhőtermelés 2006 1 2 3 4 5 6 7 8

47 A különböző hőforrásokból származó hő arányának változása

48 A vásárolt és a saját termelésű hő arányának változása

49 A sikeres távhőszolgáltatás alapja az olcsón termelt hő 49 Bécs

50 Budapest

51

52

53 Köszönöm a figyelmet!