Dr. Német Béla, PTE, TTK, Környzetfizika és Lézerspektroszkópia Tanszék

1. Kutatók éjszakája, 2009. szeptember 25.20:30 - 21:15PTE TTK, 7624 Pécs, Ifjúság útja 6.A ép. 408. Jeges Károly terem Dr. Német Béla, PTE, TTK, Környzetfizika és Lézerspektroszkópia Tanszék "Megújuló energetikai témák” a hétköznapok számára

2. Az előadás felépítése - Ember mechanikai teljesítménye, munkája fizikai munka során. - Munkagépeink ereje, fajlagos teljesítménye,hatásfok növelése (gőzgép, gőzmotor, Ottó-motor, dízel motor, villanymotor, Stirling motor, (víz)gőz turbina, ORC ) és azok fosszilis és lehetséges nem fosszilis üzemanyagai. - Összenergetikai hatásfoknövelés-1. Kapcsolt energiaszolgáltató berendezések (CHP, CCHP) - Összenergetikai hatásfoknövelés-2. Az energia fogyasztói MENETREND és a szolgáltatói rendszer összehangolásával. Integrált (hibrid) energetikai rendszerek létrehozása. - Autonóm energia (elektromos energia, fűtés, hűtés, üzemanyagok) ellátás mértéke. Decentralizálás. Szigetüzem. Flották. - A nem-fosszilis energiaforrások (NFE) csak „együttesen, összekapcsolva” JÓK: Jelenlegi energetikai igényeink kielégítéséhez NFE-vel, szükséges tevékenységünk országos, regionális, kis közösségi, családi összehangolása.

3. TISZTELJÜK az ENERGIAFORRÁSOKAT, a TERMÉSZETET, a MUNKÁT, és a GÉPEK EREJÉT, MERT MI EMBEREK, MAGUNK NAGYON GYENGÉK VAGYUNK

4. Ember mechanikai teljesítménye, munkája napi átlagban - Egy felnőtt ember napi ennivalójában a szükséges és feldolgozható energia: 2500kcal/nap = 10 MJ/nap. - Ebből a hő teljesítményünk:107J/105sec=100 W. - Jó fizikai állapotú fiatal „hatásfoka” a mechanikai munkavégzést tekintve: 10 %. Ezért mechanikai munkánk 24 óránként: 1 MJ/nap. - Ha m = 80 kg, 4 emelet (12 m), g= 10 m/s2, Wegyszer fel~10 kJ. - Ahhoz, hogy 1 MJ munkát végezzünk 50-szer kellene felmenni, és lejönni a 4. emeletről. - Ha t= 60 sec alatt megyünk fel, Pmech = 10 000 J/60 s ~ 170 W. • 8 óra alatt, ha óránként 6-szor felmegyünk és lejövünk, ez 1 MJ. • „Árufeltöltés” m = 10 kg zsák, 1 méter magasra feltenni, = 1 kJ. • 8 óra alatt, ez óránként 120 (percenként 2) ez 1 MJ.

5. MUNKAGÉPEINK EREJE, FAJLAGOS TELJESÍTMÉNYE, HATÁSFOK NÖVELÉSE

6. Munkagépeink (1): gőzgép (http://gozgep.lap.hu/) Gőzgép fosszilis, nem fosszilis tüzelőanyaga. http://mozdony.lap.hu/

7. Munkagépeink (2): gőzmotor Gőzmotor fosszilis, nem fosszilis tüzelőanyaga:

8. Munkagépeink (3): Ottó-motor Ottó-motor fosszilis és lehetséges nem fosszilis üzemanyagai (Gázmotor (Wärstilä) Győrben )

9. Munkagépeink (4): Dízel-motor

10. Munkagépeink (5): Villanymotor http://villanymotor.lap.hu; http://haztartasigep.lap.hu Villanymotor, „üzemanyaga”: elektromos energia

11. Munkagépeink (6): Gőz (vízből) turbina Gőz (víz) turbina, nem fosszilis tüzelőanyagai:

12. Munkagépeink (7): Stirling motor Stirling motor, fosszilis, nem fosszilis tüzelőanyaga

13. Munkagépeink (8): ORC turbina ORC-turbina, fosszilis, nem fosszilis tüzelőanyaga Szerves anyagot használ munkaközegként, például pentánt vagy butántvízgőz helyett. A szerves munkaközegeknek alacsony a forráspontja: n-Butan C4H10: 0oC; n-Pentan C5H12: 35 oC; alacsony a kritikus pont: 150 oC; 197 oC) alacsony a hőlépcső (70-150 °C) (még: iso-bután vagy iso-petán). A hatásfoka is alacsony (15-18 %), viszont a költségek (beruházási és üzemeltetési) alacsony volta miatt, mégis nagyon kedvező feltételek mellett lehet elektromos energiát előállítani. Ezek a közegek lehetővé teszik azt, hogy alacsony hőmérsékletű hőforrások energiáját is hasznosítani lehessen. Hőforrások lehetnek, növényi tüzelésű kazán, kőzethő, napsugárzás összegyűjtve. (biomassza kazánnal fűtött-, Naphőt hasznosító-, kőzethőt hasznosító ORC minierőművek).

14. ÖSSZETETT (KAPCSOLT) ENERGIA SZOLGÁLTATÓ BERENDEZÉSEK

15. A hatásfok növelés eszköze (1)Kapcsolt elektromos energia és hő előállításaCombined Heat and Power (CHP) Plant

16. A hatásfok növelés eszköze (2)Kapcsolt fűtő, hűtő és erőműi rendszer.Combined Cooling Heating and Power (CCHP) Plant Egy forrásból több energiaforma előállítása történik (mikroturbina)

17. A hatásfok növelés eszköze (3)Az energia fogyasztói MENETREND és a szolgáltató összehangolása. Hibrid-kombinált rendszer. A menetrend tartás adott szintű, decentralizált fogyasztói „csoport”, időben és energia összetételben változó energia igényének (a Fogyasztói Energiamixnek) folyamatos kielégítése nem fosszilis forrásokkal, minél kisebb veszteséggel, minél összehangoltabban, minél magasabb energetikai hatásfokkal.

18. Fogyasztói igények: Fogyasztói MENETREND

19. Hibrid-kombinált rendszer. Kettő, vagy annál több olyan energiaforrás van egy energia mixet biztosító„szolgáltató rendszerbe” szervezve, amelyek külön-külön nem lennének elegendőek az év, vagy csak egy teljes nap folyamán a biztosítani a fogyasztó számára a változó mértékű hőt, vagy elektromos energiát. Az ilyen rendszernek nem csak energia szolgáltató egységei, hanem energia tároló egységei is (elektromos energia és hő tárolására) is vannak. Ezek összeadják a szükséges energia mixet, ezért nevezik más néven az energia forrásokat additívaknak, az egészet Additív rendszernek, más megnevezés szerint Hibrid rendszernek.

20. Példák hibrid rendszerekre. Farmer, kisközösségi szint 1. Szélkerék + AC/DC konverter + napelem + akkumulátor + DC/AC konverter = - 230 V-os, 50 Hz-es váltóáramú fogyasztókat lát el. 2. Napkollektor + hőtartály + Stirling motor + AC/DC konverter + napelem + akkumulátor + DC/AC konverter = - nyáron HMV-t termel, 230 V-os, 50 Hz-es fogyasztókat lát el. - télen HMV-t és (padló)fűtést biztosít. 3. Napkollektor + hőtartály + csövek padlóban, falban + abszorpciós hűtő - nyáron HMV-t termel hőtartályra és abszorpciós hűtéssel légkondicionál. - télen HMV-t és (padló)fűtést biztosít. 4. Napkollektor + hőtartály + Biokazán + Stirling motor + akkumulátor - nyáron (csak a kollektor) HMV-t termel hőtartályra és abszorpciós hűtéssel légkondicionál. - télen (főleg a biomassza kazán) HMV-t és fűtést biztosít, Stirling motor

21. Jelenlegi energetikai igényeink kielégítésének feltételei nem fosszilis forrásokkal A minél magasabb energetikai hatásfok eléréséhez először meg kell határozni az adott szintű fogyasztói csoport adott „energia formákból” történő fogyasztásának időfüggvényét. Ezután meg kell adni a nem fosszilis forrásokat felhasználó energetikai berendezések azon együttesét, rendszerét, amellyel ez az időfüggvény kielégíthető. Meg kell valósítani a menetrendtartást, ezzel is hozzájárulva az Energia előállítói - fogyasztó rendszer hatásfokának maximalizálásához. Valóságos emberi kis közösségekben meg kell szervezni azokat a szigetüzemeket, amelyekben az energetikai „önellátás”, autonóm módon megvalósítható Nagyobb közösségekben (pl. városi tömegközlekedés) meg kell határozni azt a flottát, amellyel együttműködve („kívülről”) folyamatosan és az igényeknek megfelelően történik az energiaforrás(ok) biztosítása.

22. SOK SIKERT KÍVÁNOK A JÖVŐ NEMZEDÉKNEK A NEM FOSSZILIS FORRÁSOKKAL TÖRTÉNŐ ENERGIAELLÁTÁSUK EREDMÉNYES BIZTOSÍTÁSÁRA MAGYARORSZÁGON