A hatékony energiagazdálkodás érdek és kötelesség - az energiahatékonyság növelési lehetőségei

1. ENERGETIKAI SZAKKOLLÉGIUM A hatékony energiagazdálkodás érdek és kötelesség - az energiahatékonyság növelési lehetőségei Larry GOOD – lgood@goodllc.com dr. ZSEBIK Albin - zsebik@energia.bme.hu Budapest, 2010. október 14.

2. A hatékony energiagazdálkodás – érdek ÓVJUK MEG A TERMÉSZETBEN KIALAKULT EGYENSÚLYT !

3. A hatékony energiagazdálkodás – kötelesség ÓVJUK MEG A TERMÉSZETBEN KIALAKULT EGYENSÚLYT !

4. Előadás témái • Energia árak, felhasználás • Az energia értéke • Veszteségek csoportosítása • Energiahatékonysági mutatók • Példák a hatékonyság növelésre

5. Földgáz árak változása Magyarországon1980-2004 (HUF) Energiagazdálkodás !

6. Földgáz árak változása Magyarországon1991-2010 Energiagazdálkodás !

7. Az árak változásának becslése

8. Magyarország energiafelhasználásának változása az elmúlt években

9. A nemzetgazdasági szintű energiafelhasználás ágazatonként a 2000. évi adatok szerint

10. Az energia értéke Az “érték” legáltalánosabb megfogalmazásban valaminek az a tulajdonsága, amely a társadalom és az egyén számára való fontosságát fejezi ki. A “pénz értéke” annak a viszonynak a kifejezése, hogy a pénz milyen árumennyiséggel fejezhető ki. Az “energia értéke” a felhasználhatóságát, a tetszőleges energiaformává való átalakíthatóságát jellemzi.

11. Exergia és anergia Legyen az energia (W) tetszőleges formává, így munkává is alakítható része az exergia (E) (ex ergon = a munka ami kinyerhető), a nem átalakítható része anergia (A). W = E + A Hővel (hőenergiával) kapcsolatban is megállapítha-tó, hogy két egymástól elkülönített részre bontható és korlátoltan alakítható át.

12. Az energia értéke A táblázat 100 kJ/kg hő értékét mutatja (eq, exergia) különböző rendelkezésre állási hőmérsékleten (t), tk=15 °C környezeti hőmérséklet esetén.

13. Energia veszteségek Az energiaveszteségek különböző szempontok szerint csoportosíthatóak: • az egyik csoportosítás szerint a veszteségek lehetnek minőségi és mennyiségi veszteségek • a másik csoportosítás szerint közvetlen és közvetett veszteségek

14. Hőcsere exergia folyamábrája(minőségi veszteség)

15. Egy gőzrendszer energiafolyam ábrája (mennyiségi veszteség)

16. Energiahatékonysági mutatók • Hatásfok • Hatásosság • Hatékonyság • Fajlagos energiafelhasználás • A rendszer fajlagos hozama

17. Hatásfok Az üzemviteli elemzés fontos értékmérője: ahol: η - hatásfok ( 0 < η < 1 ) Ebe - a folyamatba bevitt energiamennyiség Eki - a folyamatból kivett / nyert energiamennyiség Eveszt - a folyamat során elvesző energiamennyiség

18. Hatásosság A gazdálkodásra jellemző mutató, ami a lehetséges minimális energia-felhasználáshoz viszonyítja a tényleges állapotot: ahol: Etény - egy adott pillanatban ténylegesen felhasznált primer energia Emin - az ugyanekkora fogyasztás mellett minimálisan szükséges primer energia

19. Hatásosság Az ellenőrző felülettel körülzárt rendszerünkben valamilyen, számunkra hasznos paraméter megváltozását viszonyítja az elméletileg lehetséges legnagyobb változáshoz. Az egyik legismertebb hatásosság fogalom a hőcserélők Bosnjakovič-féle -tényezője, ami a hőcserélőben létrejövő legnagyobb tényleges hőmérsékletváltozást viszonyítja az elméletileg létrejöhető legnagyobbhoz, azaz a két közeg belépő hőmérsékletének különbségéhez: ahol az „1” index a kisebb, a „2” index a nagyobb vízértékáramú közegre utal.

20. Energiahatékonyság – 1. Általános megfogalmazásban: A termelési értékhez viszonyított energiaköltség, vagy ennek reciproka az ún. energia hatékonyság Műszaki szempontból: A hatékonyság azt mutatja meg, hogy egy technológiai paraméter eléréséhez mennyi energiabevitelre van szükség.

21. Energiahatékonyság – 2. gyártó sor: földgáz tüzelésű kemence:

22. Energiahatékonyság – 3. mezőgazdasági alkalmazás: soktermékes vállalatnál:

23. Fajlagos energiafelhasználás – 1. Az energetikai folyamatokban a felhasznált energiamennyiséget, E és a folyamatra jellemző, az energiafelhasználást befolyásoló mérőszám (technológiai mutató), T hányadosa e = E/T dimenzióját E és T dimenziója határozza meg. A téglagyártás fajlagos hőenergia szükséglete pl.: 1,25-1,88 MJ/kg.

24. Fajlagos energiafelhasználás – 2. Az energiagazdálkodás műszaki és szervezési színvonalának egyik fontos mutatószáma. Legfontosabb rendeltetése: • adott energiafogyasztó különféle időpontbeli vagy időszakbeli energiagazdálkodási üzemállapotainak összehasonlítása, • adott energiafogyasztó energiagazdálkodási üzemállapotainak összehasonlítása más – ismert, hasonló felépítésű – energiafogyasztó üzemállapotával • adott energiafogyasztó energiaszükségleti tervezése • létesítendő energiafogyasztó energiaszükségletének tervezése

25. A rendszer fajlagos hozama A legegyszerűbb mutatószám számítása: ahol: A s - a szolgáltatott energiáért kapott árbevétel KE - a vételezett energiáért kifizetett költség

26. Energiahatékonysági technikák – 1. • Legkisebb költség tervezés ( LKT ) / Least-Cost Planning (LCP) / Minimalkostenplanung • Integrált forrás gazdálkodás (IFG) / Integrated Resource Planning (IRP) / Integrierte Ressourceplanung • Kereslet gazdálkodás (KEG) / Demand-Side Management (DSM) / Nachfragemanagement • Kínálat gazdálkodás (KÍG) / Supply-Side Management (SSM) / Angebotsmanagement

27. Energiahatékonysági technikák – 2. • Kapcsolt hő- és villamosenergia termelés / Cogeneration / Kraft- Wärme Kupplung • Fűtés/hűtés összekapcsolása / Integration of Heating and Cooling / Integration der Heizung und Kühlung

28. Közvetlen hőtermelés energiafolyam ábrája

29. Kapcsolt energiatermelés energiafolyam ábrája

30. A kapcsolt hő- és villamosenergia termelés létesítése energetikai és környezetvédelmi szempontok miatt előnyös.Kedvezőtlen gazdasági környezetben háttérbe szorulhat.

31. A gázmotoros energiatermelés

32. A tüzelőanyag hasznosítása t-Q diagram t tmax sugárzás Hatásfok Qbe (Hf) füstg.veszteség Qh harmatpont (Ha) Qvfüstgázveszteség - el nem égett tüzelőanyag veszteség - falazati veszteség Q

33. A füstgáz veszteség

34. Éves hatásfok

35. 3050  280 C 3000  260 C  240 C 2950  220 C 2900  200 C hõmérséklet- 2850 változtatás  180 C  4-5% 2800  160 C Telített gõz nyomás- 2750 140  C változtatás  1-2% 2700 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 p bar A nyomás és a túlhevítés hatása a gőz szállítóképességére • A telített gőz entalpiája foj-tással csak kis mértékben változik • A túlhevítés hatására kis mértékben nő az etalpia, de nőnek a veszteségek is • A kondenzvíz hőmérsékle-tének csökkentése akár 20-30 % -al növelheti az ental-piakülönbséget

36. Különböző átmérőjű nyíláson kiáramló gőz vesztesége a gőznyomás függvényében

37. Hőtárolás – nagy vízterű kazánokban 2008. augusztus 5-6.

38. Energiagazdálkodási megfontolások E = P .t kWh • A villamos teljesítmény (P, kW) csökkentése • Az üzemidő ( t, h ) csökkentése

39. A fojtásos és a megkerülő ágas szabályozás veszteségei: P ↓ - hajtás

40. A végponti szabályozással elérhető nyomáskülönbség csökkenés szemléltetése: P ↓ - hajtás

41. Üzemidő csökkentés lehetőségei t↓- hajtás • Fűtési menetrend optimalizálás • Fölösleges hajtások kikapcsolása • HMV keringetés éjszakai szüneteltetése

42. Beépített teljesítmény csökkentése:P↓ - világítás

43. Beépített teljesítmény csökkentése:P↓ - világítás • Nagy fényhasznosítás • Jó hatásfokú és megfelelő kivitelű lámpatestek • Kis veszteségű előtétek alkalmazása • Rendszeres és tervszerű karbantartás • Belső terek felületi kialakításának lehetősége • A természetes fény kedvező hasznosítása

44. Üzemidő csökkentés lehetőségei: tcsökkentése - világítás • „Rugalmas” kialakítás • általános és a kiemelő helyi szintű világítás alkalmazása • a lámpatestek kapcsolása, kézzel, fénykapcsolóval vagy mozgásérzékelővel, ill. programozottan • a szükséges megvilágítási szint lépcsőzetes, illetve folyamatos üzemű, egyéni igényeknek megfelelő kézi szabályozása,

45. The Batıenerji Power Plant Energy Audit by Larry Good, CEM, CEA, BEP,CSDP October 2010

46. The Power Plant • 45 MW combined cycle • 6 x 5 MW gas turbine gensets • 1 x 15 MW steam turbine genset • 2008: • Produced 364 GWh elec. energy • Consumed 855 GWh nat. gas energy • Efficiency = 42.6%

47. The Energy Audit • 2009 • Goal: Increase efficiency by 1%. • Managed to find 0.8% possible improvement. • Recommended 8 specific ECMs - Power production - Internal consumption • Total predicted investment: 316,000 EUR • Total predicted annual savings: 209,000 EUR • Discount rate = 10% • IRR = 66% • All ECMs save more than they cost in life cycle.

48. Summary Table

49. Internal Load Cooling Tower Pump VFDs • 3 x 110 kW running at constant full speed. • Cube law

50. Internal Load Feedwater Pump VFDs Pump setpoints: • 70 bar HP, 20 bar LP • Need only 55 bar, 8 bar Compressed Air Lighting • Lights always on: • Occupancy sensors • Photocells • 7 air leaks • 5 kW waste