A geotermális energia hő- és hévíz felhasználásának jövője

DR. KONTRA JENŐBUDAPESTI MŰSZAKI EGYETEM

ÉPÜLETENERGETIKAI és ÉPÜLETGÉPÉSZETI TANSZÉK

ENEO Konferencia

BUDAPEST, 2010. április hó

Geotermális hőenergia hasznosítás az országos energiamérleg szerint:

Halmozatlan primerenergia felhasználás1060 PJ

Ebből geotermális: 3,0 PJ/évElméletileg hasznosítható: 63,5 PJ/év(dinamikus készletek = 40°C)Hasznosított energia részaránya: 4,7 %Lakás-kommunális hő- és használati melegvíz-

ellátásra a geotermális energia 8 %-át használjuk.

Távfűtés Magyarországon mindössze 6 város-ban működik.

TELEPÜLÉS: Sorszám: Rendszernév Össz hőért. Termálvíz

      (GJ/év) (GJ/év)

         

Csongrád 191 Muskátli úti tömbfűtőmű 32346 25788

         

         

Hódmezövásárhey 194 Kórházi fűtőmű 21559 21599

Hódmezövásárhey 195 Hódtói Fűtőmű 82325 12973

Hódmezövásárhey 196 Mátyás úti fűtőmű 26887 26887

Hódmezövásárhey 197 Oldalkosár úti Fűtőmű 30890 11612

         

Nagyatád 394 Nagyatádi távhőszolgáltató rendszer 8230 2275

         

Szeged 200 Felsöváros II. fűtőmű 210594 56217

Szeged 212 Odessza I. Kazánház 53157 28433

Szeged 213 Odessza II. Kazánház 61348 6965

         

Szentes 226 Kertvárosi lakótelepi távhőrendszer 24740 24682

Szentes 227 Debreceni úti ltp. Fűtőműve 40008 26876

Szentes 228 Kurca parti tömbfűtőmű 15971 11401

Szentes 229 Kossuth út konténer üzem 30167 30167

         

Vasvár 466 Járdányi úti kazánház 13386 3951

      651608 289826

A távfűtések általános jellemzése:• fosszilis energia felhasználás,• kevés a hulladékhő hasznosítás,• nagy szétosztási veszteségek,• épületfizikailag rossz fogyasztói oldal.

Versenyképessége romlott:• a lakók számára nagy költséget jelent,• a szolgáltatás minősége nem tökéletes,• hiányosak a jogi szabályozások,

Legfőbb probléma: más fűtési rendszerekhez képest költséges távhőellátás, nyáron is nagy alapdíjjal.

Távhőellátás előnyei:

nagyfokú szakmai hozzáértés,

kapcsolt hő- és energiatermelés lehetősége,

megújuló energia felhasználás,

környezetvédelmi előnyök.

Ellentmondás:

Hazai geotermális adottságok ↔ kevés geotermális távhőrendszer

Geotermális távhőellátás fejlesztési lehetőségei:• városnegyedek hőellátása telepszerű

termeltetéssel• kistelepülések, városi tömbfűtő rendszerek

hőellátása

A hőmérsékletszintek problémája:

a) 80°C kútfejhőmérséklet feletti hőhordozóval a meglévő, hagyományosan méretezett épületfűtések működtetése

b) 80°C alatti hőhordozóval kishőmérsékletű fűtési rendszerek üzeme

Régi és új épületek szabályozási jelleggörbéi

°C

°C

Külső hőmérséklet

Konvektív hőleadók

Padlófűtések

0 +5 +10 +15 +20-5-10-15

+20

+30

+40

+50

+60

+70

+80

+90

+100

+35

+45

1. ábra

Épületfizikailag új konstrukciók esetén:• növelt felületű konvekciós hőleadók• padló-, fal-, mennyezetfűtések

2. ábra

Távhőellátás csúcskazánnal

Hőcserélő

Csúcs-kazán

Távhőrendszerek geotermális alapenergia ellátással

Kondenzátor

Elpárologtató

Csúcs-kazán

Távhőellátás hőszivattyúval és csúcskazánnal

3. ábra

EREDETI ÁLLAPOTII. HÉVÍZKÚT: 32 m3/h t = 94°C (önnyomású kút)KERTVÁROS 3600 lakás

Hőigény: 3,1 MWHMV: 0,4 MW

Energiafelhasználás:– geotermális 20.400 GJ/év– földgáz 9.300 GJ/évKURCA-PART

Hőigény: 2,6 MWEnergiafelhasználás:csak földgáz: 14.300 GJ/év

FEJLESZTÉSI EREDMÉNYEKII. HÉVÍZKÚT: 60 m3/h t = 95°C felett

(búvárszivattyúval)KERTVÁROS– geotermális többlethő: 2.100 GJ/év

összesen: 22.500 GJ/évgázmegtakarítás: 2.550 GJ/év [ 75.150 gm3/év]

KURCA-PART– geotermális: 11.650 GJ/év [412.700 gm3/év]SZÁMÍTOTT HŐ: 34.150 GJ/évMÉRT FOGYASZTÁS (1999.) 35.715 GJ/évFEJLESZTÉS EREDMÉNYE: 13.750 GJ/évÖsszes földgázmegtakarítás: 75.150 gNm3/év

Összetett hőellátás éves tartamdiagramja:

7%

Hőszivattyú általadott energia

energiaCsúcskazán

Használati melegvíz

energiávalFűtés geotermális

78%

15%

Összetett hőfelhasználás éves tartamdiagramja

üzembővített

energiabővített üzemkazánnalHőszivattyúval Kizárólag geotermális

I.II.III.Csúcs-

365 [ nap ]190

HőteljesítményQ [ MW ]

100

100%

60%

dQo

o

Éves csúcskihasználási időtartam:

az éves csúcskihasználási jellemző:

a beépített teljesítőképesség évi kihasználási időtartama:

ocs

cs

cs QQ

0,1cs

BT

BT QQ

Hőszivattyú

To környezeti hőmérsékletszinten rendelkezésre álló hőből Tf fűtési hőmérsékletszintre emeli a hőt

A forrás oldal: elfolyó geotermális hőhordozóVillamos teljesítmény igénye: Pf

Fajlagos villamosenergia felhasználása:

ε= 3-5

A villamos erőművi hatásfok: η= 36 %

1

f

f

Q

Py

Kapcsolt energiatermelés

1,8 %-kal jobb villamos energiatermelési hatásfok.

Előnyei: távhő önköltség csökkentés, kisebb a primer energia import, környezetvédelmileg kedvező.

Gázmotoros összetett hőtermelés és kogeneráció

Távhőrendszereknél bevált eljárás

Hőszivattyú meghajtása még gazdaságosabb

Földgáz helyett geotermális kisérőgáz

Villamos áramtermelés 7500-8000 óra/év kihasználással

Megtérülő beruházás.

Kistelepülések jövőbeli tömbfűtése

400kW

120kWVillamosáram

15

0kW

20

0kW

=90%Kazán

=75-80%

100kW

=90%Földgáz

CH

Gázmotor

Gázmotor 200 kWHőszivattyú

HMV150 kW

Alaptermelés 500 kW

Csúcs350 kW

Távhő csúcsigény: 1 MW

Csurgalékvizek

4 4CH

GÁZMOTOR

Éves átlagos hatásfok:

%8785

ü

év QQnettoE

Energia termelési változatok:

egyszerű csúcskazános, geotermáis alaphőellátás csúcskazán és hőszivattyú hálózati

villamosenergiával hőszivattyú gázmotoros kogenerációval.

10 3

53%

Veszteség13%

100%

Földgáz E =35%

34%

55%=T

Gázmotor

72%

2646

Veszteség

b.)

a.)

53%

34%

59%

100%

Gázkazán

T =90%

36%

159%

=E

Kondenzációs erőmű

Földgáz

Gázmotoros hőszivattyú

8%

60%Környezeti hő

152%

HőenergiaMechanikai munka 30%

Motorhő 62%

100%Primer energia-hordozó

Gáz égéstermék veszteségek