A távfűtésről és a kapcsolt energiatermelésről II.
2001/6. lapszám | Szontág László | 4525 |
Figylem! Ez a cikk 24 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az elmúlt lapszámunkban megjelent, Sigmond Györggyel készített interjúnk második részében elsősorban a kapcsolt energiatermelés módozatairól és gazdaságossági tényezőiről, a távhőszolgáltatás távlati lehetőségeiről kérdeztük a Budapesti Távfűtőművek főmunkatársát.
– Mit kell pontosan kapcsolt energiatermelésen értenünk, és milyen fajtáit különböztetjük meg?
– A választ úgy közelíteném meg először, hogy különbséget kell tennünk erőmű és fűtőmű között. Fűtőműveink közvetlenül forró vizet hoznak létre földgáz, esetenként olaj elégetésével; ezeknek a hatásfoka 90% körül mozog. Az erőművek villamos energiát állítanak elő, de a kapcsolt energiatermelésű erőművek ezen felül hőenergiát is szolgáltatnak. Gazdaságossági szempontból az a megoldás mutatkozik előnyösnek, amely szerint a kapcsolt energiatermeléssel működő erőműből nyert hőenergiát osztják el a távhőszolgáltató vállalat saját fűtőművei. Bár most még nem mindig tudjuk érvényesíteni azt az álláspontot az erőművekkel szemben, hogy a hulladékhőnek olcsóbbnak kell lennie, mint a fűtőműveinkben előállított energiának. A kapcsolt energiatermelés másik fajtája – miként már említettük – a gázmotoros fűtőerőműben történő hőtermelés.
– Arra kérem, ismertesse még egyszer, immár átfogóbban a kombinált ciklusú erőmű működési elvét, és ejtsünk pár szót a hatásfokokról is!
– A világon a legkorszerűbbnek a kombinált ciklusú erőműveket tekintik, mivel nagy teljesítményt jó hatásfokkal képesek produkálni. Elterjedésük a földgáz térhódítását követte. A kombinált ciklusú erőmű alapja a gázturbina, amely egészen hasonló a repülőgép hajtóművéhez, csak itt a meghajtóanyag a földgáz. A gáz elégetésével mozgásba hozzák a turbinát, ez a rákapcsolt generátor segítségével villamos energiát termel. A gázt nagy légfelesleggel égetik el: így kb. 500 °C-os füstgáz lesz a folyamat eredménye. Ezt a füstgázt hőhasznosító kazánban forró víz illetve gőz előállítására hasznosítják, a gőzt egy turbinába vezetik (újabb villamosenergia-előállítás), a forró vizet pedig átadják távfűtési célra. A gőzturbinából kilépő „fáradt gőzzel” – hőcserélőn keresztül – szintén forró vizet hoznak létre. Ezekben az erőművekben a villamos energia előállításának hatásfoka 45-58%-os – érdemes ezt összevetni egy gőzmozdony mechanikai hatásfokával, amely kb. 7%-ot ér el. Az erőmű összhatásfoka – amennyiben mind villamos, mind fűtési célú energiatermelés folyik benne – elérheti a 82-88%-ot. Így a hőtermelés hatásfoka 35-40% körül kalkulálható. Úgy is fogalmazhatunk, hogy az elavult erőművekben, mint a jelenlegi újpestiben vagy az angyalföldiben 10 egység kiadott hőenergiához 1-2 egység villamos energia társul, míg a kombinált ciklusú erőműnél ez az arány kb. egy az egyhez. Mivel a villamos energia az értékesebb, könnyen belátható, hogy az az erőmű termel többet, értékesebb energiát, amelyik ugyanannyi hőenergia-előállítás mellett több villamos energiát hoz létre.
A kelenföldi erőmű 137 MW áramot és 197 MW hőenergiát termel, mert itt direkt gőzelvétel is történik. A kispesti erőmű tervezett fejlesztésénél a tervek szerint olyan kombinált ciklusú blokkot hoznak létre, amely 90 egység hőenergia mellett 100 egység villamos energiát állít elő. Általában a villamos energia ⅔-át a gázturbina, ⅓-át a gőzturbina hozza létre. Az újpesti erőműben ebben az évben kombinált ciklusú blokkot létesítenek és helyeznek üzembe, itt már megszületett a megállapodás a FŐTÁV Rt.-vel a szolgáltatott hő áráról is. Érdekességként emelem ki az új építésű, kombinált ciklusú csepeli erőművet, amely 400 MW villamos energia előállítását teszi lehetővé. 1999 végére 800 millió forintos beruházás keretében megépítették a távvezetéki kapcsolatot a pesterzsébeti távfűtési rendszerrel, így most a csepeli erőmű látja el Pesterzsébet háztartásait hőenergiával, méghozzá „hulladék” hőenergiával. Itt a fűtőművet leállították. A környék lakói annyiban jártak jól, hogy a csepeli erőművel sikerült a FŐTÁV Rt.-nek elfogadtatni azt a fent említett álláspontot, hogy a „hulladék hőnek” olcsóbbnak kell lennie, mint a fűtőműben létrehozottnak, így mi is olcsóbban számlázunk a fogyasztóknak.
– Kérem, mutassa be a második lehetőséget is, a gázmotor működési elvét, elterjedtségét!
– Mint már említettem, ez tulajdonképpen nem más, mint egy Otto vagy Diesel motor, ami földgázzal üzemel, generátora által villamos energiát, hőcserélőin keresztül pedig fűtési célra hasznosítható hőenergiát termel. Itt a füstgáz és a motor-hűtés hőjét használják fel fűtésre. Ismétlem, három fő alkotóeleme a gázalapú motor, a generátor és a hőcserélők. 15 éve kezdték el gyártani ezeket nagyobb számban, gyors elterjedésüket a hatékonyságuk fejlődése és egyszerű telepíthetőségük mozdította elő.
Alkalmazási lehetőségeit megkönnyíti az a körülmény, hogy rendkívül nagy teljesítményskála szerint tervezik és készítik ezeket a berendezéseket: a 3 kW-os gázmotortól a 20 MW-os berendezésig rendkívül széles a választék. A hatásfok a teljesítménytől függ, az 1 MW teljesítményű gázmotor adatait szemlélve kiderül, hogy 38-40%-os villamos és 88-90%-os összhatásfokkal rendelkezik.
A hulladék hőből elsősorban a HMV ellátás oldható meg a gázmotorokkal (részben arra is tervezik ezeket, hogy egész évben biztosítsák a melegvíz-igényt), másodsorban használják őket fűtési célra. Úgy szokták számolni, hogy a csúcsigény 30%-a az, ami végig stabil igényként jelentkezik a fűtési szezonban (okt. 15-től ápr. 15-ig.). Csehországban kb. 500 darab, Németországban mintegy 8000 darab gázmotor került beépítésre. Hazánkban egyelőre kb. 60 darab, kapcsolt energiatermelésben részt vevő gázmotort szereltek be: olyan közismertebb épületekben találkozhatunk vele, mint a Teve utcai rendőrszékház, a Budapesti Műszaki Egyetem, vagy a MATÁV székháza. Magyarországon is összeállítanak és gyártanak gázmotorokat, ezzel a kiskunhalasi Ganz Set és a budapesti Ganz Motor cégek foglakoznak.
A gázmotorok működésénél kiemelt jelentőségű a környezetvédelmi szempont. A magyar rendelet tulajdonképpen a német előírást (TA Luft) követi a megengedett emissziós értékek megállapításánál. A kibocsátott szennyezőanyagok megengedett határértéken tartását különféle megoldásokkal érik el, ma a legelterjedtebb verzió az un. sovány keverékes üzem, ahol nagyon nagy légfelesleggel üzemelnek a gázmotorok, és így az NOx érték alacsony szinten marad, a szénmonoxid-szint is lecsökken, viszont megnő a szénhidrogén aránya. Ha a lambda ablaknak nevezett legkedvezőbb légfelesleg értékre állnak be, akkor igen előnyössé válik a kibocsátás, betarthatóvá válnak a „TA Luft”-nak megfelelő értékek, katalizátor alkalmazása nélkül. Sok helyen már megkövetelik ennek a kibocsátási értéknek az 50%-ra történő korlátozását is. Ekkor még nagyobbra veszik a légfelesleget, a maradék szénhidrogént pedig utánégető katalizátorral semmisítik meg.
Be kell vallani viszont, hogy a nagy légfelesleg rontja a gázmotor hatásfokát. Ezen úgy segítenek, hogy turbófeltöltőt és utóhűtőt alkalmaznak.
– A távhőszolgáltatás Magyarországon – a lakásprogramok óta különösen – kiemelt, közérdeklődésre számot tartó téma. Milyen hosszú távú terveket készítettek – az említetteken túl – fejlesztési koncepcióikban a kapcsolt energiatermelés vonatkozásában?
– Hosszabb távon különös fontosságúnak tekintjük Budapest belvárosának fokozottabb bevonását a távhőzolgáltatási rendszerbe. Valamennyien tapasztaljuk, hogy a belvárosban – különösen a megnövekedett gépkocsiforgalom következtében – elviselhetetlen minőségű levegőt vagyunk kénytelenek belélegezni. Külföldön sok helyen távhőszolgáltatással oldják meg a nagyvárosok belterületein a fűtést, és ez – ugyan jelentős költségek árán – megvalósítható lenne a főváros belső kerületeiben is. Az egyik elképzelés szerint valamelyik Budapest-közeli erőműből, pl. a csepeliből látnánk el a belső kerületeket hőenergiával. A nagyobb hőelvétel a csepeli erőműből jelentősen tehermentesíteni tudná a belváros szennyezett levegőjét.
Még inkább távlati megoldásnak tűnő elképzelés az, hogy a 25 km távolságra lévő dunamenti erőműből lehetne szolgáltatni a belváros hőellátásához az energiát. Ez Magyarország legnagyobb erőműve, 2 kombinált ciklusú blokkal. Továbbá, itt 6 db 215 MW és 3 db 150 MW teljesítményű gőzturbina is található, ezek most tiszta kondenzációs üzemben a Dunát „fűtik”. A kombinált blokk jobb kihasználásából nyert hőt és a gőzturbinákból nyert hulladékhőt kellene egy vezetéken keresztül Budapestre szállítani. Ennek az erőműnek a leadott hőjét alkalmazhatnánk a belváros fűtési igényének kiszolgálására. A számítások szerint, ha 100 egység hőkivételre kerülne sor távfűtési céllal, akkor is csak 20-25 egység többlet tüzelőanyagra lenne szükség a villamos energiatermelés szinten tartása mellett. Ez nem tekinthető irracionális megoldásnak, hiszen példaként Prága említhető, itt is egy 30 km-es távolságra lévő erőműből látják el hőenergiával a várost.
Az Európai Uniós normák illetve a Kioto-i Egyezmény szerint kötelesek vagyunk betartani bizonyos légszennyezettségi határértékeket. A kapcsolt energiatermelés segítségével jelenleg is 1 000 000 tonna CO2 kibocsátás csökkenés érhető el. Magyarországnak kb. 5 000 000 tonna CO2-dal kellene csökkentenie károsanyag-kibocsátását az évtized végéig. Ennek megoldásáról azonban megoszlanak a vélemények. A most ismertetett kapcsolt energiatermelés lehet az egyik, szerintünk a legjobb megoldás. A távfűtéses kapcsolt energiatermelés előnye a többi megoldással szemben az, hogy itt a vállalkozói tőke is mozgósítható lenne. A többi, energiahatékonyságot javító és károsanyag kibocsátást csökkentő módszer (biomassza, napenergia, épületszigetelés stb.) alkalmazása, amelyeket most sokat reklámoznak, nagyon sok pénzbe kerülne, és ennek jelentős része költségvetési támogatás lenne. Kiszámoltam, hogy 1 millió tonna széndioxid kibocsátásának elkerülését a lakóépületek hőszigetelésének korszerűsítésével 1200 milliárd forintból lehetne megoldani (2 millió lakásra számolva): a költségvetésben az elkövetkező 10 évre 50 milliárd forintot terveztek be az energia-felhasználás hatékonyságának fejlesztésére és a CO2 kibocsátás csökkentésére!
Jelenleg mind a nagy energia-ellátó erőművi beruházások, mind a kisebb gázmotorok telepítése azért vannak ennyire kezdeti stádiumban, mert bizonytalan, hogy ki és mennyiért veszi meg majd az áramot. Tudvalevőleg a 20 MW teljesítményű vagy ennél kisebb gázmotoros erőművektől a Magyar Villamos Műveknek kötelessége megvásárolni az áramot. Korábban nagyon alacsony áron vették át az áramot (9,3 Ft/kWh), most az inflációt meghaladó mértékben emelték az átvételi árat. De a készülő új törvényi szabályozás megjelentetéséig senki sem mer jelentősebb beruházások megindítására gondolni.
Nézzük azonban a FŐTÁV Rt. konkrét terveit! Az észak-budai fűtőműnél kombinált ciklusú blokkokat szeretnénk építeni, ez az óbudai fűtőmű kiváltását is lehetővé tenné. Konkrét kivitelezési stádiumban van a rózsakerti fűtőműben egy gázmotor létesítése. Itt a nyári terhelésnél nagyobb teljesítményre építjük ki a gázmotort, így az összes igényelt hőenergiának (HMV ellátás és a fűtési hőigény) jelentős részét kapcsolt energiatermeléssel tudjuk majd előállítani. További elképzelés az, hogy a Füredi úti fűtőművet össze kellene kötni az újpalotai fűtőművel, úgy, hogy ez utóbbiban kapcsolt energiatermelést valósítanánk meg: így – új „leágazásokkal” – a távhőszolgáltatásból eddig kimaradt fogyasztókat is el lehetne érni. Felmerült azonban az is, hogy mindkét fűtőművet önállóan kapcsolt energiatermelésűvé alakítjuk át.
Távolabbra tekintve: nagy előnyökkel járna, hogy ha a távfűtés jelenlegi rendszerét – amely szigetszerű, tehát egy-egy körzetet egy-egy fűtőmű lát el – úgy alakítanánk át, hogy a hőforrások az egyesített távvezeték rendszerre csatlakoznának rá. Ekkor ugyanis nem lennénk annyira kiszolgáltatva az erőművekkel folytatott árharcban: versenyre késztetnénk őket, és alacsonyabb lenne a hőenergia fogyasztói ára.
Többszörösen is hivatkozhatunk Bécsre, itt szintén a távfűtés a domináns a belvárosban, és alternatív módon oldották meg az energiabeszerzést: több forrásból (erőmű, hulladékégető, fűtőmű stb.) tudnak hőt beszerezni, így az árakat is alacsony szinten tudják tartani. Már csak ezért is fejleszteni kellene az északpesti hulladékégetőt, hiszen ez most csupán töredékét adja lehetséges hőkiadásának, pedig a technikai korszerűsítéssel jelentős mértékben szerepet vállalhatna a távhőszolgáltatásban.
