Nagyító alatt a gázmotor

2009/11. lapszám | VGF&HKL online |  9885 |

Figylem! Ez a cikk 16 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).

El tudná ön képzelni, hogy villamos energia nélkül élje le az életét? Ne tudja megnézni kedvenc tévéműsorát, kézzel kelljen kimosni a ruhákat, vagy újra porolni a szőnyegeket? Igazán csak akkor tudjuk értékelni, mit is jelent az elektromosság, hogyan vált teljesen természetes elemévé a mindennapi életünknek, ha tartósabb ideig kénytelenek vagyunk nélkülözni. Álljunk most meg egy pillanatra, és nézzük meg, mi is a kapcsolat a megszokott kényelmünk és a kapcsolt energiatermelés között.

Mitől kapcsolt a kapcsolt energiatermelés?

Az 1700-as évek elejétől, az elektromosság felfedezésétől, nagy utat tett meg a fejlődés Jedlik Ányos dinamóján keresztül (1861), míg Edison bemutatta az első nemzetközi elektrotechnikai kiállításon, Párizsban, 1881-ben az első nagy teljesítményű gőzzel hajtott dinamóját, mellyel 1200 izzólámpát tudott egyszerre működésbe hozni. Később az egyenáramot felváltotta a váltóáram, a dinamót a generátor. A cél egyértelmű volt: az elektromos energiát mind szélesebb körben „munkára fogni”.
Ma már nem kérdés, hogyan termeljünk áramot, kiforrott, jól ismert technológiák állnak rendelkezésre. A fejlődés azonban nem állhat meg, változatlanul folynak a kutatások az újabb termelési technológiák iránt, de ugyanakkor egy másik irány is egyre hangsúlyosabb szerepet kap: a hatékonyság.
A mai gazdasági környezetben egyáltalán nem mindegy, hogy milyen költségekkel tudjuk előállítani a szükséges energiát, s az sem másodlagos, mit hagyunk az unokáinkra. A Föld fosszilis energiatartaléka véges, s - a jelen fogyasztási szokások és fejlődés mellett - igen hamar kimerül. (Ebben a kérdésben megoszlanak a szakértői vélemények: vannak, akik a szénkészletünket pár száz évre, a földgáz- és kőolajbázist kevesebb, mint száz évre teszik, és vannak ennél optimistábbak, akik számolnak a még fel nem tárt tartalékokkal is. Abban azonban mindenki egyetért, hogy komoly odafigyelést igényel a felhasználás.)
A villamos energia előállítása során, kevés kivételtől eltekintve, jelentős mennyiségű termikus energia képződik, azaz ha akarjuk, ha nem, hőt is termelünk. A kérdés tehát adott: tudjuk-e a szükséges „mellékterméket” hasznosítani.
A kapcsolt energiatermelés pontosan ezt tűzte zászlajára: egyféle alapanyag felhasználásával többféle hasznosítható energiát tudjon előállítani.
Egyes források a kapcsolt energiatermelést a következőkre osztják:
- ellennyomású gőzturbina,
- gázturbina,
- gázmotor,
- üzemanyagcella.
A továbbiakban mi a gázmotorokkal fogunk kicsit részletesebben megismerkedni.

 

Gázmotoros kiserőmű

Mit takar a gázmotoros kiserőmű?

A villamosenergia-igény túlnyomó részét generátorok termelik, melyek hajtása sokféle módon történhet. Ennek egyik módja a dugattyús, gázüzemű belső égésű motor. A berendezés három fő egységből áll: motorblokk, generátor és vezérlés. Az egység ott válik a kapcsolt energiatermelők népes családjának tagjává, mikor a motor köpenyén, a kenőolajban és a füstgázban lévő hőt elvonjuk s hasznosítjuk. Ez jellemzően meleg víz formájában történik, de lehetséges közvetlen gőzelőállítás is.
Az 1. kép egy gázmotoros kiserőművet mutat. A felépítmény tartalmazza a motorblokkot, generátort, vezérlést, hőcserélőket és egy speciális zajvédő burkolatot, amely lehetővé teszi csendes helyekre történő telepítését.

Gázmotor vagy gázmotoros kiserőmű?

A szabatos megfogalmazás a gázmotoros kiserőmű lenne, de a köznyelv és gyakran a szakmai szakzsargon is rövidít, s egyszerűen csak gázmotort mond. Ebben a cikkben is mindkét változatot használom ugyanannak a kifejezésére.

Gázmotorok méretezése

Magyarországon a kilencvenes évek végén, a 2000-es évek elején volt tapasztalható egy hirtelen nagy fellendülés a gázmotorok piacán. Ennek több oka is volt. Az egyik és talán a legfontosabb a gazdasági háttér, amely egyrészt biztonságossá, kiszámíthatóvá, másrészt megtérülővé tette a beruházást. A termelt villamos energiát az állam által garantált áron kötelező volt átvennie az elosztónak, s az árszint olyan magas volt, hogy a hő felhasználhatósága másodlagossá vált. Számos gázmotort telepítettek ezen időszakban, az aktuális igényekhez képest túlméretezetten.
2010. december 31-ével a kötelező átvétel rendszere azonban véget ér. (Lehetőség van meglévő egységek esetén hosszabbításra, de ez is maximum öt év.) Az új kiserőművek telepítésénél már nem lehet figyelmen kívül hagyni a tényleges igényeket és azok időbeni lefutását. A méretezéshez az alábbi szempontokat kell figyelembe venni:
- Mekkora és milyen lefutású a villamosenergia-fogyasztás?
- Mekkora és milyen lefutású a hőigény?
A gázmotorok azt szeretik, és gazdaságossági szempontból is az a jó, ha minél többet és minél közelebb a névleges teljesítményéhez üzemel. Ezt a szempontot szem előtt tartva kiválasztjuk, hogy a villamos energia- vagy a hőigény a kisebb, s arra méretezünk, lehetőleg a legkisebb értéket véve alapul. (Fontos, hogy megnézzük a kiserőművek által megtermelt szekunder energiák arányát: kisebb egységeknél, 1 MW alatt ez 35-40/75-60%, míg a nagyobbaknál ~50/50%. A kisebbik érték a villamosenergia-termelés.)
Már kaphatók a magyar piacon olyan gázmotorok is, melyek elektromos teljesítménye 30-35 kW-tól indul, így kisebb fogyasztók is nyugodtan gondolkodhatnak a kapcsolt energiatermelésben.
A kisebb teljesítményű motorok szakaszos működésre is alkalmasak, így nem jelent problémát, ha csak például fűtési idényben működnek. Igaz, hogy a gazdaságossági mutatóik némileg romlanak, élettartamuk viszont jelentősen nő.

A gázmotorok telepítése

A gázmotorok telepítésénél sok szempontot kell figyelembe venni. Ezek közül néhány: zajhatás, rezgés, csatlakozási pontok távolsága stb. A legtöbb motor már vagy kompakt kivitelben készül, mikor a „doboz” már teljesíti a zajvédelmi követelményeket, vagy a telepítés során később kap egy burkolást. A rezgésből eredő károk és kellemetlenségek megelőzésére is van módszer: az egység rezgéscsillapító gumibakra kerül telepítésre, így akár hotelszobák fölé közvetlenül is elhelyezhető, amennyiben statikailag erre van lehetőség.
Az installációs költségek mederben tartása miatt fontos szempont, hogy milyen messze vannak a szükséges kapcsolódási pontok. A legkedveltebb elhelyezés a kazánházban van, ahol közvetlenül csatlakoztatható sorosan vagy párhuzamosan a hőellátó rendszerre, rendelkezésre áll a gáz, és a füstgázelvezetés is megoldható.

Trigeneráció

A gázmotoros kiserőművek tervezésénél az egyik legnagyobb probléma szokott lenni, hogy a fűtési idényen kívül nincsen jelentős hőigény. Ennek a problémának a megoldására az egyik lehetséges mód a motor szakaszos üzemeltetése, a másik a hő átalakítása hidegenergiává abszorpciós vagy adszorpciós hűtőgéppel. Ezek a berendezések meleg víz felhasználásával tudnak előállítani jellemzően 7/12 °C-os vizet, ami közvetlenül használható a hűtési rendszerekben.

Végezetül foglaljuk össze a gázmotoros kiserőművek főbb előnyeit:

- saját villamos energia- és hőtermelés,
- nagyobb üzembiztonság,
- jelentős költségmegtakarítás,
- CO2-kibocsátás csökkenése,
- ESCO megoldás (a harmadik fél által megfinanszírozott beruházás fedezetét a megtakarítás biztosítja) esetén nincs beruházási költség,
- magas összhatásfok,
- rövid megtérülési idő,
- korszerű, új technológia.

 

Szauter Ákos
okl. gépészmérnök 

---