MEGÚJULÓ ENERGIAFORRÁS SZAKÉRTŐIHÁLÓZATÉPÍTÉS

EXPERTENFÜR ERNEUERBARE ENERGIEQUELLENNETZWERKAUSBAU

Date

nba

sis

Quellenkoordination Wissensbasis Bera

tun

g P

opulärw

issenschaft

Date

nba

sis

Quellenkoordination Wissensbasis Bera

tun

g P

opulärw

issenschaft

A projekt az Ausztria-Magyarország Interreg IIIA Közösségi Kezdeményezési Programban, az Európai Unió ésa Magyar Köztársaság társfinanszírozásával valósul meg.

KISALFÖLDI VÁLLALKOZÁSFEJLESZTÉSI ALAPÍTVÁNY

Ad

atb

ázi

s F

orráskoordináció Tudásb

ázis

Tan

ácsa

dás Ism

eretterjesztés

Ad

atb

ázi

s F

orráskoordináció Tudásb

ázis

Tan

ácsa

dás Ism

eretterjesztés

2 3

Tartalom Inhalt A projekt Tartalom Előszó Alapfogalmak Energiák, energiahordozók A kimerülő energiahordozók A megújuló energiahordozók A megújuló energiahordozók fajtái A biomassza Hulladék-biomasszák (harmadlagos biomasszák) A biogáz-technológia Napenergia Szélenergia Geotermális energia Vízenergia A környezeti hő, hőszivattyú A megújuló energiák és

energiahordozók hasznosítása Energianyerés biomasszából Biomassza égetéses technológiák A biogáz előállításának

legelterjedtebb módszerei A napenergia-hasznosítók Napkollektorok Napelem Passzív napenergia-hasznosítás A szélerőművek üzemeltetése A geotermális energiák hasznosítása Energiatermelés hőszivattyúval A vízenergia hasznosítása Összehasonlító értékelés Tendenciák, perspektívák Irodalomjegyzék

Das Projekt Inhalt Vorwort Grundbegriffe Energien, Energieträger Die übertreibenden Energieträger Die immer vorhandene Energieträger Die Arten der immer vorhandenen

Energieträger Die Biomasse Abfall-Biomassen (tertiäre Biomassen) Die Biogas-Technologie Sonnenenergie Windenergie Geothermische Energie Wasserenergie Umweltwärme, Wärmepumpe Ausnutzung der erneuerbare Energien

und Energieträger Energiegewinnung aus Biomasse Technologien mit Biomassen-Verbrennung Die weit verbreiteten Methoden

der Biogas-Produktion Die Sonnenenergie-Ausnutzer Sonnenkollektoren Photovoltaik Passive Sonnenenergie-Ausnutzung Die Betreibung der Windkraftwerke Die Ausnutzung der geothermischen Energien Energieproduktion mit Wärmepumpe Die Ausnutzung der Wasserenergie Vergleichende Bewertung Tendenzen, Perspektiven Literaturverzeichnis

www.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.net

A projekt Das ProjektDas Projekt mit dem Titel Experten für erneuerbare En-ergiequellen Netzwerkausbau realisiert sich im Rahmen des Programms Ungarn-Österreich INTERREG III A 2004-2006. Dieses Projekt der Unternehmungsentwick-lungsstiftung der Kleinen Tiefebene und Europäisches Zentrum für erneuerbare Energie Güssing GmbH hat zum Ziel gesetzt, Firmen, Organisationen und Experten, die Informationen, Berufserfahrungen über die erneuerbaren Energiequellen, Energieträger haben, ins Netz anzu-schliessen. Eine Form ist die Datenbasis, die grundle-gende Daten, Erreichbarkeiten und einen kurzen Prospekt enthält. Zur Entwicklung dieser Datenbasis und zum Sammeln der Daten haben wir uns auf die Fachkennt-nisse und auf das Wissensmaterial des österreichischen Partners verlassen. Wir punblizieren das in diesem zwei-sprachigen ( deutsch und ungarisch) Papierprospekt, so machen wir erreichbar die im Thema gesammelten , weit verbreiteten Informationen. Das System kann man auf dem Web-Ort www.megujuloenergiaforras.net erreichen. Der gesammelte Expertenkreis gibt die Möglichkeit, später auch in größerem Volumen zusammenzuarbeiten. Dieses Projekt hat drei wichtige Aufgaben: Zusammen-stellung der Datenbasis, die für einen späteren Netzwer-kausbau nötig ist, der Popularisierungsprospekt auf dem Papier und Web, und die Ausarbeitung der Musterbewer-bung im Zusammenhang mit dem Beziehungssystem auf Grund der Ergebnisse.

A Kisalföldi Vállalkozásfejlesztési Alapítvány és az Eu-ropäisches Zentrum für erneuerbare Energie Güssing GmbH Magyarország-Ausztria INTERREG IIIA 2004-2006 program keretében megvalósuló Megújuló Energia-forrás Szakértői Hálózatépítés (AT-HU 0601 / 022) című projektje megújuló energiaforrásokkal, energiahordozók-kal kapcsolatban információval, szakmai tapasztalattal rendelkező cégek, szervezetek, szakértők hálózatba kapcsolását tűzte ki célul. Ennek egyik megjelenési formája az alapadatokat, el-érhetőségeket és rövid ismertetőt tartalmazó adatbázis, melynek fejlesztéséhez, az adatok gyűjtéséhez az oszt-rák partner szakértelmére és tudásanyagára építettünk. Ezt ebben a kétnyelvű (német és magyar) papíralapú kiadványban és weben publikáljuk, elérhetővé téve ezzel a témában gyűjtött széleskörű információkat. A rendszer a www.megujuloenergiaforras.net web-helyen érhető el. A gyűjtött szakértői kör, szándékunk szerint megadja a közös gondolkodás és a közös tudás használatának és egy későbbi, nagyobb volumenű együttműködés kereté-ben történő kamatoztatásának lehetőségét. E projektnek három fontos elvárt kimenete van : a későbbi hálózat kialakításához szükséges adatbázis ösz-szeállítása, az adatokat kivonatoló népszerűsítő kiadvány papíron és weben, valamint a kapcsolatrendszerre épülő mintapályázat kidolgozása az eredmények alapján.

www.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.net

2346888

10101212131415161719

191925

2727293031343538404448

2346888

10

101212131415161719

191925

2727293031343538404448

4 5

1. ábra Abbildung 1.

Előszó Vorwort Die Energetikspezialisten sind gründlich vorbereitet auf die Tätigkeit im Bereich der Energieproduktion und Energieverwendung, so arbeiten sie mit vollster Sicherheit im Bereich der Planung der technischen und technolo-gischen Vorgänge der Energetik und der Betreibung der Systeme. In der letzten Zeit bekam die Energetik einen weiteren Sinn. In der Energetik, die früher einen tech-nischen und ökonomischen Grund hatte, bekommen der Umweltschutz, die Aufrechterhaltung und die Verbindung der Energetik mit den 2 anderen Bereichen der Umwelt-wirtschaft immer größere Rolle. Der wichtigste Grund der Veränderungen ist die Erkenntnis, dass sich die Grund-stoffbasis der traditionellen Energetik (fossile Energie-träger) vermindert, bzw. ist die Zugänglichkeit immer teurer, und die traditionellen Energieproduktionsweisen (Verbrennung der Fossile können die Umweltverände-rungen, die wir heute Klimawechsel nennen, steigern und manchmal auch verursachen. Heutzutage verwandelt sich die Energieproduktion. Hauptziel ist es, die CO2 Emission zu vermindern (Einfüh-rung der CO2 Quote), und dazu stehen die erneuerbare Energien im Mittelpunkt des Interesses und der Entwick-lung, neben der traditionellen Energieproduktion (Wärme, Strom) heute schon immer mehr in der Erzeugung der zum Verkehr notwendigen Energieträger. Das Thema ist besonders in Europa aktuell, da Europa zwischen 2010-2015 zu einem so großen Energie-Im-porteur wird, dass es auch die Entwicklung des Raumes verhindern kann. Damit hängt es zusammen, dass die EU 2015 mehr als 20 % der verwendeten Energie aus erneu-erbare Energien herstellen will. Hier spielt eine wichtige Rolle die Biomasse, als traditionell nutzbarer Energieträ-ger (Wärmeproduktion, Stromproduktion, Kogeneration), aber die Treibstoffverwendung auf Biomasse-Basis wächst auch. (Biodiesel, Biobenzin, Biogas, Pirogas) In Ungarn gibt es großes Zurückbleiben in der Ausnut-zung der erneuerbare Energien. Nur 3,8 % der gesamten Energieverwendung hat einen Ursprung, in der Strompro-duktion ist es 4,7 % (nach der Innehaltung der schnellen Entwicklung der jüngsten Vergangenheit. Im Zusammenhang mit der EU-Mitgliedschaft, mit unseren internationalen Verträgen und mit der zu erwar-tenden Entwicklung der Volkswirtschaft werden auch in Ungarn die immer vorhandenen Energiequellen und Energieträger, zu deren Ausnutzung (von der Aufdeckung der Grundstoffbasis durch deren Erweiterung bis zur Ver-breitung der dezentralisierten Technologien der Energie-ausnutzung) man auch solche Fachleute braucht, die die

Az energetikával foglalkozó szakemberek a hagyomá-nyos energia-termeléssel és hasznosítással kapcsolatos tevékenységhez igen alapos felkészültséggel rendelkez-nek, így az energetika műszaki és technológiai folya-matainak tervezésében, a rendszerek üzemeltetésében teljes biztonsággal tevékenykednek. Az utóbbi időben az energetika tágabb értelmezést nyert, a korábban döntően műszaki és ökonómiai szem-léletre alapozott energetikában egyre nagyobb szerepet kap a környezetvédelem, a fenntarthatóság, és az ener-getika összekapcsolása a környezetgazdálkodás egyéb területeivel. A változások meghatározó oka az a felismerés, hogy a hagyományos energetika alapanyagbázisa (fosszilis energiahordozók) csökkenőben van, illetve a hozzá-férhetőség egyre drágább, emellett az energiatermelés hagyományos módjai (fosszilisek égetése) jelentős mértékben lehetnek fokozói, esetenként kiváltói azoknak a környezeti változásoknak, amelyeket ma klímaváltozás-ként emlegetünk. Napjainkban az energiatermelés jelentős átalakulás-ban van. Fő cél a CO2 emisszió csökkentése (CO2 kvóta bevezetése), és ehhez a hagyományos (hő, áram) ener-giatermelés mellett ma már a közlekedéshez szükséges energiahordozók előállításában is a megújulók állnak az érdeklődés (és a fejlesztés) középpontjában. A téma különösen Európában aktuális, hiszen Európa 2010-2015 között olyan mértékben válik energiaimportá-lóvá, amely a térség fejlődésének is gátjává válhat. Ezzel függ össze, hogy az EU 2015-ben a felhasz-nált energiák több mint 20 %-át megújulókból kívánja előállítani. Ebben nagy szerep jut a biomasszának mint hagyományosan hasznosítható energiahordozónak (hőtermelés, áramtermelés, kogeneráció), de nagy mér-tékben nő a biomassza-bázisú hajtóanyag-felhasználás (biodízel, biobenzin, biogáz, pirogáz) is. Magyarországon a megújuló energiák hasznosításá-ban jelentős elmaradások vannak. Az összes energiafel-használásnak csak 3,8 %-a megújuló eredetű, a villamos-energia-termelésben is (a közelmúlt gyors fejlődésének megtorpanását követően) csak 4,7 %-a megújuló-eredetű. Az EU tagságból, és nemzetközi szerződéseinkből, valamint a nemzetgazdaság várható fejlődéséből követ-kezően Magyarországon is előtérbe kerülnek a megújuló energiák és energiahordozók, melyek hasznosításához (az alapanyagbázis feltárásától annak bővítésén át az energiahasznosítás decentralizált technológiáinak el-terjesztéséig olyan szakemberekre lesz szükség, akik a

Partner der Fachleute der klassischen Energetik. Diesen Fachleuten möchten wir im Bereich der erneuerbare Energien und Energieträger die neuesten Informationen geben. Also unser Projekt :• gibt Informationen den Fachleuten und Organisationen,

die sich mit den erneuerbare Energien, Kraftquellen beschäftigen, und

• hilft bei der Orientierung und bei der Kontaktaufnahme der potentiellen Benutzer, der Investore, der Entschei-dungsvorbereiter und entscheidungskompetenten Personen.

klasszikus energetika szakembereinek partnerei lesznek. Ezeket a szakembereket kívánjuk a megújuló energi-ák és energiahordozók témában legújabb ismeretekkel segíteni tevékenységük szakszerű ellátásában. Így tehát kiadványunk :• megújuló energiákkal, erőforrásokkal foglalkozó

szakértők, szervezetek információs igényét igyekszik kielégíteni, és

• a potenciális felhasználók, beruházók, döntés-előké-szítők, döntéshozók tájékozódását és kapcsolat-felvé-teli lehetőségeit segíti / bővíti.

www.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.netwww.megujuloenergiaforras.net

A klímaváltozás tendenciái az MTA VAHAVA kutatási programja szerint. Die Tendenzen des Klimawechsels nach dem Forschungsprogramm von MTA

VAHAVA

1000 1500 2000év / Jahr

0,0

2,0

4,0

6,0

°C

Elt

érés

az19

61-9

0év

ekát

lagá

tól

Műs

zere

sm

egfi

gyel

és

Elő

reje

lzés

Helyettesítő adatok*

*Azokat a forrásokat, amelyek nem közvetlen a meteorológiai adatokat, hanemazokra vonatkozó közvetett információkat tartalmaznak helyettesítő ("proxy")

forrásoknak, illetve adatoknak nevezik.

6 7

Alapfogalmak Grundbegriffe A következőkben röviden összefoglaljuk azokat az alapfogalmakat, melyek felhasználásával a következők-ben (ott már külön magyarázat nélkül) a jellemző megú-julós megoldásokat bemutatjuk.

Technika : Mindazon műszaki megoldások összes-sége (gépek, eszközök, speciális anyagok) amelyek fel-használásával a megújuló energiák ill. energiahordozók előállítása, kitermelése, hasznosítása megvalósítható.

Technológia : azon eljárások, műveletek, folyamatok összessége, amelyek az energia előállítását eredményezik.

Alapvető fizikai törvények :A termodinamika első törvénye Az összenergia a világegyetemben vagy annak bár-

mely elszigetelt részében állandó. Az energia egyik formából a másikba átalakulhat, de energiát sem létre-hozni, sem megsemmisíteni nem lehet.

A termodinamika második törvénye A termodinamika második törvénye szerint egy zárt

rendszerben a hasznos munkára felhasználható ener-gia csökken, bár az összenergia állandó A természe-tes folyamatok során az energia csak alacsonyabb fokú energiává alakulhat át. Erő : a fizikában bármi olyan dolog, ami egy tömeggel

rendelkező testet gyorsulásra késztet. Az eredő erő a testre ható összes erő összege. Az erő vektormennyiség, amit az erő hatására történő impulzusváltozás gyorsasá-gával definiálunk, és így van iránya. Az erő SI-egysége a newton.

A tömeg a fizikai testek tulajdonsága, ami a bennük lévő anyag és energia mennyiségét méri. A súlytól elté-rően a tömeg mindig ugyanaz marad, akárhová kerül is a hordozója. A tömeg SI mértékegysége a kg

A fizikai teljesítmény (jelölése P) a munkavégzés vagy energiaátvitel sebessége, más szóval az egységnyi idő alatt végzett munka. Mértékegysége a W, legismertebb a kW

Az energia általános értelemben a változtatásra való képességet, a fizikában a munkavégző képességet jelöli. Egy bizonyos állapotú fizikai rendszer energiája azzal a munka-mennyiséggel (W) adható meg, amellyel valami-lyen kezdeti állapotból ebbe az állapotba hozható. Hely-zeti és mozgási energiát különböztetünk meg.Munka : fizikai értelemben munkavégzésről beszélünk, ha erő hatására lmozdulás történik.Állandó erő munkája : W = F × s

Teljesítmény az időegység alatt végzett munka. Állan-dó erő teljesítménye : P=F × v

Kémiai energia : az adott anyag kémiai kötéseiben

rögzült, de kémiai vagy más folyamatok közben felszaba-duló energia. Pl. : szerves anyagok kémiai energiájának felszabadítása oxidációval (égetés).

Energiatartalom : adott anyagban vagy szerkezetben felhalmozott (kémiai, helyzeti, mozgási) energia, amely átalakítással kinyerhető.

Tüzelőanyagok energiatartalma : a tüzelőanyagok-ban az energia kémiai kötések formájában van jelen, amit hagyományos módon oxidációval nyerünk ki. Az energiatartalom mértékegysége a fűtőérték, mértékegy-sége J / g, MJ / kg.

Primer energia : energiamennyiség, amelyet a termék-energia előállításához felhasználunk.

Szekunder energia : energia, amelyet a primerenergia felhasználásával előállítunk.

Hatásfok : energiahordozó hasznosításakor a kinyert energia és az eredeti energiatartalom hányadosa. %-ban is megadható. Értéke 1- nél ill. 100 %-nál nagyobb nem lehet.

Energiamérleg : az energiahordozó energiatartalmá-nak és az energiahordozó előállításához (kitermelés, termesztés) felhasznált primer energiák aránya. (E / Einp.) Energia-többszörösnek is nevezik.

Emissziók : az energiatermelés közben a folyama-tokból kilépő szilárd, folyékony és légnemű anyagok, hulladékenergiák. Jellemzőik a környezetvédelem szem-pontjából fontosak.

Szilárd emissziók : a tüzelőanyagok égetésekor ke-letkező szilárd anyagok összessége (hamu, salak és szállópor).

Folyékony emissziók : az égés közben keletkező, és a gázokból harmatpont alatt kicsapódó vízgőz, szerves és szervetlen savak, egyéb folyékony anyagok (kátrány, stb.).

Gázemissziók : azok a gázok, melyek a tüzelőanya-gok éghető elemeinek oxidációjával (CO2, SO2), az égést tápláló levegő nitrogénjének oxidációjával (NOx) jönnek létre, illetve a tüzelőberendezésen vagy más energiater-melőn (motor) változatlan formában átáramlik (N).

Üvegházhatás : az üvegházhatás a Földre érkező napenergia visszasugárzását csökkentő folyamat, amely a levegőbe kerülő gáz- és gőz halmazállapotú anyagok hatására jön létre. Hatására a Föld légkörében többlet-energia halmozódik fel, és környezeti jellemzők megvál-tozását eredményezi. Legfontosabb gázok : CO2, CH4 és a vízgőz.

Körfolyamatok : az energetikában az energiahordozók előállítása, az energiatermelés és hasznosítás mindig körfolyamatokban megy végbe. A körfolyamatok lehet-nek biológiai vagy energetikai körfolyamatok. Egy-egy körfolyamon belül energiaáramok vagy anyagáramok jellemzők. Ismertek a nagy energetikai körfolyamatok (Pl. CO2 körforgalom), illetve a rendszer körfolyamok (Pl. : hő-hordozók körfolyama hőtermelésben).

Energiák : az energiák eredeti állapotukban haszno-sulnak vagy hasznosíthatók természetes vagy termelő fo-lyamatokban. Ilyenek : nap hő, mágneses tér, gravitáció.

Energiahordozók : energiatartalmú anyagok, melyek kötött vagy hordozott energiája kémiai, mechanikai eljá-rásokkal kinyerhető (tüzelőanyagok elégetése, szélener-gia mechanikai úton történő hasznosítása, stb.).

Energiaellátás : felhasználói igények kielégítése a

Hier fassen wir kurz die Grundbegriffe zusammen, mit deren Nutzung (ohne weitere Erklärung) wir die charakte-ristischen immer vorhandenen Lösungen präsentieren.

Technik : Gesamtheit der technischen Lösungen (Maschinen, Mittel, spezielle Stoffe), mit deren Nutzung die erneuerbare Energien bzw. Energieträger produziert, ausgenutzt werden.

Technologie : die Gesamtheit der Verfahren, der Ope-rationen, der Vorgänge, die die Erzeugung der Energie ergeben.

Grundlegende physische Regeln : Das erste Gesetz der Thermodynamik : Die Gesamtenergie im Universum oder im isolierten

Raumteil des Universums ist konstant. Die Energie kann sich von einer Form in die andere verwandeln, aber man kann Energie weder zustande bringen, noch vernichten.

Das zweite Gesetz der Thermodynamik : Nach dem zweiten Gesetz der Thermodynamik ver-

mindert sich die auf die nützliche Arbeit anwendbare Energie, obwohl die Gesamtenergie konstant ist. Im Laufe der natürlichen Prozesse kann sich die Energie nur in Energie im niedrigeren Grad verwandeln. Kraft : in der Physik alle Dinge, die einen Körper mit

Masse zur Beschleunigung zwingen. Die resultierende Kraft ist die Gesamtheit aller Kräfte, die auf den Körper wirken. Die Kraft ist eine Vektorgröße, die Richtung hat. Die Maßeinheit der Kraft in SI ist newton.

Die Masse ist die Eigenschaft der physischen Körper, die die Größe der Materie und der Energie in den Körpern misst. Nicht wie bei dem Gewicht, die Masse bleibt im-mer gleich, wohin ihr Träger auch kommt. Die Maßeinheit der Masse in SI ist kg.

Die physische Leistung (Zeichen : P) ist die Ge-schwindigkeit der Leistung oder der Energieübertragung, also sie ist die Leistung, die man während einer Einheits-zeit macht. Ihre Maßeinheit ist W, am bekanntesten ist kW.

Die Energie ist im allgemeinen Sinne die Fähigkeit zur Veränderung, in der Physik bedeutet sie die Leistung. Die Energie eines physischen Systems ist die Arbeitsmenge, mit deren Hilfe sie vom Anfangszustand zum Endzustand kommen kann. Es gibt potenzielle Energie und Bewe-gungsenergie.

Die Arbeitsleistung ist im physischen Sinne, wenn es eine Verschiebung mit Hilfe der Kraft passiert. Die Arbeitsleistung der ständigen Kraft : W = F × s

Die Leistung ist die Arbeitsleistung, die man während einer Einheitszeit macht. Die Leistung der ständigen Kraft : P=F × v

Chemische Energie : die in chemischen Bindungen befestigte, aber während chemischer oder anderer Prozesse frei werdende Energie. Z.B. : die Befreiung der chemischen Energie organischer Stoffe durch Oxidation (Verbrennung).

Energiegehalt : die in einem gegebenen Stoff oder ei-ner Konstruktion gesammelte (chemische, potentielle und Bewegungs-) Energie, die durch Veränderung gewinnbar ist.

Energiegehalt der Brennstoffe : in den Brennstoffen ist die Energie in Form von chemischen Bindungen, die traditionell durch Oxidation gewinnbar ist. Die Maßeinheit des Energiegehalts ist der Brennwert : J / g, MJ / kg.

Primäre Energie : Energiemenge, die zur Erzeugung der Produktenergie verwendet wird.

Sekundäre Energie : Energie, die mit Verwendung der primären Energie erzeugt wird.

Leistungsgrad : der Quotient der gewonnenen Energie und des ursprünglichen Energiegehalts bei Ausnutzung der Energieträger. In % kann er auch angegeben werden. Sein Wert kann nicht größer als 1 bzw. 100 % sein.

Energiebilanz : das Verhältnis des Energiegehalts der Energieträger und der primären Energien (Erzeugung). (E / Eimp). Sie wird auch Energie-Vielfache genannt.

Emissionen : feste, flüssige und luftartige Stoffe, Abfallenergien.

Feste Emissionen : Gesamtheit der festen Stoffe (Asche, Schlacke, Staub)

Flüssige Emissionen : während Verbrennung und aus den Gasen unter Taupunkt ausscheidender Wasser-dampf, organische und anorganische Säuren, andere flüssige Stoffe (Teer usw.)

Gasemissionen : die Gase, die durch die Oxidation der Brennstoffe und des Stickstoffes entstehen (CO2, SO2, NOX), beziehungsweise durch Heizvorrichtung oder anderen Energieerzeuger (Motor) unverändert strömt.(N)

Treibhauseffekt : ein Prozess, der die Zurückstrahlung der auf die Erde kommenden Sonnenenergie vermindert, er entsteht durch gasförmige und dampfförmige Stoffe, die in die Luft kommen. Durch den Treibhauseffekt sam-melt sich in der Erdatmosphäre Energieüberschuss, und das ergibt Veränderungen in der Umweltcharakteristik. Die wichtigsten Gase : CO2, CH4,und der Wasserdampf.

Zirkulationsprozesse : in der Energetik gehen die Erzeugung der Energieträger, die Energieproduktion und Ausnutzung in Zirkulationsprozessen. Sie können biologische oder Energetikprozesse sein. Innerhalb eines Zirkulationsprozesses sind Energieströmungen oder Stoffströmungen. Bekannt sind die großen Energetikpro-zesse (z.B. CO2 Zirkulation), beziehungsweise Systempro-zesse (z.B. der Prozess Hitzeträger)

Energien : sie sind nützlich in ihrem originellen Zustand oder sie sind verwendbar in natürlichen oder produktiven Prozessen. Solche z. B : Sommerhitze, Ma-gnetfeld, Gravitation.

Energieträger : Stoffe mit Energie, deren Energie aus-gewinnbar ist mit chemischen, mechanischen Methoden. (Verbrennung der Brennstoffe, Ausnutzung der Windener-gie usw.).

Energieversorgung : die Ansprüche der Benutzer nach ihren Anforderungen befriedigen

Aufrechterhaltbare Energieversorgung : Befrie-

www.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.netwww.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.net

8 9

felhasználó által támasztott követelményeknek megfele-lően.

Fenntartható energiaellátás : a felhasználói igények kielégítése a felhasználói igények figyelembe-vételé-vel, a tartamos energiagazdálkodás lehetőségei és az ökológiai követelmények korlátai által definiált feltételek között. Az energiák és energiahordozók a készletek és a felhasználás szempontjából három nagy csoportra oszt-hatók : fosszilisek, megújulók, egyéb energiák.

Zárt rendszerek : zárt energetikai rendszerekben a fogyasztói igények kielégítése közben előállított főtermék mellett keletkező melléktermékek az energiatermelést közvetlenül vagy közvetve szolgáló alrendszerekbe visszaforgatásra, vagy azokban hasznosításra kerülnek (pl. : kogeneráció).

Nyitott rendszerekben a cél a főtermék előállítása, a melléktermékek nem, vagy csak részben hasznosulnak (pl. : áramtermelés a hulladék hő elhűtésével).

Energiák, energiahordozók

Az energiák és energiahordozók a készlet / felhaszná-lás kapcsolatban kimerülő illetve megújuló (megújítható) csoportba oszthatók. A kimerülők csoportjába sorolhatók a meghatározott földi készletekkel rendelkező fosszilis és a nukleáris (hasadásos technológiával) energiahordozók, míg meg-újulók a napenergia közvetlen és közvetett hasznosításá-ból származó energiák, a nukleáris eredetű föld hő és a környezeti hőenergiák.

A kimerülő energiahordozók• A nukleáris energia helye és szerepe még hosszú

ideig meghatározó lesz a villamosenergia-termelés-ben. A későbbiekben még előnyként jelentkezik az a tény is, hogy a nukleáris energiatermelés viszonylag alacsony (járulékos) CO2 emisszióval folytatható, de a nagy környezeti hőterhelés, a növekvő hasadóanyag ár és az igen bonyolult környezetvédelmi hatások miatt egyre drágább lesz a vele előállított villamos energia.

• A fosszilis energiahordozók (szén, kőolaj, földgáz) alapanyagai a korábbi földtörténeti korokban biológiai folyamatok eredményeként jöttek létre (napenergia segítségével CO2-ból szerves vegyületekben karbon megkötés), és ezek az anyagok biológiai, geológiai, és termikus hatásokra fosszilis energiahordozókká alakultak. A fosszilis energiahordozókban tehát az évmilliókkal ezelőtt megkötött légköri CO2 karbonja és az egyéb vegyületek CH-je az energiahordozó. Fel-használásokkal járó legnagyobb probléma az, hogy az elégetésükkor CO2 szabadul fel, amelynek újbóli meg-kötéséhez a jelenlegi földi fotoszintetizáló kapacitás nem elegendő, a légkörben halmozódó CO2-többlet üvegházhatást kelt.

A megújuló energiahordozók Jellemzője az, hogy felhasználásuk nem jár a készletek csökkenésével, és belőlük az energianyerés CO2-mentes (csak járulékos CO2 emisszió történik), vagy CO2-neutrális.• A CO2-mentes megújulók a nap- a szél-, a víz-, a geo-

termális-, és a környezeti-hő energia.

digung der Ansprüche der Benutzer unter den Bedin-gungen der Energiewirtschaft und der Ökologie. Die Energien und Energieträger haben 3 große Gruppen : fossile, vorhandene, sonstige Energien.

Geschlossene Systeme : in den geschlossenen Sys-temen kommen die Nebenprodukte in die Untersysteme zur Zurückbildung oder zur Ausnutzung. (z.B. Kogenera-tion)

Geöffnete Systeme : hier ist das Ziel, den Haupt-produkt herzustellen, die Nebenprodukte werden nicht nützlich, oder nur zum Teil. (z.B. Stromerzeugung mit Abkühlung der Abfallhitze)

Energien, Energieträger

Sie können übertreibend oder immer vorhanden sein. In die Gruppe der übertreibeneden Energieträger werden die fossilen und die nuklearen Energieträger eingeteilt, und die immer vorhandenen Energieträger sind, die aus der Sonnenenergie stammen, nukleare Erdhitze und die Wärmeenergie in der Umwelt.

Die übertreibenden Energieträger• Die Nuklearenergie : ihre Stelle und Rolle wird noch

lange bedeutend in der Stromerzeugung. Ein Vorteil : Nuklearenergie kann mit wenig CO2 Emission erzeugt werden Aber der aus der Nuklearenergie stammende Strom wird immer teurer wegen der Wärmebelastung der Umwelt, des zunehmenden Spaltmaterialpreis und der sehr komplizierten Umweltschutzwirkungen.

• Die fossilen Energieträger : (Kohle, Erdöl, Erdgas). Die Grundstoffe entstanden in den früheren Erdge-schichtsperioden durch biologische Prozesse, (mit Hil-fe der Sonnenenergie), und diese Stoffe wandelten sich in fossile Energieträger durch biologische, geologische und thermische Wirkungen. Also in den fossilen Ener-gieträgern sind die Energieträger : der Kohlenstoff des CO2 und CH der sonstigen Verbindungen. Das größte Problem ist es, daß bei ihrer Verbrennung CO2 entsteht. Zur Wiederbindung reicht die jetzige Erdphotosynthese nicht, und der in der Atmosphäre zunehmende CO2-Überschuss erregt Treibhauseffekt.

Die immer vorhandene EnergieträgerIhre Ausnutzung hängt nicht mit der Verminderung der Vorräte zusammen, und die Energiegewinnung ist CO2-frei, oder CO2-neutral. (Es geschieht nur CO2- Emission)• Die immer vorhandene CO2-freie Energieträger sind

Sonnen-, Wind-, geothermische, und Umweltwärmeen-ergie.

• Die immer vorhandene, CO2-neutrale Energieträger ist die Biomasse, durch deren Ausnutzung, (Verbrennung) CO2 zwar frei wird, aber die Bindung dieses CO2 in der Biomasseproduktion in kurzer Zeit erstarrt, während der Photosynthese wird auch O2 frei. Deshalb nennen wir die Biomasse einen zur CO2-neutralen Energieer-zeugung geeigneten Stoff. Die wirkliche Ersparung der CO2-Emission erfolgt, wenn man mit der Biomasse fossilen Energieträger auslöst.

In der Energiewirtschaft wollen wir heutzutage die erneuerbare Energien und Energieträger ausnutzen, wenn

Energiák, energiahordozók Energien, Energieträger

• CO2-neutrális megújuló, illetve bővítetten megújítható energiahordozó a biomassza, amelynek hasznosítása (égetés) közben a fotoszintézissel megkötött CO2 ugyan felszabadul, de ennek a CO2-nek a megkötése a bio-massza-termelésben rövid időn belül megkötődik, emel-lett a fotoszintézis közben O2 is felszabadul. Mindezek alapján a biomasszát CO2-neutrális energiatermelésre alkalmas anyagnak tekintjük. A tényleges CO2-emisszió megtakarítás akkor következik be, ha a biomasszával fosszilis energiahordozót váltunk ki. Az energiagazdálkodásban, napjainkban a megújuló energiák és energiahordozók hasznosítására törekszünk, mert ezek használata esetén :• csökken a CO2 emisszió ;• csökkenthető a fosszilis energiahordozók kitermelésé-

vel kapcsolatos káros környezeti hatás ;• csökkenthető az energiaellátás bizonytalansága ;• a biomasszák energetikai hasznosítása esetében

pedig növelhető a mezőgazdaság jövedelmezősége, a vidéki munkaerő foglalkoztatottsága, a racionális földhasznosítás, a lokális energiatermelés aránya úgy, és a biológiai eredetű hulladékok energetikában törté-nő hasznosítása (biogáz-termelés) esetében hatékony környezetvédelem is megvalósul.

A világ várható energiafelhasználása, és ebben a megújulók várható szere-

pe (a Shell cég adatai alapján).

2. ábra Abbildung 2.

Bevorstehender Energieverbrauch der Welt und die zu erwartende Rolle der

immer vorhandenen Energieträger (nach den Daten der Firma Shell).

man diese ausnutzt :• vermindert sich die CO2-Emission• können die Umweltschäden vermindert werden• kann die Unsicherheit der Energieversorgung vermin-

dert werden• können die Einträglichkeit der Landwirtschaft, die

Beschäftigung der ländlichen Arbeitskraft, die ratio-nelle Feldausnutzung, die lokale Energieproduktion, die Ausnutzung der Abfälle in der Energetik und der Umweltschutz erhöht werden

Energien, EnergieträgerEnergiák, energiahordozók

1900év / Jahr

1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040 2050 2060

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Exajou e / évlExajoule / Jahr

Sonstiges

Ár-apály energia

Napenergia

Új biomassza

Szélenergia

Vízenergia

Hagyományos biomassza

Atomenergia

Földgáz

Kőolaj

Szén

Egyéb

Ebbe-Flut Energie

Sonnenenergie

Neue Biomasse

Windenergie

Wasserenergie

Traditionelle Biomasse

Kernenergie

Erdgas

Erdöl

Kohle

10 11

A megújuló energiahordozókfajtái

Die Arten der immer vorhandenen Energieträger

A biomassza

Biomasszának nevezzük azokat a biológiai folya-matok közben létrejövő anyagokat, amelyek az élő szervezeteket alkotják, illetve azok létének, elhalásának, átalakulásának termékei vagy melléktermékei. A biomasszák jellemzői, fajtái (három fő csoportjukat különítjük el) : A primer biomasszák a fotoszintézis eredménye-ként jönnek létre, amikor a növényekben a napenergia felhasználásával és a légkör CO2 –jének megkötésével szerves vegyületek (lignocellulózok) jönnek létre. A keletkező, döntően szénvegyületekben az energia (nap-energia) kémiai energia formájában tárolódik. A szekunder biomasszák a primer biomasszáknak a nem asszimiláló élőlények (állatok, mikrobák) által tör-ténő átalakításával jönnek létre (fehérjék, zsírok). A tercier biomasszák a primer biomasszák elő-állítása, feldolgozása, felhasználása, elhalása, bomlása közben keletkező „hulladékok / melléktermékek” (trágya, élelmiszeripari hulladékok, szennyvíziszap, stb.). A biomasszák lehetnek szilárdak (lignocellulózok) és folyékonyak (olaj, hígtrágya, stb.). Energia-tartalmuk a bennük levő C és H2 mennyiségétől függ. A lignocel-

lulózok fűtőértéke a nedvességtartalom (w = 50-0 %) függvényében 8-22 MJ / kg. Az olajok fűtőértéke 30-40 MJ / kg. A biomasszák hazánkban különböző formákban állnak rendelkezésre. Lehetnek melléktermékek és fő-termékek :• A melléktermék-jellegű primer biomasszák a tűzifa,

az erdészeti fakitermelési hulladékok (gally, vágástéri hulladékok, nevelővágások kis értékű faanyaga), a primer faipari feldolgozási hulladékok (fűrészpor, ké-reg, stb.), a mezőgazdasági növényi szárak (szalma, kukoricaszár, maghéj, csutka, stb.), kertészeti nyese-dékek (gally, venyige, stb.).

• Főtermék primer biomasszák az energetikai ültet-vényekről származó lignocellulózok. Az energetikai ültetvényeket azzal a céllal létesítik, hogy rajtuk bio-masszát termesszenek. Az ültetvényeket mezőgaz-dasági területeken létesítik akkor, ha a velük elérhető eredmény meghaladja a hagyományos növényter-mesztéssel elérhető eredményeket, és akkor, ha a termékre hosszú távon garantált igény van.

Az energetikai ültetvények sokféle növénnyel létesít-hetők. A legfontosabb megoldások a következők :• lágyszárúakkal - egynyári - évelő - fűfélék, - nádfélék, - gumósak, stb.• fás növényekkel - cserjék - bokorfélék - fa alakúaklétesített ültetvények. Az energetikai ültetvények 200-350 GJ / (ha × év) energiahozammal üzemeltethetők, az energiahordozó előállítása i=5-7,5 energia-többszörössel folytatható.Energetikai faültetvény (nemesnyár 2 éves)

3. ábra Abbildung 3.

Die Biomasse

Die Biomasse ist der Stoff, der während der biolo-gischen Prozesse entsteht, sie bauen die lebenden Organismen, bzw. sie sind Produkte oder Nebenpro-dukte ihrer Existenz, ihres Absterbens, ihrer Verwand-lung. Kennwerte, Arten der Biomassen (sie werden in 3 Gruppen eingeteilt) : Die primären Biomassen entstehen durch Photo-synthese, wenn organische Verbindungen (Lignozellu-losen) in den Pflanzen mit der Sonnenenergie und mit der Bindung des CO2 der Atmosphäre entstehen. In den Kohlenverbindungen ist die Energie (Sonnenener-gie) in Form von chemischer Energie. Die sekundären Biomassen entstehen durch Verwandlung der primären Biomassen (Fette, Eiweiße) Die tertiären Biomassen sind Abfälle, Nebenpro-dukte, die während der Erzeugung, der Verarbeitung, der Ausnutzung, des Absterbens, des Zerfalls der primären Biomassen entstehen. (Dünger, Nahrungs-mittelindustrieabfälle, Klärschlamm usw.) Die Biomassen können fest (Lignozellulosen) und flüssig (Öl, Dünger) sein. Energieinhalt der Biomassen

hängt von der Quantität des C und H2. Brennwert der Lignozellulosen ist 8-22 MJ / kg. Brennwert der Öle 30-40 MJ / kg Die Biomassen bei uns in Ungarn stehen in verschiedenen Formen zur Verfügung. Sie können Nebenprodukte und Hauptprodukte sein : • primäre Biomassen als Nebenprodukte : Brennholz,

Forstabfälle (Zweig, Abfälle auf dem Schnittfeld, Erziehungsschnitte), primäre Forstabfälle (Sägemehl, Rinde, usw.), landwirtschaftliche, pflanzliche Halme (Stroh, Maishalm, Samenschale, Kerngehäuse, usw.), Gartenabschnitte (Zweig, Rebe usw.)

• primäre Biomassen als Hauptprodukte sind die Lignozellulosen, die von den Energetikanlagen stammen. Energetikanlagen werden gegründet, um da Biomasse anzubauen. Die Anlagen werden auf landwirtschaftlichen Gebieten gegründet nur dann, wenn die Ergebnisse besser sind, als die traditio-nellen Ergebnisse, und dann, wenn es garantierte Ansprüche für lange Zeit auf die Produkte gibt.

Energetikpflanzungen können mit vielen Pflanzen-sorten gegründet werden. Die wichtigsten Lösungen sind folgende :• weichhalmige Pflanzen - einjährige - ausdauernde - Grasarten, - Rohrarten, - Knollige usw.• baumartige Pflanzen - Sträuche - Buscharten - Baumförmige Die Energetikpflanzungen sind mit einem Energieertrag 200-350 GJ / (ha × Jahr) in Betrieb zu halten. Erzeugung des Energieträgers ist mit dem Vielfache F5-7,5 zu ma-chen.

Energianád (miscanthus) ültetvény képe (Tata)

4. ábra Abbildung 4.

Energetische Baumpflanzung (Edelpappel, 2 Jahre alt)

Energierohr (miscanthus) – Pflanzung (Tata)

A biomassza A biomasszaDie Biomasse Die Biomasse

12 13

Hulladék-biomasszák(harmadlagos biomasszák) Az emberi élettevékenységhez (szennyvíz, szerves hulladékok), az állattartáshoz (trágyák) az élelmiszer-fel-dolgozáshoz (vágóhídi hulladékok, moslékok) jelentős mennyiségű hulladék keletkezése kapcsolódik. Ezek mint hulladékok korábban hulladéklerakókra kerültek, és ott igen nagy mennyiségű metán (CH4) keletkezé-se mellett lebomlottak. (Ismert, hogy a metán több min 20-szor intenzíven üvegházhatás-keltő gáz, mint a CO2). Az EU csatlakozást követően a szerves hulladékok le-rakóra vitele korlátozott, a szennyvíztisztítás mértéke (és így a szennyvíziszap mennyisége) jelentősen nő, az állattartáshoz kapcsolódó trágyakezelési technológiák is szigorodnak, és a hulladékkezelésben rövidesen meg-valósul a szerves bomló anyagok elkülönített gyűjtése. Az így megjelenő hatalmas szervesanyag-mennyiség csak megfelelő technológiával ártalmatlanítható, és ez a biogáz-termelés. Ezen technológia alkalmazása során az alapanyag anaerob körülmények között bomlik (60 % CH4, 40 % CO2), és a keletkező biogáz 20-24 MJ / m3 fűtő-értékű. Magas energiatartalma révén alkalmas motorok-hoz hajtóanyagnak, és közvetlen égetéssel kazánokban meleg- vagy forró víz, illetve gőz előállítására. A gáz-motorokkal villamos áram termelhető, a gőz hőszolgálta-tásban, turbinás áramtermelésben vagy kogenerációban hasznosítható.

A biogáz-technológia• egyrészt a bio hulladékok által okozott környezetterhe-

lést csökkenti, másrészt• jelentős mennyiségű megújuló energiaforrás kihaszná-

lását eredményezi.Mindkét szempont rendkívül fontos, hiszen• a biológiai eredetű hulladékok mennyisége a jövőben

jelentősen nő, mert - a Hulladékgazdálkodási Törvény előírásai szerint a

kommunális hulladékban a szervesanyag-hánya-dot jelentősen csökkenteni kell,

- az élelmiszertermelésben és az étkeztetésben ke-letkező hulladékokat a hagyományos módon (pl. : moslék) a jövőben már nem lehet felhasználni.

• az energiagazdálkodás területén pedig jelentősen nő a megújuló energiahordozók szerepe. Az ország energiamérlegében a megújulók arányát a jelenlegi 3.4 %-ról 2010-re 6 %-ra, 2015-re 12 %-ra kell növelni. Ebben programban jelentős szerep juthat a biogáz termelésnek.

Hazánkban a legnagyobb mennyiségű bio hulladék az állattartásból származó trágyából keletkezik. Az állati trágya, ezen belül elsősorban a sertés hígtrágya a je-lenlegi trágyakezelési technológiák mellett még jelentős környezetszennyezést okoz. A helytelen trágyakezelés költséges és a felszíni és felszín alatti vízkészletek fő szennyezője. A településeken keletkező kommunális hulladék30-40 %-a biológiailag bontható szerves anyag. Ennek döntő többségét ma még közvetlen talaj, talajvíz és leve-gőszennyezést okozó szeméttelepeken helyezzük el. A csapadék hatására kioldódó anyagok talaj, talajvíz ezen keresztül pedig felszíni és felszín alatti vízkészlet szeny-nyezést okoznak. A hulladék „hegyekben” lejátszódó

Abfall-Biomassen (tertiäre Biomassen)Zu den menschlichen Tätigkeiten (Abwasser, organische Abfälle), zur Viehhaltung (Dünger), zur Lebensmittelver-arbeitung (Abfälle vom Schlachthof, Spülicht) gehören Abfälle. Diese Abfälle sind früher auf den Müllabladeplatz gekommen, und da sind sie zerfallen bei viel Methan (CH4). (Es ist bekannt, daß das Methan 20-mal intensiver Treibhauseffekt-erregendes Gas ist, als CO2. Nach dem EU-Anschluß vermindert sich das Abladen des Mülls auf den Müllabladeplatz, die Abwasserreinigung nimmt zu, (so auch die Quantität des Klärschlamms), die zur Vieh-haltung gehörenden Düngerbehandlungstechnologien werden immer strenger, in der Abfallbehandlung realisiert sich bald das getrennte Sammeln der organischen zerfal-lenden Stoffe. Die so erscheinenden, vielen, organischen Stoffe sind nur mit Hilfe der geeigneten Technologie un-schädlich zu machen, und das ist die Biogas-Erzeugung. Durch diese Technologie zerfällt der Grundstoff unter an-aerob Umständen (60 % CH4, 40 % CO2) und das Biogas hat Brennwert von 20-24 MJ / m3. Das Biogas hat einen hohen Energieinhalt, es ist für Treibgas zu den Motoren, für Erzeugung vom heißen Wasser bzw. Dampf geeignet. Mit den Gasmotoren kann Strom erzeugt werden, der Dampf ist in der Heizung, in der Stromerzeugeung mit Turbine oder in der Kogeneration auszunutzen.

Die Biogas-Technologie• vermindert die Umweltbelastung durch Bio-Abfälle, und

ergibt • Ausnutzung der immer vorhandenen Energiequellen. Beide Ausgangspunkte sind sehr wichtig, denn • in der Zukunft nimmt die Quantität der biologischen

Abfälle sehr zu, - denn der organischer Stoff-Teil in dem kommunalen

Abfall soll nach dem Abfallwirtschaftsgesetz bedeu-tend vermindert werden,

- und die Abfälle von der Lebensmittelproduktion und von der Speisung dürfen in der Zukunft nicht mehr traditionell (z. B. Spülicht) ausgenutzt werden.

• Im Bereich der Energiewirtschaft haben die immer vorhandenen Energieträger immer größere Rolle. In der Energiebilanz des Landes muss der Teil der immer vor-handenen Energieträger vom jetzigen 3.4 % auf 2010 auf 6 % auf 2015 auf 12 % erhöht werden. In diesem Programm kann die Biogas-Erzeugung eine bedeu-tende Rolle bekommen.

In unserem Land entstehen die meisten Bio-Abfälle durch Dünger aus der Viehhaltung. Der tierische Dünger, vor allem der dünne Schweindünger verursacht heu-te noch große Umweltverschmutzung auch noch bei heutigen Technologien der Düngerbehandlung. Die nicht richtige Düngerbehandlung ist sehr teuer, und sie ver-schmutzt am meisten die Gewässer über und unter der Erdoberfläche. In den Siedlungen ist 30-40 % der kommunalen Abfälle biologisch auflösbarer organischer Stoff. Die Mehrheit dieser Abfälle unterbringen wir auf den Müllablageplätzen, die direkt Boden-, Grundwasser-, und Luftverschmutzung verursacht. Die durch Niederschlag auslösenden Stoffe verursachen Boden-, Grundwasser-, und dadurch Was-servorratverschmutzung. In den „Abfallbergen“ entsteht Deponiengas (Methan CH4, Kohlendioxid CO2) durch

szerves anyag lebontási folyamatok révén igen jelentős a keletkező depónia gáz (metán CH4, széndioxid CO2), me-lyek a legerőteljesebb üvegházhatást okozó gázok. A kommunális szennyvizek jelentik a bio hulladékok következő nagyságrendjét. A biológiai szennyvíztisztítás során keletkező úgynevezett fölös iszap igen magas szerves anyag tartalmú. A szennyvíztelepek iszapkezelé-se ma még jelentős arányban megoldatlan. Az élelmiszeripar, ezen belül elsősorban a vágóhi-dak termelik a bio hulladékok igen jelentős volumenét, melyek gyakorlatilag veszélyes hulladéknak minősülnek. Ártalmatlanításuk így jelentős költséget igényel. Különös figyelemmel kell lenni a vágóhídi hulladékok és az állati hullák ártalmatlanítása során az állategészségügyi prob-lémák megelőzésére. A bio hulladékoknak, keletkezési helyüktől és kö-rülményeiktől függetlenül közös tulajdonságuk, hogy biotechnológiai eljárásokkal – a költséges ártalmatlaní-tás helyett – energiatermelésre és a mezőgazdaságban tápanyag utánpótlásra hasznosíthatók. Hazánkban a rendelkezésre álló névleges potenciál 1000-1500 PJ / év. A hasznosítható mennyiség 300-350 PJ / év. Jelenleg kb. 35 PJ / év potenciált hasznosítunk. A biomassza környezetbarát, viszonylag tiszta energia-hordozó. A egyedül a primer biomasszákra jellemző, hogy létrejöttükkor a környezetbe oxigént juttatnak. A tercier biomasszák energetikai hasznosítása az emberi léthez kapcsolódó környezetterhelést csökkenti, és fosz-szilis energiahordozókat vált ki, ezért részlegesen tiszta energiatermelést tesz lehetővé.

Napenergia

A földi élet meghatározó energiaforrása a Nap. A je-lenleg használatos fosszilis energiahordozók is a korábbi földtörténeti időszakokban bekövetkezett energiameg-kötés eredményei, de napjainkban is közvetlen vagy közvetett módon a Napból nyerjük a felhasznált energia nagy részét. A Napból széles hullámhossz-tartományban (spektrum) érkezik sugárzás, amelynek rövid hullám-hosszú sávja a kemény sugárzás (pl. : UV), és elsősor-ban fényenergiaként hasznosul, másik része a hosszú hullámhosszú sugárzás (infravörös), és mindenek előtt hő formájában hasznosul. A Nap által kisugárzott energia forrása a hidrogén hé-liummá történő átalakulásakor (fúzió) keletkező tömeg-hiány energiává alakulása. A Nap tehát egy óriási fúziós reaktor, amelyben másodpercenként 4 millió tonna hid-rogén alakul át héliummá. Ennek az óriási, elektro-mág-neses hullámok formájában kisugárzott energiának csak kis része, 173 000 TW érinti a Földet, ami több ezerszere-sen meghaladja az emberiség jelenlegi energiaigényét. (Magyarországon egy nyári intenzív napsütéses idő-szakban 1 óra alatt érkezik annyi energia, mint amennyi az ország teljes éves energiaigénye.).A napenergia hasznosulásának több területe különíthető el. (lásd az 5. ábrát). A napenergia hasznosítása alatt jelen esetben az aktív és a passzív hasznosítást értjük. A napenergia gyakorlatilag korlátlan mennyiségben áll rendelkezésre, de jelenléte esetleges, ezért önálló

A biomassza NapenergiaDie Biomasse Sonnenenergie

Zerfallprozesse des organischen Stoffes. Diese gase verursachen sehr stark Treibhauseffekt. Die kommunalen Abwässer ergeben die nächste Grup-pe der Bio-Abfälle. Der sogenannte übrige Schlamm, der durch biologische Abwasserreinigung entsteht, enthält relativ viele organische Stoffe. Die Schlammbehandlung der Müllablageplätze ist heutzutage noch nicht gelöst. Die Lebensmittelindustrie, hier vor allem die Schlacht-höfe produzieren die Mehrheit der Bio-Abfälle, die praktisch gefährliche Abfälle sind. Sie unschädlich zu machen, kostet viel Geld. Während man die Abfälle vom Schlachthof und die Kadaver unschädlich macht, muss man auch darauf achten, dass die Tiergesundheits-probleme vorbeugt werden. Gemeinsame Eigenschaft der Bio-Abfälle ist es, dass sie unabhängig von ihrem Entstehungsort und Entste-hungsumständen mit biotechnologischen Methoden für Energieerzeugung und in der Landwirtschaft für Nach-schub an Nährstoff ausnutzbar sind. In unserem Land ist das zur Verfügung stehende nominelle Potential1000-1500 PJ / Jahr. Die ausnutzbare Quantität ist 300-350 PJ / Jahr. Jetzt nutzen wir zirka 35 PJ / Jahr Potential aus. Die Biomasse ist ein umweltfreundlicher, relativ sau-berer Energieträger. Nur für die primären Biomassen ist es charakteristisch, dass sie in die Umwelt Sauerstoff lassen. Die energetische Ausnutzung der tertiären Bio-massen vermindert die zum Menschenleben gehörende Umweltbelastung und ergibt fossile Energieträger, des-halb ermöglicht sie zum Teil saubere Energieerzeugung.

Sonnenenergie

Bestimmende Energiequelle des Lebens auf der Erde ist die Sonne. Auch die jetzigen fossilen Energieträger sind Ergebnisse der Energiebindung in den früheren Erd-geschichtsperioden, aber wir gewinnen auch heute direkt oder indirekt den größten Teil der genutzten Energie aus der Sonne. Aus der Sonne kommt Strahlung im breiten Wellenlängebereich (Spektrum), deren kurzer Wellenlän-gestreifen ist die harte Strahlung (z.B. UV), und sie wird nützlich vor allem als Lichtenergie, der andere Teil ist die lange Wellenlängestrahlung (infrarot), sie wird nützlich als Wärme. Die Quelle der von der Sonne ausgestrahlten Ener-gie ist die Verwandlung des Hydrogens ins Helium. Die Sonne ist also ein riesengroßer Fusionreaktor, in dem sich pro Sekunde 4 Millionen Tonne Hydrogen ins Helium verwandelt. Nur ein kleiner Teil dieser riesengroßen aus-gestrahlten Energie, 173000 TW, berührt die Erde, und das übersteigt tausendmal den jetzigen Energieanspruch der Menschheit. (In Ungarn kommt in einer intensiven sommerlichen Sonnenscheinphase in einer Stunde so viel Energie, wie man im ganzen Jahr braucht. Es gibt mehrere Bereiche der Ausnutzung der Sonnenen-ergie. (siehe Abbildung 5.) Die Ausnutzung der Sonnenenergie bedeutet hier die passive und die aktive Ausnutzung. Die Sonnenenergie steht praktisch grenzenlos zur Verfügung, aber ihre Vor-handensein ist eventuell, deshalb ist sie für selbständige Energieversorgung nicht geeignet, nur in hybriden Syste-

14 15

energiaellátásra nem alkalmas, csak hibrid rendszerek-ben. Jellege : tiszta energia, de nem CO2-emisszió men-tes, mert a napenergia-hasznosító technika előállítása energiaigényes. Különösen érvényes ez a foto villamos rendszerekre. Ezek esetében a kristályok előállításával (bányászatával) összefüggő környezeti károkkal is szá-molni kell.

Szélenergia

A szél munkavégző képessége a szélsebességnek a harmadik hatványával arányos. A gazdasági megfon-tolások azt mutatják, hogy a szelet elsősorban azokon a vidékeken érdemes kiaknázni, ahol a szélsebesség évi átlaga meghaladja a 4-5 m / s értéket. Ez többnyire csak tengerparti helyeken van így, a szárazföld belseje felé haladva a belső súrlódás erősen csökkenti a szél sebességét. Talaj közelben Budapesten az átlagos szél-sebesség 1,8 m / s és még Mosonmagyaróváron, hazánk legszelesebb részén sem haladja meg az 5 m / s értéket. Nyíregyházán van 4-5 m / s, sőt ennél nagyobb szél-sebesség is, de nem tart annyi ideig, hogy ezt tartósan ki lehessen használni. A szél energiasűrűsége aránylag kicsi, 40-60 W / m2. Az utóbbi időben elkészült Magyarország nagyobb magasságra jellemző széltérképe is. Eszerint az ország nagy részén mérhető a szükséges szélsebesség (10 m magasságban 2-3 m / s, 100 m-en 5-7 m / s). A szél időben változó intenzitású energiaforrás, ezért nagy jelentősége van a helyszínen végzendő szélméré-seknek és a kapott eredmények megfelelő kiértékelé-sének. Szélgépet csak olyan helyen érdemes telepíteni, melynek környezeti viszonyai és domborzati fekvése megfelelő szélenergia kinyerésére, hiszen a domborzat és a különböző tereptárgyak nagymértékben befolyá-solják a szél áramlási képét. Tehát helyi szélsebesség

A napenergia hasznosulásának elkülöníthetõ területei.

5. ábra Abbildung 5.

men. Saubere Energie, aber nicht CO2-emissionfrei, denn die Produktion der Sonnenenergieausnutzungstechnik braucht viel Energie. Es gilt besonders für fotoelektrische Systeme. Hier muss man auch mit Umweltschäden im Zusammenhang mit Kristallenerzeugung rechnen.

Windenergie

Die Arbeitleistungsfähigkeit des Windes ist proportional mit der dritten Potenz der Windgescgwindigkeit. Wegen der wirtschaftlichen Gründen lohnt es sich, den Wind auszunutzen, wo der Jahresdurchschnitt der Windge-schwindigkeit den Wert von 4-5 m / s Übersteigt. Das ist meistens nur am Meeresufer so, landeinwärts vermindert die innere Reibung stark die Windgeschwindigkeit. In der Nähe des Bodens in Budapest ist die durchschnittliche Windgeschwindigkeit 1,8 m / s, und auch noch in Mo-sonmagyaróvár, auf dem windischsten Gebiet unseres Landes, ist sie nicht mehr, als 5 m / s. In Nyíregyháza gibt es 4-5 m / s, und auch noch größer, aber sie dauert nicht so lange, dass man das dauernd ausnutzen könnte. Die Energiedichte des Windes ist relativ klein, 40-60 W / m2. Vor kurzem wurde auch Ungarns Windkarte gemacht. Nach dieser Karte kann auf dem großen Teil des Landes die notwendige Windgeschwindigkeit gemessen werden. (in Höhe von 10 m 2-3 m / s, in Höhe von 100 m 5-7 m / s) Der Wind ist eine Energiequelle, deren Intensität sich mit der Zeit verändert, deshalb haben die Wind-messungen an Ort und Stelle, und die Auswertung der Ergebnisse große Bedeutung. Windmaschinen werden an solchen Orten gebaut, deren orographische Lage für Ausnutzung der Windenergie geeignet ist, denn das Relief und die verschiedenen Geländegegenstände beeinflussen bedeutend das Strömungsbild des Windes. Also man muss Windgeschwindigkeit-, und Windrich-tungsmessungen an Ort und Stelle machen. Zur genauen

Szélenergia Windenergie

Energetische Ausnutzung der Sonnenenergie

és szélirányméréseket kell végezni. A mérések alapján felvett időben változó szélenergia áramok pontos le-írásához, elemzéséhez statisztikai módszerek szüksége-sek. Az így kapott eredmények már kellő információval szolgálnak a berendezések üzemeltetéséhez is. Energiatermelés céljából a 30-200 méter talajszint fölötti magasság a megfelelő. A mérőberendezést általá-ban maximum 20 méteres talajszint feletti magasságok-ban tudjuk elhelyezni, ezért a szélsebességet a kívánt magasságra át kell számolni. A szél munkavégző képes-ségét a sebessége meghatározza. A szél sebessége és teljesítménye a magassággal arányosan nő, mely egy képlet szerint számítható át.

v1 a szélsebesség a talajközeli h1 magasságbanv2 a h2 magassághoz tartozó számított szélsebesség

A szélenergia összehasonlításban az egyik legtisztább energia. CO2-emissziók csak a berendezések előállítá-sával kapcsolatos. Hátránya, hogy esetleges energia, ezért önállóan energiaellátásra nem alkalmazható. Ha a szélenergiával előállított villamos energiát tárolni is kell (akkumulátorok) akkor a járulékos CO2 emisszió is jelen-tős, és egyéb környezeti károk (bányászat, fémkohászat, stb.) is jelentkeznek. Vízenergia-hasznosítással komplex hasznosítása elő-nyös és környezetbarát.

Geotermális energia

Geotermális energiának nevezzük azt a földi energiát, amely a Föld szilárd köpenye alatti térben levő, magas hőmérsékletű olvadékból származik, hővezetéssel jut a szilárd köpenybe, és ott szilárd rétegeket illetve áramló folyadékokat melegít fel. Az energia a felhasználóhoz a természetes vizek (termálvizek), vagy a hő kinyeréséhez alkalmazott technikai megoldások közvetítésével jut el.A geotermális energiát• az energiát szolgáltató réteg hőmérséklete,• a szilárd anyag hővezető-képessége,• az energia-kinyerés lehetőségének intenzitása (hő-áram) jellemzi. A geotermia egyik meghatározó jellemzője a geo-termális grádiens, ami egy fajlagos érték, és azt mutatja meg, hogy a felszíntől a Föld mélyébe hatolva milyen mértékben emelkedik a hőmérséklet. A grádiens területenként és mélységtől függően jelen-tős mértékben változik, aminek oka :• a kéreg és a litoszféra változó vastagsága,• a rétegek eltérő földtani felépítése,• a különböző kőzetek változó hővezető képessége,• a regionális és a lokális vízáramok,• a tektonikai zónák hővezetést befolyásoló hatása. Magyarország geotermális viszonyait tekintve kedvező geológiai helyzetben van. Az energiát szolgáltató rétegek hőmérséklete viszonylag magas lehet, mert a geotermá-lis grádiens viszonylag nagy, meghaladja a világátlagot, ezért viszonylag kis mélységben már magas hőmérsék-

Beschreibung und Analyse der auf Grund der Messungen aufgenommenen Windenergieströmungen braucht man statistische Methoden. Diese Ergebnisse habeh schon genug Information auch zur Betreibung der Einrichtungen. Wegen Energieerzeugung ist die Höhe von 30-200 m über dem Boden geeignet. Die Messeeinrichtung können wir im allgemeinen höchstens 20 m über dem Boden tun, deshalb muss die Windgeschwindigkeit auf die gewünschte Höhe umgerechnet werden. Arbeitleistungs-fähigkeit des Windes bestimmt ihre Geschwindigkeit. Die Geschwindigkeit und Leistung des Windes wächst mit der Höhe, das kann mit Hilfe einer Formel umgerechnet werden.

v1 Windgeschwindigkeit in der Höhe von h1 in der Nähe der Bodenfläche • v2 die zur h2 Höhe gehörende gerech-

nete Windgeschwindigkeit

Die Windenergie ist im Vergleich eine der saubersten Energien. CO2-Emissionen entstehen nur durch Erzeu-gung der Einrichtungen. Nachteil ist, dass sie eventuelle Energie ist, deshalb ist sie für selbständige Energiever-sorgung nicht geeignet. Wenn mit Windenergie erzeugter Strom auch gelagert werden muss (Akkumulatoren), dann ist auch die hinzukommende CO2-Emission bedeutend, und es entstehen auch andere Umweltschäden. (Berg-bauwesen und Metallurgie usw.) Ihre komplexe Ausnutzung zusammen mit der Was-serenergieausnutzung ist vorteilhaft und umweltfreundlich.

Geothermische Energie

Geothermische Energie nennen wir die Erdenergie, die aus der heißen Schmelze unter der Erdkruste stammt, sie kommt in die feste Kruste mit Wärmeleitung, und da er-wärmt sie feste Schichten bzw. strömende Flüssigkeiten. Die Energie kommt zu den Benutzern durch natürliche Gewässer (Thermalwässer) oder durch technische Lösungen über Ausnutzung der Wärme. Für die geother-mische Energie sind charakteristisch die Temperatur der energiegebenden Schicht, die Wärmeleitungsfähigkeit des festen Stoffes, die Intensität der Energieausnutzung. Der geothermische Gradient ist ein spezieller Wert. Er zeigt, wie steigt die Temperatur vom Erdboden in die Tiefe der Erde. Der Gradient verändert sich nach Gebieten und abhängig von der Tiefe. Die Gründe dafür sind :• veränderliche Dicke der Kruste und der Lithosphäre• verschiedener geologischer Aufbau der Schichten• veränderliche Wärmeleitungsfähigkeit der verschie-denen Gesteine• regionale und lokale Wasserströmungen• Wirkung der tektonischen Zonen Ungarn hat eine günstige geologische Lage, was die geo-thermischen Verhältnisse betrifft. Die Temperatur der energie-gebenden Schichten kann relativ hoch sein, denn der geother-mische Gradient relativ groß ist, größer, als der Weltdurchschnitt, deshalb gibt es in relativ kleiner Tiefe schon hohe Temperatur. Der Wert verändert sich zwischen 40-60 Grad Celsius / km.

Geotermális energia Geothermische Energie

v1

v2

h1

h2√=5

v1

v2

h1

h2√=5

A Földi energetikai hasznosulás

Terrestrische energetische Ausnutzung

A napenergia energetikai

hasznosulása, hasznosítása

Energetische Ausnutzung

der Sonnenenergie

Energetikai hasznosulás

Energetische Ausnutzung

Szél

Wind

Víz

Wasser

Biomasse

Biomassza

Egyéb

Sonstiges

Elektromos

Elektrisch

Passzív

Passiv

Aktív

Aktiv Termikus

Thermisch

Kollektoros

mit Kollektor

Hõszivattyús

mit Wärmepumpe

16 17

let van. Értéke 40-60 ºC / km között változik. A geotermális energia a létezése helyén csak potenci-ális lehetőség. A felhasználó számára akkor válik valós, hasznosuló energiaforrássá, ha hőhordozó közvetítésé-vel eljut a felhasználási helyre. A hőhordozó pozitív kutak esetében gőz vagy termál-víz, amely a meleg rétegben áramlás közben felhevül, és a mélyben uralkodó nyomás hatására a felszínre jut. A termálvíz tehát az energiahordozó. A vízzel felszínre hozható energia mennyisége az un. kibocsátás, melynek mértéke :

Q = V × p × c × (Te – Tv)

Q = a hasznosított geotermális energia (J)V = a termálvíz térfogata (m³)c = a termálvíz fajhője (J / kg °K)p = a termálvíz sűrűsége (kg / m³)Te = az előremenő termálvíz hőmérséklete (°K)Tv = a visszatérő termálvíz hőmérséklete (°K)

Az előbbiek szerint számítható kibocsátás számos ok miatt csökken, Túl nagy folyadékáram esetében csök-kenhet a rétegnyomás és a víz hőmérséklete, hidraulikus és termikus veszteségek lépnek fel a csővezetékekben. Ha a termálvizet környezetvédelmi okok miatt vissza kell sajtolni, a

Qh = Q – Qv

azaz a ténylegesen hasznosítható energia a kibocsátás és a visszasajtolás energia-igényének különbsége, más-képpen a hasznosulási hatásfoktényező :

η= Qh / Q

A geotermális energia kihasználása az adottságok függvényében a nagyon tiszta, és a kockázatos tarto-mányban változó. Az alacsony hőmérsékletű, és ásványi anyagokat nem tartalmazó termálvíz hasznosítás után természe-tes vízfolyásba juttatható, ez esetben a környezeti károk minimálisak. Visszasajtolást is igénylő rendszerekben a visszasajtolás energiaigényes, ezért az ahhoz felhasznált (villamos) energia felhasználásához és a szerelvények előállításához kapcsolódó CO2 emisszió megközelítheti a fosszilis-alapú energiatermelés emisszióit is. Magyarországon a geotermális energiapotenciál50-100 PJ / év közötti, a kihasználás műszaki problé-mái miatt azonban ez az érték egyelőre csak elméleti, jelenleg az 1 PJ / év értéket alig haladja meg. A fosszilis energiahordozó-árak növekedése miatt szerepe jelentő-sen növekszik.

Vízenergia

Magyarországon a vízenergia-felhasználás a múlt század végéig az egyik alapvető energiatermelési mód volt, különösen a malomiparban. Egy 1885. évi statisztika szerint Magyarország akkori területén 22647 vízkerék és 99 turbina üzemelt, 56 MW teljesítménnyel. A század-fordulón néhány vízimalmot törpe vízerőműre alakítottak,

Die geothermische Energie ist nur eine potentielle Möglichkeit. Für den Benutzer ist sie eine reale, ausnutz-bare Energiequelle, wenn sie durch Wärmeträger zur Benutzungsstelle kommt. Positive Wärmeträger-Brunnen erwärmen sich in der warmen Schicht während der Strömung (Dampf oder Thermalwasser) und sie kommen auf die Erdoberfläche durch Druck. Das Thermalwasser ist also der Energieträ-ger. Die Quantität der auf die Erdoberfläche mit Wasser bringbaren Energie ist die sogenannte Auslassung, deren Maß :

Q = V × p × c × (Te-Tu)

Q = genutzte geothermische Energie (J)V = das Volumen des Thermalwasswers (m3)c = spezifische Wärme des Thermalwassers (J / kg °K)p = die Dichte des Thermalwassers (kg / m3)Te = die Temperatur des fortgehenden Thermalwassers (°K)Tv = die Temperatur des zurückkehrenden Thermalwassers (°K)

Die rechenbare Auslassung vermindert sich aus vielen Gründen. Wenn die Flüssigkeitsströmung zu groß ist kann die Temperatur des Scichtdrucks und des Wassers, in den Röhrenleitungen treten hydraulische und thermische Verluste auf. Wenn das Thermalwasser wegen Umwelt-gründen zurückgedrückt werden muss :

Qh = Q – Qv

die wirklich auszunutzende Energie, Unterschied der Aus-lassung und des Energieanspruchs der Zurückpressung, anders gesagt Wirkungsgradfaktor für Ausnutzung

η= Qh / Q

Die Ausnutzung der geothermischen Energie ist nach Gegebenheiten veränderlich im sehr sauberen und ris-kanten Bereich. Das Thermalwasser, das niedrige Temperatur hat und keine Mineralstoffe enthält, kann nach der Ausnutzung in natürliche Gewässer geschickt werden und die Umwelt-schäden sind minimal. In den Systemen, die Zurück-pressung brauchen, fordert die Zurückpressung viel Energie, deshalb kann sich die CO2-Emission der fossilen Energiezeugung nähern. In Ungarn ist der geothermische Energiepotential zwi-schen 50-100 PJ / Jahr, aber dieser Wert ist vorläufig nur theoretisch, wegen technischer Probleme der Ausnut-zung. Heute ist er kaum größer als 1 PJ / Jahr. Ihre Rolle wird immer bedeutender, wegen Zunahme der fossilen Energieträger-Preise.

Wasserenergie

Die Wasserenergie-Ausnutzung in Ungarn war bis zum Ende des vorigen Jahrhunderts eine der grundlegendsten Energieerzeugungsarten, besonders in der Mühlenindus-trie. Nach einer Statistik vom Jahre 1885 funktionierten in damaligen Ungarn 22647 Wasserräder und 99 Turbinen., mit einer Leistung von 56 MW. Um die Jahrhundertwende

Vízenergia Wasserenergie

amelyek csak elektromos energiát Magyarország mű-szakilag hasznosítható vízerő potenciálja kb. 1000 MW, amely természetesen jóval több a valóban villamosener-gia-termelésre hasznosított vagy hasznosítható vízerő-potenciálnál. A százalékos megoszlás durván az alábbi :• Duna 72 %,• Tisza 10 %, • Dráva 9 %, • Rába, Hernád 5 %, • egyéb 4 %. A teljes hasznosítás esetén kinyerhető energia 25-27 PJ, azaz 7000-7500 millió kWh évente. Ezzel szemben :• a Dunán nincs – és várhatóan a közeljövőben nem

is lesz – villamos energia termelésre szolgáló létesít-mény,

• a Tiszán a Tiszalöki Vízerőmű és a Kiskörei Vízerőmű található 11,5 MW és 28 MW beépített teljesítménnyel,

• a Dráván jelenleg nincs erőmű, • a Rábán és a Hernádon, illetve mellékfolyóikon üzemel

a hazai kis- és törpe vízerőművek döntő többsége, • egyéb vizeinken működő energiatermelő berendezés

nincs üzemben. A vízenergia a hasznosítón átfolyó vízmennyiségtől, valamint a vízoldali és a kilépőoldali vízszintek közötti különbségtől függ. Magyarországon viszonylag kis szint-különbségek jellemzők. A vízenergia viszonylag tiszta energia. Járulékos CO2-emissziói a tárolással kapcsolatos létesítmények lét-rehozásával, illetve a termelő berendezések előállításával függ össze.Magyarországon a rendelkezésre álló energiák sem na-gyok (1000 MW), de ennek kihasználtsága is igen kicsi. A jövőben a vízenergia szerepe akkor nőhet, ha a víz-hasznosítás egyéb szempontjait is érvényesítjük, illetve a megújuló energiákat hibrid üzemben hasznosítjuk. Ezen a helyen kell megemlíteni, hogy Magyarországon jó lehetőség van a szivattyús / tározós vízenergia-hasz-nosításra, ami pl. a szélenergia hasznosítás mértékének jelentős növelését is lehetővé tenné, de természetvédők a megoldást ellenzik, miközben a szélenergia-bázisú áramtermelést támogatják. Magyarországon tározók nélkül a vízenergia-hasznosí-tás lehetőségei egyre kisebbek.

A környezeti hő, hőszivattyú

Környezetünk minden eleme (víz, levegő, talaj, tárgyak, stb.) potenciális energiahordozók, hiszen az abszolút 0 K-fok hőmérséklet feletti hőmérsékletűek, azaz hőener-giát tárolnak. Ez a hőenergia megfelelő berendezésekkel transzformálható, egyik helyről a másikra szállítható úgy, hogy az egyik elemtől hőt vonunk el, és ezt egy másik helyen leadjuk. A korábban alig elismert (bár a hűtés-technikában nyitott körfolyamban használt) technológiát ma már igen fontos, gyakorlatilag új energiatermelési technológiaként tekintik, hiszen olyan (egyébként igen nagy) energiaforrások elérését teszi lehetővé, amely ko-rábban is rendelkezésre állt, de nem volt hasznosítható. Ez az energiaforrás a környezeti hő. A környezeti hőt a föld, a levegő, a napsütés, a szenny-víz vagy bármilyen más hőforrás szolgáltathatja. Ezeknek

wurden einige Wassermühlen zu kleinen Wasserkraft-werken umgestaltet. Ungarns technisch ausnutzbarer Wasserenergie-Potential ist zirka 1000 MW, das ist natür-lich viel mehr, als der ausgenutzte Wasserkraftpotential. Prozentuale Verteilung sieht ungefähr so aus :• Donau 72 %• Theiß 10 %• Drau 9 %• Raab, Hernad 5 %• Sonstige 4 % Die bei voller Ausnutzung gewinnbare Energie 25-27 PJ, das heißt, 7000-7500 Millionen kWh pro Jahr. Aber :• an der Donau gibt es keine Einrichtung, die für Strom-

erzeugung geeignet ist, und in der Zukunft gibt es auch keine

• an der Theiß sind Wasserkraftwerke in Tiszalök und in Kisköre mit eingebauter Leistung von 11.5 MW und 28 MW

• an der Drau gibt es heute Keine Kraftwerk• an der Raab und an der Hernad beziehungsweise an

ihren Nebenflüssen funktioniert die Mehrheit der klei-nen Wasserkraftwerke Ungarns

• an sonstigen Flüssen gibt es keine Wassereinrich-tungen.

Die Wasserenergie hängt von der Wassermenge und vom Unterschied zwischen den Wasserstandslinien ab. In Ungarn gibt es relativ kleine Höhenunterschiede. Die Wasserenergie ist eine relativ saubere Energie. Ihre CO2-Emissionen stammen aus den Speicher-, und Erzeugungseinrichtungen. In Ungarn sind die Energien, die zur Verfügung stehen, nicht so groß (1000 MW), aber deren Ausnutzung ist auch niedrig. In der Zukunft kann die Rolle der Wasserenergie nur wachsen, wenn wir auch die anderen Standpunkte der Wassernutzung zur Geltung bringen, beziehungsweise nutzen wir die erneuerbare Energien in Hybridbetrieb. Hier muss erwähnt werden, dass es in Ungarn gute Möglichkeiten gibt für Wasserenergieausnutzung mit Pumpen / Speichern, das würde auch z.B. die Zunah-me der Windenergieausnutzung ermöglichen. Aber die Umweltschützer sind gegen diese Lösung, obwohl sie die Stromerzeugung mit Windenergie unterstützen. In Ungarn sind die Möglichkeiten der Wasserenergieausnutzung ohne Speichereinrichtungen immer kleiner.

Umweltwärme, Wärmepumpe

Alle Elementen unserer Umwelt (Wasser, Luft, Boden, Ge-genstände usw.) sind potentielle Energieträger, sie haben Temperatur über dem absoluten 0 Grad Kelvin, also sie speichern Wärmeenergie. Diese Wärmeenergie ist mit ge-eigneten Einrichtungen transformierbar, vom einen Ort auf den anderen transportierbar, wir nehmen einem Element Wärme weg und diese Wärme an einem anderen Ort auslassen. Die früher kaum anerkannte Technologie ist heute schon praktisch eine neue, wichtige Energieerzeu-gungstechnologie, mit deren Hilfe solche Energiequellen erreichbar sind, die auch früher zur Verfügung standen, aber nicht ausnutzbar waren. Diese Energiequelle ist die Umweltwärme. Die Umweltwärme können der Boden, die Luft, die Sonnenstrahlung, das Abwasser oder sonstige

A környezeti hő, hőszivattyú Umweltwärme, Wärmepumpe

18 19

a hőforrásoknak a hőmérséklete azonban viszonylag alacsony (nem minden esetben) ahhoz, hogy azt közvet-lenül tudjuk hasznosítani, ezért azt meg kell emelni. Erre való a hőszivattyú. A hőszivattyúkkal tehát nem a hagyományos értelem-ben történik energiatermelés, hanem a már meglevő energiák energiafelhasználás mellett történő olyan kon-centrációja folyik, amelyben a környezet hőmérsékletét változtatjuk meg a környezet elemeiben tárolt hőenergia hőmérsékletének jelentős megváltoztatásával. Környeze-tünkben olyan nagy hőenergia-készletek vannak (és ez a klímaváltozással még nő is), hogy ez az energiaforrás gyakorlatilag önállónak és megújulónak is tekinthető.A hőszivattyú szerepét azonban nem szabad túlértékelni. A hőszivattyúkat forgalmazók (természetesen tévesen) a hőszivattyúkat 400-600 %-os hatásfokkal működő ener-giatermelőként reklámozzák. Ez az energia-megmaradás törvényének ellentmondó állítás nyilván hamis. A hiba kettős. Egyrészt itt energiakonverzióról van szó, tehát a bevitt és a kinyert energiák aránya nem hatásfok, hanem energiamérleg. Azaz a környezeti hő gyűjtésével 1 kWh villamos energia bevitelével 4-6 kWh hasznos energia nyerhető, tehát az energiamérleg pozitív, (4-6) :1 arányt mutat. Ebben a megállapításban is hiba van, hiszen a rendszerbe vitt energia villamos energia (azaz másodla-gos energia), amelyet az erőművek fosszilis energiából 0,25 % körüli hatásfokkal állítanak elő, és. ennek az ener-giának még szállítási veszteségei vannak. Tehát az áram előállításának energiamérlege 1.4. Ezt is figyelembe véve a hőszivattyú energiamérlege helyesen (4-6) :4, és ilyen alapon nem tekinthető CO2-mentes energiatermelő rend-szernek sem. Ennek ellenére a hőszivattyúknak nagy jövőjük van, mert energiamérlegük pozitív, és a nem fosz-szilis hanem biomassza-bázisú vagy biogázzal termelt árammal működtetve a hőszivattyúkat, az energiakon-verzió még CO2- emissziót is csökkenthet. A környezetenergia-hasznosítás (hőszivattyús energia-termelés) lehetőségei szinte korlátlanok. A technológi-ából látszólag tiszta energia nyerhető, de a rendszert működtető elemek előállításával, illetve azok üzemel-tetésével kapcsolatos energiaigény CO2-emissziója megközelíti a fosszilis energiatermelés emisszióit. A CO2-emisszió csökkenthető, ha a rendszer működteté-séhez szükséges villamos energia nem fosszilis energiát hasznosító erőművekből származik. Kétségtelen előny az is, hogy a hőszivattyúval nyert energiákkal fosszilis energiahordozók válthatók ki, tehát alkalmazása hozzá-járul az üvegházhatás csökkentéséhez.

Wärmequellen geben. Die Temperatur dieser Wärmequel-len ist aber relativ niedrig (nicht immer) dazu, dass wir sie direkt ausnutzen können. Die Temperatur muss erhöht werden. Dazu dient die Wärmepumpe. Mit den Wärmepumpen passiert die Energieerzeugung nicht im traditionellen Sinne, sondern es geschieht eine solche Energiekonzentration., währenddessen wir ver-ändern die Temperatur der Umwelt mit der Veränderung der Temperatur der Wärmeenergie. In unserer Umwelt gibt es so große Energievorrate (und das nimmt mit dem Klimawechsel auch noch zu), dass diese Energiequel-le praktisch auch selbständig und immer vorhanden sein kann. Aber die Rolle der Wärmepumpe darf nicht überwertet werden. Die Wärmepumpen-Verkäufer werben ihre Wärmepumpen als Energieerzeuger mit 400-600 % Wirkungsgrad. Diese Aussage widerspricht dem Ener-gieerhaltungssatz, und ist offensichtlich falsch. Das ist ein Doppelfehler. Einerseits handelt es sich hier um eine Energiekonversion, also das Verhältnis der eingegebenen und gewonnenen Energien ist nicht der Wirkungsgrad, sondern Energiebilanz. Das heißt, wir können mit der Sammlung der Umweltwärme, mit der Stromeingabe1 kWh, 4-6 kWh nützliche Energie gewinnen. Die Energie-bilanz ist also positiv (4-6) :1. Hier gibt es auch einen Feh-ler. Die ins System eingegebene Energie ist Strom, also sekundäre Energie, er wird in den Kraftwerken aus fossiler Energie mit einem Wirkungsgrad von 0,25 % produziert, und diese Energie hat auch noch Transportverluste. Also die Energiebilanz der Stromerzeugung ist 1 :4. Die Ener-giebilanz der Wärmepumpe ist richtig (4-6) :4. Deshalb ist sie kein CO2-freies Energieerzeugungssystem. Trotzdem haben die Wärmepumpen schöne Zukunft, weil ihre Energiebilanz positiv ist. Wenn wir die Wärmepumpen mit durch Biomassen oder Biogas erzeugtem Strom betäti-gen, sie kann auch noch CO2-Emission vermindern. Die Möglichkeiten der Umweltenergieausnutzung (Energieerzeugung mit Wärmepumpen) sind fast grenzen-los. Man kann aus der Technologie scheinlich saubere Energie gewinnen, aber die CO2-Emission des Energie-anspruchs ist fast so hoch wie bei der fossilen Energie-erzeugung. Die CO2-Emission kann vermindert werden, wenn der Strom nicht aus den Kraftwerken stammt, die fossile Energie nutzen. Ein weiterer Vorteil ist noch, dass man mit den mit der Wasserpumpe gewonnenen Energien fossile Energieträger auslösen können, also ihre Verwendung hilft bei der Verminderung des Treibhausef-fektes.

A környezeti hő, hőszivattyú Umweltwärme, Wärmepumpe

Energianyerés biomasszából

Biomasszából energiát biomassza-tüzeléssel, gá-zosítással és kémiai technológiák (bontás, átalakítás) alkamazását követően állíthatunk elő. A lignocellulózokban a fotoszintézis közben megkötött energiák (napenergia) kémiai energia formájában van jelen. Ezt az energiát :• közvetlen oxidációval (égetés),• termikus elgázosítást követő technológiákkal (pirogáz

előállítása és annak elégetése vagy üzemanyaggá ala-kítás utáni hasznosítása),

• biológiai konverzióval (fermentáció, erjesztés)nyerhetjük ki. A biomasszák energetikai hasznosítása feltétlen indo-kolt, hiszen energatikai hasznosítás nélkül a természetes lebomlási folyamatok közben CO2 kibocsátása mellet visszaépülnek a természetbe, ugyanakkor az energiater-melésben környezetbarát energiahordozók,. Az energia-hordozóként történő hasznosításkor káros elemek is keletkeznek ugyan, de ezek minősége és mennyisége jelentősen és kedvezően eltérnek a fosszilisek hasznosí-tásakor megjelenő értékeknek. A primer biomasszák hagyományos energetikai hasz-nosítása az égetéssel történő hőtermelés. Ez esetben a szilárd biomasszát a szilárd fosszilis anyagokhoz hason-lóan szabályozott körülmények között tűztérben égetik el, és a füstgázokból hőcserélőn nyerik ki a hőenergiát, melynek hasznosítása közvetlenül (fűtés) vagy közvetve (gőzzel áramtermelés, gőzzel kogeneráció) történik meg. Újabban a lignocellulózokból energetikai tömörítvényeket is állítanak elő, tüzelési célra. A biomasszák hagyományos energetikai hasznosítá-sa a hőtermelés a biomassza elégetésével. A biomasz-sza kémiai összetételéből következik, hogy a C és a H2 elégetésekor CO2 és H2O keletkezik. A biomasszákban kevés S és ásványi anyagok is találhatók, így az égéskor kevés SO2 és hamu is keletkezik. A CO2-kibocsátás biomasszák esetében semleges emissziónak számít, a keletkező hamu mennyisége pe-dig a szén hamutartalmához (25-45 %) viszonyítva igen kicsi (0,2-5 %), és a környezetet sem károsítja.

Biomassza- égetéses technológiákÉgésnek nevezzük azt a vegyi folyamatot melynek során valamely anyag nagy hőfokon hőfejlődés mellett egyesül a levegő oxigénjével. Az égés feltétele, hogy a tüzelő-anyag éghető részét az anyagnak megfelelő gyulladási

Energiegewinnungaus Biomasse

Man kann Energie aus Biomasse durch Biomassen-verbrennung, Vergasung und chemische Technologien (Zerlegung, Umwandlung) erzeugen. In den Lignozellulosen sind die durch Photosynthese gebundene Energien (Sonnenenergie) in Form von che-mischer Energie. Diese Energie können wir gewinnen : • durch direkte Oxidation (Verbrennung)• durch Technologien nach thermischer Vergasung (Er-

zeugung, Verbrennung, oder Ausnutzung von Pirogas) • Durch biologische Konversion (Fermentation, Gärung) Die energetische Ausnutzung der Biomassen ist unbe-dingt begründet, denn sie bauen sich durch natürliche Zerfallprozesse, ohne energetische Ausnutzung, mit Auslassung von CO2 in die Natur wieder ein, und sie sind in der Energieproduktion umweltfreundliche Energieträ-ger. Während der Ausnutzung als Energieträger entste-hen auch schädliche Elemente, aber die Qualität und Quantität dieser Elemente ist anders als die Werte bei der Ausnutzung der fossilen Energieträger. Die traditionelle energetische Ausnutzung der primären Biomassen ist Wärmeproduktion durch Verbrennung. Hie wird die feste Biomasse (ähnlich wie bei festen fossilen Stoffen) unter geregelten Umständen im Feuerraum ver-brannt, die Wärmeenergie wird aus den ist Rauchgasen durch Wärmetauscher gewonnen, die Ausnutzung pas-siert direkt (Verbrennung) oder indirekt (Stromproduktion mit Dampf, Kogeneration mit Dampf). Heutzutage werden auch energetische Verdichtungen aus Lignozellulosen produziert, für Heizung. Die traditionelle energetische Ausnutzung der Bio-massen ist die Wärmeproduktion durch Verbrennung der Biomasse. Wegen der chemischen Zusammensetzung der Biomasse entsteht CO2 und H2O bei der Verbrennung von C und H2. In den Biomassen gibt es wenig S und Mi-neralstoffe auch, so entsteht bei Brennen auch ein wenig Asche und SO2. Die CO2-Auslassung zählt bei Biomassen als eine neutrale Emission, die entstehende Asche (im Vergleich mit dem Asceninhalt der Kohle (20-45 %)ist sehr wenig (0,2-5 %), und sie ist auch nicht umweltschäd-lich.

Technologien mit Biomassen-Verbrennung :Brennen ist der chemische Prozess, durch den sich ein Stoff bei hohem Wärmegrad neben Wärmeentwicklung mit dem Sauerstoff der Luft vereinigt. Die Bedingung des

Energianyerés biomasszából Energiegewinnung aus Biomasse

A megújuló energiák és energiahordozók hasznosítása

Ausnutzung der erneuerbare Energien und Energieträger

20 21

hőmérsékletre felmelegítsük, és az égéshez megfelelő mennyiségű levegőt vezessünk oda, hogy a kellő meny-nyiségű oxigén rendelkezésre álljon. A biomassza égése (oxidációja) hasonló az egyéb anyagok égéséhez, de jelentős különbségek is adód-nak azért, mert a biomasszát alkotó szerves vegyületek termikus bomlása igen széles hőfokskálán megy végbe, emellett a biomassza illó éghető része az összes éghe-tőnek több mint 5 %-a. Egy folyamatos égésre alkalmas biomassza-halmaz égése leegyszerűsítve a következők szerint megy végbe. Égethető anyagok az energiahordozókban : szén (C), hidrogén (H), Kén (S).

C + O2 = CO2 + E12 kg C + 32 kg O2 / 44 kg CO2 + 407 MJ

S + O2 = SO2 + E32 kg S + +2 kg O2 = 64 kG SO2 + 297 MJ

H2 + O = H2O + E2 kg H2 + 16 kg O2 = 18 kg H2O + 287 MJ

A biomassza-tüzelésnek igen sokféle technológi-ája ismert. Ezeket nagyságrend és tüzelőanyag-jel-lemzők alapján szokás csoportosítani. Nagyságrend szerint : lakossági, kommunális és fűtőmű / erőmű léptékű berendezések ismertek. A lakossági berendezések között a hagyomá-nyos fatüzelőket, az új típusú fatüzelésű kazáno-kat és a speciális biomassza-tüzelőket különböz-tetjük meg. A hagyományos fatüzelők (kályhák, kandallók) a lakosság körében igen elterjedtek. A felhasználható tüzelőanyag a kandallófa, vagy újabban a biobrikett.• A régi kályhák ára alacsony, de hatásfokuk rossz,

ezért az alacsony beruházási költséggel elért előny az üzemeltetés közben gyorsan elenyészik.

• Jó hatásfokúak (60 %) a cserépkályhák, melyek meg-jelenése az utóbbi időben igen előnyösen változott,

és így a lakberendezési igények is kielégíthetők. • A kandallók újabban a lakásfűtés fontos elemeivé

váltak. Korábban is és ma is a kandallók részben lakberendezési tárgyak, részben fűtőberendezé-sek, de emellet a látványtüzelés nélkülözhetetlen elemei. Korábbi változataiknak egy igen fontos hátránya a rossz energetikai hatásfok volt. A hatásfok javítása céljával kifejlesztették az un. kazettás kandallókat, amelyek zárt fém tűzterek a megfelelő átlátszó (üvegezett) felületekkel és a jó hatásfokú égést biztosító légszelepekkel. A tűztérben felszabaduló hőenergiát a fémkazetta felületérő l természetes vagy mesterséges lég-mozgással viszik el a fűtendő helyre. Újabban a kazetta hátsó falát hőcserélőként alakítják ki, így a látványtüzelés mellett lehetőség van meleg-vizes fűtőrendszer kazánjaként történő haszno-sításra is. A kazettás kandallók tüzelőanyaga : kandallófa, biobrikett.

• Napjainkban a biomassza-tüzelő kiskazánok gyors elterjedésének vagyunk tanúi. Hőtermelésre szolgál-nak, levegő-keringtetéses, vagy melegvizes cirkuláci-ós fűtésre használják őket. Szokásos teljesítményük 10-135 kW. Legfontosabb változatok :

- Hagyományos fatüzelő kazánok, - Fagázosító kazánok, - Hasábtüzelők - Pellettüzelők.

A hagyományos fatüzelő kazánok a klasszi-kus szilárdanyag-tüzelők közé tartoznak. A tűztér kétaknás, a faanyag rostélyon ég, és a keletkező füstgázokkal a melegvizes hőcserélőben keringte-tett vizet mint hőhordozót melegítik. A melegvizet a fűtőrendszer szivattyúja keringteti, és a hőenergia leadása radiátorokon történik. A kazánban darabos fa elégetésére kerül sor, a tüzelőanyag betáplálása

Brennens,dass man den brennbaren Teil des Brennstof-fes auf Entzündungstemperatur erwärmt, und wir sollen genug Luft hinzuführen, damit genug Sauerstoff zur Verfügung steht. Das Brennen (die Oxidation) der Biomasse ist ähnlich dem Brennen der sonstigen Stoffen, aber es gibt auch große Unterschiede, denn der thermische Zerfall der organischen Verbindungen auf einer breiten Wärmegrad-skala passiert, daneben ist der brennbare, ätherische Teil der Biomasse mehr als 75 % des ganzen Teiles. Das Brennen einer zum ständigen Brennen geeigneten Bio-masse-Menge geht so : Brennbare Stoffe in den Energie-träger : Kohle (C) Wasserstoff (H), Schwefel (S).

C + O2 = CO2 + E12 kg C + 32 kg O2 / 44 kg CO2 + 407 MJ

S + O2 = SO2 + E32 kg S + +2 kg O2 = 64 kG SO2 + 297 MJ

H2 + O = H2O + E2 kg H2 + 16 kg O2 = 18 kg H2O + 287 MJ

Viele Technologien der Biomassen.Verbrennung sind bekannt. Diese werden nach Größenordnung und nach Brennwert-Kennwerte gruppiert. Nach Größenordnung : Bevölkerungs-, kommunale, Heizwerk / Kraftwerk Maßstab Einrichtungen. Unter Bevölkerungseinrichtungen gibt es 2 Gruppen : neue Holzheizungskessel, und spezielle Biomassenkessel. Die traditionellen Holzheizungskessel (Öfen, Kamine) kennt die Bevölkerung. Der nutzbare Brennstoff ist das Kaminholz, heutzutage immer mehr das Biobrikett. • Die alten Ofen sind billig, aber ihr Wirkungsgrad ist

schlecht, deshalb verschwindet schnell der Preisvorteil während des Funktionierens.

• Die Kachelofen haben guten Wirkungsgrad (60 %). Ihr Erscheinen hat sich in den letzten Zeiten günstig ver-ändert, so sind die Wohnungseinrichtungsansprüche auch zu befriedigen.

• Kamine sind in letzter Zeit wichtige Elenente der Hei-zung geworden. Früher und auch heute sind sie zum Teil Wohnungseinrichtungsgegenstände, zum Teil Hei-zungseinrichtungen, aber auch unentbehrliche Ele-mente der “ Showheizung“. Seine früheren Varianten hatten einen wichtigen Nachteil : den schlechten en-ergetischen Wirkungsgrad. Um den Wirkungsgrad zu verbessern, wurden sog. Kassettenkamine entwickelt, die geschlossene Metallfeuerräume mit geeigneten durchsichtigen Glasoberflächen, und mit Luftventilen. Die im Feuerraum freigewordene Wärmeenergie wird von der Oberfläche der Metallkassette mit natürlicher oder künstlicher Luftbewegung zur zu heizenden Stelle gebracht. Neuerdings wird der hintere Teil der Kassette als Wärmetauscher ausgebildet, so hat man die Möglichkeit außer “Showheizung“ auch zur Ausnutzung des Kamins des Heizungssystems mit Warmwasser. Der Brennstoff der Kassettenkamine ist Kaminholz, Biobrikett.

• Heutzutage verbreiten sich immer mehr die Kleinkes-sel, die mit Biomasse heizen. Sie dienen zur Wärme-produktion, sie werden für Heizung entweder mit Luft-Zirkulation oder mit Warmwasserzirkulation genutzt. Ihre übliche Leistung ist 10-135 kW. Die wichtigsten Varianten sind : - traditionelle Kessel mit Holzfeuerung,

- holzvergasende Kessel, - Kessel mit Scheitholzfeuerung, - Kessel mit Pelletfeuerung.

Die traditionellen Kessel mit Holzfeuerung gehö-ren zu den klassischen festen Brennstoffen. Der Feuer-raum hat zwei Schachten, der Holzstoff brennt auf dem Gitter, und das Wasser als Wärmeträger im Warmwasser-Wärmetauscher wird mit den entstehenden Rauchgasen erwärmt. Die Pumpe des Heizungssystems zirkuliert das Warmwasser, Die Auslassung der Wärmeenergie passiert

Energianyerés biomasszából Energiegewinnung aus Biomasse

Biomasszatüzelõ lakás fûtési rendszerében.

7. ábra Abbildung 7.

Biomassen-Brennstoff in der Heizung einer Wohnung

1

23

4

56

78

9

10

11 12

14

13

15

16

Korszerû kandalló pellettüzeléssel.

6. ábra Abbildung 6.

Moderner Kamin mit Pelletheizung.

Energianyerés biomasszából Energiegewinnung aus Biomasse

1 Holzstücke

2 Förderband

3 Fallschacht

4 Dosierer

5 Feuerraum

6 primäre Luft

7 sekundäre Luft

8 Nachbrenner

9 Wärmetauscher

10 Elektrofilter

11 Rauchgasventil

12 Schornstein

13 Heißwasser-

speicher

14 Ölkessel

15 Aschenspeicher

16 Benutzer

1 Faapríték

2 Szállítószalag

3 Ejtõakna

4 Adagoló

5 Tûztér

6 Primér levegõ

7 Szekunder

levegõ

8 Utóégetõ

9 Hõcserélõ

10 Elektrofilter

11 Füstgázventil-

látor

12 Kémény

13 Forróvíz-

tároló

14 Olajkazánl

15 Hamutároló

16 Felhasználók

22 23

kézzel és szakaszosan történik. Az ilyen kiskazánok a legolcsóbbak, de átlagos hatásfokuk a legalacso-nyabb (60-65 %). A fagázosító kazánokban az égés jobb vezérelhető-sége, és ennek megfelelően a jobb hatásfok elérése céljából a biomassza kigázosodását és a keletkezett gázok elégetését térben szétválasztják. A megoldás előnye az, hogy a kigázosodás közben keletkező gázokhoz mindig a legmegfelelőbb arányban kever-hető az égést tápláló levegő, így az égetés hatás-foka lényegesen javul, és a szálló porok mennyisége is csökken. Az ilyen kazánokban a levegőellátást füstgázventillátor, lambdaszonda és egyéb vezérlő elemek alkalmazásával 90 %-ot meghaladó hatásfok érhető el. A kazánhoz a klasszikus melegvizes fűtő-rendszert hőtároló bojlerrel egészítik ki. A gázosító kazánokban darabolt fa és energetikai tömörítvény használható. A hasábfa-tüzelő kazánok a fagázosító kazánok na-gyobb méretű változatai, melyekbe a hagyományos tűzi-fa (1 m hosszú, legnagyobb keresztmetszeti mérete 25 cm) jelentősebb mennyisége tárolható be, és folyamatos égés mellett, automatikák felhasználásával 48-72 órán keresztül üzemelnek. Az ilyen berendezések tartóségési előnyeit a viszonylag nagy tüzelőanyag-aknák mellett le-het kihasználni, ezért 75-250 kW teljesítményű változa-taik készülnek lakóközösségek (4-6 lakás közös fűtése) vagy gazdasági létesítmények fűtésére. Tüzelőanyaguk a hasábfa. A pellettüzelőket egy speciális biomassza-energia-hordozó, az energetikai pellet hasznosítására fejlesz-tették ki. A hagyományos biomasszatüzelés gazdasági szempontból ugyan előnyös (1 GJ energia ára kisebb, mint a gázzal történő hőtermelésnél), de a szilárda-nagtüzelők használatának komfortfokozata nem éri el a gáztüzelőkét. Problémát okoz az, hogy a tüzelőanyagot kézzel, viszonylag gyakran kell a tüzelőberendezésbe

an den Heizkörpern. Im Kessel wird stückiges Holz ge-brannt, das Eingeben des Brennstoffes geht mit Händen und etappenmäßig. Die solchen Kleinkessel sind am billigsten, aber ihr durchschnittlicher Wirkungsgrad ist am niedrigsten. (60-65 %) In den holzvergasenden Kesseln werden die Verga-sung der Biomasse und die Verbrennung der entstehen-den Gasen im Raum getrennt, damit das Brennen besser gesteuert werden kann, und damit ein besserer Wirkungs-grad erreicht wird. Der Vorteil der Lösung ist, dass man zu den während Vergasung entstehenden Gasen immer im besten Verhältnis die das Brennen unterhaltende Luft rüh-ren kann, so bessert sich der Wirkungsgrad wesentlich, und es gibt weniger fliegende Staube. In den solchen Kesseln kann man einen Wirkungsgrad über 90 % errei-chen, mit Hilfe von Rauchgasventil, Lambdasonde, und anderen Steuerelementen. Im Kessel wird das klassische Warmwassersystem mit Warmwasserspeicher ergänzt. In den Vergasungskesseln kann man stückiges Holz und energetische Verdichtung benutzen. Kessel mit Scheitholzfeuerung sind größere Vari-anten von Holzvergasungs-Kesseln, in die eine größere Menge von traditionellem Brennholz eingegeben werden kann, (1Meter lang, Querdurchschnitt 25 cm). Bei flie-ßendem Brennen, mit Automatik funktionieren sie 48-72 Stunden lang. Die Vorteile dieser Einrichtungen können neben den relativ großen Brennstoff-Schachten genutzt werden, deshalb werden Varianten mit Leistung von 75-250 kW für Heizung der Wohnungsgemeinschaften (gemeinsame Heizung von 4-6 Wohnungen), oder Wirt-schaftseinrichtungen. Ihr Brennstoff ist das Scheitholz. Die Pelletverbrenner wurden für Ausnutzung eines speziellen Biomasse-Energieträger, des energetischen Pellets entwickelt. Die traditionelle Biomasse-Heizung ist wirtschaftlich vorteilhaft,aber der Komfortgrad der Benutzung der festen Brennstoffe erreicht nicht den der Gas-Brennstoffe. Probleme bedeutet, dass der Brenn-

8. ábra Abbildung 8.

Gázosító fatüzelõ-kazán elvi elrendezése. (kép :HDG) Theoretische Anordnung des Vergasungskessels mit Holzfeuerung.

rakni, és a tűz leégését követően a fűtés kimarad. Az utóbbi időben a földgáz ára rohamosan nő, ez a ten-dencia a továbbiakban is jellemző lesz. Szükségessé vált tehát egy olyan biomassza-tüzelő kifejlesztése, amelyek a gáztüzelő rendszerekben a gázkazánok kiváltására alkalmas. A tüzelőanyag a pellet, amely lig-nocellulózokból (faporok, szalma, energiafű, energia-nád, stb.) készül. Az alapanyagok aprítását-szárítását követően belőlük tömörítő (pellettáló) gépen viszonylag nagy sűrűségű (600-700 kg / m3), kis nedvességtartalmú (10 %), kis hamutartalmú (0,5-3,5 %), és nagy fűtőér-tékű (17-20 MJ / kg), kis szemcseméretű tüzelőanyagot állítanak elő, amely csigás vagy tólófejes adagolóval a szükség szerint adagolva juttatható a tűztérbe, tehát az adagolás automatizálható. Az égéslevegő adagolása is automatizálható, tehát a pellettüzelő szilárd biomnasz-szát égető, de a gázkazán komfortosságával üzemelő, igen jó hatásfokú tüzelőberendezés. Kisteljesítményű (10-25 kW) változata családi házak fűtéséhez, 50-100 kW teljesítményű változatai közösségi létesítmények (iskolák, óvodák, kisebb egészségügyi létesítmények) hőellátásához, a nagyobb teljesítményű berendezések (500 kW fölött) gazdasági létesítmények, hőszolgáltatók igényeinek kielégítéséhez alkalmasak, a gázkazánok helyére építve. Az ipari biomassza tüzelők hőtermelésre és áram-termelésre (csak áram, vagy kogeneráció) használt nagyberendezések. Teljesítményük 1-50 MW közötti. Tüzelőanyaguk aprított biomassza (faapríték, szalma-vagy nádapríték, stb.), ebnergetikai tömörítvény (pellet, biobrikett) vagy bála. A csak hőtermelőkben a hőhordozó lehet melegvíz, forró víz, vagy gőz. A hőhordozókat fűtőkörökben ke-ringtetve a rendszerrel fűteni vagy használat melegvizet szolgáltatni lehet. Jelenleg néhány távhőszolgáltató lakó-telepet, városrészeket fűt ilyen módon. A jövőben a meg-oldás szerepe várhatóan nő, mert a távhőszolgáltatók

9. ábra Abbildung 9.

Pellettüzelõ 80 kW teljesítménnyel. (BIOLÁNG) Pelletverbrenner mit einer Leistung von 80 kW. (BIOFLAMME)

stoff mit Händen, relativ oft in die Heizungseinrichtung eingegeben werden soll, und nach dem Abbrennen des Feuers fällt die Heizung aus. In den letzten Zeiten erhöht sich schnell der Preis des Erdgases, diese Tendenz bleibt auch im Weiteren so. Man braucht also die Entwicklung eines solchen Biomasse-Brennstoffes, der geeignet ist, die Gaskessel auszulösen. Der Brennstoff ist das Pellet, das aus Lignozellulosen gemacht wird. (Holzstaube, Stroh, Energiegras,, Energieschlifrohr, usw.) Nach der Zerkleinerung und Trocknung der Grundstoffe kann man an der Stauchvorrichtung Brennstoff produzie-ren, mit großer Dichte (600-700 kg / m3), mit niedrigem Feuchtigkeitsinhalt (10 %), mit niedrigem Ascheninhalt (0,5-3,5 %), mit hohem Brennwert (17-20 MJ / kg) und mit kleiner Körnchengröße. Dieser Brennstoff kann mit einem Dosierer mit Winde oder Schiebkopf in den Feuerraum dosiert eingegeben werden, also die Dosierung kann au-tomatisiert werden. Die Dosierung der Brennluft ist auch automatisierbar, also der Pelletverbrenner ist Heizungs-einrichtung, die feste Biomasse brennt, mit dem Komfort des Gaskessels funktioniert, und guten Wirkungsgrad hat. Die Varianten mit kleiner Leistung (10-25 kW) sind geeignet für Heizung von Familienhäusern, mit 50-100 kW für Schulen, Kindergärten, kleinere Gesundheitseinrich-tungen, mit über 500 kW für wirtschaftliche Einrichtungen, Wärmeleister. Aufgebaut auf der Stelle der Gaskessel. Die industriellen Biomassen-Kessel sind große Ein-richtungen, die für Wärmeproduktion, und Stromproduk-tion genutzt werden. Ihre Leistung ist zwischen 1-50 MW. Ihr Brennstoff ist zerkleinerte Biomasse (Holzstücke, Stroh- oder Rohrstücke, usw.), oder energetische Verdich-tung (Pellet, Biobrikett) oder energetischer Ballen. Wärmeträger nur in den Wärmeerzeugern können Warmwasser, Heißwasser, oder Dampf sein. Die Wär-meerträger zirkulieren in Heizungskreisen, und damit kann man Warmwasser geben. Einige Fernwärmeversor-gungsfirmen heizen heute so Wohnsiedlung, Stadtteile.

Energianyerés biomasszából Energianyerés biomasszábólEnergiegewinnung aus Biomasse Energiegewinnung aus Biomasse

24 25Energianyerés biomasszából

jelenleg földgázbázison működnek, de a gázárak gyors növekedése miatt a biomassza-tüzelés már gazdaságo-sabb lenne. A biomassza-tüzelők áramtermelésre is felhasználha-tók. Jelenleg négy alapmegoldás ismert :• együttégetés,• biomasszatüzelés áramtermelés céljával,• biomasszatüzelés áram és hőtermelés céljával (ko-

generációs erőmű),• biomasszatüzelés hőtermelés céljával. Együttégetés : a szenet vagy lignitet tüzelő berende-zésben az alapanyaghoz biomasszát kevernek. Előny : égés közben a biomassza bázikus hamuja megköti a szénből keletkező SO2 egy részét, emellett növelhető a teljesítmény a CO2 emisszió növelése nélkül. Erőművek-ben alkalmazzák a technológiát 10-20 % biomassza-hozzákeveréssel. Biomassza-tüzelés csak áramtermelés céljával úgy folyik, hogy a biomasszából hőt előállítva áramot termelnek. A hulladékhőt elhűtik. Nem gazdaságos megoldás,mert a hatásfok kicsi, és a környezetre is káros (a környezet hőterhelése), ezért ma már csak ki-vételes esetekben alkalmazzák. Biomassza-tüzelés áramtermelés céljával, ko-generációban erőművekben történik. A technológia alkalmazásához vagy a korábban széntüzelésű erő-műveket állítják át biomassza-tüzelésre, vagy zöld-mezős beruházással új erőművet létesítenek. Az előbbi Magyarországon alkalmazott, az utóbbi megoldás a Ny-Európai országokra jellemző. Az átalakított techno-lógiákban elsősorban faaprítékot égetnek fluidágyas rendszerekkel, az új technológiák bálatüzeléssel is ismertek. Magyarországon a 60 % együttes hatásfok kogenerációban történő elérése irányba hatnak azelőírások. A biomasszatüzelés hőtermelés céljával a

Biomassza (faapríték) tüzelésû távfûtõmû napkollektoros rendszerrel kom-

binálva Urbersdorfban (Ausztria, Burgenland). (340 m2 kollektorfelület

és 650 kW-os biomasszakazán).

10. ábra Abbildung 10.

leggyakoribb megoldás. A rendszerek ma már igen jó hatásfokkal (80 %-ot meghaladó) működtethe-tők, ezért a jövőben egyre több esetben kerül majd alkalmazásra a biomassza-tüzelés mindenek előtt a távhő- illetve a használati melegvíz-szolgáltatásban (HMV). A kis- és közepes teljesítményű (500 kW-5 MW) biomassza-tüzelőket egyre gyakrabban hasz-nálják egyéb megújulókkal kombinálva. Leggyakoribb a bioszolár rendszer, melynél biomassza kazán és a csatlakozó rendszer található a kazánházban, a tetőt viszont napkollektorokkal építik meg, és nyáron (fűtési idényen kívül a kazán nem üzemel) a HMV előállítását napenergiával biztosítják. A teljes évi energia-meny-nyiségnek 15-20 %-át állítják elő így napenergiával, a többit biomasszával.

A biogáz előállításánaklegelterjedtebb módszerei Külföldön (elsősorban Kínában és Indiában) leg-nagyobb számban kis, családi méretű biogáztermelő aknák létesültek. Az infrastruktúrával nem rendelkező régiókban kis berendezésből több, mint 10 millió darab üzemel. A nagyobb szennyvíztisztító telepeken évtizedek óta alkalmazzák az un. folyékony biogáztermelő technoló-giát. A biológiai tisztítás során keletkező fölös iszapot 4-6 % szárazanyag-tartalomra besűrítve iszaprothasztóba vezetik. A keletkező biogázt a szennyvíztisztító telep saját energiaellátására hasznosítják. A kirothadt iszapot vízte-lenítés után komposztálják, a csurgalék vizet tisztításra visszavezetik a szennyvíztisztítási technológiára. Az elmúlt két évtizedben – Európa szerte – igen dina-mikusan terjed az állattartó telepeken keletkező trágya hasznosítására az un. nedves eljárás. Az eljárás lényege, hogy speciális, aprítókéses szivattyúkkal és keverőkkel 12 % szárazanyag tartalmú trágya homogenizálása, szál-lítása és keverése is megoldható. A magasabb száraz-anyag tartalmú trágya hasznosítása kisebb fermentor térfogatot igényel. Világszerte erős a törekvés az un. száraz 25-50 % szárazanyag-tartalmú biomassza hasznosítására alkal-mas technológiák fejlesztésére. Az eljárás lényege, hogy az almos állattartás során keletkező trágyából állít elő biogázt és biotrágyát. A biogáz hasznosítása megegye-zik az előzőekkel. A keletkező biotrágya a hagyományos trágyaszóró gépekkel juttatható ki a mezőgazdasági területre. Biogáz-telepet biológiai hulladékokkal, moslékkal, szerves trágyával, mezőgazdasági melléktermékekkel, illetve ezek kombinálásával lehet üzemeltetni. A zárt fermentálóban az anerob baktériumok a biológiai hul-ladékokat lebontják és nagy metán gáz-tartalmú, 19-25 MJ / m3 fűtőértékű biogázt állítanak elő. A fermentálás után a nitrogén tartalmú folyadékot mint jó minőségű trá-gyát a szántóföldekre, szerves trágyaként lehet kijuttatni. A keletkezett gázt megfelelő komprimálás után köz-vetlenül gázmotorokban, kazánokban fel lehet használni, illetve gázhálózaton vagy palackozás útján más felhasz-nálóhoz is el lehet juttatni. A gázmotorok által termelt elektromos energiát – amennyiben helyi felhasználó nincs – az elektromos hálózatba lehet táplálni. A gázmotorok hűtésekor kinyer-

Wirkungsgrad von 60 % in Kogeneration erreichen. Die Biomassen-Heizung wegen Wärmeproduktion ist die häufigste Lösung. Die Systeme können heute schon mit einem sehr guten Wirkungsgrad (über 80 %) betätigt werden, deshalb nutzt man immer häufiger in der Zukunft die Biomassen-Heizung vor allem in den Fernwärme-, und Warmwasserversorgungen. Die Biomassen-Brennstoffe mit kleiner und mittelgroßer Leistung (500 kW-5 MW) werden immer mehr kombiniert mit anderen immer vorhandenen Energieträger. Am häufigsten ist das Biosolar-System, wo sich der Biomasse-Kessel, und das Verbindungssystem im Kesselhaus befindet. Das Dach wird mit Sonnenkollektoren aufgebaut und im Sommer wird (außer Heizsaison funk-tioniert der Kessel nicht) die Produktion von Wärme und Warmwasser mit Sonnenenergie gesichert. 15-20 % der Energiemenge im ganzen Jahr wird so mit Sonnenenergie erzeugt, den anderen Teil mit Biomasse.

Die weit verbreiteten Methodender Biogas-ProduktionIm Ausland (vor allem in China und Indien) wurden meis-tens kleine Biogas-produzierende Schachten gegründet. In den Regionen ohne Infrastruktur funktionieren mehr als 10 Millionen von den Einrichtungen. Auf den Abwasserreinigungslagern wird die sog. Fließendes Biogas-produzierende Technologie seit Jahrzehnten genutzt. Der übrige Schlamm, der durch biologische Reinigung entsteht, wird auf 4-6 % Trocken-stoff-Inhalt eingedichtet und in die Schlammfaulener-richtung geführt. Das entstehende Biogas wird für die eigene Energieversorgung des Abwasserreinigungslagers genutzt. Der ausgefaulte Schlamm wird nach Abwässe-rung kompostiert, das Rinnwasser wird zur Reinigung auf die Wasserreinigungstechnologie zurückgeführt. In den letzten zwei Jahrzehnten – überall in Euro-pa – verbreitet sich dynamisch für die Ausnutzung des in den Tierhalteranlagen entstehenden Düngers, die sog. Feuchte Methode. Das Wesen der Methode ist : die Homogenisierung, der Transport und Beimischung des Düngers mit 12 % Trockensubstanzanteil ist auch mit speziellen Wiegemesser-Pumpen und Rührer lösbar. Die Ausnutzung des Düngers mit höherem Trockensubstanz-anteil braucht kleineres Fermentationsvolumen. Weltweit strebt man immer mehr nach der Entwicklung der zur sog. (25-50 % Trockensubstanzanteil) trockenen Biomas-sen-Ausnutzung geeigneten Technologien. Das Wesen der Methode ist, dass sie aus während Tierhaltung entstehendem Dünger Biogas und Biodünger produziert. Die Ausnutzung des Biogases ist so wie vorgesagt. Der entstehende Biodün-ger kann mit den traditionellen Düngerstreuermaschinen auf die landwirtschaftlichen Gebieten ausgebracht. Biogas-Lager funktionieren mit biologischen Abfällen, mit Spülicht, mit organischem Dünger, mit landwirtschaftlichen Nebenprodukten beziehungsweise mit deren Kombinati-on. In der geschlossenen Fermentationsanlage zerlegen die anaeroben Bakterien die biologischen Abfälle und sie produzieren Biogas mit Methangehalt und mit hohem Brennwert (19-25 MJ / m3. Nach der Fermentation kann die Flüssigkeit mit Stickstoffgehalt als Dünger von guter Qualität, auf die Acker als organischer Dünger ausgebracht werden. Das entstehende Gas kann nach geeigneter Kompri-mation direkt in Gasmotoren, Kesseln genutzt werden,

Die Rolle dieser Lösung wächst voraussichtlich in der Zu-kunft. Die Fernwärmeversorgungsfirmen arbeiten jetzt auf Erdgasbasis, aber die Gaspreise werden immer höher, so wäre Biomassen-Heizung schon ökonomischer. Die Biomassen-Brennstoffe können auch zur Stromproduk-tion genutzt werden. Jetzt sind 4 Grundlösungen bekannt :• Zusammenbrennen• Biomassen-Heizung wegen Stromproduktion• Biomassen-Heizung wegen Strom-, und Wärmeproduk-

tion (Kogenerationskraftwerk)• Biomassen-Heizung wegenWärmeproduktion Zusammenbrennen : in der Kohle oder Lignit brennenden Heizungseinrichtung wird zum Grundstoff Biomasse gerührt. Vorteil : 1. die basische Asche der Biomasse während des Brennens bindet einen Teil des aus Kohle entstehenden SO2, 2. so kann die Leistung ohne Steigerung der CO2-Emission gesteigert werden. Die Technologie wird in den Kraftwerken mit Beimischung von 10-15 % Biomasse genutzt. Die Biomassenheizung nur wegen Strompro-duktion verläuft so, dass aus der Biomasse mit Wärme-produktion Strom produziert wird. Die Abfallwärme wird abgekühlt. Das ist keine wirtschaftliche Lösung, denn der Wirkungsgrad ist klein und auch umweltschädlich (Wärmebelastung der Umwelt), deshalb wird sie heute nur sehr selten genutzt. Die Biomassen-Heizung wegen Stromproduktion passiert in Kogeneration, in den Kraftwerken. Zur diesen Technologie werden die früher mit Kohle funktionierenden Kraftwerke auf Biomassen-Brennen umgestellt, oder neue Kraftwerke mit der Investition auf der grünen Wiese gegrün-det. Die erste Lösung wird in Ungarn gemacht, die zweite in den westeuropäischen Ländern. In den umgestellten Technologien werden Holzstücke verbrannt, mit fluiden Systemen, die neuen Technologien sind auch mit Ballen-brennen bekannt. In Ungarn wollen wir den gemeinsamen

Energianyerés biomasszábólEnergiegewinnung aus Biomasse Energiegewinnung aus Biomasse

Fernheizwerk mit Biomassen-Heizung, kombiniert mit Sonnenkollektoren-

System in Ubersdorf (Österreich, Burgenland). (Kollektorenoberfläche :

340 m2, und Biomassen-Kessel mit 650 kW).

26 27Energianyerés biomasszából Energiegewinnung aus Biomasse

hető hőenergiát (hulladékhő) távfűtésben, üvegházak fűtésénél, stb. illetve használati melegvíz előállítására lehet felhasználni. A keletkező biogáz tisztítására külön gondot fordí-tanak. Külön berendezést (SO2-mosót) alkalmaznak abban az esetben, ha H2S keletkezésével is számolni kell. HS-mosó alkalmazásával elérhető, hogy a biogáz felhasználása közben keletkező égésgázok nem, vagy csak határérték alatt tartalmaznak SO2-t. A technológiába egyre gyakrabban beépítik a gáztar-tályt. Ennek oka az, hogy a gáztermelés és a gázelvétel csak a legritkább esetben valósítható meg azonos és állandó gázárammal. A gázképzés és a gázfelhasználás közötti különbségeket gáztárolókkal egyenlítik ki. Az utóbbi időben nagyon terjednek a rugalmas lemezből készített un. : fóliatartályok. A biogáz energetikai hasznosítására két alaptechnoló-gia terjedt el.• Hőtermelés közvetlen elégetéssel. Ebben az esetben

a gáz elégetése égőfejekben történik. A felszabaduló hővel hőhordozót melegítenek, és a hőenergiát fűtés-hez, HMV előállításához használják fel.

• A gáz felhasználása hajtóanyagként belsőégésű mo-torban döntően villamos energia előállítására.

Korábban a legelterjedtebb megoldás a hőtermelés volt. A hőigény azonban nagymértékben függ az évsza-koktól, ezért egy egyenletesebb gázfelhasználás céljából az utóbbi időben hő- és villamos energia kapcsolt terme-lésében nagyobb lehetőségeket látnak. A villamosenergia-termeléshez három jól elkülöníthető megoldást alkalmaznak. Ezek a következők :• generátorhajtás belsőégésű motorral,• generátorhajtás gázturbinával,• generátorhajtás gőzmotorral.A belsőégésű motorra alapuló technológia esetében a rendszer fő elemei :• a fogadó és keverőtartály,

beziehungsweise an Gasnetz oder mit Flaschenabfüllung kann es zu anderen Benutzer gebracht werden. Der durch Gasmotoren produzierte Strom kann - wenn es keine Benutzer an Ort und Stelle gibt – ins Elektronetz ein-gegeben werden. Die bei der Abkühlung der Gasmotoren gewinnbare Wärmeenergie (Abfallwärme) kann in der Fern-heizung, in der Heizung der Treibhäuser usw. beziehungs-weise für Erzeugung des Warmwassers genutzt werden. Auf die Reinigung des entstehenden Biogases wird große Sorgfalt verwendet. Man benutzt eine Extraeinrich-tung (SO2-Reiniger) in dem Fall wenn man auch mit der Entstehung von H2S rechnen muss. Mit dem HS-Reiniger ist zu erreichen, dass die bei der Ausnutzung des Bio-gases entstehenden Brenngase nicht, oder nur unter dem gestatteten Wert SO2 enthalten. In die Technologie wird immer häufiger der Gasbehälter eingebaut. Der Grund dafür ist, dass die Gasproduktion und die Gasaufnahme nur sehr selten mit ständigem Gasstrom realisierbar ist. Die Unterschiede zwischen der Gaspro-duktion und dem Gasverbrauch werden mit Gasspeichern ausgeglichen. In letzter Zeit verbreiten sich sehr die sog. Folienspeicher, die aus flexiblen Platten gemacht werden. Für die energetische Ausnutzung des Biogases verbrei-teten sich zwei Grundtechnologien.• Wärmeproduktion mit direktem Brennen. In diesem Fall

passiert das Brennen des Gases in Brennköpfen. Mit freiwerdender Wärme wird Wärmeträger erwärmt, und die Wärmeenergie wird für Heizung, und für Produktion von Warmwasser genutzt.

• Die Nutzung des Gases als Treibstoff im Motor ent-scheidend für Erzeugung von Strom

Früher war die Wärmeerzeugung am meisten verbrei-tet. Der Wärmeanspruch hängt von den Jahreszeiten, deshalb – um das Gas gleichmäßiger zu benutzen – hat in letzter Zeit die miteinander verbundene Wärme-, und Stromenergie immer größere Rolle. Zur Stromproduktion werden drei Lösungen verwendet :

11. ábra Abbildung 11.

Biogas-Produktion aus organischem Dünger und die energetische Ausnutzung

des Biogases.

Biogáztermelés szervestrágyából és a biogáz energatikai hasznosítása.

• a fermentor,• a gáztartály,• a kirohadt biotrágya tárolója,• a gázmotoros energiaközpont,• a biztonsági okok miatt a gázmotorral párhuzamosan

kapcsolt égőfej. Egy 100 m3 / nap tehéntrágyára (9-10 % szárazanyag-tartalom) anyagbevitelre alapozott biogáztelepen 2500 m3 űrtartalmú ENTEC-BIMA fermenter, 500 m3-es gáz-tartály,1050 kW névleges teljesítményű fáklya (150 m3 / h) és gázmotoros generátor (240 kW elektromos, 365 kW termikus teljesítménnyel) található.A gázkihozatal 27-30 m3 / m3 trágya, a keletkező gáz kb. 60 % CH4-t tartalmaz, a H2S tartalom <1000 ppm. A gáztartályból vételezett gáz energiatartalma a gáz-motoros generátor üzemeltetésekor áramtermelésre (kb 30 %) és hőtermelésre használódik el. Az áram egy része értékesítésre kerül. Egy kisebb része (kb 20 %) a biogáz-üzem működtetéséhez szükséges. A keletkező hő az üzem létesítményeinek fűtéséhez, a fermentor fűtéséhez és forró víz előállítására (távfűtés) kerül felhasználásra.

A napenergia-hasznosítók

A napsugárzás hosszú hullámú hullámait hő-termelésre (napkollektor), a rövid hullámhosszú sugarakat közvetlenül áramtermelésre (fényelem) hasznosítjuk.

Napkollektorok A napenergia hőtermelési célú technikája a kollek-tor. A kollektor csővezetékekkel (előremenő, visszatérő) kapcsolatban áll egy hőtárolóval, amelyben a kollektor-kör hőcserélője is megtalálható. A kollektorkör (kollektor, előremenő cső, hőcserélő, szivattyú, visszatérő cső, biztonsági elemek) zárt rendszer, melyben a hőhordozó fagyálló folyadék. A hőhordozó közeg : propilénglikol fagyálló folyadék. 40-45 % fagyálló és 55-60 % víz ese-tén a fagyáspont -22 ; -26 °C. A hőhordozót motoros szi-vattyú keringteti. A kollektorral elnyelt hő a hőhordozóval a hőcserélőbe jut, és ott felmelegíti a tároló folyadékát. A tárolóból közvetlenül (átfolyós tároló) vagy közvetve (hő-cserélőn keresztül) vihetjük el a hőt. Sokféle kollektor használatos :Szelektív síkkollektor : szelektív bevonatú abszorberrel, általában egyszeres üvegfedéssel készült kollektorok (a világon eladott kollektorok 90 %-a ilyen). Hő veszteségük jelentős részét a kollektor-házban lévő levegő hőátadása okozza. Általában kőzetgyapot hőszigetelést alkalmaz-nak.Vákuumcsöves kollektorok : ezeknél a kollektoroknál az elnyelő-lemezt üvegcsőbe helyezik, melyből a gyár-tás során kiszívják a levegőt. A kollektor több, egymás mellé helyezett vákuumcsőből áll. Előnyük a jó hőszi-getelés, hátrányuk, hogy görbe üvegfelületüknek nagy reflexiója.Vákuumos síkkollektorok : egyesítik a vákuumcsö-ves kollektorok alacsony hőveszteségét és a síkkollek-torok magas optikai hatásfokát. Szerkezeti kialakítása hasonló a szelektív síkkollektorhoz, de a kollektorház

• Generatorantrieb mit Motor• Generatorantrieb mit Gasturbine• Generatorantrieb mit Dampfmotor Im Fall dieser Technologie sind die Hauptelemente des Systems :• der empfangende und der Mischungsspeicher• der Fermentor• der Gasspeicher• der Speicher des ausgefaulten Düngers• das Energiezentrum mit Gasmotor• der Brennkopf, den man aus Sicherheitsgründen mir

dem Motor paralell gebunden hat Auf einem Biogas-Lager, wo 100 m3 / Tag Kuhmist (9-10 % Trockensubstanz) Stoffeingabe geplant ist, befinden sich ein ENTEC-BIMA Fermenter mit 2500 m3 Volumen, ein Gasspeicher mit 500 m3 Volumen, eine Fackel (150 m3 / h) mit nomineller Leistung von 1050 kW, und Gasmotorengenera-tor (mit 240 kW elektrischer, 365 kW thermischer Leistung) Der Gasgewinn ist 27-30 m3 / m3 Dünger, das entstehende Gas enthält zirka 60 % CH4, der H2S-Gehalt ist 1000 ppm. Der Energiegehalt des aus dem Gasspeicher ausgenom-menen Gases nutzt sich bei Betätigung des Gasmotoren-generators für Stromerzeugung (ungefähr 30 %) und für Wärmeerzeugung ab. Ein Teil des Stromes wird verkauft. Ein kleinerer Teil (ungefähr 20 %) braucht man zur Betätigung des Biogas-Betriebes. Die entstehende Wärme nutzt man für Heizung der Einrichtungen des Betriebes, des Fermen-tors und für Heisswasserproduktion (Fernheizung).

Die Sonnenenergie-Ausnutzer

Die langen Wellen der Sonnenstrahlung werden für Wär-meerzeugung (Sonnenkollektoren), und die kurzen Wellen für direkte Stromerzeugung (Lichtelement) genutzt.

Sonnenkollektoren Der Kollektor ist die Technik zur Wärmeerzeugung. Der Kollektor steht mit Rohrleitungen (vorangehenden, zurück-kehrenden) mit einem Wärmespeicher in Verbindung, wo sich auch Wärmetauscher des Kollektorkreises befindet. Der Kollektorkreis (Kollektor, vorangehendes Rohr, Wärme-tauscher, Pumpe, Zurückkehrendes Rohr, Sicherheitsele-mente) ist ein geschlossenes System, wo der Wärmeträger frostbeständige Flüssigkeit ist. Das Wärmeträger-Mittel : frostbeständige Flüssigkeit aus Propilenglikol. Im Fall von 40-45 % frostbeständiger Flüssigkeit und 55-60 % Wasser ist der Gefrierpunkt -22, -26 °C. Motorpumpe lässt den Wärmeträger zirkulieren. Die mit Kollektor verschlunkene Wärme kommt mit dem Wärmeträger in den Warmetau-scher, und sie erwärmt da die Flüssigkeit des Speichers. Aus dem Speicher können wir die Warme direkt (Speicher mit Durchfliesser) oder indirekt (durch Wärmetauscher)Es gibt viele Arten von Kollektoren.Selektive Ebenkollektoren : Kollektoren mit Absorber mit selektiver Beschichtung und im allgemeinen mit einmaligem Glasdeckel. (90 % der in der Welt verkauften Kollektoren ist so) Den größten Teil ihrer Wärmeverlust verursacht die Wärmeübergabe der Luft im Kollektorhaus. Im allgemeinen wird Gesteinbaumwolle-Wärmeschutz genutzt.Kollektoren mit Vakuumrohr : hier wird die Absorber-platte ins Glasrohr getan, aus dem während der Produk-

A napenergia-hasznosítók Die Sonnenenergie-Ausnutzer

21

43

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

1 Biohulladék

2 Trágyalé

3 Elõkészítõ-

tartály

4 Keverõtartály

5 Higiéniai tartá-

lyok (70 °C)

6 Gõz

7 Bioreaktorok

(37 °C)

8 Fáklya

9 Gáztartály

10 Távfûtés

11 Trágyatartályok

12 Technológiai

gõz

13 Hõerõmû

14 Trágya

1 Bioabfall

2 Jauche

3 Vorbereitungs-

tonne

4 Mischtonne

5 Hygienische

Tonnen (70 °C)

6 Dämpfe

7 Bioreaktoren

(37 °C)

8 Brandfackel

9 Gasbehälter

10 Fernheizung

11 Jauchetonnen

12 Technologische

Dämpfe

13 Heizkraftwerk

14 Dünger

28 29

légmentesen zárt, és az üveg fedőlap behorpadás ellen távtartó tüskékkel van alátámasztva. A vákuumot a kollektorok felszerelése után, a helyszínen hozzák létre.Nem szelektív síkkollektor : általában egyszeres üveg vagy polikarbonát lemez fedésű, nem szelektív elnyelő lemezzel rendelkező kollektor („csináld magad” gyártá-súak). Alacsonyabb az optikai hatásfokuk és nagyobb a hőveszteségük.Lefedés nélküli nem szelektív síkkollektor : UV sugárzásnak ellenálló, fekete színű, műanyag vagy gumi anyagú csőjárásos lemezből készülnek. A gu-mianyagúakat szokás szolár szőnyegnek nevezni. Nincs dobozolás, lefedés, tehát nincs optikai vesz-teség, ezért nagy az optikai hatásfok, viszont nagy a hőveszteség. A napkollektorok hatásfokát meghatározó felületek : Bruttó kollektorfelület : A kollektor legnagyobb befogla-ló felülete. Szabad üvegfelület : A kollektor azon üvege-zett felülete, melyen keresztül a napsugárzás a kollektor belsejébe tud jutni. Abszorberfelület : A kollektor elnyelő lemezének felülete, ezt szokás nettó kollektorfelületnek is nevezni.Kollektor hatásfok = hasznosított hőenergia / kollktorfe-lületre érkező napsugárzás energiatartalma.Hatásfokot abszorberfelületre vagy szabad üvegfelületre szokás megadni. A napkollektorok jellemző veszteségei :Optikai veszteségek : az üvegfelület visszaverése és elnyelése, valamint az abszorberfelület visszaverése. Az optikai veszteségek nem függenek a kollektorok hőmér-sékletétől.Hőveszteségek : a napsugárzás hatására felmelege-dett abszorberlemez hősugárzása, a konvekció és a hőátadás útján létrejövő veszteségek. Ezek a vesztesé-gek erősen függenek a kollektor és a környezeti levegő hőmérsékletkülönbségétől.

tion die Luft ausgesaugt wird. Der Kollektor besteht aus mehreren nebeneinanderstehenden Röhren. Vorteil ist der gute Wärmeschutz, Nachteil ist, dass die krumme Glasoberfläche eine hohe Reflexion hat. Ebenkollektoren mit Vakuum : sie vereinigen die niedrige Wärmeverlust der Vakuumkollektoren und den hohen optischen Wirkungsgrad der Ebenkollektoren. Der Aufbau ist den selektiven Ebenkollektoren ähnlich, aber das Kollektorhaus ist luftdicht geschlossen, und die Glasdeckplatte ist gegen Eindruck mit Abstandsstacheln unterstützt. Das Vakuum wird nach der Ausrüstung der Kollektoren an Ort und Stelle zustandegebracht.Nicht selektiver Ebenkollektor : Im allgemeinen ist er ein Kollektor, der eine Deckplatte aus Glas oder Polikar-bonat, und eine nicht selektive, verschlingende Platte hat. Sie haben niedrigeren optischen Wirkungsgrad und größere Wärmeverlust.Nicht selektive, bedeckungsfreie Ebenkollektoren : sie werden aus Platte gemacht, die der UV-Strahlung wi-dersteht, schwarze Farbe hat, aus Kunststoff oder Gummi ist. Die Kollektoren aus Gummi nennt man Solarteppich. Es gibt keine Kartonierung, keine Bedeckung, also es gibt keinen optischen Verlust, deshalb ist der optische Wir-kungsgrad so groß, aber groß ist auch der Wärmeverlust. Die den Wirkungsgrad der Kollektoren bestimmenden Oberflächen :Brutto Kollektoroberfläche : die größte einschließende Oberfläche des Kollektors.Freie Glasoberfläche : die verglaste Oberfläche des Kollektors, durch die die Sonnenstrahlung ins Innere des Kollektors kommen kann.Absorboberfläche : Oberfläche der einschließenden Plat-te des Kollektors, das nennt man auch KollektoroberflächeKollektorwirkungsgrad = ausgenutzte Wärmeenergie. Energiegehalt der auf die Kollektoroberfläche kommen-den Sonnenstrahlung Den Wirkungsgrad gibt man für freie Glasoberfläche

A napenergia-hasznosítók Die Sonnenenergie-Ausnutzer

12. ábra Abbildung 12.

Sonnenkollektoren und Photovoltaik auf dem Dachwerk eines Solarenergie

nutzenden Hauses.

Napkollektorok és napelemek egy napenergiát hasznosító ház

tetõszerkezetén.

oder Absorboberfläche Die charakteristischen Verluste der Sonnenkollektoren :Optische Verluste : der Rückschein und die Absorption der Glasoberfläche, und der Rückschein der Absorbo-berfläche. Diese Verluste hängen von der Temperatur der Kollektoren nicht ab. Wärmeverluste : die Wärmestrah-lung der durch Sonnenstrahlung erwärmten Absorbplatte, die durch Konvention und Wärmeübertragung entstehen-den Verluste. Diese Verluste hängen stark vom Tempera-turunterschied des Kollektors und der Luft. Der Wirkungsgrad der Sonnenkollektoren ist nicht kons-tant, der momentane Wert hängt von der Sonnenstrahlung und der Temperatur des Kollektors und der Umwelt ab. In Ungarn ist die ideale Kollektorlage bei ganzjährigem Verbrauch 40-43 Grad Einfallwinkel und südlich orientiert. Mit der Paralellschaltung der Kollektoren sind bedeutende Wärmeleistungen zu erreichen.

Photovoltaik Sie nutzt die Sonnenenergie für direkte Stromerzeu-gung. Das stromerzeugende Element ist die Kristallsubs-tanz, in denen durch Lichtstrahlen Strom entsteht. In den Einrichtungen können die Kristalle Amorf-, Poly-, und Minokristallen sein, ihre Substanz ist veränderlich. Am wesent-lichsten ist, dass die Kristalle als Halbleiter funktionieren. Die Photovoltaik bestehen aus Zellen, mit Reihen- und Paralellschaltung der Zellen kann erreicht werden, dass Strom mit geeigneter Spannung und Stromstärke entsteht. Die Photovoltaik geben an der primären Seite Gleichstrom. Die Photovoltaik produziert man zu der kleinen, großen und industriellen Spannung.Die Photovoltaik mit kleiner Spannung sind relativ verbreitet (Rechenmaschinen, Mobiltelefone), während ihres Funktionierens betätigen sie bei 1-2 Volt Spannung die Einrichtung mit einigen mA Stromstärke. Nach der Lichtwirkung wird auch die Strom-versorgung eingestellt. Die Photovoltaik produzieren den gewöhnlichen Strom mit 12V beziehungsweise 24V Spannung. Die Erzeugung des Stromes mit solcher kleinen Spannung ist schon nur in Form von Einheit wirtschaftlich (ohne Sonnenschein gibt sie auch Strom), deshalb schließen sich auch Spannungs-regulator und Akkumulator zur Photovoltaik. Es passiert die Ladung der Akkumulatoren, wenn die Sonne scheint, und die Stromproduktion verläuft bei geeigneter Spannung und Stromstärke. Wenn die Spannung nicht so groß ist wie die der Akkumulatoren, dann trennt sie ein Spannungsregu-lator vom System. Der Benutzer nimmt die für ihn nötige Energie vom Akkumulator. Wenn der Benutzer Gleichstrom mit den erreichbaren Spannungen braucht, dann können wir den Benutzer durch Trennschaltern anschließen. Wir produzieren industrielle Spannung, wenn der Benutzer größere Spannung und Wechselstrom braucht. In diesem Fall schließt sich ein Inverter zu den Akkumulatoren an. Der Inverter produziert aus dem Strom des Akkumulators größere Spannung und Wechselstrom, so kann man auch die Benutzer vom traditionellen Netz anschließen. Der mit Photovoltaik produzierte Strom kann auf dreier-lei Art ausgenutzt werden :• im Inselbetrieb• zum Netz angeschlossen• im Hybridbetrieb

A napkollektorok hatásfoka nem állandó, pillanatnyi értéke függ a napsugárzástól, valamint a kollektor és a környezet hőmérsékletétől. Magyarországon egész éves használat esetén az optimális kollektorhelyzet 40-43°-os dőlésszögű és déli tájolású. A kollektorok párhuzamos kapcsolásával jelen-tős hőteljesítmények érketők el.

Napelem A napelem a napenergiát közvetlen áramtermeléshez hasznosítja. A napelem áramtermelő eleme az a kris-tályállomány, amelyben a fénysugarak hatására áram termelődik. A fotovoltaikus berendezésekben használatos kristá-lyok lehetnek amorf-, poly- és minokristályok, anyaguk változó. A lényeg az, hogy a kristályok félvezetőként mű-ködjenek. A napelemek cellákból épülnek fel, a cellák soros és párhuzamos kapcsolásaival elérhető, hogy megfelelő feszültségű és erősségű áram jöjjön létre. A napelemek a primer oldalon egyenáramot szolgáltatnak. A napelemek törpe-, kis- és ipari feszültségek előállítá-sához készülnek. A törpe feszültségű napelemek viszonylag elterjedtek (számológépek, mobil telefonok) és működésük közben 1-2 volt feszültség mellett néhány mA áramerősséggel üzemeltetik a hozzájuk rendelt készüléket. A fényhatás megszűnésekor az áramszolgáltatás is megszűnik. Kisfeszültségű napelemek a szokásos 12 V ill. 24 V feszültségű áramot állítják elő. Ilyen feszültségű áram előállítása már csak tápegység formájában gazdasá-gos (napsütés hiányában is szolgáltat áramot) ezért a napelemhez feszültségszabályozó és akkumulátor is csatlakozik. Az akkumulátorok töltése történik ak-kor, amikor a nap süt, és az áramtermelés megfelelő feszültség mellet és kellő áramerősséggel folyik. Ha a napkollektor szolgáltatta feszültség nem éri el az akkumulátor(ok) feszültségét, akkor egy feszültség-szabályozó leválasztja a rendszerről. A fogyasztó az akkumulátorról veszi le a számára szükséges ener-giát. Ha a fogyasztó egyenáramot igényel az akku-mulátorokkal elérhető feszültségek mellett, akkor a fogyasztót elválasztó kapcsolókon keresztül csatla-koztathatjuk. Ipari feszültségű áramot állítunk elő, ha a fogyasztó nagyobb feszültséget, és váltóáramot igényel. Ilyen esetben az akkumulátorokhoz inverter kapcsolódik. Az inverter az akkumuláror áramából nagyobb fe-szültségű (220 / 380 V) és váltóáramot állít elő, így a hagyományos hálózatról üzemelő fogyasztók is csat-lakoztathatók. A napelemekkel előállított villamos energia háromféle módon hasznosítható :• szigetüzemben• hálózatra csatlakoztatva, és • hibridüzemben. Szigetüzemben a napelem, az akkumulátorok és az inverter képez egy egységet. A rendszer a fogyasz-tók folyamatos áramellátására alkalmas akkor, ha egy hosszabb időszakon belül a az áramtermelés és a fogyasztás intenzitása is változó, de az akkumulátorok kapacitása lehetővé teszi az eltérések kiegyenlítését, a

A napenergia-hasznosítók Die Sonnenenergie-Ausnutzer

30 31

Napelemekkel létesített naperõmû. Solarkraftwerk mit Photovoltaik.

többletáram tárolását, illetve a többletfogyasztási igény kielégítését. A hálózatra termelés esetében a napelemek-hez inverter és hálózati csatlakoztató-szinkronizáló kapcsolódik. Napsütés esetén a termelt egyenáram-ból az inverter váltóáramot állít elő, és ha az áram frekvenciája illetve feszültsége harmonizál a hálózat hasonló paramétereivel, akkor az automatika csatla-koztatja a hálózathoz, ettől eltérő esetben leválasztja arról. Viszonylag nagy teljesítményű rendszereknél alkalmazzák ezt a megoldást, többnyire hálózati szigetüzemben. A hibrid megoldás lényege az, hogy a napelemek és az akkumulátorok kapacitását a lokális energiaigény maximumához illesztik, de a hálózatra fellépés feltételeit is megteremtik Alapesetben a napelem és tartozékai ki-szolgálják a helyi fogyasztót. Ha a fogyasztó nem igényel áramot, az automatika a rendszert hálózatra csatlakoz-tatja. Ha a helyi energiaellátás nem elégséges, az auto-matika a napelemes rendszert leválasztja, és a fogyasztó a hálózatról vételez áramot. A napelemek használata ma még túl drága, ezért csak támogatás mellett, vagy speciális körülmények között (pl. a hálózatra csatlakozás a hálózat és a fogyasztó közötti nagy távolság (tanya, hegytetőn adótorony vagy átjátszó) miatt nagyon nagy beruházást igényelne, vagy a fogyasztó mobil) indokolt.

Passzív napenergia-hasznosításPasszív napenergia-hasznosítás esetében a napsugárzást az épületek szerkezeti kialakításával hasznosítjuk. Meg-felelően tájolt, a napsugárzást igény esetén elnyelő és tároló, de a túlzott nyári napsütéstől védett épületekkel az épületgépészeti energiaigény jelentősen csökkenthető.A passzív napenergia-hasznosítás esetében a nap-sugárzást az épületek célszerű szerkezeti kialakításával hasznosítjuk. Megfelelően tájolt, a napsugárzást igény

Im Inselbetrieb bilden die Akkumulatoren die Photo-voltaik und der Inverter eine Einheit. Das System ist für ständige Stromversorgung der Benutzer, wenn die Inten-sität der Stromversorgung und des Stromverbrauches innerhalb einer langen Periode veränderlich ist, aber die Kapazität der Akkumulatoren ermöglicht den Ausgleich der Abweichungen, die Lagerung des Mehrstromes, und die Befriedigung des Mehrverbrauchanspruches. Im Fall der Produktion fürs Netz schließen sich Inverter und Netzanschlußsynchronisator zu den Photovoltaik an. Der Inverter produziert aus dem produzierten Gleichstrom im Sonnenschein Wechselstrom, und wenn die Fre-quenz und die Spannung des Stromes mit den ähnlichen Parametern des Netzes harmonisiert, dann schließt die Automatik den Inverter ans Netz an, im anderen Fall trennt sie ihn davon. Bei Systemen mit relativ großer Leistung wird diese Lösung verwendet, meistens im Netzinselbetrieb. Das Wesen der hybriden Lösung : die Kapazität der Photovoltaik und Akkumulatoren wird ans Maximum des lokalen Energieanspruchs angepasst, aber auch die Be-dingungen des Anschlusses zum Netz werden geschaffen. Im Grundfall bedienen die Photovoltaik und ihre Zubehöre den Benutzer an Ort und Stelle. Wenn der Benutzer keinen Strom braucht, schließt die Automatik das System ans Netz an. Wenn die Stromversorgung an Ort und Stelle nicht be-friedigend ist, trennt die Automatik das Photovoltaiksystem, und der Benutzer nimmt Strom vom Netz. Die Nutzung der Photovoltaik ist heute noch zu teuer, des-halb ist sie nur mit Unterstützung oder unter speziellen Bedingungen begründet. Z.B. : die große Distanz zwi-schen dem Netz und dem Benutzer, Bauernhof, Funkturm auf dem Berggipfel.

Passive Sonnenenergie-Ausnutzung Im Fall der passiven Sonnenenergie-Ausnutzung wird die Sonnenstrahlung durch die zweckmäßige, strukturelle Ausgestaltung der Gebäude ausgenutzt. Mit den Gebäu-

A napenergia-hasznosítók Die Sonnenenergie-Ausnutzer

13. ábra Abbildung 13.

esetén elnyelő és tároló, de a túlzott nyári napsütéstől vé-dett épületekkel a termikus épületgépészeti energiaigény jelentősen csökkenthető.Passzív rendszerek :Közvetlen : az ablakfelületeken a helyiségbe jutó nap-sugárzást közvetlenül hasznosítják, a falak, födémek, berendezési tárgyak felmelegszenek, az energia egy részét átadják a levegőnek, részben belső tömegükben tárolják. Termosztatikus radiátorszelepeket célszerű al-kalmazni.Naptér : az épület fűtött helyiségeihez csatlakozó a külső környezettől üveg határoló felületekkel elválasztott köz-vetlen besugárzású tér, hagyományos fűtőberendezés nélkül, pl. falusi üvegezett tornác. Az energiát az alsó fö-dém (padozat) és a hátsó, épület felőli fal tárolja. Nyáron túlmelegszik, télen hőszigetel. Az éves fűtési megtakarí-tás 20-30 % is lehet.Trombe-fal : Felix Trombe francia építész találmánya. A napteret egy keskeny légtér váltja fel az energiatároló fal előtt. Napos időben cirkuláltatják a levegőt, éjjel a cirku-lációt szüneteltetik. Passzív napenergia-hasznosítás eszközei :• Az épület helyes tájolása : növelhető vele a direkt és a

szórt sugárzásból begyűjthető energia. • Hőveszteség csökkentése : az adott épület térfogatát

célszerű minimális felülettel magvalósítani. Ezzel ellentétesek lehetnek a célszerűségi, esztétikai meg-fontolások.

• Hőszigetelés : az épület különböző elemei lehetőleg azonos hőszigetelő képességgel rendelkezzenek.

• Megfontolt szellőztetés : a túlzott mértékű szellőz-tetés is fölösleges hőveszteséget okoz, ezért pl. az ablakkeretbe épített, páratartalomra nyitó zsalu megoldást jelent.

A szélerőművek üzemeltetése

A szélerőműveket napjainkban mint áramtermelő megoldásokat ismerik, de meg kell említeni a szélener-gia mechanikai rendszerekkel történő hasznosítását is. Ilyen megoldás a szélenergiával működtetett vízszivattyú (hollandiában szerepük igen nagy) vagy a szélenergiával működtetett vízforgató (halastavak levegőztetéséhez), esetleg a szennyvíztavak levegőztetéséhez kompresszort hajtó szélkerék. Ezeknél a megoldásoknál a szélkerék forgó mozgását mechanikai áttételekkel továbbítják a hajtott elemekhez. Rendkívül egyszerű, hatékony és gaz-daságos megoldások. A bemutatott megoldásoknál ismertebben az áram-termelő szélerőművek, ezért a továbbiakban ezekkel foglalkozunk. A szélerőműveket általában két módon üzemeltetik :Szigetüzemben, azaz a termelt villamos energiát saját célra, a közcélú elosztóhálózattól függetlenül hasznosítják.A villamos áram hálózatra kapcsolva, azaz a villamos áramot közcélú elosztóhálózatra táplálva.A rákapcsolást úgy is ki lehet alakítani, hogy a szélgenerátorral mindkét üzemmódot meg lehes-sen oldani. A szélgenerátor hálózatra való csatla-koztatásánál általában az alábbi szempontokat kell figyelembe venni :

den, die entsprechend orientiert sind, die die Sonnen-strahlen nach Ansprüchen absorbieren und speichern, aber vor dem Sonnenschein allzu sehr geschützt sind, kann der thermische installationstechnische Energiean-spruch sehr vermindert werden. Passive Systeme :Direkt : sie nutzen die durch Fenster in den Raum kommende Sonnenstrahlung direkt aus, die Wände, die Decken, Einrichtungsgegenstände erwärmen sich, sie übergeben der Luft einen Teil der Energie, sie speichern sie zum Teil in ihrer innerlichen Masse. Thermostatische Radiatorklappen sind zweckmäßig. Sonnenraum : ein direkt besonnter Raum, der sich an die geheizten Räumen des Gebäudes anschließt, der von der Umwelt mit verglasten Oberflächen getrennt ist, ohne traditionelle Heizung, z.B. ländlicher, verglaster Gang. Die Unterdecke und die Hinterwand speichern die Energie. Im Sommer wird er zu heiß, im Winter isoliert er Wärme. Die ganzjährige Heizungsersparung kann auch 20-30 % sein. Trombe-Wand : Erfindung des französischen Architekten Felix Trombe. Statt des Sonnenraumes kommt ein dünner Luftraum vor der Energiespeicher-Wand. Im Sonnenschein lässt man die Luft zirkulieren, in der Nacht aber nicht. Die Mittel der passiven Energie-Ausnutzung :• Die richtige Orientierung des Gebäudes : damit kann

man die aus der direkten und der diffusen Strahlung stammende Energie erhöhen.

• Die Verminderung des Wärmeverlustes : das Volumen des gegebenen Gebäudes macht man zweckmäßig mit Minimaloberfläche. Die zweckmäßigen, ästhetischen Überlegungen können damit entgegengesetzt sein.

• Wärmeisolierung : die verschiedenen Elemente des Gebäudes sollen möglichst die gleiche Wärmeisolier-Fähigkeit haben.

• Überlegte Lüftung : die übermäßige Lüftung verursacht auch überflüssigen Wärmeverlust, deshalb bedeutet eine Lösung z.B. der in den Fensterrahmen einge-baute, auf Luftfeuchtigkeit öffnende Fensterladen.

Die Betreibungder Windkraftwerke

Heute kennen wir die Windkraftwerke als Stromproduk-tionslösungen, aber wir müssen auch die Ausnutzung der Windenergie mit mechanischen Systemen erwähnen. Solche Lösungen sind : Wasserpumpe mit Windenergie (in den Niederlanden haben diese eine große Rolle) oder Umwälzanlage mit Windenergie (zur Lüftung der Fischteiche), eventuell das Windrad, das zur Lüftung der Abwasserteiche den Kompressor treibt. Bei diesen Lö-sungen wird die Drehbewegung des Windrades mit me-chanischen Versetzungen zu den getriebenen Elementen weitergegeben. Außerordentlich einfache, wirksame und wirtschaftliche Lösungen. Die stromproduzierenden Windkraftwerke sind bekann-ter, deshalb beschäftigen wir uns mit diesen, im Weiteren.Die Windkraftwerke betreibt man im allgemeinen auf zweierlei Arten :Der produzierte Strom wird im Inselbetrieb, zu eigenen Ziele, unabhängig von der gemeinnützigen Verteilungsnetz genutzt.Der ans Netz geschaltete Strom, das heißt der sich ans

A szélerőművek üzemeltetése Die Betreibung der Windkraftwerke

32 33

• műszaki (generátor típus, csatlakozási pont, védelmi funkciók stb.),

• jogi (Villamos Energia Törvény, vonatkozó rendeletek, az áramszolgáltató üzletszabályzata),

• gazdaságossági. A hálózati csatlakozásnál a következő paramétereket kell folyamatosan ellenőrizni : • feszültség,• áramerősség,• frekvencia. Ha bármely paraméter a megengedet határokon kívüli értéket vesz fel, a szabályozás a berendezést lekapcsolja a hálózatról. A szélenergia hasznosítása igen sok tényezőtől függ.A kisteljesítményű, (néhány kW) berendezések a lokális energiaellátásban vehetők számításba. Ilyen kis teljesítmény esetében a kis-, egyedi fogyasz-tó igényeinek kielégítése lehet a cél olyan esetben, amikor a nagy áramellátó rendszerekhez csatlakozás hosszú vezeték építését tenné szükségessé. Ilyen-kor a létesítés akkor indokolt, ha a vásárolt áram árát a vezeték és a csatlakozás olyan mértékben drágít-ja, hogy az egyébként drága szélenergia használata mégis indokolt. A kisberendezések alkalmazásánál a szélenergia-hasznosítás minden problémája jelentke-zik. A kisberendezés rotor tengelye csak néhány méter magasan van, itt a szélsebesség még viszonylag kicsi. A szélenergia az eseti energiaforrások közé tarto-zik, azaz vagy van elegendő szélenergia, vagy nincs, ugyanakkor a fogyasztó energiaigénye folyamatos. Az ellentmondás jelenleg energiatárolóval oldható meg. Kis szélturbina használatakor a termelt áramot egyen-irányítják, akkumulátorokra (azok töltéséhez) vezetik. Az akkumulátorokról inverter közbeiktatásával a fo-gyasztó igényeit ki lehet elégíteni. A rendszer tehát vi-szonylag bonyolult, ezért drága, és a rendszerelemek előállítása energiaigényes, az akkumulátorok gyár-tása-üzemeltetése és használatból kivonása komoly környezeti károkat is okoz, tehát a kis szélturbinák alig tekinthetők tiszta energiaforrásnak. A nagyteljesítményű szélturbinák megjelenését kö-vetően a vízszintes tengelyű forgórészes, 0,5-2 MW teljesítményű berendezések terjedtek. Ezek 20 kV feszültségű hálózatokhoz csatlakoztathatók. Az ilyen feszültségű hálózat viszonylag sűrű, a fogyasztók köz-vetlen áramellátásához használ 220 / 380 V feszültsé-gű hálózatokhoz transzformátorokkal kapcsolódnak. Így lehetőség van arra, hogy a szélturbina hálózathoz csatlakozzon, de lehetőség van a szigetüzemre is. (ez esetben ha termel a turbina, ellátja a transzformátor-körzetet, ha nem termel, a fogyasztók a hálózatról kapnak áramot).A szélenergia hasznosításának gaz-daságosságát igen nagy mértékben befolyásolja a csatlakozó vezeték hossza. Az utóbbi időben a nagyteljesítményű (5-10 MW) be-rendezések terjednek, 100 m-t meghaladó tengelyma-gassággal. Az ok az, hogy a nagyobb magasságban kedvezőbbek a széljellemzők. A gépek nagyobb telje-sítménye nagyobb üzemi feszültség mellet termelődik. ezért ezek a szélturbinák csak nagyobb feszültségű hálózatra csatlakoztathatók (nagyobb csatlakozási távolsággal). A csatlakozási költség úgy csökkenthető,

gemeinnützige Verteilungsnetz angeschlossene Strom. Den Anschluss kann man auch so machen, dass man mit dem Windgenerator beide Betriebsarten lösen kann. Beim Anschluss des Windgenerators ans Netz muss man diese Gesichtspunkte beachten :• technische (Generatortyp, Anschlusspunkt, Schutz-

funktionen usw.)• rechtliche (Stromgesetz, entsprechende Verordnungen,

das Geschäftsreglement des Stromversorgers)• wirtschaftliche. Beim Anschluss ans Netz müssen folgende Parame-tern ständig kontrolliert werden :• Spannung• Stromstärke• Frequenz Wenn ein Parameter nicht den erlaubten Wert aufnimmt, schaltet die Regelung die Einrichtung vom Netz ab. Die Ausnutzung der Windenergie hängt von vielen Faktoren ab. Die Einrichtungen mit kleiner Leistung (einige kW) sind in der lokalen Energieversorgung wichtig. Im Fall der so kleinen Leistung ist das Ziel, die Ansprüche der Klein-benutzer zu befriedeigen, wenn der Anschluss an die großen Stromversorgungssysteme den Bau langer Leitung benötigt. In diesem Fall ist die Errichtung begründet, wenn die Leitung und der Anschluss den Preis des gekauften Stromes so teuer macht, dass die Nutzung der teuren Windenergie doch begründet ist. Bei der Verwendung der kleinen Einrichtungen kommen alle Probleme der Windenergie-Ausnutzung vor. Die Rotorwelle der kleinen Einrichtung ist nur einige Meter hoch, hier ist die Windge-schwindigkeit noch relativ klein. Die Windenergie gehört zu den eventuellen Energiequellen, das heißt es gibt entweder genug Windenergie oder nicht, zugleich ist der Energiean-spruch des Benutzers konstant. Dieser Widerspruch ist zur Zeit mit Energiespeicher zu lösen. Bei der Verwendung der kleinen Windturbine wird der produzierte Strom gleich-gerichtet, auf Akkumulatoren geführt. Von den Akkumula-toren – mit der Einschiebung eines Inverters - können die Ansprüche des Benutzers befriedigt werden. Das System ist also relativ kompliziert, deshalb teuer, die Produktion der Systemelemente braucht viel Energie, die Produktion und die Betätigung und die Einziehung der Akkumulatoren verursachen bedeutende Umweltschäden, also sind die kleinen Windturbinen kaum reine Energiequellen. Nach den Windturbinen mit großer Leistung verbreite-ten sich die Einrichtungen mit horizontaler Welle, mit der Leistung von 0,5-2 MW. Diese können an den Netzen mit der Spannung von 20 kV. Das Netz mit solcher Spannung ist relativ dicht, es schließt sich mit Transformatoren an die Netze mit großer Spannung 220 / 380 V, die für die direkte Energieversorgung der Benutzer genutzt wird. So kann sich die Windturbine ans Netz anschließen, aber Inselbetrieb ist auch möglich. (In diesem Fall, wenn die Turbine Strom produziert, versorgt die Transformatorum-gebung, wenn sie keinen Strom produziert, bekommen die Benutzer Strom vom Netz.) Die Wirtschaftlichkeit der Ausnutzung der Windenergie wird durch die Länge der Leitung sehr beeinflusst. In den letzten Zeiten verbreiten sich die Einrichtungen mit großer Leistung (5-10 MW), mit mehr als 100 m Wellenhöhe. Der Grund dafür ist, dass die Windkennwerte höher günstiger sind. Die größere Leistung der Maschinen produziert sich bei größerer Be-

hogy nagyobb összteljesítmény eléréséhez szél-farmban több turbinát üzemeltetnek. Ilyen esetben a szigetüzem már nem alkalmazható. A szélenergia hasznosításának előnyeit és korlátait összevetve ma még számos megoldandó probléma gátolja a gyors terjedést. Ezek közül néhány :• A hasznosítható szelek tulajdonságai a klímaválto-

zás következtében változóban vannak. A jövőben egyre nagyobb szélsebességekkel számolhatunk. Ez nem feltétlen előny, hiszen a szélturbinák az 5-13 m / s szélsebességek mellett termelnek, kisebb ér-tékeknél kicsi a hatásfok, nagyobb sebességeknél a gép védelme céljából a turbinát a szélhatásból ki kell léptetni, tehát áramot nem tud termelni.

• A szélerőművek a továbbiakban sem lehetnek sem alap-, sem menetrendtartó erőművek, tehát az ál-taluk termelt áram (ha nem megfelelő időszakban keletkezik) nem hasznosítható és nem értékesíthe-tő. A termelt energia tárolását kell megoldani, vagy a szélenergia hasznosítását kell szüneteltetni. Ez a gépek kihasználtságát jelentősen csökkentheti.

• A szélturbinák szerepét aszerint kell megítélni, hogy szigetüzemben, vagy hálózatra termel. Szigetüzem-ben a felhasználó igényei a meghatározók, háló-zatra termelés (vagy hibrid kapcsolatban) a hálózat igényei a meghatározók.

• Az eseti üzemmódban folyó szélenergia-hasznosí-tás (áramtermelés) lehetséges mértéke a villamos hálózatban jelen levő teljesítmény függvénye. Nagy-mértékben ingadozó, és nagy rátáplált teljesítmény esetében az erőművek nem képesek a teljesítmény-ingadozást követni, ezért a hálózat szabályozatlanná válik, „szétesik”. Nagy és összehangolt hálózatok esetében újabb szélerőművek hálózatra csatla-kozását annak függvényében engedélyezik, hogy egyidejűleg milyen állandó (stabil) villamos teljesít-mények kapcsolódnak.

triebsspannung, deshalb sind diese Windturbinen nur ans Netz mit größerer Leistung anzuschließen. (mit Größerer Distanz) Der Anschlusspreis ist so zu vermindern, dass mehrere Turbinen auf der Windfarm betätigt werden, um größere Leistung zu erreichen. In diesem Fall kann man den Inselbetrieb nicht mehr verwenden. Bei der Ausnutzung der Windenergie gibt es noch zahl-reiche Probleme, die die schnelle Verbreitung verhindern. Hier einige davon :• Die Eigenschaften der nutzbaren Winde ändern sich

wegen des Klimawechsels. In der Zukunft kann man mit immer größeren Windgeschwindigkeiten rechnen. Das ist nicht unbedingt ein Vorteil, die Windturbinen produzieren bei Windgeschwindigkeiten von 5-13 m / s, bei niedrigeren Werten ist der Wirkungsgrad klein, bei größeren Windgeschwindigkeiten kann man die Turbine aus der Windwirkung ausnehmen, wegen des Maschi-nenschutzes, also sie kann keinen Strom produzieren.

• Die Windkraftwerke können auch im Weiteren kei-ne Grundwindkraftwerke, und keine planmäßigen Windkraftwerke sein, also der Strom, den sie produ-ziert haben, (wenn er nicht in der geeigneten Periode entsteht) ist nicht auszunutzen, und nicht zu verkaufen. Die Speicherung der produzierten Energie muss gelöst werden, oder die Ausnutzung der Windenergie muss unterbrochen werden. Das kann die Ausnutzung der Maschinen bedeutend vermindern.

• Die Rolle der Windturbinen muss danach beurteilt werden, ob sie im Inselbetrieb oder fürs Netz produzie-ren. Im Inselbetrieb sind die Ansprüche der Benutzer bestimmend, im Fall der Produktion fürs Netz (oder im Hybridkontakt), die Ansprüche des Netzes.

• Das mögliche Maß der Ausnutzung der Windenergie im eventuellen Betrieb (Stromproduktion) hängt von der Leistung im Netz. Im Fall der sehr instabilen und zuge-gebenen Leistung sind die Kraftwerke nicht fähig, der Leistungsinstabilität zu folgen, deshalb wird das Netz

A szélerőművek üzemeltetése A szélerőművek üzemeltetése Die Betreibung der WindkraftwerkeDie Betreibung der Windkraftwerke

Kisteljesítményû szélturbina képe. Bild einer Windturbine mit kleiner Leistung.

14. ábra Abbildung 14.

34 35

• A szélenergia áramtermelésben történő hasznosítá-sát egyre inkább a sziget-üzemmódban támogatják. Magyarországon 25 MW alatti teljesítmény részesül átvételi támogatásban.

• A szélenergia hasznosítását a jövőben kapcsol-ni kell az egyéb megújulós energiatermeléssel. A szélturbinával termelt áram kombinált üzemmódban (pl. biogázzal végzett áramtermelés) gyakorlatilag menetrendtartó áramtermeléssé tehető, és így a hálózatra csatlakozás sem okoz nagy problémát. Nagyobb léptékben ilyen megoldás lehet a tározós / turbinás vízerőmű, amelynél a tározóba a szélener-giával termelt áramfelesleggel is szivattyúznak vizet, és csúcsfogyasztás időszakában a vizes turbinákon keresztül ürített vízzel termelnek áramot.

A geotermális energiákhasznosítása

A geotermális energia a Föld belső részében vég-bemenő nukleáris folyamatok révén újratermelődő, és gyakorlatilag kimeríthetetlen. Hasznosítására számos lehetőség van, annak függ-vényében, hogy hordozóközeg közbejöttével jutunk hozzá, vagy a kinyeréséhez speciális technológiákat alkalmazunk. A kevésbé elterjedt, de a jövőben minden bizonnyal alkalmazandó az a megoldás, melyben a magas hő-mérsékletű rétegben természetes körülmények között létrejött, vagy mesterségesen létrehozott (robbantás) üregekbe hőhordozót nyomunk, amely ott felmeleg-szik, és egy arra alkalmas módon a hőhordozót a felszínre hozva annak energiatartalmát kinyerjük. A lehűtött hőhordozó visszasajtolásra kerül, tehát a rendszer zárt. Jelenleg egyszerűbb megoldások is rendelkezésre állnak, ezért ezek alkalmazása ma még elterjedtebb.A legkézenfekvőbb megoldás az, ha a természetes földmélyi vízáramok vagy tárolt vizek (rezervoár) ener-giatartalmát hasznosítjuk. A Föld mélyebb rétegeibe kerülő víz felmelegszik, mélyben nagy nyomás alatt nagy energiatartalomra tesz szert. A több ezer méter mélységben levő víz több száz fokra (°C) melegszik fel, és ha a réteget fúrással elérjük, nagynyomású gőzként tör a felszínre. Ilyen esetben a gőzzel turbina hajtható meg, amely áramot termel. Egy ilyen megoldás egy kivételi ponton 10 - 40MW villamos teljesítmény előállítását is lehetővé tenné. Ilyen lehetőséggel Magyarország is rendelke-zik, de a kitermelés, és mindenek előtt a fáradt gőz kondenzációja közben kiváló ásványi anyagok keze-lése igen nagy problémákat okoz. Elterjedtebb és gazdaságosan használható az a megoldás, amikor a hőhordozó forró víz, és pozitív kútból (nyomás hatására felszínre tör a víz) kinyerve hasznosítható. Korábban mezőgazdasági üzemek-ben növényházak fűtésére, lakótelepek fűtésére, nagy közösségi létesítmények (pl.kórház) energiaellátásá-ra használták. Ha a forró víz vagy a melegvíz káros anyagokat nem hoz magával, akkor tisztítás nélkül

ungeregelt, es zerfällt. Im Fall der großen und zusam-mengestimmten Netze wird der Anschluss ans Netz weiterer Windkraftwerke nur so erlaubt, welche stabilen Leistungen sich gleichzeitig anschließen.

• Die Ausnutzung der Windenergie in der Energiepro-duktion wird immer mehr im Inselbetrieb unterstützt. In Ungarn wird die Leistung unter 25 MW unterstützt.

• Die Ausnutzung der Windenergie muss in der Zukunft mit der anderen immer vorhandenen Energieproduktion verbunden werden. Der mit der Windturbine produzierte Strom im kombinierten Betrieb kann praktisch zur planmä-ßigen Energieproduktion gemacht werden, so verursacht der Anschluss ans Netz auch kein großes Problem. So eine Lösung kann die Wasserkraftwerk mit Turbine oder Speicher, wo man in den Speicher auch mit dem mit der Windenergie produzierten Stromüberfluss Wasser pumpt, und Strom wird in der Zeit des Spitzenverbrauches mit durch Wasserturbinen ausgelassenem Wasser produziert.

Die Ausnutzung der geothermischen Energien

Die geothermische Energie produziert sich wieder durch Nuklearprozesse im Inneren der Erde, und ist prak-tisch unerschöpflich. Es gibt zahlreiche Mö glichkeiten, sie auszunutzen, es hängt davon ab, ob wir dazu durch Trägermittel kommen, oder wir verwenden spezielle Technologien, sie zu gewinnen. Die weniger verbreitete aber in der Zukunft zu nutzende Lösung, wo wir in die Höhlung, die in der heißen Schicht, unter natürlichen oder künstlichen Bedingungen entstan-den ist, Wärmeträger drücken, der da sich erwärmt, und wir bringen den Wärmeträger auf die Erdoberfläche, damit wir den Energiegehalt gewinnen können. Der gekühlte Wärmeträger kommt zur Zurückpressung, also ist das System geschlossen. Zur Zeit stehen auch einfachere Lösungen zur Verfü-gung, deshalb ist die Ausnutzung dieser Lösungen heute noch verbreiteter. Die einfachste Lösung ist, wenn wir den Energiegehalt der tiefen, natürlichen Wasserströmungen oder gespei-cherten Wassers ausnutzen. Das in die tieferen Schichten der Erde kommende Wasser erwärmt sich, gewinnt großen Energiegehalt unter großem Druck. Das Wasser, das in der Tiefe von mehreren 1000 m ist, erwärmt sich auf mehrere 100 Grad, und wenn wir diese Schicht mit Bohrung erreichen, es kommt auf die Erdoberflä-che als Dampf mit großem Druck. In diesem Fall kann eine Turbine mit Dampf angetrieben werden, der Strom produ-ziert. Eine solche Lösung würde an einem Punkt 10-40 MW Strom ermöglichen. Eine solche Möglichkeit hat auch Ungarn, aber die Produktion, und vor allem die Behandlung der Mineralstoffe, die sich während der Kondensation des Abdampfes austrennen, große Probleme verursachen. Die Lösung ist verbreiteter und wirtschaftlich nutzbar, wenn der Wärmeträger heißes Wasser ist, und es kann vom positiven Brunnen gewonnen, und ist auszunutzen. Die geothermische Energie wurde früher in landwirt-schaftlichen Betrieben für Heizung der Pflanzenhäuser, der Wohnblöcke oder Krankenhäuser genutzt. Wenn das

a hőcserélőkbe vihető, és az energia kinyerése után sem igényel utókezelést. Ilyen esetben a termálvíz fel-használása igen gazdaságos. Az ásványi anyagokat és gázokat is felszínre hozó termálvizek felhasználását a szigorodó környezetvédelmi előírások igen nagy mértékben korlátozzák. Az olyan termálvizet, amely az engedélyezhetőnél több ásványi anyagot tartalmaz, vissza kell sajtolni abba a rétegbe, ahonnan kitermelésre került. Ez a követelmény a környezetvédelmen túl a mélységi vízkészletek védelmét is szolgálja. Természetes, hogy a technológia teljesen zárt, azaz a visszasajtolt víz a hasznosítás közben nem szennyeződhet. Ez a megoldás lényegesen drágább, mint a korábbi elfolyatásos, hiszen az energiatermeléshez két, egymás-tól megfelelő távolságban levő kútra van szükség, és a visszasajtolás is igen energiaigényes. Új eljárásként megjelent a termálvíz és a hőszivattyú együttes használata. Olyan termálvizek esetében, ame-lyek hőmérséklete alacsony (Pl. 20-30 °C), a hőhaszno-sításhoz (pl. fűtés) hőszivattyút építenek a rendszerbe. Ilyen esetben (ha az ásványianyag-tartalom tűréshatár alatt van) a hőszivattyúval lehűtött víz közvetlenül szabad vízfolyásba vezethető, a hőszivattyú pedig a hőt a fűtőkör hőcserélőjében adja le. A geotermiának egészen speciális esetei is ismertek. Pl. a pozitív kútból nagy nyomással különféle gázokat (CO2, CH4), stb.) is tartalmazó termálvíz tör fel. A technológiában ilyen esetben a gázokat leválasztják, és pl. a CO2 ipari gázként hasznosítható. A CH4 fűtőgázként vagy gázmotor hajtására használható fel. A víz hőenergia-tartalmát fűtésre (több fokozatú) használják. Ilyen esetben a CH4-el hajtott motorral termelt áram felhasznál-ható a visszasajtoláshoz, a gázmotor hője pedig a termálvíz hőenergiájával együtt hasznosítható. Többlépcsős hőhasznosítás és a vízben kedvező ásványi-anyagok jelenléte esetén a víz balneoló-giai célra is felhasználható, és az onnan távozó víz szennyvízként kezelendő. Magyarország geotermális energiákban igen gaz-dag, így ennek az energiafajtának a hasznosítása a műszaki lehetőségek fejlődésével és a kombinált hasznosítási technológiák kidolgozásával / elterjedésé-vel gyors ütemben növekedhet.

Energiatermeléshőszivattyúval

A hőszivattyú olyan berendezés, melynek segítsé-gével a környezet hőenergiáját elvonjuk s azt fűtésre, vagy hűtésre használjuk. Ehhez szükséges egy zárt rendszer, melyet gázzal töltünk fel. A rendszer részei : a párologtató tartály, melyből gyor-san engedjük ki a nyomás alatti gáz egy részét, ezzel hőt tudunk elvonni a tartály környezetéből. Ez a környe-zeti hőenergia azonban még önmagában elég alacsony hőmérsékletre melegíti a gázt, ezért a környezeti hő által felmelegített kisnyomású gázt összenyomjuk, így annak hőmérséklete megemelkedik. A gáz összenyomását egy egyszerű kompresszor segítségével megoldhatjuk.

heiße Wasser oder das warme Wasser keine schäd-lichen Stoffe mitnimmt, kann es ohne Reinigung in den Wärmetauscher gebracht werden, und es braucht auch nach der gewonnene Energie keine Nachbehandlung. In solchem Fall ist die Ausnutzung des Thermalwassers sehr wirtschaftlich. Die Verwendung des Thermalwassers, das auch Mineralstoffe und Gase auf die Oberfläche bringt, wird durch die immer strengeren Umweltvorschriften stark behindert. Das Thermalwasser, das mehr Mineral-stoffe enthält, als erlaubt ist, muss zurück in die Schicht gepresst, woher es stammt. Diese Anforderung dient außer dem Umweltschutz auch für den Schutz der Was-servorräte in der Tiefe. Natürlich ist die Technologie ganz geschlossen, das heißt, das zurückgepresste Wasser kann während der Ausnutzung nicht beschmutzt werden. Diese Lösung ist viel teurer als die frühere abfließende Methode, zur Energieproduktion braucht man zwei Brun-nen, die voneinander in geeigneter Distanz sind, und die Energiezurückpressung braucht auch viel Energie. Als neue Methode erschien die gemeinsame Verwen-dung des Thermalwassers und der Wärmepumpe. Wo die Temperatur des Thermalwassers niedrig ist (z.B. 20-30 Grad), wird eine Wärmepumpe ins System für Wärme-ausnutzung (z. B. für Heizung) eingebaut. In diesem Fall (wenn der Mineralstoffinhalt unter der Toleranzgrenze ist) kann das mit Wärmepumpe gekühlte Wasser direkt in den freien Wasserlauf geführt werden, die Wärmepumpe gibt die Wärme im Wärmetauscher des Heizkreises ab. Es gibt ganz spezielle Fälle von Geothermie. Z.B. vom positiven Brunnen bricht mit großem Druck Thermalwasser auf, das auch verschiedene Gasen enthält, (CH4, CO2). In der Technologie werden die Gasen im solchen Fall abgetrennt, und z.B. ist das CO2 als Industriegas auszu-nutzen. Das CH4 kann als Heizgas oder für Antrieb von Gasmotoren verwendet werden. Der Wärmeenergieinhalt des Wassers wird für Heizung (in mehreren Stufen) verwen-det. In diesem Fall ist der Strom, der mit CH4 getriebenem Motor produziert wurde, für Zurückpressung verwendbar, die Wärme des Gasmotoren nutzt man mit der Wärmeener-gie des Thermalwassers zusammen. Im Fall von Wärme-nutzung in mehreren Stufen und von der Anwesenheit der günstigen Mineralstoffe im Wasser kann das Wasser auch für balneologische Ziele verwendet werden, und das aus-gelassene Wasser muss als Abwasser verwendet werden. Ungarn ist reich an geothermischen Energien, so kann die Ausnutzung dieser Energieart mit der Entwicklung der tech-nischen Möglichkeiten und mit der Ausarbeitung / Verbreitung der kombinierten Ausnutzungstechnologien schnell wachsen.

Energieproduktionmit Wärmepumpe

Die Wärmepumpe ist eine Einrichtung, mit deren Hilfe die Wärmeenergie der Umwelt weggenommen, und sie für Heizung oder für Abkühlung genutzt wird. Dazu braucht man ein geschlossenes System, das wir mit Gas aufladen. Die Teile des Systems : der Verdampferspeicher, woraus wir schnell einen Teil des Gases, das unter Druck ist, auslassen, damit können wir Wärme von dem Umwelt des Speichers wegnehmen. Diese Umweltwärmeenergie allein erwärmt das Gas auf niedrige Temperatur, deshalb

A geotermális energiák hasznosítása Energiatermelés hőszivattyúvalDie Ausnutzung der geothermischen Energien Energieproduktion mit Wärmepumpe

36 37

Az összenyomás során a gáz cseppfolyóssá válik, azaz a részecskék potenciális energiája megnövekszik. Ennek a magas hőmérsékletű cseppfolyós gáznak a hőjét un. kondenzátoron keresztül leadjuk egy másik közegnek, pl. a fűtendő víznek. A folyamatot körfolyammá tesszük az-zal, hogy a kondenzátor másik oldalán a cseppfolyósított gázt visszavezetjük abba a tartályba, ahol a környe-zet hőjét vonjuk el. Gondoskodni kell azonban arról is, hogy ezt a cseppfolyós gázt csak fokozatosan vezessük vissza, hogy ott az a kis nyomáson már alacsonyabb hőmérsékleten is elpárologhasson. Erre a célra egy expanziós szelepet alkalmaznak, mely a nagynyomású cseppfolyós gáznak mindig csak egy kis részét engedi át. A szelep másik oldalán megjelenő folyékony közeg alacsony nyomású és alacsony hőmérsékletű lesz. Mivel ez a hőmérséklet alacsonyabb a környezet hőmérsék-leténél, ezért hőt fog elvonni onnét. A hőelvonás során viszont a folyadék elkezd párologni, azaz ismét gáz halmazállapotúvá válik. Ezt a tartályt, ahol a folyadék elpárolog, párologtatónak nevezzük. Az elpárologtatott gázt ismét összenyomjuk a kompresszorral, amitől az magasabb hőmérsékletűvé és cseppfolyóssá válik. A hőszivattyú üzemeltetéséhez olyan gázra van szük-ség, amelynek nagyon alacsony a forráspontja és csak nagy nyomás alatt cseppfolyósodik. Ez azért fontos, mert ha a gáz forráspontja nem elég alacsony, akkor már kis nyomáson is cseppfolyós marad, így nem kezd el párologni, azaz nem von el hőt a környezetétől. Régeb-ben használt gázok klórtartalmuk miatt az ózonréteget nagymértékben károsították, ezért manapság már olyan gázok használata terjed, melyek amellett, hogy hason-lóan jó hatásfokkal rendelkeznek, még környezetbarát anyagok is (a hűtőkben használt gázok megfelelők). Elméletileg a vizet is használhatjuk a hőszivattyúknál, és ipari eszközöknél ez gyakori is, de itt alapfeltétel, hogy a működési hőmérséklet magas, 80-150°C körüli legyen. A hőszivattyú a jövőt illetően igen fontos energetikai megoldás, mert az adott állapotban alacsony hőmér-séklettel rendelkező környezeti energiát koncentrálva hasznosítható energiát szolgáltat úgy, hogy a körfolyam egyik végpontján energia-felvétel, a másikon energia-le-adás történik, tehát csak a felhasználó döntésén múlik, hogy a technológiát hűtésre vagy fűtésre használják. A klímaváltozás kövekeztében egyre nagyobb szerephez jutnak a klímaberendezések, melyek lényegében hőszi-vattyúk, és terek hűtésére vagy fűtésére tetszés szerint használhatjuk. A hőszivattyút mint energetikai műszaki megoldást az üzemeltetés hatásfokával illetve az energia-leadás energiamérlegével jellemzik.A hatásfok az ((Efh+Ee) / Elh)×100 összefüggéssel számít-ható, ahol Efh a felvett hőenergia, az Ee a bevitt elektro-mos energia, Elh a leadott hőenergia. A hatásfok mindig kisebb mint 100 %.A felhasználó szempontjából hőszivattyút inkább az un. energiamérleg (energiatöbbszörös = ET) jellemzi.

ET = (Elh / Ee) × 100

Elh a leadott hőenergiaEe a bevitt villamos energia

pressen wir das Gas, das die Umweltwärme erwärmt und das unter niedrigem Druck ist, so erhöht sich die Tempe-ratur. Das Gas können wir mit einem einfachen Kompres-sor pressen. Durch Zusammenpressung verflüssigt sich das Gas, das heißt, die potentielle Energie der Teilchen erhöht sich. Die Wärme dieses flüssigen Gases mit hoher Temperatur geben wir durch sog. Kondensator für ein anderes Mittel z.B. für zu heizendes Wasser ab. Den Prozess machen wir zum Kreisprozess so, dass wir das an der anderen Seite des Kondensators verflüssigte Gas in den Speicher zurückführen, wo wir die Wärme der Umwelt abziehen. Man muss auch dafür sorgen, dass dieses verflüssigte Gas nur stufenweise zurückgeführt wird, damit das dort auch schon unter kleinem Druck auf niedrigerer Temperatur verdampfen kann. Zu diesem Zweck wird eine Expansionsklappe verwendet, die immer nur einen kleinen Teil des verflüssigten Gases mit Hochdruck durchlässt. Das flüssige Mittel, das an der anderen Seite der Klappe erscheint, ist unter niedrigem Druck und hat niedrige Tem-peratur. Da diese Temperatur niedriger ist, als die der Um-welt deshalb wird sie davon Wärme abziehen. Aber durch den Wärmeentzug beginnt die Flüssigkeit zu verdampfen, das heißt, sie wird wieder Gas. Diesen Speicher, wo die Flüssigkeit verdampft, nennen wir Verdampfer. Das ver-dampfte Gas wird wieder mit dem Kompressor gepresst, das bekommt höhere Temperatur und es wird flüssig. Zur Betätigung der Wärmepumpe braucht man ein sol-ches Gas, das einen sehr niedrigen Siedepunkt hat, und das sich nur unter großem Druck verflüssigt. Das ist wich-tig, wenn der Siedepunkt des Gases nicht niedrig genug ist, dann bleibt es schon unter kleinem Druck flüssig, so beginnt es nicht zu verdampfen, das heißt, es zieht keine Wärme von der Umwelt. Die früher benutzten Gase schä-digten die Ozonschicht wegen ihres Chlorinhaltes, deshalb verbreitet sich heute die Nutzung solcher Gase, die auch umweltfreundlich sind, (die Gase in den Kühlschränken sind geeignet). Die Gase haben auch guten Wirkungsgrad. Theoretisch können wir auch das Wasser bei den Wär-mepumpen benutzen, bei den industriellen Einrichtungen kommt es oft vor, aber hier ist es Grundbedingung, dass die Funktionstemperatur hoch, 80-150 Grad sein muss. Die Wärmepumpe ist in der Zukunft eine sehr wich-tige energetische Lösung, denn sie gibt auszunutzende Energie so dass an einem Endpunkt des Kreises Ener-gieaufnahme, an dem anderen Endpunkt des Kreises Energieabnahme passiert, also es hängt nur von der Entscheidung des Benutzers, ob die Technologie für Heizung oder für Abkühlung verwendet wird. Wegen des Klimawechsels haben die Klimaanlagen immer größere Rolle, die eigentlich Wärmepumpen sind, wir können sie für Heizung oder Abkühlung der Räume. Die Wärmepumpe als eine energetische, technische Lösung charakterisiert man mit dem Wirkungsgrad der Betätigung, beziehungsweise mit der Energiebilanz der Energieabnahme. Der Wirkungsgrad kann mit dem Zusammenhang ((Efh+Ee) / Elh)×100 gerechnet werden, wo Efh die auf-genommene Wärmeenergie, die Ee die eingegebene Stromenergie, Elh die abgenommene Wärmeenergie ist. Der Wirkungsgrad ist immer kleiner als 100 %. Vom Gesichtspunkt des Benutzers charakterisiert die Wärme-pumpe lieber die sog. Energiebilanz (Energievielfache : ET).

ET értékét az határozza meg, hogy • milyen hőmérsékletről milyen hőmérsékletre melegítjük

fel a munkaközeget,• milyen környezeti hőforrást használunk, • a kompresszor elektromos vagy tisztán mechanikus,

stb. A hőforrás függvényében a házak fűtésére használt hőszivattyúk energiatöbbszöröse 300 és 800 % között mozog éves viszonylatban : Ha a hőkinyerés eleme• levegő, ET=300 %,• talajvíz, ET=400 %,• termálvíz 20-25 °C-os csurgaléka, ET= 500-800 %. Az ipari hőszivattyúk hatásfoka ennél valamivel maga-sabb, mivel ott kisebb a hőmérsékletkülönbség a páro-logtató és a kondenzátor között. A szokásos környezeti hőforrások• talajszonda,• talaj kollektor,• tömör hőelnyelő,• kútvíz (talajvíz),• levegő hő,• termálvíz. A legegyszerűbb és legolcsóbb megoldás az lenne, ha a levegő hőjét hasznosítanánk, de télen, amikor iga-zán szükség volna a melegre, akkor a rendszer hatásfo-ka jelentősen csökken, s egy bizonyos hőmérséklet alatt (kb. -15 °C) már nem is üzemel a rendszer. Ami minden esetben felhasználható, az a geotermikus, azaz a Föld hőenergiája. Kinyerésére több módszer ismert. Legegyszerűbbnek az ásott kutak vizében rejlő hő hasznosítása tűnik, mivel így a kút kis átalakításával illet-ve kibővítésével olcsón megoldható egy ház vízellátása és a fűtése. A talajvíz energiájának hőszivattyúval történő haszno-sítása két módon lehetséges :• nyílt rendszerű, és • zárt rendszerű.

ET = (Elh / Ee) × 100

Elh die abgegebene WärmeenergieEe die eingegebene Stromenergie

Den Wert von ET bestimmt :• von welcher Temperatur auf welche Temperatur wir das

Arbeitsmittel erwärmen• was für eine Umweltwärmequelle wir benutzen• der Kompressor ist elektronisch oder rein mechanisch usw. Das Energievielfache der Wärmepumpen, die für Hei-zung der Häuser genutzt werden, liegt zwischen 300 und 800 % jährlich. Wenn das Element des Wärmegewanns• Luft ET=300 %• Grundwasser ET=400 %• 20-25 % Seigerung des Thermalwassers ET=500-800 % Der Wirkungsgrad der industriellen Wärmepumpen ist ein bisschen größer, da dort gibt es einen kleineren Temperaturun-terschied zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator. Die alltäglichen Wärmequellen der Umwelt :• Bodensonde• Bodenkollektor• Massive Wärmeverschlinger• Brunnenwasser (Grundwasser)• Luftwärrme• Thermalwasser Die einfachste und billigste Lösung wäre es, wenn wir die Wärme der Luft ausnutzen würden, aber im Winter, wenn wir wirklich die Wärme brauchen würden, dann vermindert sich sehr der Wirkungsgrad des Systems, und das System funktioniert unter ungefähr 15 Grad nicht mehr. In allen Fällen ist die geothermische Energie, das heißt, die Wärmeenergie der Erde. Es gibt mehrere Methoden, sie auszunutzen. Es kommt am einfachsten vor, wenn wir die Wärme

15. ábra Abbildung 15.

Hõszivattyú mûködési elve. Grundprinzip der Wärmepumpe.

Energiatermelés hőszivattyúval Energieproduktion mit Wärmepumpe Energiatermelés hőszivattyúval Energieproduktion mit Wärmepumpe

1

2

3 6

4

5

7

8

910

1113

12

1 Környezeti hõ

2 Elpárologtató

3 Szívóvezeték

(munkaközeg gáz)

4 Elektromos

energia

5 Kompresszor

6 Nyomóvezeték

7 Fûtés elõremenõ

8 Hasznos hõ

9 Fûtés visszatérõ

10 Kondenzátor

11 Folyadék veze-

ték (munkakö-

zeg folyékony)

12 Expanziós

szelep

13 Befúvó vezeték

1 Umweltwärme

2 Verdampfer

3 Saugeleitung

(Arbeitsmittel

Gas)

4 Strom

5 Kompressor

6 Pressleitung

7 Heizung

vorangehend

8 nützliche

Wärme

9 Heizung zurück-

kommend

10 Kondensator

11 Flüssigkeit-Lei-

tung (Arbeitsmit-

tel flüsssig)

12 Expansions-klap-

pe

13 Einpressungs-lei-

tung

38 39

A nyílt rendszerű megoldásnál két, egymástól elkülö-nített kutat kell ásni. Az egyikből a kútban lévő búvár-szivattyú keringetné a vizet a párologtatón keresztül, majd a lehűtött vizet a másik kútba engedjük vissza. Az is megoldható, hogy a lehűtött vizet nem egy másik kút-ba, hanem a közeli álló vagy folyó vízbe engedjük. Ekkor a második kút fúrási költségeit megspóroltuk. A nyílt rendszerű talajvizes hőszivattyúnál külön oda kell figyelni a víz szűrésére és arra, hogy ne fagyjon be a rendszer. Figyelembe veendő, hogy a talajvíz hőmérséklete attól függően, hogy milyen mélyről hozzuk fel +4 és +10 °C között változhat. A zárt rendszerű megoldásnál a párologtató, azaz a hőcserélő csöveit egyből a kútban helyezzük el, és a hő-szivattyú munkaközege ott párolog el.A zárt rendszerű talajvizes hőszivattyú tűnik a legegy-szerűbben kivitelezhetőnek, különösen ha már rendel-kezünk egy fúrt kúttal. A gyakorlatban a megoldás csak akkor válik be, ha a kútból kinyert vízáram nagy (az után folyás intenzív), és az állandó vizkészlet is legalább 100 m3. Kis vízkészlet esetében a vizet túlhűthetjük, befagyhat. A talajvízből nyerhető energiákon túl számos továb-bi lehetőség is van. Jelentős hőenergia nyerhető ki a szennyvízből, nagy hozamú vízfolyásokból, termálvizet hasznosító rendszerek elhasznált vizéből (üvegházak, fürdők, erőművek hűtőrendszerei, stb.). Jól kombinálhatók a napcsapdák és a hőszivattyúk. A napenergiát fóliasátrakkal, hőelnyelőkkel, földalatti rend-szerekbe juttatva lehet tárolni, és onnan hőszivattyúval kinyerni. A technológiának igen nagy fejlesztési lehetősé-gei vannak.

A vízenergia hasznosítása

A vízenergia hasznosítása igen nagy múltra tekint vissza. A szükséges műszaki megoldás működésének alapelve (leszámítva az emelésre történő hasznosítást, pl. hajók zsilippelése) az, hogy az energia-hasznosító forgó elemen a víz szintkülönbségekből adódó nyomás-különbségeket nyomaték létrehozására használják fel, és ezt a nyomatékot a forgó hasznosítón folyadékárammal folyamatosan fenntartva hajtóteljesítményt biztosítunk.A legjellemzőbb megoldások a lapátok, és az ezek cél-nak megfelelően kifejlesztett turbinák. A vízenergiát a nagy vízszintkülönbséggel rendelkező és nagy vízhozamú rendszerekben lehet jó hatásfokkal hasznosítani, mert nagy nyomású és –folyadék áramú rendszerekben a víz mozgási energiái nagy átmeneti nyomatéktartalékokat is biztosítanak. Magyarországon az igen szerény vízenergia-hasznosí-tás a kis vízfolyások energiáinak hasznosításával, a vizek egyéb célú tárolásával (árvízvédelem, öntözés, vizes élőhelyek létrehozása), illetve az eseti energiahordozók (napenergia, szélenergia) hasznosításához hibrid tech-nológiákban még jelentős tartalékok vannak. A kis szintkülönbségek, vagy a folyóvizek felszíni víz-energia-gépei a lapátkerekes forgórészek. Ezeknél a lapátokra ráfolyó, vagy a lapátokat toló víz nyomása hoz-za létre a szükséges erőt, ami a lapátkerék átmérőjének függvényében eredményez nyomatékot. Kis víztározók-

im Grundwasser im Brunnen ausnutzen. So können die Wasserversorgung und die Heizung eines Hauses durch eine kleine Umgestaltung beziehungsweise Ausbreitung billig gelöst werden. Die Ausnutzung der Energie des Grundwassers mit Wärmepumpen ist auf zweierlei Arten möglich :• im geöffneten System• im geschlossenen System Im Fall des geöffneten Systems muss man zwei, von-einander getrennten Brunnen graben. Aus einem Brunnen würde die Taucherpumpe das Wasser durch den Ver-dampfer zirkulieren lassen, dann lassen wir das gekühlte Wasser in den anderen Brunnen zurück. Es ist auch lösbar, dass wir das gekühlte Wasser nicht in einen anderen Brunnen, sondern in einen nahe liegenden See oder Fluss lassen. So können wir die Bohrungskosten ersparen. Bei der Wärmepumpe im Grundwasser im geöffneten System muss man auf die Filtration achten und auch darauf dass das System nicht einfriert. Es ist noch wichtig, dass die Temperatur des Grundwassers kann sic ändern, es hängt davon ab aus welcher Tiefe wir es heraufbringen Im Fall des geschlossenen Systems tun wir die Röhre des Verdampfers, das heißt des Wärmetauschers direkt in den Brunnen, und das Arbeitsmittel der Wärmepumpe verdampft da. Die Grundwasser-Wärmepumpe im ge-schlossenen System kommt am einfachsten vor, beson-ders wenn wir schon einen gegrabenen Brunnen haben. In der Praxis erfüllt sich diese Methode nur dann wenn die aus dem Brunnen gewonnene Wasserströmung groß ist (der Nachlauf ist intensiv), und der ständige Wasservorrat ist mindestens 100 m3. Im Fall von kleinem Wasservorrat können wir das Wasser zukühlen, es kann einfrieren. Es gibt noch zahlreiche andere Möglichkeiten, außer den aus dem Grundwasser gewinnbaren Energien. Bedeutende Wärmeenergie kann aus dem Abwasser gewonnen wer-den, oder aus den einträglichen Wasserläufen, aus dem Abwasser der Systeme, die das Thermalwasser ausnutzen. (Heizsysteme von Glashäusern, Bädern, Kraftwerken) Gut kombinierbar sind die Sonnenfallen und die Wär-mepumpen. Die Sonnenenergie kann man mit Folienge-weckshäusern, Wärmeverschlingern speichern, davon mit Wärmepumpen gewinnen. Diese Technologie hat große Entwicklungsmöglichkeiten.

Die Ausnutzungder Wasserenergie

Die Ausnutzung der Wasserenergie hat große Vergan-genheit. Das Grundprinzip des Funktionierens der nötigen technischen Lösung (weggenommen die Ausnutzung auf Aufhebung z.B. das Schleusen der Schiffe) ist, dass die Druckunterschiede wegen der Höhendifferenze des Wassers durch Energienutzer-Drehelement zum Zustandebringen von Moment genutzt wird, und dieses Moment müssen wir durch Drehnutzer mit Flüssigkeits-strom ständig halten, und so sichern wir Schiffsleistung. Die wichtigsten Lösungen sind die Schaufel, und die zu diesem Zweck entwickelten Turbinen. Die Wasserenergie kann in den Systemen mit gutem Wirkungsgrad ausnutzen, wo die Wasserhöhenunter-schiede und die Wasserergiebigkeit groß sind. In den

hoz építhető egyszerű megoldások, illetve a megfelelő folyási sebességű és hozamú folyókon úszó vízerőmű-ként hasznosíthatók. Teljesítményük csak néhány MW lehet. Külföldön (sokszor idegenforgalmi okok miatt is) néhány KW teljesítményű megoldások is terjednek. Egé-szen kis vízfolyásokon is alkalmazhatók, ha a víztárózás megoldható. Kisebb folyóinkon, vagy hozzájuk kapcsolódóan a jö-vőben vagy vízkormányzási (árvízvédelmi) vagy vízgaz-dálkodási (öntözés) okok miatt víztározók építése válik szükségessé. Ezekhez kapcsolódóan feltétlenül indokolt törpe vízerőművek építése, melyekben turbinák is alkal-mazhatók. A tervezett víztározók (Új Vásárhelyi terv) ugyancsak lehetőséget teremtenek kiserőművek telepítéséhez.

Systemen mit hohem Druck und mit Flüssigkeitsstrom sichern die Bewegungsenergien des Wassers auch große provisorische Momentreserven. In Ungarn gibt es noch bedeutende Reserven in der Wasserenergie-Nutzung, in der Nutzung der Energien der kleinen Wasserläufe, in der Speicherung des Wassers, (Hochwasserschutz, Bewässerung, Lebensräume im Wasser) beziehungsweise in der Nutzung der fallweisen Energiequellen (Sonnenenergie, Windenergie), und in den hybriden Technologien. Die oberflächlichen Wasserenergie-Maschinen sind die Drehteile mit Schaufelrad. Bei diesen gibt der Wasserdruck die nötige Kraft, wo das Wasser auf die Schaufel fließt, oder es schiebt die Schaufel. Diese Kraft ergibt das Moment, und es hängt von dem Durchmes-ser des Schaufelrades. Sie sind einfache Lösungen, die man zu den kleinen Wasserspeichern bauen kann, beziehungsweise können sie auf Flüssen mit geeigneter Strömungsgeschwindigkeit und Ertrag als schwimmende Wasserkraftwerke genutzt werden. Ihre Leistung kann nur einige MW sein. Im Ausland (oft wegen Fremdenverkehrs) verbreiten sich auch Lösungen mit Leistung von einigen KW. Sie können auf ganz kleinen Wasserläufen verwendet werden, wenn die Wasserspeicherung lösbar ist. Auf unseren kleineren Flüssen oder im Zusammenhang mit ihnen müssen wir Wasserspeicher bauen, in der Zukunft wegen Wassersteuerung (Hochwasserschutz), wegen Wasserwirtschaft (Bewässerung). Man muss unbedingt kleine Wasserkraftwerke bauen, in denen man auch Turbinen verwenden kann. Die geplanten Wasser-speicher (Neuer Vásárhelyi-Plan) ermöglichen den Bau der kleinen Kraftwerke.

A vízenergia hasznosítása Die Ausnutzung der Wasserenergie Die Ausnutzung der Wasserenergie A vízenergia hasznosítása

Kleine Wasserkraftwerk (Gibart)

Abbildung 16.16. ábra

Törpe vízerõmû (Gibárt).

40 41

Összeállítottunk egy tájékoztató táblázatot, amely az egyes energiahordozók néhány fontos felhaszná-lási területének mai vagy későbbi gazdasági megíté-lését segíti.A táblázat igen nagy bizonytalanságokat tartalmaz, és csak tájékoztató jellegű, tekintettel arra, hogy számos tényező ma még csak pontatlanul ítélhető meg, más-részt azért, mert egy-egy megoldás megítélését mindig az adott, helyi körülmények között, konkrét számítások alapján lehet elvégezni. A jelenlegi megítéléseknél a mai földgázárak és a jelenlegi megújulóenergia árak valamint a szokásos infrastruktúra árak arányaiból indultunk ki. Ezek a pa-raméterek a jövőben jelentősen változhatnak-változnak (pl. : a gázár növekszik, a biomassza termesztési tech-nológiái intenzívebbé válnak, vagy a szerves hulladékok ártalmatlanításának kötelezettségei lényegesen nőnek). Ezek a tényezők nyilván javítják a megtérülést. Hason-ló a helyzet a hőszivattyú esetében is, melyeknél a fejlesztések csökkenthetik a beruházás költségeit (de a működtető áram ára nő). Külön kezelendő téma a napenergia és a szélenergia felhasználása. Mindkettő esetében figyelembe kell ven-ni, hogy az input energia esetszerűen áll rendelkezésre, az energiaigény pedig egy másik logaritmus (a fo-gyasztói életvitel) szerint változik az eltérő frekvenciájú és amplitúdójú energetikai folyamatok két módon kap-csolhatók össze : vagy energiatároló létesül a felhaszná-lói oldalon, és az energiaellátás hol a tárolóból, hol az energiaforrásból, hol mindkettőből folyik, és ezek együt-tesen azonos energiamennyiségeket mutatnak. Sajnos az energiatározók meglehetősen drágák, nagymére-tűek, és esetenként még környezetkárosítók is (elektro-mos akkumulátorok). A másik megoldás lehet egy stabil energiaellátó és egy eseti energiaellátó párhuzamos megépítése, melyek a lehetőségek szerint együtt vagy külön-külön üzemelnek. A kettős megoldás természe-tesen növeli a beruházás költségeit, de pl két megújuló együttes használata esetén (bioszolár) a kommunális hőszolgáltatás (hő+HMV) 25-50 lakás esetében már a jelenlegi gázár mellett termelt energiával szemben is ol-csó. Ugyanakkor érdekes az, hogy a távhőszolgáltatás-ban egy bizonyos nagyság ölött (4-5 MW) ez az előny már elveszhet, mert a távhőellátásnál egyre kisebb szerepe van a költségekben az energiahordozónak, és egyre nagyobb szerep jut a vezetékes energiaszállítás-nak, a rendszerüzemeltetésnek, a logisztikának, stb. Az összefoglaló elemzés készítése közben bizonyított-

Összehasonlító értékelés

www.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.netwww.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.net

Wir haben eine Orientierungstabelle zusammenge-stellt, die bei der heutigen oder späteren wirtschaft-lichen Beurteilung einiger wichtigen Nutzungsbereiche der Energiequellen hilft. Die Tabelle enthält sehr große Unsicherheiten, und hat nur Orientierungscharakter, denn viele Faktoren können heute noch nicht genau beurteilt werden, und denn man kann die Beurteilung einer Lö-sung immer unter den gegebenen lokalen Verhältnissen, auf Grund konkreter Berechnungen machen. Bei den jetzigen Beurteilungen sind wir aus den Verhältnissen der jetzigen Erdgaspreise und der jetzigen immer vorhandenen Energiepreise und der üblichen Infra-strukturpreise ausgegangen. Diese Parametern können sich in der Zukunft bedeutend ändern. (z.B. Erdgaspreis wird höher, die Biomassen-Technologien werden inten-siver, oder die Verpflichtungen im Zusammenhang mit den organischen Abfällen wesentlich wachsen). Diese Faktoren verbessern den Umschlag. Ähnlich ist die Lage auch im Fall der Wärmepumpe, wo die Entwicklungen die Investitionskosten vermindern können. (aber der Preis des Stromes erhöht sich) Ein anderes Thema ist die Ausnutzung der Sonnen-energie und der Windenergie. Bei beiden müssen wir beachten, dass die Input-Energie eventuell zur Verfügung steht, der Energieanspruch ändert sich nach einem ande-ren Logarithmus (Lebensführung der Benutzer). Die energetischen Prozesse mit verschiedener Ampli-tude und Frequenz können auf zweierlei Arten verknüpft werden. Energiespeicher auf der Seite des Benutzers. Die Energieversorgung geht entweder vom Speicher oder von der Energiequelle oder von beiden, und diese zusammen zeigen die gleiche Energiemengen. Die Energiespeicher sind leider teuer, zu groß, und manch-mal auch umweltschädlich (elektronische Akkumula-toren). Die andere Lösung kann der paralelle Aufbau eines stabilen Energieversorgers und eines eventuellen Versorgers, die nach Möglichkeiten zusammen oder getrennt funktionieren. Die doppelte Lösung hebt die Investitionspreise, aber z.B. im Fall der gemeinsamen Nutzung von zwei immer vorhandenen (Biosolar) die kommunale Wärmeversorgung (Wärme+HMW) im Fall von 25-50 Wohnungen ist schon billig. Es ist interessant, dass in der Fernheizungsversorgung dieser Vorteil über einer Größe (4-5 MW) verschwinden kann, denn bei der Fernheizungsversorgung hat die Energiequelle in den Kosten eine immer kleinere Rolle, und eine immer größere Rolle spielen Energielieferung durch Leitung, Systembetätigung, Logistik, usw.

nak találtuk, az alábbiakat :• A szilárd biomassza energetikai hasznosítása lakossá-

gi és kisközösségi, valamint kommunális hőtermelés-ben ma már olcsóbb, mint a gázbázisú hőenergia-ter-melés.

• Megfelelő körülmények között egyre indokoltabb a hőszivattyú alkalmazása, főleg akkor, ha a szüksé-ges elektromos energia is megújulóból származik. A fajlagos beruházási igény azonban egyelőre nagyon magas. A klímaváltozás várható hatásai miatt (egy-re nagyobb igény jelentkezik a hűtésre) a hőszvattyú elterjedése a lakossági és a közösségi felhasználók esetében gyorsan nő.

• A biogáz-termelés és hasznosítás gyors növekedésé-re kell számítani ; bár a technológia beruházás-igénye nagy, a megtérülés jelentősen javulhat, ha az input oldalon az elmaradó hulladékártalmatlanítási költsége-ket, mint üzemviteli költségeket csökkentő tényezőket is figyelembe lehet venni. Vidéki településeken, vál-lalkozások esetében várható a technológia terjedése, ahol jelentős a saját hő- és áramigény, és indokolt a szigetüzem, de lehetséges az árameladás is.

• A napenergia hasznosításnak jelenleg a kollektoros változata indokolt akkor, ha meglevő hőellátó rend-szerek kiegészítő rendszereként telepítik azokat. A járulékos üzemmódban a napkollektorok gazdasági haszna egy ne nagyobb lehet, a földgáz ára tovább nő. A gazdasági számításnál ilyen esetben a kollek-tor-beruházás költségei a gázköltség-megtakarításon keresztül amortizálhatók

• A napelemek jövője attól függ, hogy beruházási költ-ségeik milyen mértékben csökkennek. Ma csak olyan elszigetelt fogyasztók esetében gazdaságosak, ahol az áramár és a fogyasztóhoz kiépítendő vezeték költségei együtt nagyobb fajlagos áramárat eredményeznének.

• A szélenergia hasznosítása jelenleg nagyobb teljesít-mények mellet lehet gazdaságos abban az esetben, ha vele párhuzamosan, és az üzemmenetet együtt szabá-lyozva azonos teljesítményű menetrendtartó áramter-melők is létesülne.

Während der vergleichenden Analyse war für uns be-wiesen :• Die energetische Ausnutzung der festen Biomasse ist

heute in der Bevölkerungs- kleingemeinschaftlichen- und kommunalen Wärmeproduktion schon billiger, als die Wärmeenergie-Produktion auf Gasbasis.

• Unter geeigneten Bedingungen ist die Verwendung der Wärmepumpe immer mehr begründet, besonders dann, wenn der nötige Strom aus der immer vorhan-denen Energie stammt. Der spezifische Investitions-anspruch ist aber vorläufig sehr hoch. Wegen der voraussichtlichen Wirkungen des Klimawechsels (es gibt immer größeren Anspruch an Abkühlung) erhöht sich schnell die Verbreitung der Wärmepumpe im Fall der Benutzer.

• Man muss mit dem schnellen Wachstum der Biogas-Produktion und der Biogas-Ausnutzung rechnen. Obwohl der Investitionsanspruch der Technologie sehr groß ist, der Umschlag kann bedeutend verbes-sern, wenn man auf der Input-Seite die ausfallenden Abfallkosten auch in Betracht ziehen kann. Auf den ländlichen Siedlungen, im Fall von Unternehmungen ist die Verbreitung der Technologie zu erwarten, wo der eigene Wärme- und Stromanspruch, der Inselbetrieb ist begründet, aber der Stromverkauf ist auch möglich.

• Die Ausnutzungsvariation mit Sonnenkollektor der Son-nenenergie ist heute begründet, wenn die vorhandenen Wärmeversorgungssysteme sie als Ergänzungssysteme installieren. Im beigefügten Betrieb kann der wirtschaft-liche Vorteil der Sonnenkollektoren immer größer sein, der Preis des Erdgases erhöht sich weiter. Bei der wirtschaftlichen Rechnung in diesem Fall können die Kosten der Kollektor-Investition durch Gaskostenerspa-rung amortisiert werden.

• Die Zukunft der Photovoltaik hängt davon ab, wie sich die Investitionskosten vermindern. Sie sind nur im Fall der abgesonderten Benutzer wirtschaftlich, wo der Strompreis und die Kosten der auszubauenden Leitung zusammen ergeben größeren spezifischen Strompreis.

• Die Ausnutzung der Windenergie kann heute bei größe-ren Leistungen wirtschaftlich sein.

Vergleichende Bewertung

42 43www.megujuloenergiaforras.netwww.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.net

Létesítmény Gazdasági jellemző Szélturbina Napelem NapkollektorSzilárd

biomasszaBiogáz Geotermia Hőszivattyú

Csal

ádi h

áz(1

20 m

2-ig

)

Beruházási igény

Megtérülés

Üzemeltetés

Változó költségek aránya

Fix költségek aránya

Élettartam

Közö

sség

i épü

let

(300

m2 f

ölöt

t)

Beruházási igény

Megtérülés

Üzemeltetés

Változó költségek aránya

Fix költségek aránya

Élettartam

Válla

lkoz

ás(1

000

m2 f

elet

t)

Beruházási igény

Megtérülés

Üzemeltetés

Változó költségek aránya

Fix költségek aránya

Élettartam

Lakó

közö

sség

(20

laká

s, v

idék

i tel

epül

és) Beruházási igény

Megtérülés

Üzemeltetés

Változó költségek aránya

Fix költségek aránya

Élettartam

Vidé

ki v

áros

rész

(100

laká

s fe

lett)

Beruházási igény

Megtérülés

Üzemeltetés

Változó költségek aránya

Fix költségek aránya

Élettartam

www.megujuloenergiaforras.net

felül : A biomassza energetikai hasznosításának értékelése • alul : jelmagyarázat

Megjegyzés : a szél- és napenergiát csak kiegészítõ-eseti energiahordozónak lehet tekinteni.

Gazdaságijellemző

Beruházási igény

nem

ért

elm

ezhe

tő

nagyon nagy nagy elfogadható kedvező igen kedvező

Megtérülés 20 év felett 15 év felett 10 éven belül 5 éven belül 2-3 éven belül

Üzemeltetésnagyon nagy műszaki infra-

struktúranagy műszaki infrastruktúra

elfogadható műszaki infra-

struktúrakis járulékos infrastruktúra

minimális infrastruktúra

igény

Változó költségek aránya

a gázüzemű rendszerek

sokszorosa

a gázüzemű rendszerek

többszöröse

a gázüzemű rendszerekhez

hasonló

a gázüzemű rendszereknél

olcsóbb

a gázüzemű rendszereknél

lényegesen olcsóbb

Fix költségek aránya

nagyon nagy nagy elfogadható kedvező igen kedvező

Élettartam nagyon rövid rövid megfelelő hosszú nagyon hosszú

ObjektWirtschaftlicheCharakteristik

Windturbine PhotovoltaikSonnen-kollektor

FesteBio masse

Biogas GeothermieWärmepumpe

Einf

amili

enha

us(b

is 1

20 m

2)

Investitionsanspruch

Umschlag

Betätigung

Das Verhältnisder veränderlichen Kosten

Verhältnis der Fixkosten

Standzeit

Gem

eins

chaf

tsba

u(ü

ber 3

00 m

2 )

Investitionsanspruch

Umschlag

Betätigung

Das Verhältnisder veränderlichen Kosten

Verhältnis der Fixkosten

Standzeit

Unt

erne

hmun

g(ü

ber 1

000

m2)

Investitionsanspruch

Umschlag

Betätigung

Das Verhältnisder veränderlichen Kosten

Verhältnis der Fixkosten

Standzeit

Woh

ngem

eins

chaf

t (2

0 W

ohnu

ngen

; län

dlic

he

Sied

lung

)

Investitionsanspruch

Umschlag

Betätigung

Das Verhältnisder veränderlichen Kosten

Verhältnis der Fixkosten

Standzeit

Länd

liche

r Sta

dtte

il(ü

ber 1

00 W

ohnu

ngen

)

Investitionsanspruch

Umschlag

Betätigung

Das Verhältnisder veränderlichen Kosten

Verhältnis der Fixkosten

Standzeit

Bezeichnung wirtschaftliche Charakteristik

Investitionsan-spruch

Nic

ht e

rklä

rbar

sehr groß groß annehmbar günstig sehr günstig

Umschlag über 20 Jahren über 15 Jahren innerhalb von 10 Jahren innerhalb von 5 Jahren innerhalb von 2-3 Jahren

Betätigungsehr große technische

Infrastruktur

große technische Infra-

struktur

annehmbare technische

Infrastruktur

kleine beigefügte

Infrastruktur

minimaler

Infrastrukturanspruch

Das Verhältnisder veränderlichen Kosten

das Vielfache der

gasbetriebenen Systeme

das Vielfache der

gasbetriebenen Systeme

ähnlich wie bei gasbetrie-

benen Systemen

billiger als die gasbetrie-

benen Systeme

viel billiger als die gasbe-

triebenen Systeme

Verhältnis der Fixkosten

Sehr groß groß annehmbar günstig sehr günstig

Standzeit sehr kurz kurz gut lang sehr lang

oben : Die Bewertung der energetischen Ausnutzung der Biomasse • unten : Zeichenerklärung

Bemerkung : die Wind- und Sonnenenergie können nur als Ersatz-eventueller Energieträger betrachtet werden.

44 45

A megújuló energiák hasznosítását illetően hosszabb távon, és az EU-ban viszonylag áttekinthető kép alakult ki. Eldöntöttnek tekinthető, hogy a 2015-től erősödő energiaimporttal szembenéző Európa • az energia-ellátásbiztonság érdekében növeli a meg-

újulók felhasználásának arányát,• a klímaváltozás megelőzése érdekében csökkenti a

CO2 emissziót• a biomasszák energetikai hasznosítását részesítik

előnyben, mert - a mezőgazdasági melléktermékek energetikai

hasznosítása közvetlen gazdasági előnyökkel is jár,

- a feleslegessé (élelmiszer túltermelés) vált szántóterületeken energianövényeket kívánnak termeszteni,

- a hulladékgazdálkodásból származó szer-ves-anyagokból energia (biogáz) előállításával környezetvédelmi célokat is szolgálnak,

• a megújulók hasznosításával a vidékfejlesztést is szol-gálják

• a megújulók elterjesztése munkahelyteremtést is szolgál. Magyarországon elvileg az előbbiekkel azonos szem-pontok érvényesítése lenne indokolt, de hosszú távú hazai energiakoncepció hiányában az elképzelések viszonylag gyakran változnak, és gyakran politikai, szoci-álpolitikai szempontok is hatnak (pl. a korábban torzított gázár). Hosszabb távon, Magyarországon is a természeti-, a környezetvédelmi- és a gazdasági hatások érvényesül-nek. A természeti hatások közé tartoznak : a földrajzi, a geo-lógiai, és a klimatikus meghatározók. Ezek alapján a legnagyobb potenciállal a biomassza rendelkezik, melynek elsőleges biomassza-bázisa újra értékelendő, a harmadlagos biomassza-bázis a hulla-dékbázis bővülésével folyamatosan nő. A biomassza-bázis a hagyományos fabázist illetően ismert, hosszabb távon is mintegy 60 PJ / év a várható. A fajlagos energiaár fából a gázár reálissá tételével kedvezően változott, és a jövőben a gázár folyamatos növekedése mellett egyre kedvezőbb. A fafelhasználással a kisebb közösségi és a kogenerációs távhőszolgáltatásban számolhatunk, ahol a beruházás megtérülési rátája 4-7 év. A fa mellett a lignocellulóz-bázis kétféleképpen növe-kedhet.• A mezőgazdaságból felszabaduló és ugaroltatott terü-

leteken energianövényeket termesztenek. A közel 600

Tendenciák, perspektívák

000 ha-on 60-100 PJ / év energiahozam is elérhető. Az, hogy a lignocellulózoknak melyik változata lesz a meg-határozó attól függ, hogy a biohajtóanyagok termelése melyen mértékben nő. Jelentős biohajtóanyag-terme-lés esetén a melléktermék kukorica / napraforgó szárral kell számolni. Ezen anyagok tüzeléstechnikája még nem kiforrott. Ha a bio-hajtóanyagok előretörése sze-rényebb mértékű lesz, az energianövények (faültetvé-nyek, energianád, energiafű) terjedhetnek. A faültet-vények és az energianád-ültetvények technológiája és anyaguk hasznosítása már megoldott. Az energetikai ültetvények létesítéséhez és üzemeltetéséhez a hazai és EU-s támogatások rendelkezésre állnak, gazda-ságosságuk egyértelmű. Az energetikai ültetvények megtérülési mutatja 3-8 év (az igénybe vett támogatá-sok mértékétől függően). A technológia elterjedését az gátolja, hogy a biomassza-termesztési és hasznosítási integrációk létrehozásának jogi és politikai infrastruktú-rája még nem alakult ki. Hosszabb távon a termesztett biomasszák távhő- és közösségi hőszolgáltatásánál lesz gazdaságos. A távhőszolgáltatásban az egység-nyi hő előállítása már jelenleg is 20-25 %-kal olcsóbb a gázfelhasználással szemben.

• a szerves hulladékok (kommunális, szennyvíztisztítás, trágyakezelés) jelentik a jövőbeni biomassza-bázis legjelentősebb részét. A szerves hulladékokat minden-képpen ártalmatlanítani (vagy a szántóföldre kijuttatás előtt a trágyákat, szennyvíziszapokat sterilizálni) kell, aminek nagyon korszerű, de beruházás-igényes meg-oldása a biogáztermelés. Magyarországon a biogáz-termelés energetikai szempontok alapján értékelik, ezért a megtérülés csak áramtermelés esetén 12-15 év, áramtermelés és hőhasznosítás esetén 7-10 év. Az EU más tagországaiban (Pl. Ausztria) figyelembe veszik a környezetvédelmi hasznokat és a hulladékok ártalmat-lanításával kapcsolatos költségmegtakarítást is, ezért gyors ütemben terjednek a 40 -100 kW teljesítményű biogáztelepek is, melyek sziget- vagy hibrid üzemben áramtermelést, fűtést biztosítanak a hulladéktulajdo-nosok számára. A gépesítés gazdaságosságának biz-tosításához szövetkezetekbe tömörülnek. Ez Magyar-országon is követendő megoldás lehet, egyértelműen gazdaságos.

A környezeti hő hasznosítása lehet a másik fontos megújulós technológia Magyarországon. Ez gyakor-latilag a hőszivattyú alkalmazását jelenti, és talajhős, levegős, talajvizes, valamint kombinált változataik ismertek. A fajlagos beruházási igény ugyan jelentős, de a növekvő gázárak mellett a hőtermelésben előbb utóbb 10 év alatti megtérüléssel számolhatunk. További előny érhető el a fűtő / hűtő rendszerek alkalmazásával, amikor a nyári lakás (létesítmény) hűtés is megoldható. Ez az utóbbi lehetőség a klímaváltozás kapcsán egyre nagyobb előnyt jelenthet. A hőszivattyúk gazdaságos-sága nagymértékben függ a felhasznált villamos energia árától, ezért hosszabb távon a megújulókkal előállított áram felhasználására kell törekedni. Ez pl. a napenergiás stirling-motorokkal, biogázmotorokkal, stb. megoldható. A hőszivattyúk megtérülési rátája a választott műszaki megoldástól függően 7-15 év. A földhőhasznosítás –annak ellenére, hogy a bio-massza-bázis mellett a legnagyobb mértékű- környe-

Tendenzen, Perspektiven Im Bereich der Ausnutzung der erneuerbare Energien gibt es in der EU ein übersichtliches Bild. Von 2015 hat Europa einen verstärkenden Energieimport. Europa• steigert das Verhältnis der Ausnutzung der erneuerbare

Energien im Interesse der Energieversorgungssicher-heit

• vrmindert die CO2 Emission im Interesse der Vorbeu-gung des Klimawechsels

• bevorzugt die energetische Ausnutzung der Biomas-sen, denn

- die energetische Ausnutzung der landwirtschaft-lichen Nebenprodukte hat auch direkte wirt-schaftliche Vorteile

- auf überflüssigen Ackerflächen (Lebensmit-tel-Überproduktion) will man Energiepflanzen anbauen

- man hat auch Umweltschutz-Zwecke mit der Produktion der Energie (Biogas) aus organischen Stoffen, die aus der Abfallwirtschaft stammen

• entwickelt das Land auch mit der Ausnutzung der erneuerbare Energien

• die Verbreitung der erneuerbare Energien schafft auch Arbeitsstellen

Auch in Ungarn wäre die Gültigmachung solcher Gesichtspunkte begründet, aber es gibt bei uns keine langfristige Energiekonzeption, die Vorstellungen ändern sich relativ oft, und oft wirken auch politische, sozialpoli-tische Gesichtspunkte (z.B. der früher verzerrte Gaspreis) Auch in Ungarn gelangen die Natur-, Umweltschutz-, und wirtschaftlichen Wirkungen. Die Naturwirkungen sind : die geographischen, geologischen, klimatischen Charakteristiken. Auf Grund dieser hat die Biomasse den größten Potential, die primäre Biomassen-Basis ist wieder zu bewerten, die tertiäre Biomassen-Basis wächst stän-dig mit der Erweiterung der Abfallbasis. Die Biomassen-Basis ist im Zusammenhang mit der Holzbasis bekannt, 60 PJ / Jahr ist zu erwarten. Der spezifische Strompreis hat sich günstig verändert, und ist in der Zukunft immer günstiger. Mit der Holzausnutzung können wir in der gemeinschaftlichen Fernheizung rechnen. Der Umschlag der Investition ist 4-7 Jahr. Die Lignozellulosen-Basis kann auf zweierlei Arten wachsen :• Auf den Ackerfeldern werden Energiepflanzen ge-

pflanzt. Es kann auf fast 600000 ha ein Energieertrag von 60-100 PJ / Jahr auch erreichbar. Ob welche Variati-on der Lignozellulosen bestimmend wird, hängt davon

ab, wie die Produktion der Betriebstoffe wächst. Im Fall von großer Biobetriebstoff-Produktion muss man mit dem Nebenprodukt Maishalm und Sonnenblumenhalm rechnen. Die Feuerungstechnik dieser Stoffe ist noch nicht reif. Wenn der Vorstoß der Bio-Betriebstoffe nicht so groß wird, können sich die Energiepflanzen verbrei-ten. (Baumpflanzungen, Energieschilf, Energiegras) Die Technologie der Baumpflanzungen und Energie-schilf-Pflanzungen und die Ausnutzung ihrer Stoffe sind schon gelöst. Für energetische Pflanzungen, und für ihre Betätigung stehen die inländischen Unterstüt-zungen und die Unterstützungen der EU schon zur Verfügung, ihre Wirtschaftlichkeit ist eindeutig. Der Um-schlag der energetischen Pflanzungen ist 3-8 Jahre. (es hängt von den Unterstützungen ab) Die Verbreitung der Technologie verhindert, dass die politische und rechtliche Infrastruktur der Produktions- und Ausnut-zungsintegrationen der Biomasse noch nicht fertig ist. Es wird später wirtschaftlich bei der Fernheizung, bei der gemeinschaftlichen Wärmeversorgung der Biomas-sen. In der Fernwärmeversorgung ist die Produktion der Wärme heute auch schon 20-25 % billiger als in der Gasausnutzung.

• Die organischen Abfälle (kommunale Abwasserreini-gung Düngerbehandlung) bedeuten den größten Teil der zukünftigen Biomassenbasis. Die organischen Abfälle müssen auf jeden Fall unschädlich gemacht werden, (oder Dünger und Abwasserschlamm müssen sterilisiert werden). Eine sehr moderne Lösung ist die Biogas-Produktion, aber sie braucht viel Investition. In Ungarn wird die Biogas-Produktion auf Grund ener-getischer Gesichtspunkte bewertet, deshalb ist der Umschlag im Fall von der nur Stromproduktion 12-15 Jahre, im Fall von der Stromproduktion und Wärmeaus-nutzung 7-10 Jahre. In den anderen Mitgliedsstaaten der EU (z.B. Österreich) werden auch Umweltschutz-vorteile und die Kostenersparung in Betracht gezogen, deshalb verbreiten sich schnell die Biogasanlagen mit der Leistung von 40-100 kW, die für Abfallbesitzer im Insel-, oder Hybridbetrieb Strom und Heizung sichern. Sie bilden Genossenschaften, um die Wirtschaftlichkeit der Automatisierung zu sichern. Das ist auch in Ungarn eine gute Lösung, sie ist eindeutig wirtschaftlich.

Die andere wichtige immer vorhandene Technologie in Ungarn kann die Ausnutzung der Umweltwärme sein. Das bedeutet praktisch die Verwendung der Wärme-pumpe, und es gibt mehrere bekannte Variationen : die Wärmepumpe mit Bodenwärme, mit Luft, mit Grundwas-ser und die Kombinierte Variation. Der spezielle Inves-titionsanspruch ist bedeutend, aber wir können neben erhöhenden Gaspreisen in der Wärmeproduktion bald mit dem Umschlag unter 10 Jahren rechnen. Weiteren Vorteil kann mit der Verwendung der Heizungs- und Abkühlungs-systeme erreicht werden, wo auch die Kühlung der Som-merwohnung lösbar ist. Diese Lösung kann im Zusam-menhang mit dem Klimawechsel einen immer größeren Vorteil bedeuten. Die Wirtschaftlichkeit der Wärmepum-pen hängt vom Preis des verwendeten Stromes, deshalb muss man für längere Zeit nach der Verwendung des mit erneuerbare Energien produzierten Stromes streben. Das ist lösbar mit Stirling-Motoren mit Sonnenenergie, mit Biogas-Motoren, usw. Der Umschlag der Wärmepumpen

www.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.netwww.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.net

46 47

zetvédelmi okokból, és a víz-visszasajtolás energia- és költségigényessége miatt várhatóan lassabban fejlődik. Igazán gazdaságos megoldás a többlépcsős (energia-termelés-épületfűtés-balneológia-mezőgazdasági járulé-kos fűtés) energiahasznosítás esetében jelentkezik. Ilyen esetben beruházók integrációjára és az üzemeltetés spe-ciális összehangolására van szükség. Az esetleges megújuló energiák (nap, szél) haszno-sítása az energia nem folyamatos rendelkezésre állása miatt bonyolult, ma még nem gazdaságos. A hálózatra termelő szélfarmok által termelt áram az indokolatlan mértékű támogatások miatt ma az üzemel-tetők számára hasznot hoz, az áram ára viszont nagyon magas. Jelenleg a kis szélturbinák használata lenne indo-kolt, szigetüzemben, energiatárolással. A szélfarmok létesítésének Magyarországon is előfeltétele lenne az energiatárolás, ami csak úgy oldható meg, ha megfelelő kapacitású tározós / szivattyús vízerőművet építenek, és azt egy rendszerben vezérlik a szélerőművekkel. Hason-lóan jó megoldás lehet a szélturbinák és a biogáztelepek kapcsolt üzemeltetése is. A napenergia hasznosítása Magyarországon jelenleg szigetüzemben, vagy hibrid üzemben képzelhető el. • A villamosenergia-termelés csak kis teljesítmények

mellett és szigetüzemben tekinthető gazdaságosnak, abban az esetben, ha az áramhoz jutás jelentős háló-zatbővítést tenne szükségessé. A megtérülés a kiépített hálózatról nyert árammal szemben ma 15-25 év.

• A hőtermelés kollektorokkal megoldható, he csak időszakos hőhasznosítás esetében gazdaságos. Lakások teljes éves hőellátásához csak nagyon nagy hőtárolóval (100-120 m3-es bojler) lehet elégséges a napenergia (és csak passzív napenergiás házak esetében), egyébként a hagyományos energiaellá-tást is ki kell építeni. Jó megoldás lehet a bioszolár rendszer, amelynél az energiaellátás folytonos bázisa

a biomassza. Ez esetben pl. egy igen változó hő-igényt kielégítő fűtőműben jól összehangolható a téli hő+HMV szolgáltatás és a nyári csak HMV szolgálta-tás az alkalmazott rendszerek értelemszerű terhelése mellett. Ilyen megoldások már 4-7 év alatt is megté-rülhetnek, lés a gázból termelt hővel szemben a hőár olcsóbb is lehet.

17. ábra Abbildung 17.

1 kW villamosenergia költsége Euro centben Kosten für 1 kW Energie in Eurocent

ist 7-15 Jahre, er hängt von der gewählten technischen Lösung. Die Ausnutzung der Bodenwärme entwickelt sich lang-samer, denn die Zurückpressung des Wassers braucht viel Energie. Die richtig wirtschaftliche Lösung ist die mehrstufige Energieausnutzung : Energieproduktion -Ge-bäudeheizung- Balneologie- landwirtschaftliche Heizung. In diesem Fall braucht man die Integration der Investoren und die spezielle Zusammenstimmung der Betätigung. Die Ausnutzung der erneuerbare Energien (Sonne, Wind) ist kompliziert, heute noch nicht wirtschaftlich, denn sie stehen nicht ständig zur Verfügung. Der Strom, der durch Windanlagen produziert wird, bringt den Betrie-bern Profit, denn die Unterstützungen unbegründet hoch sind, aber der Peis des Stromes ist sehr hoch. Heute wäre die Verwendung von kleinen Windturbinen begründet, im Inselbetrieb, mit Energiespeicherung. Auch in Ungarn wäre die Energiespeicherung die Vorbedin-gung für Windanlagen, aber das kann nur so gelöst werden, wenn Wasserkraftwerk mit geeigneter Kapazität, mit Speicher und mit Pumpe gebaut wird, und sie wird in einem System mit Windkraftwerken gesteuert. Eine ähnlich gute Lösung kann die geknüpfte Betätigung der Windturbinen und der Biogasanlagen sein. Die Ausnutzung der Sonnenenergie ist heute in Ungarn im Inselbetrieb oder im Hybridbetrieb vorstellbar. • Die Stromproduktion ist nur neben kleinen Leistungen

und im Inselbetrieb wirtschaftlich, in dem Fall, wenn das Stromgewinnen große Netzverbreitung brauchen würde. Der Umschlag ist heute im Gegensatz zum Strom aus dem ausgebautem Netz 15-25 Jahre.

• Die Wärmeproduktion ist mit Kollektoren lösbar, aber sie ist nur im Fall der eventuellen Wärmeausnutzung wirtschaftlich. Zur vollen ganzjährigen Wärmeversor-gung der Wohnungen wäre die Sonnenenergie nur mit einem sehr großen Wärmespeicher (100-120 m3 Boiler) genügend, und nur im Fall von Häusern mit passiver

Sonnenenergie. Sonst muss auch die traditionelle Ener-gieversorgung ausgebaut werden. Eine gute Lösung kann das Biosolar-System sein, wo die Biomasse die ständige Basis der Energieversorgung ist. In diesem Fall ist im guten Heizwerk die winterliche und die sommerliche Wärmeversorgung gut zusammenzustim-men, neben der sinnvollen Belastung der angewandten Systeme. Solche Lösungen haben schon 4-7 Jahre Umschlag, und der Preis der Wärme kann auch nied-riger sein, im Gegensatz zur Wärme, die aus dem Gas produziert wurde.

www.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.netwww.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.net

0 2 4 6 8 10Eurocent

D

C

B

A

A Szélerõmû

B Gázerõmû

C Szénerõmû

D Atomerõmû

A Windkraftwerk

B Gaskraftwerk

C Kohlenkraftwerk

D Kernkraftwerk

48

Irodalomjegyzék

www.megujuloenergiaforras.net www.megujuloenergiaforras.net

Literaturverzeichnis1. Komlós F. A hőszivattyú (2007)

http : / / www.mee.hu / elszam0710.php2. Komlós F. Igény a hőszivattyúra (2007)

http : / / klima.kvvm.hu / index.php ?id=48 http : / / klima.kvvm.hu / index.php ?id=143. Barótfi I. (szerk) : Energetikusok kézikönyve. (M.K. Bp. 2005)4. EWEA, Európa Szélerőmű Kapacitása5. Naplopó Kft. Napenergia, napkollektorok

http : / / www.naplopo.hu / letoltes.html6. Vízenergia.

http : / / microhydropower.net / nl / roermondeci.php7. Marosvölgyi B. (2002.) : Biomassza hasznosítás I. Egyetemi jegyzet. SZIE Európai Tanulmányok Központja. Al-

ternatív energetikai Szakértői Szak8. Agrárgazdasági Kutató Intézet (2006.) : „Bioenergia : A rendelkezésre álló biomassza forrásra és

felhasználására vonatkozó statisztikai adatgyűjtés módszertanának fejlesztése az EU új tagállamaiban”9. EIONET Data Dictionary,

http : / / dd.eionet.europa.eu 10. UNFCCC / CCNUCC (United Nations Framework Convention on Climate Change / Convention-cadre des Na-

tions Unies sur les changements climatiques) C DM – Executive Board, EB 20 Report, Annex 8 : CLARIFICA-TIONS ON DEFINITION OF BIOMASS AND CONSIDERATION OF CHANGES IN CARBON POOLS DUE TO A CDM PROJECT ACTIVITY. A. Definition of biomass

11. European Environemntal Agency’s dataservice, http : / / dataservice.eea.eu.int12. ENERGY.EU. EUROPE’S ENERGY PORTAL. Energy Dictionary.

http : / / www.energy.eu 13. CEN / TS 14588 :2003. Solid biofuels – Terminology, definitions and descriptions. European Committee

for Standardization, 2003.14. CEN / TS 14961 :2005. Solid biofuels – Fuel specifications and classes. European Committee for

Standardization, 2005.15. Bai A. (Szerk.) : A biomassza felhasználása. Szaktudás Kiadó Ház, Budapest. 2002.