(alcím: A villamosenergia hajtású hőszivattyúk és a villamosenergia-ellátás helyzete)

A korszerű és épületfizikailag jól megépített épületek fűtésére a korábbi fűtési hőmérséklet-szinteknél alacsonyabb hőmérséklet-szinteken is létesíthetünk fűtéseket. Ilyen fűtési rendszerek pl. a fal-, padló-, mennyezetfűtések, vagy a növelt felületű radiátoros hőleadókkal tervezett központi fűtések. A hőforrás oldal egyik legfontosabb jellemzője annak rendelkezésre állása a helyszínen, illetve az energia költsége.

Sok esetben a hőszivattyú a legalkalmasabb berendezés a hőellátásra már közvetlenül nem alkalmas, ún. hulladékhő felhasználásra. Ez a készülék mechanikai munka befektetése árán magasabb hőmérséklet-szintre emeli a kishőmérsékletű, sokszor korábban fel nem használt hőhordozót. Legtöbbször a kompresszoros, gőzközegű berendezést alkalmazzuk erre a célra, amelynek legelterjedtebb fajtája a villamos hajtású kompresszoros gép.

Az energetikai jellemző a fűtési tényező. (COP)

(képlet)

Fontos mérőszám a fajlagos villamosenergia- felhasználás, amelyet a villamos áram erőművi előállításával kapcsolatban kell vizsgálni:

(képlet)

Alapvető összefüggés áll fenn a hőszivattyú üzemének fajlagos tüzelőhő felhasználása és a fűtési tényező között. Fontos mutató a hőszivattyú üzemének fajlagos tüzelőhő felhasználása, amit a következő, 1. ábra mutat (villamosenergia-üzem).

Az ábrán látható, hogy a villamos energiával hajtott hőszivattyú akkor működik megfelelő hatékonysággal, ha a villamos áramot előállító erőmű hatásfoka magas, és nagy a hőszivatytyú fűtési tényezője. (A villamos energiát szolgáltató hálózat hálózati vesztesége is rontja a viszonyokat.) Ám a villamos áram felhasználása mellett szól, hogy az általában mindig adott a helyszínen.

Magyarországon a villamos áram jelentős hányadát hőerőművekben, főleg (import) földgáz bázison állították elő, ezért általában nem gazdaságos az alacsony hőerőművi hatásfokkal termelt áramot hálózatból véve, hőszivattyúk hajtására felhasználni. A környező országokból importált áramot elavult, rossz hatásfokú, széntüzelésű hőerőműveken állítják elő, és jelenleg igen olcsón jutunk hozzá.

Erőművi fejlesztések – kérdőjelek

Egyre égetőbb és sürgetően eldöntendő feladat a hazai erőműpark megújításának közép- és hosszútávú tervezése. Hármas célt kell követni: a fenntarthatóság, a versenyképesség és az ellátásbiztonság. Tarthatatlan a jelenlegi villamosenergia import, ami már a 40 %-ot is megközelíti. Ez önmagában is felveti az ország függetlenségének kérdését.

A MAVIR elemzése szerint a jelenleg beépített erőművi teljesítmények 2027-re kb. 5800 MW-ra csökkennek. Ebben a nagyerőművek részaránya 4358 MW lesz.

A villamosenergia-igények folyamatos növekedése várható az ipar, a lakosság (klímatechnika) igénynövekedése által is. Várhatóan több mint 5000 MW új erőművi kapacitásra lesz szükség 2030-ra.

A jelenlegi földgáz függőség csökkentése erőművi vonalon lényegében elkezdődött; de ennek éppen az import villamosenergia nagyságrendje, mint rossz megoldás adja a tarthatatlanságát. Az alaperőművi szükséglet az egyik legfontosabb, sürgetően megoldandó beruházási feladat. 2030- ra ez a szükséglet elérheti a 8000 MWot, és ennek egyetlen ésszerű megoldása az atomerőművi bővítés: 2x1200 MW, és az ezt kiegészítő még 1300 MW esetleges gáz-gőzerőmű létesítése. A földgáz árának várható csökkenésével a kombinált ciklusú erőművek 50% feletti hatásfoka a hőszivattyús üzem szempontjából kedvező változást hozhat. Magyarország stratégiai előnye a földgáztározó kapacitás megléte, de számolhatunk a lakossági gázfogyasztás további csökkenésével is. Gázfüggőségünket tovább csökkentené az épületek épületfizikai javítása utáni esetleges villamos és hőszivattyús fűtés, HMV-készítés elterjedése is. A földgázárak csökkenésére is van remény. Európa számára: LNG-szállítmányokkal, orosz gázkínálattal, esetleges török- áramlat gázvezeték távlati működésével, tranzit-szerepünkkel.

A kiserőművi fejlesztések

A megújuló energiák (napenergia, geotermális energia, esetlegesen a szélenergia) hasznosításánaknövekedésével 2030-ra kb. 1500 MW beépített teljesítményt lehet figyelembe venni. Elsősorban az állami támogatásokra alapozva lehet reménykedni, nem a német példákat követve.

Hulladékégető erőművi beruházásokra is gondolni lehet, villamos energia előállításával, erősen decentralizálva az ország több településén.

Végül nem mondhatunk le véglegesen a korábbi években jól működő gázmotoros kiserőművek újbóli üzemeltetéséről sem, ha rendeződik a megtermelt villamos áram átvételének jelenlegi ellentmondásos rendszere. Fontos lenne az átvételi árak növelése. Perspektivikus fejlesztéseket lehet elképzelni a mikro-gázturbinák elterjedésével.

Különleges adottságunk a hazai geotermális kutak, mint gázos kutak metángázának leválasztása (nagy gázhozamú kutak), és az így kapott metángázzal helyi áramtermelés létesítése. A metángáz szabadba engedése súlyos vétség, az üvegház hatás szempontjából is. Nehezebb feladat a hőhasznosítások hozzárendelése, főleg nyári időszakban (3. ábra).

A hévízrendszerek lefűtött vizére sok esetben lehetne hőszivattyús hasznosítást, energia-növelést illeszteni, legalább fűtési idényben.

A Paks II. erőművi bővítés lényege

A XXI. század civilizációs fejlődése mindenképpen a villamosenergia felhasználásának kiterjesztésére mutat: ipari fejlődés, közlekedés, épületfűtések, technológiai folyamatok irányítása, hőszivattyúk elterjedése.

Ebben a sorban fontos helye van a hőszivattyús energianemesítésnek is, főleg, ha a fejlesztések két iránya megvalósul. Ezek: hazai hőszivattyú gyártás és a villamosenergia elérhető áron történő beszerzése. Az épületek kishőmérsékletű fűtésének lehetőségi feltétele azok épületfizikai javításával evidencia a jövőre nézve. Várhatóan tovább növekszik az egy főre jutó villamosenergia-fogyasztás, ha a villamos hőszivattyúk elterjedése hazánkban megindul. Ehhez persze állami villamosenergia elszámolási ösztönző is szükséges éppen a hőszivattyúk működtetéséhez (geo-tarifa).

Igen meghatározó tehát az erőművi energiaforrás, mint alaperőművi beruházás. A már most szükséges – gyenge hatásfokú – régi erőművek kb. 4000 MW kapacitás kiesése után, a szükséges 5000 MW új erőművi beépített teljesítményhez képest a Paks II. bővítés 2400 MW teljesítménye még nem is oldja meg a kialakult hiányt. És a régi paksi blokkok 2032- től fokozatosan kiesnek a rendszerből.

Rövid, néhány évnyi párhuzamos atomerőművi átfedés lesz a régi és új blokkok üzemében, ami kb. 57%-os nukleáris termelést jelenthet a rendszerben.

Paks II. beruházásának eldöntése tehát szakmailag vitathatatlan, és az egyéb, gazdaságossági, energiafüggetlenedési, biztonsági szempontok szerint is messze a legjobb választás volt, ezenkívül hazai tulajdonban lesz az erőmű.

További villamos erőművi építések középtávon

A villamosenergia importja tarthatatlan szintet ért el az elmúlt évek során. Erre nem alapozható egy ország energetikai fejlesztése. 2017 első hónapjaiban az áramimportunk elérte az egy Paks nagyságrendű teljesítményt (2000-2200 MW). A felhasználási igények évente 1-1,5%-os növekedést mutatnak, és a bruttó csúcsterhelés elérheti a 8000 MW-ot.

Nem egyszerű – állami – feladat az erőmű beruházás és annak tervezhetősége, az erőmű típusok kiválasztása. Nem lehet egyoldalúan a megújuló energiára alapozni a fejlesztéseket. Változatlanul a fosszilis, főleg földgáz bázisú erőművekre lehet gondolni, mégpedig 50% feletti erőművi hatásfokkal.

Természetesen magántőkével, kisebb erőművek létesítésével is számolhatunk, és itt a megújulók jöhetnek számításba, de a széntüzelésű erőmű sem kizárható, ha az korszerű és jó hatásfokú.

A jövő – kisebb teljesítményekkel számolva – a decentralizált erőműveké, közel a hő- és villamos áram-fogyasztókhoz. Egyúttal, és ezzel párhuzamosan felvetődik a távfűtés és távhűtés jövőjének kérdése. Termodinamikailag a távhő fejlesztés és a decentralizált hő- és áramtermelés szorosan összefügg.

Adott tehát a fejlesztések elméleti örvénylése, a feladat többszörösen összetett, és az idő sürgetően kevés.

Irodalomjegyzék:

[1] Fenntartható energiagazdálkodás és környezetvédelem; Budapesti Műszaki és gazdaságtudományi Egyetem Környezetgazdaságtan és Jog tanszék, Budapest, 2000. ISBN 963-421-553-X;

[2] Büki Gergely: Energiarendszerek jellemzői és auditálása, PI Innovációs Kft. Szenten;

[3] Gerse Károly: Regionális piacok, importforrások, kapacitásigény; MMK Kiadás 2013. Magyar Energetika, 2016. VI. szám.