Ugrás a tartalomhoz

Energetika – Energiamenedzsment

Dr. Benkő Zsolt István, Dr. Pitrik József (2011)

9. fejezet - Centralizált és decentralizált energetikai rendszerek és együttműködésük

9. fejezet - Centralizált és decentralizált energetikai rendszerek és együttműködésük

A 7–8. fejezetekben vázlatosan bemutattuk – történeti aspektust is érintve – a legfontosabb (nem megújuló) prímér energiaforrásokat, ezek keletkezésének és felhasználásának legfontosabb területeit, valamint azokat a berendezéseket, amelyekben ezeket átalakíthatjuk igényünknek megfelelően. A bemutatott rendszerek hőtermelő berendezések, amelyek – mérsékelt égövi – életünk meghatározó eszközei. Az energiatermelés az energiafelhasználás igényeit „szolgálja”, az összes energiaszükséglet 60–70%-át adja a hőfejlesztés.

Hővé való átalakítás módszerei[63]

Természeti hő közvetlen hasznosítása

A Nap energiájának Föld felszínen számítható átlagos besugárzási teljesítmény­sűrűsége: 150 W/m2. A sugárzó energia közvetlen hőhasznosítására csak kis be­ren­dezésekben van lehetőség, mert az energiasűrűség rendkívül kicsi. Elsősorban szárításra, aszalásra, fóliasátorban, üvegházban és építményekben hasznosítható (9.1. kép). A hő nagy felületekről való koncentrálása jelenleg csak kísérleti stá­dium­ban van. Ennek ellenére a Nap energiájának hasznosítása egyre inkább a középpontba kerül. Olyan berendezések létesítésére kell törekednünk, melyek versenyképesek a nem megújuló energiák hasznosításával.

Hazánkban a napenergia hőként való hasznosításának egyik fő területe – az üvegházhatás hasznosításával – a fóliasátras termelés. A látható sugárzás bejut a sá­tortérbe és ott a talajról, a fólia felületéről és a növényekről hősugarak formá­já­ban verődik vissza, közben felmelegíti a légteret. Üvegházak esetén további ener­giahasznosítási lehetőségek és technológiai megoldások is lehetségesek (9.2. kép).

Ugyanezt a jelenséget használja fel a napkollektor, amely segítségével hasz­ná­lati melegvizet (HMV) lehet előállítani és átmeneti időszakban fűteni lehet. Kiala­kí­tásai közül a legismertebb síkkollektor és vákumcsöves kollektor (9.3– 9.4. képek).

9.1. ábra - Kerti aszaló berendezés

Kerti aszaló berendezés


9.2. ábra - Üvegház energia ellátása és felhasználása

Üvegház energia ellátása és felhasználása


9.3. ábra - Síkkollektor modell mérőeszközökkel

Síkkollektor modell mérőeszközökkel


9.4. ábra - Vákumcsöves napkollektor: Hortobágyi Nemzeti Park Látogatóközpont

Vákumcsöves napkollektor: Hortobágyi Nemzeti Park Látogatóközpont


A Földkéreg geotermikus energiája a földkéreg és a földköpeny radioaktív bomláshőjéből (60%), a felső köpeny kris­tályosodási folyamataiból (10%) és a mag­ban lezajló kémiai folyamatokból (30%) ered. Az átlagosan figyelembe ve­hető hőmérsékleti gradiens kontinens átlaga 3 °c/100 m, hazánkban: 5 °c/100 m. A hőfluxus értéke: 0,09–0,1 W/m2, illetve 0,062 W/m2. Ennek a hatalmas ener­giának csak a koncentrált részét (termálhő) tudjuk hő formában hasznosítani.

A két természetes erőforrás együtt nem éri el az 1% hasznosítást az összes energiához viszonyítva. Az utóbbi időszakban jelentős műszaki fejlesztések történtek a megújuló energiák hasznosítására. A 9.1. ábra a termálvíz hőhasznosításának két lehetőségét szemlélteti.

9.5. ábra - Termálvíz hőhasznosításának két megoldása

Termálvíz hőhasznosításának két megoldása


Tüzelőanyag égetése, a hő hasznosítása

A termikus energiaátalakítás legegyszerűbb módszere a tüzelőanyag elégetése és a keletkezett hő közvetlen, vagy hőhordozó közvetítésével való hasznosítása. A prímér energiaforrás: tűzifa, szén, kőolaj származékok, hulladék. Az előállítás főbb berendezései: tüzelőberendezések, külső és belsőégésű motorok. A hőhordozó lehet: levegő, víz, gőz, gáz, speciális folyadék, … Az összes felhasznált hő ~87%-át ezzel a módszerrel állítjuk elő.

Nukleáris hőfejlesztés és a hő hasznosítása[64]

A hő előállításának legkellemesebb módja, a villamos energiából való hőnyerés. A villamos hőfejlesztés történhet: ellenállásfűtéssel, ív képzéssel, indukciós elven, infravörös sugárzással, mikrohullám alkalmazásával, lézeres hőközléssel.

Az utóbbi évtizedben egyre jobban terjed a hőszivattyú alkalmazása. A talajban, vízben, vagy levegőben tárolt hőt a hőszivattyú segítségével magasabb hőfokszintre emeljük villamos energia bevezetésével (9.3. ábra). A két eljárással az összes felhasznált hő ~1%-át tudjuk előállítani.

9.6. ábra - Hőszivattyú működésének elve

Hőszivattyú működésének elve




[63] Vajda György: Energiapolitika. Magyar Tudományos Akadémia, 2001. pp. 16–39.

[64] Bernhard Bröcker: SH atlasz, Atomfizika. Springer–Verlag, Budapest, 1995. pp. 202–223.