Ugrás a tartalomhoz Lépj a menübe
 


Az Energiahatékonyságról ( 6. Az energiafogyasztó folyamatok általános jellemzői )

2016.11.15

Az energialánc ismertetésénél már szó volt arról, hogy minden energiát felhasználó vagy átalakító folyamatnál veszteségek lépnek fel. Egy energiafogyasztó folyamat - a főzés - sémáját mutatja a következő ábra:

 

20161115_160855-2-.jpgA folyamat bemenő oldalán anyag - és energiaáramokat látunk, a kimenő oldalon a hasznos terméken kívül hulladék energiát ( veszteséget ) és hulladék anyagokat. A bemenő energia egy része hasznosul, a többi veszteség formájában jelentkezik.

A hasznos energia és bemenő energia hányadosát nevezik hatásfoknak. a következő táblázatban néhány általánosan használt folyamat hatásfokát adjuk meg.

A táblázat tanulmányozásából az alábbi következtetéseket lehet levonni:

1. A legáltalánosabban használt bemenő energiák a tüzelőanyagok, amelyekből hőt lehet előállítani.

2. A hő átalakítása hővé ( pl. gőz- vagy forró víz termelése ) mérsékelt veszteségekkel jár. Hasonlóan mérsékelt veszteségeket okoz a mechanikai energia átalakítása mechanikai energiává.

3. Nagy veszteséggel jár a hőenergia átalakítása mechanikai energiává. ( Ez a termodinamika törvényeiből következik. )

4. A mechanikai energia könnyen, kis veszteséggel alakítható villamos energiává és fordítva.

A fenti megállapítások tökéletes összhangban vannak a korábban ismertetett termodinamikai elvekkel. A gyakorlat szempontjából megerősítik azt. hogy különleges szerepe van a villamos energiának, mivel az könnyen alakítható bármilyen más energiafajtává, továbbá a felhasználás helyén  ( és csak ott! ) nem okoz szennyezést. Egyes folyamatok energiaigénye más energiafajtával elvileg sem elégíthető ki, gondoljunk pl. az elektrolízisre vagy az elektronikus adatfeldolgozásra.

A hatásfok jelentőségének érzékeltetésére képzeljük el, hogy sikerül a magyar villamos rendszer hatásfokát 1%-kal javítani ( ennek a többszörösére van műszaki lehetőség ). Ez az 1 % javulás annyi primer energia megtakarítását jelenti, amennyi megfelel évente kb. 30 ezer tonna olajnak, vagy 100 ezer tonna szénnek. Az 1%-os javulás az ország évi COkibocsátását nagyságrendileg 300 ezer tonnával csökkentené.

A folyamatok hatásfoka függ a folyamat természetétől, az alkalmazott technológiától, a folyamatot megvalósító berendezés műszaki színvonalától, végül az üzemeltetés szakszerűségétől.

Például a hőerőművek hatásfoka függ attól,hogy ott csak villamos energiát, vagy villamos energiát és hőt együtt állítanak elő. A kapcsolt energiatermelés eleve jobb hatásfokot biztosít: a villamosenergia - termelés " mellékterméke" , a hulladék hő hasznosítható ily módon3. Kapcsolt energiatermelés ott valósítható  meg gazdaságosan, ahol egyszerre jelentkezik villamosenergia- és hőigény. Ilyen helyzet adódik pl. az ipartelepeken és a nagyobb városokban ( itt a hőfogyasztó a távfűtés ).

 

Folyamat Bemenő energia Hasznos energia Hatásfok (%)
Tűzelés kazánban Tűzelőanyag  kazán által termelt gőz vagy forró víz 70 ... 90
Áramtermelés hőerőműben Tűzelőanyag Villamos energia 25 ... 50
Áram és hő egyidejű termelése hőerőműben ( ún. kapcsolt energiatermelés ) Tűzelőanyag Villamos energia és hő ( pl. ipari gőz vagy távfűtési forró víz ) 60 ... 90
Gépjármű hajtás Benzin, gázolaj A gépjármű mozgatására fordított mechanikai munka 15 ... 33
Hajtás villamos motorral villamos energia Mechanikai munka ( pl. lift működtetése, ventilátorhajtás stb. ) 80 ... 98
Üvegolvasztás Tűzelőanyag Az üvegképződés fizikai és kémiai energiája 15 ... 30
Villamos energia átalakítása transzformátorban Kis/nagy feszültségű villamos energia Nagy/kis feszültségű villamos energia 96 ... 99
Gázok mozgatása ventilátorral A hajtómotor által szolgáltatott mechanikai munka A szállított gáz fizikai energiája ( nyomásnövekedés ) 65 ... 83
Folyadékok mozgatása szivattyúval A hajtómotor által szolgáltatott mechanikai munka A szállított folyadék fizikai energiája ( nyomásnövekedés, mozgási energia ) 70 ... 80
Főzés gáztűzhelyen Gáz Az étel felmelegedése 30 ... 35
Melegítés mikrosütőben Villamos energia Az étel felmelegedése 40 ... 50
Sütés nyílt tűzön Tüzelőanyag Az étel felmelegedése 5 ... 10
Világítás izzólámpával Villamos energia Fényenergia 2
Világítás fénycsővel Villamos energia Fényenergia 10
Melegvíz előállítás és tárolás villanybojlerben Villamos energia A víz felmelegedése 90 ... 95
Fordulatszám változtatás ún. áthajtóműben vagy sebességváltóban A bemenő tengelyen biztosított mechanikai energia A kimenő tengelyen levehető mechanikai energia

95 ... 98

 

Korábban kapcsolt energiatermelést csak nagyobb erőművekben tudtak gazdaságosan megvalósítani, a kisebb berendezések fajlagosan nagyon drágák és megbízhatatlanok voltak. Időközben jelentős műszaki fejlesztést hajtottak végre a gázturbinák és a gázmotorok területén. Ma már ott tartunk, hogy akár néhány 10 kW teljesítményre is lehet gazdaságos kapcsolt energiatermelő berendezést építeni.

Egy érdekes alkalmazás a melegházak energiaellátása. Hollandiában például százszámra találhatók olyan energiarendszerek, melyek villamos áramot szolgáltatnak a melegház fűtésére, sőt CO2 -t szolgáltatnak a melegház légkörének dúsítására4 .

A folyamatok hatásfoka nagyban függ attól is, hogy hagyomásnyos technológiát alkalmaznak-e, vagy valami korszerűbbet. A hagyományos technológia szerint pl. az erőművekben a tűzelőanyagot kazánban elégetik, nagynyomású gőzt termelnek, majd a gőzt a villamos generátort hajtó turbinákba vezetik. Ha nincs egyidejű hőtermelés, akkor a fáradt gőzt hűtéssel lecsapatják ( a hulladék hőt a közeli folyóba vezetik, vagy hűtőtornyokkal a környező levegőnek adják le ), és ismételten a kazánokba vezetik. Ennek a folyamatnak a hatásfoka 25 ... 30 % körül van.

Ha a tűzelőanyagot nem kazánokban, hanem gázturbinákban égetik el, esetleg a gázturbina hulladék hőjét tovább hasznosítják áramtermelésre, akkor akár 45 ... 50% hatásfok is elérhető. Ha az áram mellett hőt is termelnek, akkor a hatásfok még tovább javítható , akár 80%-ig.

Az energialáncnál láttuk, hogy sok helyen lép fel vesztesség, ezért számos esetben lehet a veszteségeket hatásfok - javítással csökkenteni. Minden hatásfok - javítás csökkenti a kiindulási primerenergia - igényt. Érdemes végiggondolni, hogy mi "hoz többet", ha a lánc elején javítunk hatásfokot, vagy ha a végén. A földben levő szén energiatartalmának 15%-a hasznosul a végső felhasználás pontján. Ezután 10% hatásfokjavítást hajtunk végre.

a.) a végfogyasztónál ( a lánc végén )

b.) a bányászatnál ( a lánc elejéhez közel ).

A primerenergia - igény mindkét esetben 91 egységre csökken. Lényeges különbség viszont, hogy ha a végfogyasztónál javítunk hatásfokot, akkor az igen drága erőmű és elosztóhálózat teljesítményét kisebbre lehet venni, vagyis jelentős beruházási költséget takarítunk meg.

Ha ugyanis - a táblázat számainál maradva - a mosógép hatásfokát javítjuk meg, akkor annak a teljesítmény - igénye  15 helyett 13,6 egység lesz csak, a szállító rendszert 19 helyett 17,3 egységnyi teljesítményűre, az erőművet 22 helyett 20 egységnyi teljesítményűre lehet építeni, stb. Ha a bányászat hatásfokát javítjuk meg, akkor változatlanul 22 egység teljesítményű erőművet és 19 egység teljesítményű szállító rendszert kell kiépíteni, hogy ellássuk a 15 egységnyi mosógép - igényt.

Az energiafogyasztó folyamatokat tehát a legjobban a hatásfok jellemzi, ami a hasznosult és a bevitt energia hányadosa. Nagy jelentősége van a hatásfok javításának, különösképpen a fogyasztóknál, mivel így az energiával való takarékoskodáson kívül beruházási költséget is megtakarítunk az energiaellátó rendszerben.

 

3 - ezen az elven működik a gépjárművek fűtése is. Ha nem kell fűteni, akkor a motor által termelt hulladék hő ( ami a benzin energiatartalmának 60 - 70%-a )a radiátoron keresztül a levegőbe távozik. Ha bekapcsoljuk a fűtést, akkor a hulladék hő egy egy része a utastérbe jut anélkül, hogy többlet benzinfelhasználásra lenne szükség.

4 - A CO2 az asszimilációhoz szókséges. A gázmotorok kipufogó gázainak növényházi alkalmazásánál vigyázni kell arra, hogy a kipufogó gázokban ne legyenek mérgező anyagok, amelyek megzavarják a növények fejlődését.

 

Hozzászólások

Hozzászólás megtekintése

Hozzászólások megtekintése

Nincs új bejegyzés.