Kapcsolt energiatermelés jövője, a háztartási méretű kiserőmű
A kapcsolt energiatermelés környezeti haszna és az ellátásbiztonság területén nyújtott előnyei a szakmai körökben megkérdőjelezhetetlen. Ugyanakkor ezek az előnyök nem indokolnak olyan mértékű keresztfinanszírozást a villamos energián keresztül, mint amiben részesültek az elmúlt években a gázmotoros és gázturbinás fűtőerőművek, a kormányzati álláspont szerint. Ennek következménye, hogy a villamos energia kötelező és emelt áras átvételével nyújtott támogatás csökken, illetve megszűnik. Az ilyen típusú erőműveknek a villamos energiát a szabad piacon kell értékesíteniük. A gazdasági világválság miatt az alacsonyárú villamos energiából és a hőértékesítésből származó bevételek azonban nem fedezik a növekedő földgáz költséget és a karbantartás, üzemeltetés költségeit. A kapcsolt energiatermelés ott lehet sikeres és eredményezhet költségmegtakarítást, ahol a villamos energia költsége magas. A villamos energia költsége a villamos energia végfelhasználójánál a legmagasabb. A végfelhasználók teljesítményigénye ugyanakkor jellemzően alacsony, ezekhez a fogyasztókhoz csak ún. háztartási méretű gázmotoros kiserőművet érdemes telepíteni (, amennyiben valóban érdemes).Jelen cikk a földgáz alapú háztartási méretű kiserőművek gazdaságosságát vizsgálja.
A háztartási kiserőmű egy jogi meghatározás, amit a Villamos Energia Törvény definiál (VET 2007. évi LXXXVI törvény, 3§ (24)), olyan, a kisfeszültségű hálózatra csatlakozó kiserőmű, melynek csatlakozási teljesítménye nem haladja meg az 50 kVA-t. A háztartási kiserőművel termelt villamos energiát a villamos energia kereskedő köteles átvenni (VET 13§ (2)).
A legtöbb emberi tevékenység egyaránt igényel villamos energiát és a hőt, ha máskor nem, akkor a fűtési idényben egyaránt szükség van mindkét energia formára. A két energia forma havi eloszlásának ismeretében lehet meghatározni azt a teljesítmény nagyságot, ami gazdaságosan illeszthető a fogyasztóhoz.
A belső égésű motorok mindannyiunk számára ismerősek gépjárműveinkből. A motor tengelyét generátorral összekapcsolva villamos energia termelhető és a motor hűtővizéből és afüstgáz hőjéből, fűtési energia nyerhető egyidejűleg. Az alábbi táblázat egy háztartási méretű, földgáz üzemű motor főbb energetikai adatait tartalmazza.
Megnevezés | Érték | ME |
---|---|---|
Villamos teljesítmény: | 49 | kWe |
Hő teljesítmény: | 72 | kWth |
Villamos hatásfok: | 35,5 | % |
Tüzelési teljesítmény: | 138 | kWth |
Földgáz fogyasztás: | 15,2 | m3/h |
Összhatásfok: | 87,7 | % |
Feszültség: | 24 | V |
Jelen dolgozat tulajdonképpen azt vizsgálja, hogy milyen fogyasztási igényekhez illeszthető gazdaságosan a fentebbi táblázat adataival jellemezhető berendezés. A dolgozat két különböző tartamdiagrammal jellemzett hőfogyasztót vizsgál.
- Fogyasztás 1: Az éves energia igény 3400 GJ/év. A maximális hő teljesítmény igény: 290kWth.
- Fogyasztás 2: Az éves energia igény 1600 GJ/év. A maximális fűtési teljesítmény: 180kWth.
A gázmotoros hőtermeléskor termelt villamos energiát a hatályos jogszabályokalapján az áramszolgáltató köteles átvenni. Gazdasági szempontból kedvező az a helyzet, amikor a termelt villamos energiát teljes egészében a hőfogyasztó használja fel és az áramszolgáltatótól vételezett villamos energia mennyisége a gázmotorral termelt értékkel csökken. Mivel a fentebbi hőfogyasztási adatokkal jellemezhető pl. egy kb. 2000 m2-es irodaépület, vagy iskola a fűtési idényben, vagy egy kb. 150 ha-os gyümölcsös termésére alapozó szeszfőzde, ahol a villamos energia fogyasztás is jelentős, ezért jelen dolgozat feltételezi, hogy a gázmotorokkal termelt villamos energiafele értékesíthető a hőfogyasztónál34 HUF/kWh áron. A további 50%-ot az áramszolgáltató vásárolja meg a fogyasztói villamos energia ár 70%-án, azaz 23,8 HUF/kWh áron.
A vizsgálat elve, hogy a gázmotor működése során földgáz kazánnal termelt hőt és áramszolgáltatótól vásárolt villamos energiát vált ki, miközben csak földgázt használ fel. Amikor a háztartási kiserőmű nem üzemel, akkor az igények kielégítése hagyományosan, földgáz kazánnal és vásárolt villamos energiával történik. A dolgozat a gázmotor által kiváltott hőigény kielégítésének gazdaságosságát vizsgálja, mivel a további hőigény ellátásának költsége független a gázmotortól. Ez a feltételezés azért engedhető meg, mert meglévő hőtermelő rendszerbe illesztjük a gázmotort. A vizsgálat a további peremfeltételek figyelembe vételével készült el, (konkrét beruházás, felújítás esetén ezeket a feltételezéseket meg kell vizsgálni, mert hatással vannak a háztartási kiserőmű gazdaságosságára):
- A meglévő földgáz tüzelésű kazán(ok) tartalékként és a csúcs igények kielégítésére üzemben marad(hat)nak.
- A földgázkazán(ok) átlagos hatásfoka 90%.
- A földgáz díja 100 HUF/m3, a lekötési díjat is figyelembe véve. A gázmotor üzembe helyezése a lekötési díjat nem emeli meg, mert a motor névleges terhelésen körülbelül annyi földgázt fogyaszt, mint a gázkazán(ok) csúcs terhelésen.
- A motornak a karbantartási költsége (pl.: olaj és légszűrő csere) jelentősebb, mint egy gázkazáné, ezért karbantartási költség növekménnyel is számol a dolgozat. Szakmai tapasztalatokra alapozva fajlagos 3,2 HUF/kWh került figyelembe vételre.