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.

 

1. táblázat Vizsgált gázmotor adatai
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.