Nagyító alatt a gázmotor
2010/12. lapszám | Szauter Ákos | 9162 |
Figylem! Ez a cikk 14 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
El tudná Ön képzelni, hogy villamos energia nélkül élje le az életét? Ne tudja megnézni kedvenc tévéműsorát, kézzel kelljen kimosni a ruhákat vagy újraporolni a szőnyegeket? Igazán csak akkor tudjuk értékelni, mit is jelent az elektromosság, hogyan v...
El tudná Ön képzelni, hogy villamos energia nélkül élje le az életét? Ne tudja megnézni kedvenc tévéműsorát, kézzel kelljen kimosni a ruhákat vagy újraporolni a szőnyegeket? Igazán csak akkor tudjuk értékelni, mit is jelent az elektromosság, hogyan vált teljesen természetes elemévé a mindennapi életünknek, ha tartósabb ideig kénytelenek vagyunk nélkülözni. Álljunk most meg egy pillanatra, és nézzük meg, mi is a kapcsolat a megszokott kényelmünk és a kapcsolt energiatermelés között!
Mitől kapcsolt a kapcsolt energiatermelés?
Az 1700-as évek elejétől, az elektromosság felfedezésétől nagy utat tett meg a fejlődés Jedlik Ányos dinamóján keresztül (1861) addig, míg Edison bemutatta az első nemzetközi elektrotechnikai kiállításon Párizsban, 1881-ben az első nagy teljesítményű, gőzzel hajtott dinamóját, amellyel 1200 izzólámpát tudott egyszerre működésbe hozni. Később az egyenáramot felváltotta a váltóáram, a dinamót a generátor.
A cél egyértelmű volt: az elektromos energiát mind szélesebb körben „munkára fogni”. Ma már nem kérdés, hogyan termeljünk áramot, kiforrott, jól ismert technológiák állnak rendelkezésre. A fejlődés azonban nem állhat meg, változatlanul folynak a kutatások az újabb termelési technológiák iránt, de ugyanakkor egy másik irány is egyre hangsúlyosabb szerepet kap: a hatékonyság. A mai gazdasági környezetben egyáltalán nem mindegy, hogy milyen költségekkel tudjuk előállítani a szükséges energiát, s az sem másodlagos, mit hagyunk az unokáinkra.
A Föld fosszilis energiatartaléka véges, és – a jelen fogyasztási szokások és fejlődés mellett – igen hamar kimerül. (Ebben a kérdésben megoszlanak a szakértői vélemények: vannak, akik a szénkészletünket pár száz évre, a földgáz- és kőolajbázist kevesebb, mint száz évre teszik, és vannak ennél optimistábbak, akik számolnak a még fel nem tárt tartalékokkal is. Abban azonban mindenki egyetért, hogy komoly odafigyelést igényel a felhasználás.) A villamos energia előállítása során – kevés kivételtől eltekintve – jelentős mennyiségű termikus energia képződik, azaz, ha akarjuk, ha nem, hőenergiát is termelünk. A kérdés tehát adott: tudjuk-e a szükséges „mellékterméket” hasznosítani. A kapcsolt energiatermelés pontosan ezt tűzte zászlajára: egyféle alapanyag felhasználásával többféle hasznosítható energiát kell előállítani.
Egyes források a kapcsolt energiatermelést a következőkre osztják:
■ ellennyomású gőzturbina,
■ gázturbina, gázmotor és üzemanyagcella.
A továbbiakban mi most a gázmotorokkal fogunk kicsit részletesebben megismerkedni.
Mit takar a gázmotoros kiserőmű?
A villamosenergia-igény túlnyomó részét generátorok termelik, amelyek hajtása sokféle módon történhet. Ennek egyik módja a dugattyús, gázüzemű belső égésű motor. A berendezés három fő egységből áll: motorblokk, generátor és vezérlés. Az egység úgy válik a kapcsolt energiatermelő berendezések népes családjának tagjává, hogy a motor köpenyén, a kenőolajban és a füstgázban lévő hőt elvonjuk és hasznosítjuk. Ez jellemzően meleg víz formájában történik, de lehetséges közvetlen gőzelőállítás is. A mellékelt fotóillusztráció egy gázmotoros kiserőművet mutat. A felépítmény tartalmazza a motorblokkot, a generátort, a vezérlést, a hőcserélőket és egy speciális zajvédő burkolatot, amely lehetővé teszi a csendes helyekre történő telepítést is.
Gázmotor vagy gázmotoros kiserőmű?
A szabatos megfogalmazás a gázmotoros kiserőmű lenne, de a köznyelv és gyakran a szakmai szakzsargon is rövidít, s egyszerűen csak gázmotort említ. Ebben a cikkben is mindkét változatot használom ugyanannak a berendezésnek a megjelölésére.
 |
Gázmotorok méretezése
Magyarországon a kilencvenes évek végén, a 2000-es évek elején volt tapasztalható egy hirtelen nagy fellendülés a gázmotorok piacán. Ennek több oka is volt. Az egyik és talán a legfontosabb a gazdasági háttér, amely egyrészt biztonságossá, kiszámíthatóvá, másrészt megtérülővé tette a beruházást. A termelt villamos energiát az állam által garantált áron kötelező volt átvennie az elosztónak, s az árszint olyan magas volt, hogy a hő felhasználhatósága másodlagossá vált. Számos gázmotort telepítettek ezen időszakban, az aktuális igényekhez képest túlméretezetten. 2010. december 31-ével a kötelező átvétel rendszere azonban véget ér. (Lehetőség van meglévő egységek esetén hosszabbításra, de ez is maximum öt év.) Az új kiserőművek telepítésénél már nem lehet figyelmen kívül hagyni a tényleges igényeket és azok időbeni lefutását.
A méretezéshez az alábbi szempontokat kell figyelembe venni:
■ mekkora és milyen lefutású a villamosenergia-fogyasztás;
■ mekkora és milyen lefutású a hőigény?
A gázmotor azt „szereti”, és gazdaságossági szempontból is az a jó, ha névleges teljesítményéhez minél többet és minél közelebb üzemel. Ezt a szempontot szem előtt tartva ki kell választani, hogy a villamosenergia- vagy a hőigény kisebb-e, s arra méretezünk, lehetőleg a legkisebb értéket véve alapul. (Fontos, hogy megnézzük a kiserőművek által megtermelt szekunder energiák arányát: kisebb egységeknél, 1 MW alatt ez 35-40/75-60%, míg a nagyobbaknál ~50/50%. A kisebbik érték a villamosenergia-termelés.) Már kaphatók a magyar piacon olyan gázmoto-rok is, melyek elektromos teljesítménye 30-35 kW-tól indul, így kisebb fogyasztók is nyugodtan gondolkodhatnak a kapcsolt energiatermelésben. A kisebb teljesítményű motorok szakaszos működésre is alkalmasak, így nem jelent problémát, ha például csak fűtési idényben működnek. Igaz, hogy így a gazdaságossági mutatóik némileg romlanak, élettartamuk viszont jelentősen nő.
A gázmotorok telepítése
A gázmotorok telepítésénél sok szempontot figyelembe szükséges venni. Ezek közül néhány: zajhatás, rezgés, csatlakozási pontok távolsága stb. A legtöbb motor már vagy kompakt kivitelben készül, mikor a „doboz” már teljesíti a zajvédelmi követelményeket, vagy a telepítés során később kap burkolást. A rezgésből eredő károk és kellemetlenségek megelőzésére is van módszer: az egység rezgéscsillapító gumibakra kerül telepítésre, így akár hotelszobák fölé közvetlenül is elhelyezhető, amennyiben statikailag erre van lehetőség. Az installációs költségek határok között tartása miatt fontos szempont, hogy milyen messze vannak a szükséges kapcsolódási pontok. A legkedveltebb elhelyezés a kazánházban van, ahol közvetlenül csatlakoztatható sorosan vagy párhuzamosan a hőellátó rendszerre, rendelkezésre áll már a kiépített gázrendszer, és a füstgázelvezetés is megoldható.
Trigeneráció
A gázmotoros kiserőművek tervezésénél az egyik legnagyobb probléma az szokott lenni, hogy a fűtési idényen kívül nincsen jelentős hőigény. Ennek a problémának a megoldására az egyik lehetséges mód a motor szakaszos üzemeltetése, a másik a hő átalakítása hidegenergiává abszorpciós vagy adszorpciós hűtőgéppel. Ezek a berendezések meleg víz felhasználásával tudnak előállítani jellemzően 7/12 °C-os vizet, ami közvetlenül használható a hűtési rendszerekben.
Előnyök
Végezetül foglaljuk össze a gázmotoros kiserőművek főbb előnyeit:
■ saját villamosenergia- és hőtermelés,
■ nagyobb üzembiztonság,
■ jelentős költségmegtakarítás,
■ CO2-kibocsátás csökkenése,
■ ESCO megoldás (a harmadik fél által megfinanszírozott beruházás fedezetét a megtakarítás biztosítja) esetén nincs beruházási költség,
■ magas összhatásfok, rövid megtérülési idő, korszerű, új technológia.
