Alternatív energiaellátási rendszerek az agrárgazdaságban

Tartalom

1. AZ ENERGIAFELHASZNÁLÁS HELYZETE 11
Jelen és jövő 11
Lehetőségeink 13
A hazai energiahelyzet 15
A Nemzeti Cselekvési Terv 21
Megújulóenergia-felhasználás 2010-ig 21
Ökológiai fenntarthatóság 24
Az „energia termelés" és területigény 24
Elérhető-e a 14,65% megújulós arány? 26
Következtetés 29
2. A HŐENERGIA ELŐÁLLÍTÁSA ÉS FELHASZNÁLÁSA 30
2.1. A hőfejlesztés anyagai és elemei 30
2.1.1. Tüzelőanyagok 30
2.2. Hőközlés 33
2.3. A direkt hőfelhasználás berendezései 36
2.4. Hőhordozók, hőtárolók 44
2.5. Körfolyamatok 47
2.6. A hőcserélők és szerkezeti kialakításuk 49
2.7. Hűtés 53
2.8. Alkalmazások 55
2.9. Hőenergia szemestermények szárításához 57
2.9.1. A tárolhatóságának feltételei 58
2.9.2. A szárítóberendezések jellemzői 59
2.9.3. Speciális vastagrétegű szárító 63
2.9.4. Szárító tüzelő rendszerek 64
2.9.5. A szárítás energiaigényére 66
2.9.6. Szárítótelepek energiacsökkentési lehetőségei 67
2.9.7. A szárítóberendezések üzemviteli ellenőrzése, nyilvántartások 70
2.9.8. Forrólevegős szárítás 71
3. ENERGIAHORDOZÓK FELHASZNÁLÁSA ERŐMŰVEKBEN 73
3.1. Erőmű rendszerek 73
3.2. Erőművek kapcsolt energiatermelése 75
3.3. Kombinált gáz/gőzerőmű (CCGT-rendszerek) 78
3.4. Vízerőművek 79
3.5. Atomerőművek 79
4. A VILLAMOS ENERGIA SZÁLLÍTÁSA ÉS FELHASZNÁLÁSA 81
4.1. Nagyfeszültségű és középfeszültségű hálózatok 81
4.2 A villamos energia elosztása és irányítási rendszere 84
4.3. A villamos rendszer 87
4.4. Transzformátorállomások 88
4.5. Villamos hálózatok méretezése 90
4.6. Hálózati veszteség 91
5. ENERGIAGAZDÁLKODÁS 93
5.1. Energiamérlegek, az energiahatékonyság és jellemzői 93
5.1.1. A hatásfok 94
5.1.2. Energiahatékonyság a mezőgazdaságban 95
5.2. Az energiaszükséglet tervezése 97
5.2.1. Az energia költségösszetevői és ára 98
5.2.2. A tüzelőanyag és az energia ára 98
5.2.3. A villamosenergia-felhasználás jellemzői 99
5.4. Az energiaátalakítás költségei 103
5.5. Hőenergia-gazdálkodás 103
6. ENERGIAHORDOZÓK A MEZŐGAZDASÁGBÓL 105
6.1. Biomassza energiahordozók 105
6.2. Tüzelési célú szilárd biomasszák fizikai és energetikai jellemzése 107
6.2.1. Tüzelési célra is termeszthető mezőgazdasági haszonnövények 107
6.2.2. A mezőgazdasági növénytermesztés és feldolgozás melléktermékei 108
6.2.3. Főnövényként termelt energianövények 109
6.2.4. Erdészeti eredetű tüzelőanyagok 110
6.2.5. Faipari melléktermékek 112
6.2.6. Energetikai ültetvényből kitermelt fás szárú növények 113
6.2.7. Kommunális hulladékok 113
6.3. A tüzelési célú biomassza energetikai felhasználásának előkészületei 115
6.3.1 Betakarítás, apríték készítés 115
6.3.2 Szárítás 115
6.3.3. Szállítás 116
6.3.4. Aprítás, nemesítés 116
6.3.5. Energetikai tömörítvények 118
6.3.6. Manipulálás, tárolás 124
6.4. A biomassza tüzelőberendezései 125
6.4.1. Kazánok (családi hátakhoz) 125
6.4.2.Kisüzemek, fűtőművek kazánjai 129
6.4.3. Fluidágyas rendszerű berendezések 131
6.5. Biomassza erőművek 132
6.5.1. Szén-biomassza együtt-tüzelése 132
6.5.2. A gőzturbina 133
6.5.3. Szalmatüzelésű erőmű 134
6.5.4. Apríték tüzelésű CHP erőművek 135
6.5.5. ORC rendszer 135
6.5.6. Speciális gázturbinás erőmű 136
6.5.7. A biomassza elgázosítása hő és villamos energianyeréshez 137
6.6. Külső égésterű motor (Stirling rendszer) 142
7. GÁZNEMŰ ÉS FOLYÉKONY TÜZELŐANYAGOK ELŐÁLLÍTÁSA
ÉS FELHASZNÁLÁSA 144
7.1. Biogáz jellemzése, főbb alapanyagai 144
7.2.A biogáz előállító berendezések felépítése 148
7.2.1.Nedves eljárások 148
7.2.1.Folyékony eljárások 151
7.3. A biogáz átalakítása hő és (ill.) villamos energiára 153
7.3.1. Biogáz-üzem energiamérlege 153
7.3.2. Az átalakító rendszerek felépítése 154
7.3.3. Vezérlés 155
7.4. Biogáz üzem sertéstelepen 156
7.5. Biogázüzem, Pálhalma 158
7.6. Biogázüzem, Nyírbátor 160
7.7. A biogáz mikro-gázturbinás felhasználása 163
7.8. A termelt biogáz nem közvetlen felhasználása 164
7.9. Az erjedési maradék hasznosítása 166
7.10. Települési hulladék depóniából villamos és hőenergia 166
7.11. Bioüzemanyagok 170
7.12. Települési hulladékból és melléktermékekből szintézisgáz és metanol előállítása 175
8. A GEOTERMIKUS ENERGIA 177
8.1. A geotermikus energia eredete 177
8.2. A geotermikus energia-kitermelő rendszer 180
8.3. A geotermikus hőenergia hasznosítása 184
8.3.1. Villamosenergia-termelés 184
8.3.2. Közvetlen hasznosítás 186
8.4. A geotermikus energiát tartalmazó fluidum hőszivattyúzása 188
8.4.1. A szimpla hőcserélők és a hőszivattyúzás csúcsteljesítménye 190
8.4.2. A termálvíz hőszivattyúzása részterheléseken 192
8.4.3. A hőszivattyúzás energetikai jellemzése 193
8.4.4. Elhasznált víz hőcserélése 194
8.5. Termálkutak metántartalmának felhasználása CHP rendszerben 196
8.6. A geotermikus energia kertészeti felhasználása 197
8.6.1. A termesztő környezet és az energia 198
8.6.2. A szellőztetés és energia felhasználás 199
8.6.3. Fűtési technikák 199
8.6.4. Fűtési energia mennyiségének és költségének mérséklése 202
9. GEOTERMIKUS ENERGIA HŐSZIVATTYÚZÁSA 208
9.1. Kompresszoros hűtőgépek (hőszivattyúk) 208
9.2. Talaj hőszivattyúzása 209
9.2.1. A rendszerek felépítése 209
9.3. COP tényező 212
9.4. Az alkalmazási formák 213
9.4.1. A főbb megoldások 213
9.4.2. Függőleges föld-hőszonda 215
9.5. Hőszivattyúzásra jellemző példák 217
9.5.1. Irodaház 217
9.5.2. Családi ház rendszere 219
9.6. A szorpciós hűtés (hűtőházak) 222
9.7. Hőszivattyú a kertészetekben 223
10. NAPENERGIA HASZNOSÍTÁSA 224
10.1. Napsugárzási viszonyok 224
10.2. A napenergia-hasznosítás fő formái 227
10.2.1.Termikus hasznosítás 227
10.2.2. Fotovillamos hasznosítás 228
10.3. A termikus rendszerek eszközei 228
10.4. Napkollektorok hatásfoka 231
10.5. A hőtárolás a szolár rendszerekben 232
10.6. Technológiai melegvíz-készítés 233
10.7. Medencefűtés 235
10.8. HMV rásegítés és medencefűtés (példa) 236
10.9. Növényházi napenergia-hasznosítás 238
10.10. Szárítás napenergiával 240
10.11. Fotovillamos rendszerek 242
10.12. Alkalmazások 245
10.12.1. Kisebb rendszerek (saját felhasználás és értékesítés) 245
10.12.2. Energiatermelő naperőművek 248
10.12.3. Kisebb felhasználók 249
10.12.4. Világítás 250
10.12.5. Villamos autók töltése 251
10.13. Szolárhűtés (hűtőházak, hűtőpultok, stb.) 251
10.14. Hidrogén előállítása napelemekkel 253
10.15. A passzív hasznosítás eszközei 254
11. A SZÉLENERGIA HASZNOSÍTÁSA 255
11.1. Fejlődési trendek 255
11.2. A szélenergia-hasznosítás elmélete 256
11.2.1. A szélről általában 256
11.2.2. A szél mozgási energiája 257
11.2.3. A szélerőmű teljesítménye 258
11.2.4. A szél időbeli változásának jellemzői 259
11.2.5. A szél sebességének változása a talajtól távolodva 260
11.2.6. A szél mérése 263
11.3. A szélgépek konstrukciós kialakítása 265
11.3.1. Mozgási energiát felhasználótrendszerek 265
11.3.2. Villamos szélerőgépek, szélgenerátorok 267
11.3.3. A teljesítmény szerinti felosztás 268
11.4. Villamos szélerőművek 270
11.4.1. Az áramtermelő szélgenerátorok teljesítménye 272
11.4.2. Szigetüzemű alkalmazás 273
n.4.3. Szélerőművek szabályozása 274
11.4.5. Szélerőművek telepítése 275
12. ENERGIATÁROLÁS, MESTERSÉGESEN ELŐÁLLÍTOTT TÜZELŐANYAGOK 279
12.1. Energia tárolása 279
12.1.1. Mechanikai akkumulátorok 280
12.1.2. A szivattyús energiatározók 280
12.1.3. Mechanikai energiatárolás sűrített gázzal 284
12.1.4. Lendkerekes energiatárolás 285
12.1.5. Hőakkumulátorok 286
12.2. Villamos és elektromágneses energiatárolók 287
12.3. Elektrokémiai energiatárolás 288
12.4. Kémiai tárolók, energiahordozók 288
12.5. Mesterségesen előállított tüzelőanyagok 291
12.5.1. A hidrogén, mint energiahordozó 292
12.5.2. Metanol, mint energiahordozó 294
12.6. Tüzelőanyag-cellák 295
12.6.1. Tüzelőanyag-cellás energiaforrások kialakítása 296
12.6.2. A tüzelőanyag-cellákban felhasznált tüzelőanyagok 296
12.6.3. Alacsony hőmérsékleten üzemeltethető tüzelőanyag-cellák 298
12.6.4. A tüzelőanyag-cellás és akkumulátoros energiaforrások összehasonlítása 300
12.6.5. Közúti járművek villamosenergia-ellátása 301
12.6.5.1. Az akkumulátoros villamos autó 301
12.6.5.2. Tüzelőanyag-cellás villamos autó 302
12.6.5.3. Tüzelőanyag-cellás energiaforrások járművekhez 303
12.6.5.4. Tüzelőanyag-cellás energiaforrással megvalósított jármű 305
13. MELLÉKLET 308
IRODALOM 310

Témakörök