• hő

Blokkerőmű, távhő

Az áramtermelés hagyományos módja a gőzerő kihasználásán alapszik. Ehhez fosszilis energiahordozókat égetnek el (Németországban többek között 51%-ban szenet, 9%-ban gázt és olajat használnak erre a célra), amelynek során a felszabaduló energiát egy vízgőzrendszerbe (gőzkazán) viszik át. A rendszerből a gőzt turbinákon keresztül vezetik ki, amelyek így meghajtják a hozzájuk csatolt áramgenerátorokat, vagyis áramot termelnek.

A folyamat hatásfoka (a felhasznált tüzelőanyagok és az erőmű által előállított árammennyiség aránya) ma is mindössze max. 40%-os. A maradék 60%-ot elszökött hőként kihasználatlanul adja át a környezetnek (a folyóknak, az atmoszférának).

Tekintettel az ilyen nagymértékű energiaveszteségekre a mérnökök mindig is azon dolgoztak, hogy az erőművek hatásfokát javítsák. Az első lépést az áramtermelés során keletkező hő fűtési célokra való hasznosítása érdekében már megtették. A tüzelőanyagokból keletkező energia elektromos áram formájában való hasznosítása mellé tehát csatlakozott a hő extern hasznosítása is. Ezeket a megoldásokat erőmű-hő-visszacsatolásnak nevezzük.

Távhő

A lépés a puszta erőműtől (áramtermeléstől) az erőmű hő-visszacsatolásig (a kapcsolt hő- és áramtermelést megvalósító erőműig) technikailag egyszerű, gyakorlatilag azonban csak ritkán valósítható meg gazdaságilag, mivel a gőzerőművek egyik jellemzője, hogy egyrészt technikai, másrészt gazdasági okokból a településektől távol helyezik el őket. Az erőmű által termelt hő is óriási mennyiségben áll rendelkezésre – az erőmű közvetlen környezetére koncentráltan. Ott azonban aligha akadnak fogyasztók.

Míg az elektromos áram magasfeszültségű vezetékek útján nagy távolságokon át is egyszerűen és nagy hatásfokkal szállítható a végfelhasználókhoz, a hő szállítására ez csak erős megszorításokkal igaz. A nagyobb távolságok áthidalása számos okból (többek között a hőmérséklet és a nyomás megtartása, hőveszteségek) nem jöhet szóba. Ezért az erőművek által leadott meleg kihasználása mindössze néhány négyzetkilométernyi területre korlátozódik az erőművek közvetlen szomszédságában. Ebben az összefüggésben távhőről is beszélhetünk.

Közeli (központi) hő

Ha a hő forrásának méretét a hőfelhasználók szükségleteihez igazítjuk, a leadott hő kiválóan használható. Ebből adódik az erőmű-hő-visszacsatolás alapvető feltétele: hogy az erőmű által leadott hő lehető legnagyobb részét felhasználhassuk, az áramtermelés nagy részének ezentúl nem nagy centrális erőművekben kellene végbemennie, amelyek egymástól nagy távolságban elhelyezkedő telephelyekre koncentrálódnak. Ehelyett építhetnénk kisebb erőműveket a potenciális hőfelhasználók közvetlen közelében.

Ha tehát az áramot és a hőt a fogyasztók közvetlen közelében termeljük (különálló épületek, épületkomplexumok, új építésű házakkal beépített területek közelében), a hőellátás tekintetében közeli hőről beszélünk.

Motoros berendezések

Ha az áramtermeléshez fűtőolajat, növényi olajat vagy földgázt használunk, nem feltétlenül vagyunk a gőz erejére utalva. Ezen a ponton a mérnököknek sikerült újabb lépést tenniük a hatásfok optimalizálásának irányába. Az olaj és a gáz energiáját belső égésű motorokkal meghajtott generátorok segítségével közvetlenül is árammá alakíthatjuk.

A motoros berendezések technikailag nagyon egyszerű felépítésűek, képesek rugalmasan alkalmazkodni az áram- és fűtési teljesítmény iránti igény gyakori változásaihoz, és kis teljesítményű kivitelben is hozzáférhetőek. A motor hűtővizéből, a kenőolajból és a füstgázból nyert hő segítségével a fűtésre szolgáló víz könnyedén 90 °C-ra, vagy attól is nagyobb hőmérsékletűre forrósítható.

Blokkerőművek

Többnyire blokkerőmű elnevezéssel illetjük azokat a motoros berendezéseket, amelyeknek hője épületek fűtésére alkalmas 50-90 °C-os hőmérséklet formájában felhasználásra kerül. Nem szokatlanok azonban az alábbi elnevezések sem: motoros fűtőmű vagy hőerőberendezés.

Ezek hatásfoka mintegy 90%-os. A keletkező hőt a lakások fűtésére és melegvíz-előállításra használják, az egyidejűleg előállított áramot pedig vagy magában a berendezés elhelyezéséül szolgáló épületben, vagy az egyébként is rendelkezésre álló 230 illetve 400 voltos hálózatokon keresztül osztják el a szomszédos épületek között. Olykor azt állítják, hogy a blokkerőművek nem jobbak a közönséges kazánoknál, amelyek maguk is legalább 90%-os hatásfokkal üzemelnek. Ez azonban nem helytálló, mert a blokkerőműben előállított hőre úgy kell tekintenünk, mint az egyidejűleg előállított elektromos áram melléktermékére.

A kazánokban elégetett tüzelőanyagok azonban az áramtermelés számára egyszer és mindenkorra elvesztek (a kazánokban a tüzelőanyagban rejlő, mechanikus munkavégzésre rendelkezésre álló potenciál annak kihasználása nélkül megsemmisül), a blokkerőmű ezzel szemben áramot is fejleszt, amelyet így már nem kell máshonnan (a 40%-os hatásfokkal működő nagy erőműből) beszerezni. Ez a tartalmi különbség jelenti a blokkerőműtechnika legnagyobb előnyét: a 300%-os primerenergia-megtakarítás, valamint a CO2 és más káros anyagok kibocsátásának csökkentése.

Minimális fűtési teljesítményszükséglet a blokkerőmű esetében

A blokkerőművek ma már a gyakorlat által kipróbált sorozattermékeknek tekinthetők, amelyek évek óta üzemelnek, és amelyek a piacon meglehetősen széles teljesítményspektrumban állnak rendelkezésre (1 kW -1.000 kW elektromos teljesítményig).

Az ésszerű üzemelés érdekében olyan minimális fűtési teljesítményigényre van szükség, amely meghaladja egy családi ház vagy akár több családi ház igényeit is. Kis fogyasztók hőellátása esetében (pl. a jól szigetelt egy- vagy kétlakásos családi házak) ezért a blokkerőművet úgy érdemes alkalmazni, mint a környező lakások közös központi hőellátását. Ugyanis a gazdaságos, a megszokott kazánokkal és áramellátással versenyképes üzemelést évi több mint 5.000 üzemóraszámmal érhetjük el (az év 8.760 órájából).

Ezért a blokkerőművet úgy méretezik, hogy valamennyi fogyasztó alapvető fűtési teljesítményszükségletét fedezze. A lakóépületek esetében ez egyrészről a tusoláshoz és mosáshoz használatos melegvíz-szükségletből tevődik össze, amelyet egész évben (tehát nyáron is) fedezni kell, és amely legfeljebb a maximális teljesítményigény 20%-át teszi ki, amely a leghidegebb téli napokon jellemző, és amelyet mindig olcsó, hagyományos kazánnal fedeznek (ez az ún. csúcsteljesítmény és a tartalékkazán).

A családi házak blokkerőmű alkalmazásával (egyidejűleg hő- és áramellátás) történő hőellátásához az alábbi támpontokat vehetjük figyelembe.